Описание новой методики приготовления хлебобулочных изделий из пшенично-ржаной муки на закваске

Полный текст

Введение

В кулинарном производстве процесс приготовления хлебобулочных изделий относится к разряду сложных физико-химических процессов и зависит от множества различных факторов, в том числе от технологического оборудования и способа термического воздействия. В зависимости от способов термического воздействия на готовящийся продукт меняются его потребительские качества, а также количество энергетических затрат. Исследования и внедрение новых способов термического воздействия на продукты питания будут положительно влиять на степень эффективности выпечки хлеба и доступность качественного продукта массовому потребителю.

Хлебобулочные изделия играют важную роль в индустрии быстрого питания. Потребительское качество, время приготовления определяются технологическими режимами и применяемым оборудованием. Совершенствование и оптимизация технологических режимов в данной отрасли осуществляется в основном за счет внедрения систем автоматизации и применения программируемых устройств без изменения метода термического воздействия, при этом особое внимание уделяется инфракрасному методу [1]. Опыт мастеров кулинарного искусства демонстрирует преимущество инфракрасного метода приготовления продуктов питания, а системы автоматизации помогают распространить этот опыт в индустрии [2]. Для быстрого питания инновации в области оптимизации алгоритмов управления технологическими процессами являются приоритетом, так как при обработке продуктов инфракрасным излучением различной интенсивности, в совокупности с другими термическими процессами, у продукта появляются новые потребительские свойства, что позволяет расширять ассортимент выпускаемой продукции [3].

В отличие от всех других методов термического воздействия на продукты питания спектр воздействия инфракрасного излучения на любой продукт зависит от его состава и структуры. В нашем исследовании мы предлагаем осуществить воздействие инфракрасным излучением волн различной длины на продукт. Количество энергии Q(t), необходимое для приготовления продукта, определяется его теплоемкостью, а время приготовления зависит от площади теплопередачи и коэффициента теплопроводности. В случае с инфракрасным излучением немаловажную роль играют три физических параметра: длина волны, интенсивность и площадь излучения. От длины волны зависит глубина проникновения тепловой энергии. Интенсивность воздействия влияет на величину передаваемой энергии в заданный объем продукта. При увеличении интенсивности с одной и той же площади мы получаем большее количество энергии, которое обеспечивает приготовление наружных и внутренних слоев продукта. Чтобы добиться необходимого качества изделия из пшенично-ржаной муки на закваске, важно обеспечить равномерное температурное поле за счет интенсивности инфракрасного излучения с различными значениями длин волн с заданной площади нагрева. Для применения новой методики термического воздействия в индустрии быстрого питания необходимо также обеспечить управление технологическими режимами при изменении объема готовящегося продукта.

Обзор литературы

Обзор литературы показывает, что среди научных работ в данном  направлении особое место занимают исследования, связанные с созданием различных композиций зерновых культур для понижения количества глютена, для придания более высоких потребительских свойств в состав добавляются различные пищевые добавки [4–7]. Ученые отмечают, что формирование продукта перед термообработкой должно сопровождаться приданием определенных реологических свойств, которые благоприятно будут влиять на процесс теплопередачи, а значит, и на процесс
термообработки¹ [8–10]. Термообработка продукта – это процесс, во время которого продукт доводится до готовности и ему придаются основные потребительские свойства. Изучается непосредственный отклик на любое термическое воздействие, которое может повлиять на технологический процесс [11].

Основными факторами, влияющими на сохранение потребительских качеств, являются состав и способ термообработки. Исследования в области микробиологических и физико-химических свойств показали, что при одинаково высоком качестве получаемого продукта, в котором содержатся полезные свойства биологически активных веществ, бывших в исходном сырье, их сохранение осуществляется в зависимости от применяемого технологического режима термообработки, при этом выявлено, что определяющим фактором является равномерное температурное воздействие как на площадь, так и на объем продукта [12].

