СПОСОБ НЕПРЕРЫВНОГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЗАВАРКИ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ТЕСТА ДЛЯ ХЛЕБОБУЛОЧНЫХ ИЗДЕЛИЙ
CONTINUOUS PRODUCTION METHOD OF BREW FOR PRODUCTION OF DOUGH FOR BAKERY PRODUCTS

Изобретение относится к пищевой промышленности, а именно к хлебопекарному производству, и может быть использовано при приготовления теста для всех видов хлебобулочных изделий.
Известен способ приготовления пшеничного теста и хлеба с использованием в качестве улучшителей заварок, изготавливаемых из 3-5% от общего количества муки, идущей на тестоприготовление, при соотношении муки к заварной воде от 1:4,0 до 1:2,5, времени заваривания не менее 30 минут и времени охлаждения не менее 60 минут [1, с.176]. По данному способу получаются жидкие осахаренные заварки, которые предназначены для улучшения органолептических и вкусовых показателей хлебобулочных изделий, но не позволяют повышать влажность теста и увеличивать сроки сохранения начальной свежести хлеба.
Известен способ приготовления пшеничного теста и хлеба с использованием неосахаренной заварки, в которой используется от 3 до 10% от общего количества муки, идущей на приготовление теста, при соотношениях муки к воде от 1:2,5 до 1:3,5 и температуре заваривания от 63 до 73°С [1, с.178], однако, в данном способе тесто также приготавливается с обычной влажностью, а хлеб после выпечки содержит обычное количество клейстеризованного крахмала, поэтому существенного изменения срока сохранения его свежести не происходит.
Общим недостатком приведенных выше способов изготовления и использования заварок является то, что получаемые при данных соотношениях муки и воды и длительности заваривания жидкие, полностью осахаренные заварки не могут привести к увеличению влажности готового теста и существенному повышению сроков сохранения начальной свежести.
Наиболее близким аналогом, принимаемым за прототип, является способ, в котором при изготовлении теста используют консистентную заварку, приготавливаемую замешиванием части муки горячей водой с температурой 75-98°С с последующим охлаждением до температуры не выше 40°С, при этом для заваривания используют 10-20% от рецептурной муки, при соотношении муки к горячей воде от 1:1,2 до 1:1,6, а охлаждение осуществляют одновременно с завариванием путем принудительной продувки поверхности перемешиваемой заварной массы воздухом с температурой 15-33°С и объемной скоростью подачи 0,01-0,03 л/сек на 1 кг завариваемой муки [2].
Известные заварные машины, предназначенные для изготовления и перекачивания жидких осахаренных заварок (при соотношениях мука: вода порядка 1,0:3,5), не могут быть использованы для изготовления консистентных заварок по способу-прототипу (при соотношениях мука: вода 1,0:1,0), поэтому в качестве устройства для практического осуществления способа-прототипа используют обычную тестомесильную машину дежевого замеса.
Приготовление консистентной заварки по способу-прототипу осуществляют порционным методом путем разовой загрузки всей заварной муки в дежу, разовой заливки в нее всего расчетного количества горячей воды и перемешивания до образования заварной массы с последующей воздушной продувкой. Дальнейшее приготовление теста осуществляют путем загрузки в дежу с готовой заваркой остальных рецептурных компонентов и проведения замеса теста.
По способу-прототипу получают консистентные заварки с температурой 34±2°С и влажностью 61-65%, содержащие крахмальный клейстер, позволяющий продлевать начальную свежесть хлебного мякиша и обеспечивать достаточное формоудержание только для формовых пшеничных хлебов при влажностях теста 46,5±0,5%.
При практической реализации порционного способа приготовления заварки в принципе невозможно достигнуть равномерности соотношений масс муки и горячей воды по всему объему дежи при их первичном контакте, а также равномерности и интенсивности их дальнейшего заваривания и клейстеризации. Это объясняется тем, что при соблюдении исходного расчетного соотношения муки и горячей воды при загрузке фактические соотношения при первичном контакте воды, вливаемой в неподвижную массу муки, отличаются от расчетного в несколько раз. Поэтому, на начальной стадии образуется множество локальных масс жидких заварок, разделенных не заваренной сухой мукой, которые при дальнейшем замешивании объединяются в единую клейкую массу. В результате, заварки, получаемые порционным способом на одном и том же оборудовании и при одинаковой загрузке муки и горячей воды, при одном и том же соотношении мука-вода, существенно отличаются друг от друга по консистенции, однородности, клейкости и содержанию редуцированных сахаров. При этом время первичного заваривания, - от момента заливки горячей воды в муку, находящуюся в деже, до полного исчезновения сухой муки в начальной заварной массе и начала продувки воздухом, составляет 3-4 минуты.
