Разработка технологии приготовления и применения хлебопекарных улучшителей на жировой основе при производстве пшеничного хлеба

На правах рукописи

Фахретдинов Радик Хасанович

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПРИГОТОВЛЕНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ ХЛЕБОПЕКАРНЫХ УЛУЧШИТЕЛЕЙ НА ЖИРОВОЙ ОСНОВЕ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ ПШЕНИЧНОГО ХЛЕБА

Специальность 05.18.01 – Технология обработки, хранения и переработки злаковых, бобовых культур, крупяных продуктов, плодоовощной продукции и виноградарства

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Москва – 2007

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Московский государственный университет пищевых производств»

Научный руководитель:		Доктор технических наук, профессор Матвеева Ирина Викторовна
Официальные оппоненты:		Доктор технических наук, профессор Дубцов Георгий Георгиевич Кандидат технических наук, старший научный сотрудник Дремучева Галина Федоровна
Ведущая организация:		ОАО «Мосхлеб»

Защита состоится «­­­ » _________ 2007 г. в ___ часов в ауд. ____ на заседании Диссертационного Совета Д.212.148.03 в ГОУ ВПО Московский государственный университет пищевых производств по адресу: 125080, Москва, Волоколамское шоссе, д. 11.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО МГУПП.

Отзыв на автореферат в двух экземплярах, заверенных печатью учреждения, просим направлять Ученому секретарю Совета.

Автореферат разослан « » _________ 2007 г.

Ученый секретарь Диссертационного Совета к.т.н., доц.

Подольская М.В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Реализация приоритетных для хлебопекарного производства направлений, связанных со стабилизацией свойств основного сырья, совершенствованием ассортимента изделий улучшенного качества, продлением срока сохранения свежести готовой продукции основывается на целенаправленном применении хлебопекарных улучшителей.

Роли хлебопекарных улучшителей в технологии хлеба, определению их функциональных и технологических свойств посвящены работы отечественных и зарубежных учёных Ауэрмана Л.Я., Кретовича В.Л., Пучковой Л.И., Поландовой Р.Д., Кузнецовой Л.И., Матвеевой И.В., Юдиной Т.А., Нечаева А.П., Колпаковой В.В., Токаревой Р.Ф., Дремучевой Т.Ф., Duran E., Brummer J.-M., Hanft F., Popper L., Rosell C.M., и др.

В последние годы во многих странах практикуется внесение в тесто сбалансированных композиций – хлебопекарных улучшителей на жировой основе. Применение хлебопекарных улучшителей на жировой основе позволяет повысить точность дозирования, снизить потери микроингредиентов из-за распыления, регулировать технологический процесс, интенсифицировать процесс тестоприготовления, получать тесто с заданными свойствами, улучшать качество хлеба и замедлять процесс его черствения.

В настоящее время в нашей стране не вырабатываются улучшители на жировой основе, разработка технологий которых должна проводиться с учетом особенностей хлебопекарных свойств муки, состава жировых продуктов, ассортимента хлебобулочных изделий, способов тестоприготовления, функциональных свойств микроингредиентов.

Важным фактором при применении хлебопекарных улучшителей на жировой основе является то, что одновременно с повышением качества готовых изделий, создаются условия для придания им профилактических свойств, т.к. ряд биологически активных добавок являются жирорастворимыми компонентами и могут быть внесены в тесто с улучшителями на жировой основе.

Таким образом, создание новых видов улучшителей на жировой основе с использованием микроингредиентов различного принципа действия, разработка технологии их применения является актуальным направлением научной деятельности.

Цель и задачи исследований. Целью настоящего исследования явилась разработка технологии получения и применения хлебопекарных улучшителей на жировой основе при производстве хлебобулочных изделий.

Для реализации поставленной цели решали следующие задачи:

0. научное обоснование и разработка составов хлебопекарных улучшителей на жировой основе;
1. разработка технологии приготовления хлебопекарных улучшителей на жировой основе;
2. исследование влияния хлебопекарных улучшителей на жировой основе на свойства теста и структурные компоненты муки;
3. изучение влияния хлебопекарных улучшителей на жировой основе на качество хлебобулочных изделий в зависимости от их вида и дозировок, способов внесения в тесто, хлебопекарных свойств муки, способов тестоприготовления, рецептуры хлебобулочных изделий;
4. изучение влияния хлебопекарных улучшителей на жировой основе на сохранение свежести хлебобулочных изделий;
5. разработка технологии применения хлебопекарных улучшителей на жировой основе при производстве хлебобулочных изделий;
6. исследование пищевой ценности хлеба при применении хлебопекарного улучшителя на жировой основе, обогащенного бета-каротином;
7. промышленная апробация применения хлебопекарных улучшителей на жировой основе и технико–экономическое обоснование;
8. разработка нормативно-технической документации на хлебопекарные улучшители на жировой основе.

Научная новизна работы. На основе системного подхода разработаны технологии получения и применения хлебопекарных улучшителей на жировой основе, включающие оптимизацию их композиционных составов, выбор характеристик реологических свойств хлебопекарных улучшителей на жировой основе, обеспечение стабильности хлебопекарных улучшителей на жировой основе при хранении, обоснование технологических решений по применению улучшителей в зависимости от хлебопекарных свойств пшеничной муки, способов внесения, способов приготовления теста, рецептур хлебобулочных изделий («Способ производства хлебобулочных изделий», патент РФ № 2271105 А 21 Д 8/04 от 10.03.2006).

Показан механизм действия компонентов хлебопекарных улучшителей на основе растительного масла с включением поверхностно-активных веществ, ферментных препаратов эндо-ксиланазы и -амилазы, антиоксиданта и бета-каротина. При этом технологическая эффективность разработанных хлебопекарных улучшителей основывается на синергетическом эффекте составляющих компонентов и функциональных свойствах наполнителя – растительного масла.