Работы в данном научном направлении ведут многие российские и зарубежные исследователи. С помощью конструктивных решений они пытаются расширить функциональные возможности имеющихся нагревательных элементов инфракрасного действия. Основная задача сводится к увеличению площади равномерного воздействия инфракрасного излучения на изготовляемый продукт. В основном это достигается включением в конструкцию дополнительных экранов и отражателей или применением промежуточных материалов с большим коэффициентом теплоемкости [13; 14].  Инфракрасный нагрев хорошо зарекомендовал себя при приготовлении замороженных продуктов. В данном случае он помогает сохранить не только энергетическую ценность продуктов, но и вкусовые качества после замораживания полуфабрикатов при приготовлении хлебобулочных изделий.

Большой вклад в данном научном направлении делается российскими учеными, которые ведут работы по созданию безынерционных систем для выпечки хлеба с учетом сложного биохимического процесса, который происходит в продукте от начальной до конечной стадии изготовления [15; 16]. Ученые описывают электроконтактный способ приготовления хлеба, указывая на тот факт, что при управлении скоростью прогрева слоев продукта можно максимально сохранить полезные свойства и вкусовые качества. Сравнительные характеристики, которые приводят ученые, показывают, что данный контактный способ превосходит традиционный радиационно-конвекционный, который используется в большинстве хлебопекарных производств [17]. В работах зарубежных авторов также показано, что процесс выпечки и упек хлеба определяются равномерностью распределения температурного поля и скоростью регулирования температуры [18].

Особо хочется отметить результаты натурных исследований, которые показывают, что в создании конвейерных технологий переработки сельскохозяйственных продуктов, а именно хлебобулочных изделий, определяющими являются технология термического воздействия и конструкции нагревательных элементов [19].

Многие ученые указывают на то, что необходима разработка альтернативных ускоренных способов производства, при которых повысятся качество и физиологическая полноценность хлеба как традиционного продукта питания, включая общую теорию равномерного распределения инфракрасных волн при готовке продуктов [20–22].

Материалы и методы

Для исследования была взята рецептура хлебобулочного изделия из пшенично-ржаной муки на закваске «Домашний хлеб». Он подается к блюдам в одном из ресторанов итальянской кухни г. Иркутска. Оговоримся, что в классическом понимании хлебом может называться изделие весом больше 500 г. Исследуемый объект весит 125 г, но по рецепту является итальянским хлебом кафоне. Хлебобулочное изделие в миниатюрной форме готовится без добавок, имеет округлую форму. 

Многие производители стараются изменить рецептуру и способ приготовления для увеличения производительности и снижения себестоимости продукта [23]. Продукция данного ресторана не является исключением: у кафоне мучная база готовится на основе старого или оставленного после предыдущей выпечки теста, используется закваска из ржаной муки. Изделие выпекается  при 180 °C в увлажненной духовке 1 ч, предварительно их выкладывают на противень и дают подняться.

Для выпекания изделий использовалась стандартная духовка марки Gorenje, в которой были удалены штатные нагревательные элементы и установлены нагревательные блоки инфракрасного действия, изготовленные в соответствии с патентом на полезную модель № 199820 [24]. Нагревательные элементы для блоков изготавливались по технологии сеткотрафаретной печати (патент № 2463748) [25]. Нагревательные блоки были расположены в два ряда, в каждом ряду по четыре нагревательных элемента (рис. 1), два горизонтальных 4 и два вертикальных 5. В общей сложности в печи устанавливаются 8 нагревательных элементов.

 

 

 

Рис. 1. Модель воздействия нагревателей инфракрасного действия на изготовляемый продукт

Fig. 1. Model of the effect of infrared heaters on the prepared product

 

 

Данные нагревательные элементы, в зависимости от технологического цикла, можно подключать совместно или автономно, создавая необходимое температурное поле для приготовления продукта.

Продукт может быть различного размера: на рисунке 1 показан минимальный 1, средний 2 и большой 3. Для создания равномерного поля на маленьком пространстве задействованы греющие слои у горизонтальных нагревателей из области RT, а у вертикальных ZV. Соответственно, равномерное поле на среднем размере обеспечивается областями QO и YI, а на большом размере областями PW и XJ.

Для управления греющими слоями был использован прибор с ПИД-регулятором температуры ТРМ 148-Т с интерфейсом RS-485, время воздействия установленной температурой контролируется таймером.