Общее время на приготовление в деже порции заварки при одновременном протекании в массе всех стадий заваривания, клейстеризации, ферментации, осахаривания, охлаждения и гомогенизации, ограничено цикловым временем замеса одной дежи теста.
В условиях непрерывного хлебопроизводства на хлебозаводах цикловое время замеса одной дежи теста составляет 16-18 мин (что соответствует производительности по получаемому хлебу - 450 кг хлеба в час). Соответственно на приготовление заварки отводится не больше 8-10 минут. За это время при обычном перемешивании в деже невозможно достигнуть полной гомогенности массы и требуемого ее охлаждения, поэтому конечная температура заварки составляет 34±2°С, что существенно выше температуры замешиваемого теста, обычно 28±2°С и затрудняет ее достижение.
Диапазон реальной производительности действующих хлебопекарных линий и агрегатов на хлебозаводах составляет 900-1600 кг/хлеба в час, для чего необходима производительность по завариваемой муке 2,0-3,6 кг/мин. При этом значительная часть производства хлеба осуществляется с использованием машин и агрегатов непрерывного замеса теста.
Недостатками способа-прототипа являются:
- невозможность его использования в технологиях с непрерывным замесом теста;
- ограниченная производительность по заварке (тесту и хлебу);
- невозможность поддержания равномерного соотношения масс муки и горячей воды при первичном смешении, заваривании и дальнейших процессов клейстеризации, осахаривания, гомогенизации и ферментации, выражающаяся в длительности стадии первичного заваривания и недостаточной гомогенности заварки по содержанию и распределению крахмального геля и редуцированных сахаров;
- ограниченность времени для приготовления заварки с необходимой степенью клейстеризации, ферментации, осахаривания, гомогенности, эластичности и охлаждения при различной производительности заваривания;
- повышенные влажность и температура готовой заварки, затрудняющие дальнейшее получение хлебного теста с необходимой влажностью и температурой;
- недостаточная формоудерживающая способность заварки для универсального использования в производстве всех видов формовых и подовых хлебобулочных изделий при предельных влажностях замешиваемого с заваркой теста.
Задачей заявляемого изобретения является:
- обеспечение возможности универсального использования заварки для промышленного тестоприготовления по порционным и непрерывным схемам замеса теста при любой производительности;
- повышение равномерности соотношений масс муки и горячей воды при их контакте и первичном смешении, заваривании и клейстеризации, выражающейся в сокращении длительности стадии первичного заваривания;
- повышение гомогенности конечной заварки, поступающей на замес теста, и равномерности распределения в ней крахмального геля и редуцированных сахаров;
- снижение влажности и конечной температуры заварки для получения теста с требуемыми влажностью и температурой;
- обеспечение достаточного времени на приготовление готовой заварки необходимого качества при любой производительности тестоприготовления;
- повышение формоудерживающей способности готовой заварки для изготовления теста предельной влажности всех видов хлебобулочных изделий при одновременном продлении сроков сохранения начальной свежести и улучшении вкусовых свойств мякиша.
Поставленная задача достигается тем, что в заявляемом способе заварку готовят путем непрерывной подачи и смешивания 10-20% рецептурной муки и воды с температурой 75-98°С в соотношении от 1,0:1,0 до 1.0:1,2 в течение 20-60 секунд с образованием начальной заварной массы с температурой 61-65°С и последующим ее охлаждением и окислением продувкой воздухом с температурой 15-33°С и скоростью подачи 0,01-0,03 л/с на 1 кг завариваемой муки при непрерывном перемешивании и продвижении вращающимися лопастями по зонам месильного корыта с последовательным прохождением стадий клейстеризации, осахаривания и ферментации собственными амилолитическими ферментами, а заканчивают проведением экструзионной гомогенизации и пластификации заварной массы, непрерывно выходящей из месильного корыта, путем прокачки ее под давлением через калиброванные отверстия экструзионной матрицы и далее по охлаждаемой трубе, доставляющей готовую текучую заварку с влажностью 57-59% и температурой 26-30°С в тестомесильную машину на замес теста.