Выявлен комплекс показателей хлебопекарных улучшителей на жировой основе - физико-химические свойства, микробиологические показатели, ферментативная активность, которые определяют высокий технологический эффект, стабильность улучшителя в процессе хранения. Показано, что соотношение ПАВ-масло формирует реологические свойства хлебопекарных улучшителей на жировой основе. При совместном использовании эмульгаторов анионактивного и неионогенного типов при соотношении 4:3 улучшители на жировой основе характеризуются максимальной агрегативной устойчивостью и имеют оптимальное значение вязкости.

Комплексными исследованиями процессов при созревании теста установлено, что значительное влияние на улучшение качества хлеба оказывает изменение реологических свойств теста (газоудерживающая способность, пластичность, стабильность) под воздействием хлебопекарных улучшителей на жировой основе.

Обосновано использование бета-каротина в составе хлебопекарных улучшителей на жировой основе для придания готовым изделиям функциональных свойств за счет обогащения провитамином А.

Практическая значимость. Разработана технология приготовления и применения хлебопекарных улучшителей на жировой основе, в том числе с использованием бета-каротина.

Разработаны рекомендации по хранению хлебопекарных улучшителей на жировой основе и технологические решения их применения при производстве хлебобулочных изделий, включающие способы внесения, способы приготовления теста, рецептуры хлебобулочных изделий.

Проведена промышленная апробация применения хлебопекарных улучшителей на жировой основе на ОАО «Наро-Фоминский хлебокомбинат». Разработаны проекты нормативной документации (технические условия, технологические инструкции и рецептуры) на хлебопекарные улучшители на жировой основе.

Социальная значимость работы заключается в том, что использование хлебопекарных улучшителей на жировой основе - это эффективный способ повысить уровень безопасности персонала по условиям охраны труда, за счет снижения запыленности рабочего места.

Апробация работы. Результаты исследований, выполненных автором, были представлены на 2-ой Всероссийской научно-технической выставке-конференции с международным участием «Высокоэффективные пищевые технологии: методы и средства для их реализации» (г. Москва, 20-21 октября 2004 г); на научно-практической конференции, посвященной 75-летию кафедры «Технологии хлебопекарного и макаронного производств» МГУПП и 100-летию со дня рождения заслуженного деятеля науки техники РФ, д.т.н., проф. Л.Я.Ауэрмана (г. Москва, 29 марта 2005 г); на всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Перспективы агропромышленного производства регионов России в условиях реализации приоритетного национального проекта «Развитие АПК»» (г.Уфа, 26-28 марта 2006).

По результатам исследований опубликовано 7 печатных работ.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы, экспериментальной части, выводов, списка использованной литературы и приложений. Работа изложена на 167 страницах основного текста, включает 24 рисунка и 55 таблиц. Список литературы включает 192 источников российских и зарубежных авторов.

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

Освещены вопросы применения хлебопекарных улучшителей в хлебопекарной промышленности. Обобщены и проанализированы основные группы улучшителей, описан механизм их действия и роль в технологическом процессе приготовления хлебобулочных изделий. Дан анализ роли жировых продуктов в технологии хлеба. В ходе анализа научно-технической литературы в данной области выявлена целесообразность и особенности применения жидких улучшителей в технологии хлебопекарного производства.

2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

Исследования проводили в лабораториях кафедр «Технологии хлебопекарного и макаронного производств», «Технология переработки зерна» и «Органическая химия» ГОУ ВПО «Московский Государственный Университет пищевых производств». Производственные испытания осуществляли в условиях ОАО «Наро-Фоминский хлебокомбинат».

2.1. Объекты и методы исследования

В работе использовали общепринятые и специальные методы оценки качества сырья, полуфабрикатов и готовых изделий.

При проведении исследований использовали 6 проб пшеничной муки, отобранных на мелькомбинатах г. Москвы. Пробы пшеничной муки, используемые при проведении работы, соответствовали ГОСТ Р 52189-2003.

При приготовлении хлебопекарных улучшителей на жировой основе использовали жировые продукты (подсолнечное, кукурузное и пальмовое масло, пальмовый суперолеин); поверхностно-активные вещества (моноглицериды дистиллированные - МГД, лактилат натрия); ферментный препарат эндо-ксиланазы Пентопан 500 БГ (активность 2700 FXU/г); ферментный препарат -амилазы грибного происхождения Фунгамил 2500 СГ (активность 2500 FXU/г); аскорбилпальмитат и бета-каротин (FS 30 %).

Для определения вязкости хлебопекарных улучшителей на жировой основе использовали вискозиметр вращения «VISCO Basic Plus». Определение агрегативной устойчивости хлебопекарных улучшителей на жировой основе проводили по модифицированной методике определения стойкости эмульсии, изложенной в ГОСТ 30004.2-93-2. Сохранность хлебопекарных улучшителей на жировой основе в процессе хранения определяли по значению перекисного числа йодометрическим методом. Ферментативную активность хлебопекарных улучшителей на жировой основе - амилолитическую и ксиланазную - определяли по методикам, приведенным в ГОСТ 20264.4-89 и ТУ 9291-033-34588571-2001 соответственно.

Для изучения влияния УХЖ на качество хлеба проводили пробные лабораторные выпечки общепринятыми методами. Контролем служили пробы хлеба, приготовленные без УХЖ. Анализ проб хлеба проводили через 14-16 часов после выпечки.

Реологические свойства теста из пшеничной муки высшего сорта анализировали на приборах фаринограф «Brabender», альвеограф «Chopin» и «Структурометр СТ-1». Динамику скорости газообразования при брожении теста изучали волюмометрическим методом.