В процессе экспериментов отслеживалась температура на нагревательных элементах, а для оптимизации технологических параметров – температура в готовящемся продукте.

Результаты исследования

Контроль температурных параметров в печи показал, что путем изменения конфигурации подключения нагревательных элементов и контроля выделяемой мощности можно создавать равномерное распределение температурного поля необходимого размера.

На рисунке 2 показано минимальное распределение температурного поля при потреблении 400 Вт, отклонение от заданного интервала ±5 °С на площади 200 см².

 

 

 

Рис. 2. Параметры линейности распределения температуры при мощности 400 Вт

Fig. 2. Parameters of the linearity of the temperature distribution at a power of 400 W

 

 

На рисунке 3 показано распределение температурного поля при потреблении 1 440 Вт, отклонение от заданного интервала ±10 °С на площади 600 см².

 

 

 

 

Рис. 3. Параметры линейности распределения температуры при мощности 1 440 Вт

Fig. 3. Parameters of the linearity of the temperature distribution at a power of 1,440 W

 

Из графиков, представленных на рисунках 2 и 3 видно, что нагревательные блоки могут создавать равномерное температурное поле на заданном пространстве и вырабатывать необходимое количество энергии для технологического процесса. Соответственно, в зависимости от количества изготовляемого продукта в одной и той же камере можно задать локализованную зону нагрева. После серии экспериментов были выбраны оптимальный технологический режим для приготовления хлебобулочного изделия из ржано-пшеничной муки и время выпекания.

 

 

 

Рис. 4. Образцы для выпечки хлебобулочного изделия из ржано-пшеничной муки

Fig. 4. Samples for baking products from rye-wheat flou

 

Для подтверждения экспериментальных расчетов было приготовлено тесто по рецептуре указанного выше ресторана: выпечка одного образца (рис. 4а), четырех образцов (рис. 4b) и десяти образцов (рис. 4c).

На рисунке 5 представлена полученная выпечка, время выпекания во всех трех случаях составила 44 минуты. Визуальная разница между полученным продуктом и изделием, предлагаемым рестораном, не наблюдается (рис. 6), потребительские свойства идентичны.

 

 

 

Рис. 5. Выпечка, осуществленная в соответствии с новой методикой

Fig. 5. Products baked in accordance with the new method

 

 

 

 

Рис. 6. Визуальное представление приготовленного продукта

Fig. 6. A visual representation of the prepared product

 

 

Обсуждение и заключение

Инфракрасный способ приготовления – перспективное направление в области обработки пищевой продукции. С его помощью возможна термообработка широкого спектра продуктов без снижения качества, оптимизация энергетических затрат и существенное сокращение технологического цикла.

Работы в области совершенствования инфракрасного метода термического воздействия на продукты питания остаются актуальными. Благодаря новой технологии производства нагревательных элементов инфракрасного действия открываются перспективы по их применению не только в индустрии питания, но и в других отраслях народного хозяйства [26].

Описанный метод позволяет снизить время приготовления продуктов питания, удешевить процесс производства технологического оборудования, увеличить степень надежности и универсальности.

Дальнейшие работы в данной области помогут увеличить набор экспериментальных данных, благодаря чему появится возможность не только расширить спектр продуктов, но и осуществить интеллектуализацию процесса приготовления. На текущий момент данный метод предназначен для индустрии быстрого питания, дальнейшие исследования позволят адаптировать его для индивидуального сектора.

 

 

¹           Kaplan S. L. Good Bread Is Back: A Contemporary History of French Bread, the Way It Is Made, and the People Who Make It. Durham. London: Duke University Press, 2006. 384 p. URL: https://www.researchgate.net/publication/37720453_Good_bread_is_back_a_contemporary_history_of_French_bread_the_way_it_is_made_and_the_people_who_make_it (дата обращения: 10.03.2021).

 

Об авторах

Игорь Юрьевич Шелехов

ФГБОУ ВО «Иркутский национальный исследовательский технический университет»

Автор, ответственный за переписку.
Email: promteplo@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-7677-3187
ResearcherId: V-3045-2017

доцент, кандидат технических наук

Россия, 664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, д. 83

Список литературы

Дополнительные файлы