Приготовление заварки ведут с использованием машины непрерывного заваривания и клейстеризации муки, содержащей установленное на станине горизонтальное месильное корыто, снабженное системой перегородок, делящих его на зоны, и рассекателей перемешиваемой массы; месильный вал с регулируемыми лопастями; шнековый питатель, обеспечивающий непрерывную и регулируемую подачу муки; узел непрерывной и регулируемой подачи горячей воды с расчетной температурой в зону первичного смешения и заваривания; систему непрерывной воздушной продувки перемешиваемой массы и выходной экструзионный узел.
Принципиальная схема машины непрерывного консистентного заваривания и клейстеризации муки приведена на Фиг.1 - продольный разрез и Фиг.2 - поперечный разрез.
Согласно принципиальной схеме,
- машина содержит станину 1, на которой с помощью опор 2 установлен месильный узел, включающий корыто 3 с крышкой 4 и торцовыми стенками 5, снабженное месильным валом 6 с лопастями 7 и 8; к днищу корыта приварены перегородки: первичная 9, средняя 10 и выходная 11; на боковых стенках корыта в шахматном порядке между лопастями 7 на высоте, соответствующей оси месильного вала 6, установлены штыревые рассекатели 53; в днище корыта, за выходной перегородкой 11 расположен выходной канал 12, над которым вращаются толкающие лопасти 8; на платформе регулируемой высоты в основании станины 1 установлен мотор-редуктор 13, от которого крутящий момент передается с помощью ременной передачи двухручьевым шкивом 14 на шкив 15 месильного вала. Опорные узлы и шкивы закрывают защитными кожухами 16 и 17.
На съемной подставке 18 установлен мучной питатель 19 с независимым приводом 20, обороты которого регулируют частотным регулятором 21, расположенным на приборной панели 50. Канал 22 подачи муки в машину вводится в корыто через отверстие в торцевой стенке 5. Питатель 19 снабжен прозрачным стаканом 23 с датчиками 24, которые с помощью электронного блока 25 управляют подачей и поддержанием уровня муки и выключают подачу горячей воды в случае снижения уровня муки ниже критического.
Узел подачи горячей воды включает подводящую трубу 26, термопару 27, регулирующую температуру через прибор-терморегулятор 28, стрелочный термометр 29 для визуального контроля, систему соленоидных клапанов 30 и обводной канал 31, переключающих подачу горячей воды на слив в канализацию, собранные на кронштейне 32, устанавливаемом на раме машины в удобном месте. Вводной штуцер 33 размещен на торцевой стенке машины непосредственно над выходом мучного канала 22.
В основании станины расположен вентилятор 34 с электродвигателем 35, подающий воздух по гибкой трубе 36 через распределительную трубу 37 во впускной канал 38 щелевого типа, направляющий поток воздуха на перемешиваемую в корыте массу. Выход отработанного воздуха из корыта происходит через выпускной канал 39 в выводной короб 40.
Выходной нагнетательный узел смонтирован на площадке, в основании станины, и содержит экструзионный шнек 41 с приводом 42 и приемником 43, экструзионную головку 44 и выводную трубу 45, снабженную угловыми поворотными отводами 46 и 47 и охлаждающим кожухом 48. Поворотный отвод 47 служит для соединения и направления выводной трубы 44 машины с технологической трубой, подающей готовую заварку на машину замеса теста. Экструзионная головка содержит съемную матрицу с калиброванными отверстиями.
Пульт 49 включения механизмов машины, блок управления подачей муки 25, частотный регулятор 21 и прибор-терморегулятор 28 расположены на приборной панели 50, расположенной над крышкой корыта (машины) и устанавливаемой на станине с помощью стойки 51.