2.2. Результаты исследования и их анализ

Ниже приведены результаты исследования и их анализ.

2.4.1. Научное обоснование и разработка технологии приготовления хлебопекарных улучшителей на жировой основе

По составу хлебопекарные улучшители можно условно разделить на активную часть и наполнитель. Роль наполнителя традиционно сводится к обеспечению равномерности распределения активных компонентов во всём объёме продукта, сохранению активности в течение всего срока хранения, повышению точности дозирования и облегчению работы с улучшителем. Основной улучшающий эффект обеспечивают компоненты активной части - комплекс хлебопекарных улучшителей: пищевые эмульгаторы, ферментные препараты различного принципа действия, окислители, др.

Улучшители для хлебопекарной промышленности выпускаются в порошкообразном, гранулированном, жидком или пастообразном виде. Ис­пользование жидких улучшителей теста - это эффективный способ повысить безо­пасность и обеспечить охрану здо­ровья персонала, усовершенствовать их дозирование при любых способах тестоприготовления, включая непрерывные, стабилизировать эффективность их применения.

В практике хлебопекарного производства существует два базовых варианта жидких хлебопекарных улучшителей: на основе воды и на основе масла. Использование водной среды может привести к возникновению ряда проблем – разделение улучшителя вследствие различной скорости седименации отдельных компонентов; компоненты улучшителя в воде меняют свои химические свойства, они имеют тенденцию к гидролизу или другим реакциям расщепления; характеризуются микробиологической нестабильностью системы в целом.

Жировая основа лишена недостатков, присущих водной среде, кроме того – жировые продукты можно рассматривать как функциональный наполнитель. Добавление в тесто небольшого количества жира положительно влияет на свойства теста и, в конечном итоге, на качество готовой продукции. Исходя из этих предпосылок, в качестве наполнителя была выбрана жировая основа.

Сущность способа производства жидких улучшителей сводится к использованию жиров текучей консистенции – растительных масел. Проведенные исследования по определению влияния растительных масел на качество хлебобулочных изделий показали, что в большей степени готовые изделия с применением подсолнечного, кукурузного масла и пальмового суперолеина отличались по органолептическим показателям качества. При этом влияние на реологические свойства теста и улучшающий качество хлеба эффект различных растительных масел варьировались незначительно. Это делает целесообразным введение в состав улучшителя традиционно применяемого и относительно доступного подсолнечного масла.

Основываясь на способах приготовления улучшителей текучей консистенции, применяемых на практике, была разработана технология приготовления хлебопекарных улучшителей на жировой основе серии Эмульзим, обеспечивающая однородность и агрегативную устойчивость готового продукта. Способ приготовления основывался на нагревании масла и эмульгатора до температуры плавления эмульгатора в сочетании с тщательным смешиванием компонентов. Пищевой эмульгатор в образуемой суспензии выполнял функцию стабилизатора. Полученную смесь масла и эмульгатора охлаждали до температуры 30-32 С, затем вносили остальные порошкообразные ингредиенты (ферментные препараты, аскорбилпальмитат) и при постоянном перемешивании охлаждали готовые улучшители до комнатной температуры. Полученные хлебопекарные улучшители на жировой основе (далее УХЖ) разливали в стеклянные емкости и хранили при температуре 18-20 С.

Рис. 2. Стадии приготовления хлебопекарных улучшителей на жировой основе

На основании композиционных составов УХЖ серии Эмульзим была разработана серия УХЖ, с включением в состав бета-каротина: Эмульзим-Su и Эмульзим-Bio. Способ их приготовления отличался тем, что на стадии дозирования порошкообразных компонентов в улучшитель вводили жировой раствор бета-каротина FS, 30 %, либо вместо подсолнечного масла применяли пальмовый суперолеин «Carotino» с высоким нативным содержанием бета-каротина.

При разработке компонентного состава улучшителей, первоначальной задачей являлось обеспечение агрегативной устойчивости и однородности структуры улучшителя. При этом важным условием формирования реологических свойств было придание УХЖ свойства текучести, позволяющего транспортировать его по трубам, использовать различные дозаторы и усовершенствовать его дозирование.

Определение оптимального соотношения масла и пищевого эмульгатора (дистиллированные моноглицериды МГД или лактилат натрия) в улучшителе проводили путём изучения взаимосвязи между массовой долей ПАВ и реологическими свойствами УХЖ (вязкость, как показатель текучести, и агрегативная устойчивость).

Формирование композиционных составов активной части хлебопекарных улучшителей на жировой основе основывалось на исследовании влияния ферментных препаратов на качество хлебобулочных изделий, определении их оптимальных дозировок и эффекта при совместном использовании. Для этого проводили пробные лабораторные выпечки хлеба из пшеничной муки с применением следующих улучшителей:

Эмульзим 1 – с включением в состав ферментного препарата амилазы;

Эмульзим 2 – с включением в состав ферментного препарата ксиланазы;

Эмульзим 3 - с включением в состав комплекса ферментных препаратов.

Контролем служили пробы хлеба, приготовленные без добавления УХЖ.

Определяли физико-химические свойства разработанных УХЖ, их микробиологические показатели, а также амилолитическую и ксиланазную активность и сохранение ферментативной активности в процессе хранения. Учитывая необходимость длительного хранения УХЖ, для контроля процесса их окислительной стабильности определяли перекисное число. В качестве контроля использовали подсолнечное масло без внесения антиоксиданта и с внесением аскорбилпальмитата.

Изменение соотношения ПАВ-масло влияло на агрегативную устойчивость и вязкость УХЖ. При этом изменение этих показателей было взаимосвязанно – повышение вязкости вызывало увеличение агрегативной устойчивости, при снижении вязкости устойчивость падала. Характер исследуемых зависимостей определялся типом вводимого в состав пищевого эмульгатора.

Рис. 3. Влияние доли лактилата натрия на агрегативную устойчивость и вязкость УХЖ

Анионактивный эмульгатор - лактилат натрия вызывал повышение вязкости УХЖ при увеличении его концентрации до 10 %. Увеличение доли ПАВ более 10 % приводило к снижению вязкости УХЖ. Соответственно изменялся показатель агрегативной устойчивости: при введении в состав смеси лактилата натрия в количестве 10%, устойчивость достигала максимума - 97 %, затем снижалась.

Рис. 4. Влияние доли МГД на агрегативную устойчивость и вязкость УХЖ

Дистиллированные моноглицериды, являясь неионогенным эмульгатором, оказывали влияние на устойчивость и вязкость смеси, отличающееся от влияния лактилата натрия (рис. 4). Была установлена тенденция к увеличению вязкости при повышении доли ПАВ в составе УХЖ. Устойчивость УХЖ при повышении доли МГД также увеличивалась. При доле ПАВ в составе улучшителя более 6 % кривая, характеризующая эту зависимость, достигала максимального значения 95 - 96 %, и при повышении доли эмульгатора от 6 до 10 % уже практически не изменялась.

Рис. 5. Изменение агрегативной устойчивости и вязкости УХЖ при различном соотношении эмульгаторов

А – агрегативная устойчивость;

Б – вязкость.

Совместное использование эмульгаторов разного типа оказывало влияние на физические свойства УХЖ. При различных соотношениях лактилата натрия и МГД значения величины вязкости и агрегативной устойчивости УХЖ изменялись. Оптимальной для автоматического дозирования являлась вязкость до 1,2 Пас. На поверхности отклика (рис. 5) было определено поле оптимальной вязкости УХЖ и соответствующие ему соотношения эмульгаторов. Сопоставив показатель оптимальной вязкости с диапазоном высокой (более 90 %) агрегативной устойчивости, было выбрано соотношение лактилат натрия - МГД равное 4:3, которое использовали при приготовлении УХЖ.

В результате оценки влияния ферментных препаратов, включаемых в состав активной части УХЖ, на качество хлебобулочных изделий, установлены их оптимальные дозировки и эффект при совместном использовании. Было определено, что УХЖ с внесением в их состав ферментных препаратов, обладающих пентозаназной и амилолитической активностью, в наибольшей степени улучшали качество хлебобулочных изделий. Установлены оптимальные дозировки ферментных препаратов: -амилазы - 30 FAU/кг муки, эндо-ксиланазы – 95 FXU/кг муки. На рис. 6 приведены результаты исследваний по влиянию УХЖ серии Эмульзим с включением в состав ферментных препаратов в оптимальных дозировках.

Установлено, что при использовании УХЖ Эмульзим 3 качество готовых изделий повышалось в наибольшей степени, чем в пробах с внесением УХЖ Эмульзим 1 и Эмульзим 2. При этом улучшались органолептические и физико-химические показатели качества хлеба: увеличивались удельный объем хлеба, пористость, формоустойчивость по отношению к контролю.

Таблица 1

Характеристика хлебопекарных улучшителей на жировой основе

Наименование показателей	Значения показателей для улучшителей
	Эмульзим 3	Эмульзим-Su	Эмульзим-Bio
физико-химические свойства
Массовая доля влаги, %	0,16	0,16	0,16
Вязкость, Пас	0,80	0,75	1,10
Кислотное число, мг КОН/г жира	4,80	4,80	4,70
Перекисное число, ммоль активного кислорода/кг	1,2	1,2	1,16
Агрегативная устойчивость, %	98,0	98,0	99,0
Амилолитическая активность улучшителя, ед/г	28,5	28,5	28,5
Ксиланазная активность улучшителя, ед/г	32	32	32
Расчетное содержание бета-каротина, вносимого с УХЖ: - мг - % от суточной нормы	- -	2,0 30,0	0,2 3,0
микробиологические показатели
КМАФАнМ, КОЕ/г, не более БГКП (колиформы) в 0,1 г Дрожжи, КОЕ/г,не более Плесени, КОЕ/г, не более	4х102 отсутствуют отсутствуют 1х101

Установлено, что УХЖ имели вязкость 0,75-1,1 Пас. Кислотное число составляло 4,7-4,8 мг КОН/г, что обусловлено высоким содержанием свободных жирных кислот в эмульгаторе Лактилат натрия, входящим в состав УХЖ. Перекисное число после выработки улучшителей составляло 1,16 - 1,2 ммоль активного кислорода/кг. Агрегативная устойчивость УХЖ имела значение 98-99 %: высокое значение данного показателя характеризовало готовый продукт как стойкий к процессу седиментации. Микробиологические показатели УХЖ Эмульзим соответствовали требованиям СанПин 2.3.2.1078-01 (индекс 1.7.2.).

Исследовали изменение показателей, характеризующих качество УХЖ, в процессе хранения: контролировали процесс окислительной порчи по изменению перекисного числа и определяли сохранение ферментативной активности УХЖ.

В соответствии с требованиями СанПин 2.3.2.1078-01 показатель окислительной порчи для продуктов переработки растительных масел не должен превышать 10 ммоль активного кислорода/кг жирового продукта. Перекисное число пробы масла с аскорбилпальмитатом и улучшителя Эмульзим 3 не превышало данное значение до 8-ми месяцев хранения, по сравнению с перекисным числом контрольной пробы масла, которое составляло 10 ммоль активного кислорода/кг жирового продукта через 5 месяцев хранения. Таким образом, введение в состав улучшителя антиоксиданта - аскорбилпальмитата позволило замедлить процесс окисления масла. При этом длительность хранения хлебопекарного улучшителя на жировой основе с сохранением перекисного числа в пределах установленных гигиенических норм составила 7 мес.