В заявленном способе оптимальные характеристики заварок для конкретных хлебобулочных изделий при любой производительности по тесту достигают регулированием соотношений и температур воды, интенсивности перемешивания, обдува воздухом, объема и времени нахождения заварной массы в машине. При осуществлении равномерной подачи, контакта и смешивания сухой муки с горячей водой в расчетных соотношениях в течение 40±20 секунд образуется крепкая неподвижная склеенная заварная масса с первичной температурой 63±2°С, в которой амилопектин, составляющий внешние оболочки крахмальных зерен, образует густой коллоид, а амилоза, составляющая внутреннюю часть зерен, образует растворимые гели. Т.е. собственно заваривание закончилось. При дальнейшем интенсивном перемешивании, воздействии температуры, кислорода воздуха и активированных собственных амилолитических ферментов муки, происходит частичное осахаривание растворимой части геля амилозы при сохранении основной массы крепкого коллоида амилопектина.
Присутствие кислорода воздуха значительно ускоряет процесс осахаривания крахмального коллоида при температурах от 65 до 50°С.
При уменьшении температуры ниже 50°С осахаривание прекращается, далее продолжаются только процессы аэробной ферментации, гомогенизации, охлаждения, окислительного укрепления клейковины и насыщения заварки кислородом воздуха.
Охлаждение производится по испарительному типу, при продувке теплым воздухом развитой поверхности влажной массы заварки происходит испарение до 10% влаги, сопровождаемое интенсивным охлаждением.
Температура воздуха поддерживается в заявленных пределах, необходимых для интенсивного испарительного охлаждения, и для того, чтобы температура заварной массы сохранялась оптимальной для ее ферментации и окисления и составляла 38-40°С. К концу корыта температура массы снижается до 36±4°С. Одним из следствий ферментации является существенное раскисление и ослабление заварной массы.
Перемещаясь по зонам корыта, заварная масса подвергается также механическому перемешивающему воздействию вращающихся лопаток вала и неподвижных рассекателей массы, создающих сдвиговые напряжения и ускоряющих массообмен. В результате к концу корыта масса становится значительно более однородной, чем после первичного заваривания, и приобретает определенную подвижность. Однако тихоходное механическое перемешивание недостаточно для достижения полной гомогенности заварки и тонкого распределения в ней крахмального геля и редуцированных сахаров.
Окончательная гомогенизация достигается на заключительной стадии. В результате экструзии массы под давлением через калиброванные отверстия матрицы происходит выравнивание ее состава на микро-уровне, а также взаимное проникновение и агломерация крахмального геля с набухшей клейковиной, приводящая к дополнительному укреплению структуры и эластичности заварки.
В результате прокачивания массы по трубе с регулируемым охлаждением, температура готовой заварки доводится до заданных значений 26-30°С, оптимальных для замеса теста. При прохождении массы по трубе ферментация продолжается, для этого в массе достаточно вовлеченного воздуха (кислорода).
Таким образом, на замес теста подается текучая, однородная по составу и гомогенная заварка с конечной влажностью не более 59%, содержащая однородный гидрофильный коллоид, оптимальное количество редуцированных сахаров, активированные ферменты и укрепленную клейковину. Введение такой заварки в тесто обеспечивает укрепление структуры теста и стабильное формоудержание на предельных влажностях, длительное сохранение начальной свежести и превосходные вкусовые качества мякиша хлеба.
Текучесть и гомогенность вносимой заварки позволяют добиваться ее равномерного распределения в массе замешиваемого теста.
Замес теста с использованием полученной таким образом заварки осуществляют порционным или непрерывным способом.
Заявляемый способ непрерывного изготовления заварки позволяет осуществлять замес теста как в непрерывном режиме, синхронно подавая заварку в зону замеса основной тестомесильной машины, так и в порционном режиме, подавая заварку через дозаторы в дежу для проведения замеса теста.
Примеры изготовления заварок и теста по заявляемому способу, а также характеристики получаемых хлебобулочных изделий приведены в таблице.
Во всех примерах тесто приготавливали опарным способом по стандартным рецептурам. Максимальная влажность теста, приготовленного по обычной технологии согласно действующих регламентов, составляла:
- для пшеничных формовых хлебов, формуемых без округлителя - 44,5-45,5%;
формуемых с округлителем - 44,0%;
- для ржано-пшеничных подовых хлебов, формуемых в матерчатые формы, - 47,0-47,5%;
- для батонов, формуемых с округлением и закаткой, - 39,5%
/по способу-прототипу использование заварки с влажностью 62-65% увеличивает влажность теста с 44,5 до 46,5% и срок сохранения начальной свежести мякиша до 24 часов/.