Рис. 7. Изменение перекисного числа подсолнечного масла и УХЖ при хранении

Как показали результаты исследований, в процессе хранения улучшитель характеризовался стабильной ферментативной активностью (таблица 2). Установлено, что улучшитель Эмульзим, хранившийся в течение 7 месяцев, сохранял ферментативную активность на том же уровне, что и на момент изготовления.

Таблица 2

Влияние продолжительности хранения УХЖ на сохранение его ферментативной активности

Ферментативная активность	Продолжительность хранения, мес
	1	2	3	4	5	6	7
Амилолитическая активность, ед/г	32,0	32,0	32,2	32,0	31,6	32,0	32,3
Ксиланазная активность, ед/г	28,5	28,4	28,5	28,5	28,4	28,5	28,4

Установлено, что при добавлении УХЖ Эмульзим, хранившегося в течение 6 месяцев, качество хлеба, приготовленного безопарным способом с внесением УХЖ, улучшалось по сравнению с контролем. Удельный объем хлеба увеличивался на 29-32 %, пористость - на 5-10 %, формоустойчивость - на 7-14 %, общая деформация сжатия на 20-50 % по отношению к контрольной пробе. Степень влияния УХЖ Эмульзим на физико-химические и органолептические показатели качества хлеба изменялась в процессе хранения незначительно, что позволило сделать заключение о стабильности технологического эффекта, оказываемого УХЖ, на качество хлеба.

2. Влияние хлебопекарного улучшителя на жировой основе на качество хлебобулочных изделий из пшеничной муки высшего сорта

Качество хлеба зависит от способов и режимов отдельных стадий технологического процесса приготовления хлеба. Для улучшения качества хлебобулочных изделий и сохранения их свежести целесообразно применять хлебопекарные улучшители. Эффективность действия улучшителей зависит от способа их введения в тесто, способа тестоприготовления, хлебопекарных свойств муки и дозировки вносимого улучшителя.

Изучали влияние УХЖ на качество хлеба при использовании пшеничной муки с различными хлебопекарными свойствами. Для этого проводили пробные лабораторные выпечки общепринятыми методами. Использовали 5 проб пшеничной муки высшего сорта и 1 пробу муки І сорта. Мука высшего сорта проб № 1 и 2 характеризовалась как удовлетворительно крепкая, пробы № 3 - хорошая, пробы №4 и 5 - удовлетворительно слабая по качеству клейковины. Проба № 6 пшеничной муки І сорта характеризовалась как удовлетворительно крепкая по качеству клейковины. Для определения оптимальной дозировки вносили УХЖ в количестве 0,2-0,7 % к массе муки (дискретность 0,1 %). Контролем служили пробы хлеба, приготовленные без УХЖ.

Для изучения влияния технологической эффективности УХЖ в зависимости от способов его внесения проводили пробные лабораторные выпечки. Вносили УХЖ в количестве 0,5 % к массе муки при замесе теста в соответствии с вариантами:

I – внесение в составе водно-мучной суспензии;

II – внесение в составе эмульсии;

III - внесение в муку.

Контролем служили пробы, приготовленные без добавления УХЖ.

Изучали влияние УХЖ на качество хлебобулочных изделий, приготовленных безопарным и ускоренным способами тестоприготовления, а также безопарным способом с добавлением сахара и жира. Тесто готовили из пшеничной муки высшего сорта (проба 4) по общепринятым методикам. УХЖ вносили в количестве 0,6 % к массе муки. Контролем служили пробы хлеба, приготовленные без УХЖ.

Результаты исследований по влиянию УХЖ на качество хлеба из пшеничной муки с различными хлебопекарными свойствами представлены на рис. 8.

Рис. 8. Влияние УХЖ на удельный объем и пористость хлеба, приготовленного безопарным способом из пшеничной муки с различными свойствами:

А – проба № 1;

Б – проба № 2;

В – проба № 3;

Г – проба № 4;

Д – проба № 5;

Е – проба № 6.

Установлено, что внесение УХЖ оказывало положительное влияние на качество хлеба из пшеничной муки с различными хлебопекарными свойствами. Степень улучшающего эффекта зависела от исходных свойств муки и дозировки УХЖ.

При приготовлении хлеба из пшеничной муки высшего сорта проб № 1 и 2 оптимальные дозировки УХЖ составили 0,2-0,3 % к массе муки. Внесение УХЖ приводило к увеличению удельного объема опытных проб хлеба на 5-18 %, пористости - на 5-8 %, формоустойчивости - на 2-12 % по сравнению с контрольной пробой, а также способствовало улучшению реологических свойств мякиша хлеба: общая деформация сжатия мякиша увеличивалась на 21-75 % по сравнению с контролем.

При приготовлении хлеба из пшеничной муки высшего сорта пробы № 3 с внесением УХЖ удельный объем изделий увеличивался на 19-30 %, пористость - на 1-6 %, формоустойчивость - на 2-7 %, общая деформация сжатия мякиша - на 9-33 %, существенно улучшались органолептические показатели по сравнению с контрольной пробой. Оптимальная дозировка УХЖ составила 0,5 % к массе муки. При этом удельный объем хлеба составил 5,64 см3/г, пористость – 87 %, формоустойчивость – 0,59.

При использовании пшеничной муки высшего сорта с удовлетворительно слабой по качеству клейковиной (пробы № 4 и 5) удельный объем хлеба с внесением УХЖ увеличивался на 19-25 %, пористость - на 2-7 %, формоустойчивость - до 2-20 %, общая деформация сжатия мякиша - на 11-26 % по сравнению с контрольной пробой. Пробы хлеба, приготовленные с УХЖ, характеризовались наилучшими органолептическими показателями; цвет корки более насыщенный, пористость равномерная, мелкая, структура мякиша – эластичная. Наилучшие показатели качества хлеба достигались при дозировках УХЖ 0,6-0,7 % к массе муки. При приготовлении хлеба из муки пробы № 4 удельный объем хлеба составил 6,29 см3/г, пористость – 88 %, формоустойчивость–0,69.

Рис. 9. Влияние способов внесения хлебопекарного улучшителя на жировой основе на качество хлеба:

К – контроль;

1 – вариант I, внесение в составе водно-мучной суспензии;

2 – вариант II, внесение в составе эмульсии;

3 – вариант III, внесение в муку.

Установлено, что при исследованных способах внесения УХЖ оказывал положительное влияние на качество хлеба (рис. 9). При этом удельный объем возрастал на 20-23%, пористость - на 2-6 %, формоустойчивость - на 7-14 % по сравнению с контрольной пробой. Значительного различия эффективности действия улучшителя в зависимости от способа его внесения не выявлено. Это связано, по нашему мнению, с высокой эмульгирующей способностью УХЖ и его технологической эффективностью, что обеспречивало равномерное распределение его при замесе теста, возможное взаимодействие со структурными компонентами, что обусловлено наличием в составе двух поверхностно-активных веществ различного принципа действия – анионоактивного и неионогенного.

Установлено, что внесение УХЖ оказывало положительный технологический эффект при приготовлении теста ускоренным и безопарным способами без добавления и с внесением сахара и жира, предусмотренными рецептурой. Было выявлено, что при безопарном способе приготовления теста внесение УХЖ повышало качество хлебобулочных изделий: удельный объем хлеба увеличивался на 23-30 %, пористость – на 2-5 %, формоустойчивость - на 4-21 %, общая деформация сжатия мякиша - на 28-34% по сравнению с контрольной пробой. Опытные пробы хлеба характеризовались правильной формой, корка хлеба была без подрывов, выраженного цвета, пористость –равномерная, тонкостенная, мелкая.

При приготовлении хлебобулочных изделий ускоренным способом внесение УХЖ также оказывало положительный эффект на их качество. Удельный объем хлеба составил 6,65 см3/г, пористость - 90 %, формоустойчивость - 0,61.

На основании проведенных исследований разработаны рекомендации по применению УХЖ, приведенные в табл.3.

Таблица 3

Дозировки УХЖ в зависимости от свойств пшеничной муки

Характеристика пшеничной муки	Дозировка УХЖ, % к массе муки
Удовлетворительно крепкая по качеству клейковины	0,2-0,3
Хорошая по качеству клейковины	0,5
Удовлетворительно слабая по качеству клейковины	0,6-0,7

Установлено, что способ внесения хлебопекарных улучшителей на жировой основе не оказывал существенного значения, а эффективность их влияния на качество готовых изделий была выше при ускоренном способе приготовления хлебобулочных изделий.

3. Влияние хлебопекарного улучшителя на жировой основе на свойства теста и структурные компоненты пшеничной муки

От свойств готового к разделке теста зависит его состояние при механической обработке в процессе деления, формования, а также окончательной расстойки и выпечки и, в конечном итоге, качество хлеба. Реологические свойства выброженного теста должны обеспечивать его газо- и формоудерживающую способность.

Для изучения влияния УХЖ на реологические свойства теста из пшеничной муки высшего сорта готовили тесто с добавлением УХЖ и анализировали его свойства на приборах фаринограф «Brabender», альвеограф «Chopin» и «Структурометр СТ-1».

Динамику скорости газообразования при брожении теста изучали волюмометрическим методом, для определения контрольного газообразования и газоудерживающей способности применяли весовой метод.

Определяли содержание массовой доли сырой клейковины и её реологические свойства. На приборе «Амилотест АТ-97» оценивали состояние углеводно-амилазного комплекса.

УХЖ вносили в количестве 0,5 % к массе муки. Контрольными служили пробы теста, приготовленные без добавок, и с добавлением подсолнечного масла в количестве 0,5 % к массе муки.

Рис. 11. Влияние УХЖ на реологические свойства теста из пшеничной муки после замеса (А) и после брожения (Б):

1 – контроль;

2 – проба с добавлением 0,5 % подсолнечного масла;

3 - проба с добавлением 0,5 % УХЖ.

Выявлено влияние УХЖ на реологические свойства теста. При добавлении УХЖ увеличивались растяжимость и устойчивость теста (на 7 и 18% соответственно), несколько уменьшалась водопоглотительная способность муки относительно контрольной пробы. При внесении УХЖ уменьшались адгезионные свойства теста (на 7%), тестовые заготовки имели более пластичную, чем контрольные образцы, структуру теста (Н (общ) = 17,46 мм) и быстрее восстанавливались после деформирующей нагрузки (на 14%).

Рис. 12. Влияние УХЖ на альвеографические характеристики теста:

А – контроль;

Б – проба с добавлением 0,5 % подсолнечного масла;

В – проба с добавлением 0,5 % УХЖ.

Анализ результатов, представленных на рис 13, показал, что внесение УХЖ в тесто не изменяло характер скорости газообразования, а влияло на ее интенсивность. Процесс брожения теста состоял из двух стадий, в каждой из которых скорость газообразования сначала нарастала до максимума, а затем снижалась.

Анализ скорости газообразования показал интенсификацию процесса тестоприготовления с добавлением УХЖ, так как продолжительность стадий для пробы с внесением УХЖ уменьшалась на 15 мин по сравнению с контролем. При этом скорость газообразования была выше скорости газообразования контроля: максимум скорости газообразования в первый период увеличивался на 16%, во втором периоде брожения теста - на 29% по сравнению с контрольной пробой.