В ходе изготовления заварок и теста по заявляемому способу, исходя из необходимых производительностей по тесту и заварке, температурные режимы, интенсивность перемешивания, обдувки и объем массы в заварной машине поддерживали таким образом, чтобы
- длительность первичного заваривания (с момента контакта муки и воды и до исчезновения сухой муки в заварной массе) составляла 40±20 сек;
- температура начальной заварной массы составляла 63±2°С;
- длительность стадии клейстеризации (с момента первичного контакта и до снижения температуры массы до 59°С) составляла 1-3 мин;
- суммарная длительность заваривания, клейстеризации и осахаривания (до понижения температуры массы до 50°С) составляла 5-8 мин;
- общая длительность нахождения заварки в машине (с момента первичного контакта и до выхода из машины при температуре 36±4°С) составляла 15-25 мин.
Скорость подачи воздуха поддерживалась в пределах 0,01-0,03 л/сек на 1 кг завариваемой муки; температура воздуха изменялась в пределах 15-33°С.
Для достижения оптимальных текучести, гомогенности, эластичности и ферментации конечной заварки длительность стадии экструзионной гомогенизации и пластификации (от момента выхода массы из машины до выхода заварки из трубы на замес теста) для различной производительности изменялась в пределах 25 - 60 минут.
При введении заварок в замес теста производилась необходимая корректировка загрузок муки и воды на количества содержащейся в заварке муки и связанной воды; остальные дозировки оставлялись без изменения согласно рецептурам.
Как следует из данных таблицы, заявляемый способ
- обеспечивает возможность универсального использования заварки, в том числе для промышленного тестоприготовления по порционным и непрерывным схемам замеса теста;
во всем диапазоне производительности действующих линий, соответствующей производительности по завариваемой муке до 3,5 кг/мин;
для производства всех типов хлебобулочных изделий: пшеничный формовой, ржано-пшеничной подовой, батонов;
для достижения предельных уровней влажности теста;
- повышает однородность получаемой заварки, при этом длительность первичного заваривания сокращается с 3-4 минут по способу-прототипу до 40±20 секунд по заявленному способу (т.е. в 5 раз);
- обеспечивает необходимое для ферментации заварки время при любой производительности
- позволяет снизить влажность готовой заварки до 58,0±1,0% (по сравнению 61-65% по способу-прототипу) и температуру до 28±2°С (по сравнению с 34±2°С по способу-прототипу);
- обеспечивает необходимую текучесть и гомогенность готовых заварок за счет длительного перемешивания в корыте и осуществления заключительной стадии экструзионной гомогенизации и пластификации, что позволяет добиться необходимой формоустойчивости при изготовлении теста на предельной влажности для всех видов хлебобулочных изделий и способов формовки, в том числе:
- позволяет увеличить срок сохранения начальной свежести, в том числе
Снижение соотношения заварной воды к муке ниже заявленного предела 1,0:1,0 по массе нецелесообразно, так как делает заварку излишне крепкой, неподвижной, с влажностью меньше 56%, что создает трудности для ее гомогенизации, подачи на замес и равномерного распределения в тесте, см. пример №1.
Увеличение соотношения воды выше заявленного предела 1,0:1,2 по массе также нецелесообразно, так как приводит к ослаблению консистенции, формоудержания, повышению влажности и температуры заварки, см. пример №3, что создает трудности при замесе теста с требуемой влажностью и температурой.
Окончание процесса без завершающей стадии экструзионной гомогенизации и пластификации, совмещенной с окончательным охлаждением, см. примеры №4 и №8, при котором заварка просто выходит из машины по короткой трубе на замес теста, приводит к повышению конечной температуры заварки, недостаточной гомогенности, что приводит к снижению формоустойчивости, соответствующему снижению предельных влажностей теста и получению неровных корок и неоднородного мякиша готовых хлебобулочных изделий.
Источники информации
1. Ауэрман Л.Я. Технология хлебопекарного производства. СПб, Профессия, 2002 г.
2
2. Патент РФ №2230456, С2, М. Кл А21D 8/02, 2002 г.