Интенсификация процесса брожения подтверждается данными, полученными при определении контрольного газообразования, значение которого характеризует интенсивность процессов образования диоксида углерода в результате спиртового брожения и бродильную активность дрожжевых клеток в период окончательной расстойки. При применении УХЖ этот показатель возрастал на 9 % по сравнению с контролем.

Результаты, полученные при определении влияния УХЖ на углеводно-амилазный комплекс пшеничной муки, свидетельствуют о том, что внесение УХЖ снижало показатель «числа падения» на 7 % по отношению к контрольной пробе. Установлено, что внесение УХЖ снижало величину максимальной вязкости крахмального клейстера на 24% по отношению к контролю. Добавление УХЖ незначительно влияло температуру процесса клейстеризации крахмала.

При внесении в тесто улучшителя количество отмываемой клейковины увеличивалось на 3 % по отношению к контрольной пробе. Значение ИДК клейковины снижалось в процессе брожения на 13 % по отношению к первоначальному значению. Свойства клейковины в процессе брожения изменялось в сторону укрепления.

Таблица 4

Влияние УХЖ на качество сырой клейковины при различной продолжительности брожения

Проба теста	Качество сырой клейковины, ед пр. ИДК
	До брожения	После 60 мин брожения	После 120 мин брожения
Контроль	65	70	62
+ 0,5 % УХЖ	67	64	58

Выявлено влияние УХЖ на реологические свойства теста: увеличивалась растяжимость теста, повышались его пластичные свойства, уменьшались адгезионные свойства. Внесение УХЖ приводило к интенсификации процесса газообразования в тесте, что связано, по нашему мнению, с тем, что в состав УХЖ входил амилолитический фермент -амилазы, гидролизующий крахмал с образованием декстринов, являющихся субстратом для дрожжей. Ферментные препараты амилолитического и цитолитического действия, оказывали деструктивное действие на полисахариды пшеничной муки, что приводило к снижению показателя «числа падения» и величины максимальной вязкости крахмального клейстера. Способность поверхностно-активных веществ вступать в сложные взаимодействия со структурными компонентами муки с образованием комплексных соединений, в частности взаимодействие лактилата с белками муки, приводило к укреплению реологических свойств клейковины и повышало устойчивость теста.

Изменение реологических свойств теста, по нашему предположению, связано с функциональностью основы улучшителя: жировой продукт оказывал смазывающее действие и облегчал скольжение частиц в тесте относительно друг друга, за счет чего увеличивалась растяжимость теста. Водопоглотительная способность муки уменьшалась в результате того, что жировая основа улучшителя в процессе замеса теста может образовывать мономолекулярный слой на поверхности частиц муки, что несколько снижает гидратационную способность клейковины.

Способность поверхностно-активных веществ вступать в сложные взаимодействия со структурными компонентами муки с образованием комплексных соединений, в частности взаимодействие лактилата натрия с белками муки, приводило к укреплению реологических свойств теста и повышало устойчивость теста.

4. Повышение пищевой ценности хлеба при применении хлебопекарных улучшителей на жировой основе

Введение в рецептуру хлеба компонентов, придающих лечебные и профилактические свойства и оказывающих существенное влияние на качественный и количественный состав рациона питания человека, позволяет эффективно решить проблему профилактики и лечения различных заболеваний, связанных с дефицитом микронутриентов. Пищевые продукты, обогащенные витаминами и минеральными веществами, входят в группу продуктов функционального назначения, т.е. продуктов, обогащенных физиологически полезными пищевыми ингредиентами, улучшающими здоровье человека.

Разработаны два вида УХЖ, обогащенных бета-каротином - Эмульзим-Su на основе подсолнечного масла с внесением «Бета-каротин FS 30%» и Эмульзим-Bio на основе красного пальмового масло «Carotino». При разработке было принято, что средняя рекомендуемая доза бета-каротина составляет 6 мг для взрослого, и за счет обогащаемого продукта должно быть покрыто 30 % суточной нормы. Среднесуточное потребление хлебобулочных изделий, по данным ГУ НИИ РАМН составляет 250 г. Расчет проводили с учетом оптимальной дозировки улучшителя - 0,5 % от массы муки.

При внесении улучшителей Эмульзим-Su и Эмульзим-Bio показатели качества хлеба улучшались по отношению к контролю: при безопарном способе тестоприготовления удельный объём возрастал на 22 - 28%, пористость - на 4%, формоустойчивость - на 7 - 10%, при ускоренном способе тестоприготовления удельный объём увеличивался на 37%, пористость - на 6%, формоустойчивость - на 20%.

Внесение улучшителей Эмульзим-Su и Эмульзим-Bio оказывало влияние на пищевую ценность хлеба - при этом значительно возрастает обеспеченность хлеба провитамином бета-каротин – в 2-19 раз по отношению к контролю соответственно.

Таким образом, можно сделать заключение, что при использовании в качестве жировой основы натурального красного пальмового масла и внесении в состав бета-каротина, улучшитель не только оказывал влияние на качество хлебобулочных изделий, но и являлся обогащающей добавкой.

2.5. Промышленная апробация

Проведена промышленная апробация разработанных УХЖ в условиях ОАО «Наро-Фоминский хлебокомбинат». Производственные испытания разработанных УХЖ показали целесообразность внедрения УХЖ в производство в условиях пекарен средней мощности и на хлебозаводах для повышения качества хлебобулочных изделий из пшеничной муки высшего сорта.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

Проведены комплексные исследования по разработке технологии получения и применения хлебопекарных улучшителей на жировой основе. На основании полученных результатов сделаны нижеследующие выводы.

1. Разработаны технологии приготовления и применения жидких хлебопекарных улучшителей на основе оптимизации композиционного состава, технологических параметров процесса приготовления в зависимости от разных факторов, обоснования функционального назначения введения жировой основы.

2. Показано, что характерные реологические свойства улучшителей на жировой основе - агрегативная устойчивость и вязкость - обеспечиваются за счет пищевых эмульгаторов, играющих роль структурирующего агента.

3. Изменение качества УХЖ в процессе хранения контролировали по изменению показателя перекисного числа и сохранению ферментативной активности. Установлено, что ферментативная активность УХЖ в процессе хранения до 7 месяцев не снижается, а перекисное число УХЖ в процессе хранения в течение 7 месяцев сохраняется в пределах нормы – не более 10 ммоль активного кислорода/кг жирового продукта.

4. УХЖ оказывают значительное влияние на качество хлеба. Эффективность действия улучшителей зависит от хлебопекарных свойств муки, способа тестоприготовления, способа внесения УХЖ в тесто, его дозировки.

4.1. Наилучшими физико-химическими и органолептическими показателями качества обладают пробы хлеба из муки хорошей по качеству клейковины с добавлением 0,5 % УХЖ и удовлетворительно слабой с добавлением 0,6 % УХЖ.

4.2. Наибольшее улучшающее качество хлеба эффект от применения УХЖ достигается при ускоренном способе тестоприготовления.

4.3. Внесение УХЖ при приготовлении хлеба оказывает положительное влияние на свойства мякиша хлеба в процессе хранения и замедляет процесс черствения.

5. УХЖ влияет на свойства теста и структурные компоненты пшеничной муки:

5.1. Реологическое поведение тестовых заготовок с внесением УХЖ схоже с реологическим поведением проб теста с добавлением масла. Тесто при этом обладало большей растяжимостью, более пластичной структурой, чем контрольные пробы, и имело меньшую величину адгезии.

5.2 Определено, что внесение УХЖ приводит к интенсификации процесса газообразования в тесте и повышению показателя контрольного газообразования.

6. Внесение УХЖ, с включением в состав бета-каротина оказывает влияние на пищевую ценность хлеба. Содержание в готовых хлебобулочных изделиях бета-каротина при добавлении УХЖ возрастает в 2-19 раз по отношению к контролю.

7. Проведена промышленная апробация приготовления батона «Весенний» из пшеничной муки высшего сорта с использованием УХЖ Эмульзим 3. Удельный объём батонов «Весенний» с использованием УХЖ возрастает на 20 %, пористость – на 9 %, общая деформация сжатия мякиша увеличивается на 24 % по отношению к контрольной пробе.

8. Рассчитана экономическая эффективность применения УХЖ Эмульзим 3 при формировании качества батона нарезного молочного из пшеничной муки высшего сорта на хлебопекарном предприятии. Рентабельность производства батона нарезного молочного с использованием УХЖ Эмульзим 3 выше на 1,6%, чем для батона нарезного молочного.

Список принятых в работе сокращений:

МГД – дистиллированные моноглицериды

ПАВ – поверхностно-активное вещество

УХЖ – хлебопекарный улучшитель на жировой основе

Список работ, опубликованных по материалам диссертации:

1. Фахретдинов Р.Х., Матвеева И.В., Юдина Т.А.Улучшенные маргарины для производства хлеба // Хлебопродукты. – 2005. - №6. – С. 34-35.

2. Фахретдинов Р.Х., Матвеева И.В., Юдина Т.А. Влияние жировых улучшителей на свойства теста // Хлебопродукты. – 2006. - №1. – С. 46-48.

3. Фахретдинов Р.Х, Матвеева И.В., Юдина Т.А. Хлебопекарные улучшители на жировой основе // Хлебопечение России – 2006. - № 4. - С. 18.

4. Фахретдинов Р.Х., Матвеева И.В., Юдина Т.А. Хлебопекарные улучшители на жировой основе // Хлебопродукты. – 2006. - №5. – С. 53-55.

5. Фахретдинов Р.Х., Матвеева И.В., Юдина Т.А., Диденко В.М., Васильева О.В.. Жировые продукты для приготовления хлебобулочных изделий // Сборник материалов научно-практической конференции, посвященной 75-летию кафедры «Технологии хлебопекарного и макаронного производств» МГУПП и 100-летию со дня рождения заслуженного деятеля науки техники РФ, д.т.н., проф. Л.Я.Ауэрмана – М., 2005. - С. 228-231.

6. Фахретдинов Р.Х., Матвеева И.В. Хлебопекарные улучшители на жировой основе с функциональными свойствами обогатителя // Перспективы агропромышленного производства регионов России в условиях реализации приоритетного национального проекта «Развитие АПК»: Сборник материалов всероссийской научно-практической конференции с международным участием. – Уфа: БГАУ, 2006. - С. 64-66.

7. Фахретдинов Р.Х., Матвеева И.В.. Способ производства хлебобулочных изделий: патент № 2271105 Россия, С1; заявка 2005110898/13, 14.04.2005; опубл. 10.03.2006, Бюл. № 7.

Summary

Liquid Bread Improver Technology Production and Application

for Wheat Bread

Fakhretdinov R.H.

The technology of liquid bread improvers with fat incorporation (LBI) and their application in baking industry were developed.

Formula compositions of the LBI were founded and physic-chemical and rheological properties were determined. The role of emulsifiers in formation of rheological properties of the LBI was defined. Oxidant status of the LBI during storage process was investigated on the base of acid and peroxide indexes.

The influence of different dosages LBI on rheological and biochemical dough properties, quality and amount wet gluten, carbohydrate-amylase complex was elaborated. The technology of breadmaking with LBI taking into account baking flour properties, LBI dosages, bread improver incorporation methods, dough procedures was developed. The efficiency of LBI was confirmed by industrial trials in plant.