Analiza wpływu parametrów procesu miesienia na jako pieczywa ytnio-pszennego

Transkrypt

1 Andrzej Neryng, Jerzy Gbski Katedra Techniki i Technologii Gastronomicznej Katedra Organizacji i Ekonomiki Konsumpcji SGGW Warszawa. Analiza wpływu parametrów procesu miesienia na jako pieczywa ytnio-pszennego Streszczenie: W pracy przedstawiono moliwoci kontroli parametrów procesu miesienia ytnio-pszennego ciasta chlebowego ze szczególnym uwzgldnieniem miesienia ze zmniejszon prdkoci obrotow mieszadła w miesiarce spiralnej. Kontrolowanymi parametrami procesu były: moment na wale mieszadła, temperatura wyrabianej masy oraz czas trwania procesu. Rejestracja parametrów procesu realizowana była przez komputer PC z zastosowaniem karty przetwornika analogowo-cyfrowego. Wyniki pracy dowodz, i zmiana czasu trwania miesienia z obnion prdkoci obrotow mieszadła mała istotny wpływ na jako gotowego wyrobu, któr oceniono w sposób instrumentalny oraz sensoryczny. Słowa kluczowe: proces miesienia, ciasto chlebowe, kontrola procesu technologicznego, zarzdzanie procesem. Wprowadzenie Pieczywo odgrywa podstawow rol w ywieniu człowieka. Stanowi ono w diecie około 8% wszystkich produkowanych przetworów zboowych i jest wanym ródłem składników energetycznych, budulcowych i regulujcych. Obecnie przecitne miesiczne spoycie pieczywa wynosi 7-8 kg/osob. Biorc pod uwag udział poszczególnych rodzajów pieczywa, najwicej, bo a 77-83% łcznej iloci spoywanego pieczywa stanowi pieczywo mieszane (ytnio-pszenne), tj. około kg/osob/rok, co daje 6-6,5 kg miesicznie. Pieczywa pszennego spoywamy około 15% - tj kg/osob/rok, co daje miesiczne spoycie na poziomie 1,1-1,3 kg. W najmniejszych ilociach, bo tylko około 2 kg/osob rocznie spoywane jest pieczywo ytnie, co miesicznie daje 15-2 g [widerski 1999]. Z punktu widzenia ywieniowego jako optymaln struktur spoycia uwaa si: 65% ogólnej iloci pieczywa mieszanego, 15% pieczywa ciemnego pszennego i ytniego oraz 2% pieczywa jasnego pszennego. Bardzo istotna pozostaje jako produkowanego pieczywa, która uzaleniona jest od wielu czynników. Jednym z nich jest proces wytwarzania. Za w procesie wytwarzania istotnym jest proces przygotowania ciasta. Wane, poza składem surowcowym, jest dobranie odpowiedniego urzdzenia, jak równie właciwego czasu miesienia. Wraz z rozwojem techniki ulegał zmianom zakres stosowanej technologii przetwarzania. Obecnie w stosowanym procesie przetwarzania surowców wykorzystuje si w badaniach zjawiska z pogranicza chemii, fizyki i biologii w celu ustalenia procesu produkcyjnego umoliwiajcego popraw jakoci wyrobu finalnego, oraz szybsze i tasze prowadzenie procesu technologicznego [Ambroziak 1998]. 215

2 Cel i zakres pracy Celem pracy było okrelenie wpływu czasu miesienia z obnion prdkoci mieszadła na cechy reologiczne wyrobionej masy, cechy fizyczne i sensoryczne gotowego wyrobu. Metodyka Analizowano proces miesienia ciasta chlebowego z wykorzystaniem miesiarek spiralnych. Materiałem badawczym były ciasta ytnio-pszenne o: 7% udziale maki ytniej, 3% mki pszennej; 6% mki ytniej, 4% mki pszennej; 5% mki ytniej i 5% mki pszennej, przy 7% udziale wody w stosunku do mki. Dodatki drody, suchego zakwasu i soli pozostawały na stałym poziomie. Do procesu wytwarzania struktury uyto miesiark spiraln Sigma MG 12 z wbudowanymi urzdzeniami własnej konstrukcji do pomiaru momentu na wale mieszadła oraz temperatury wyrabianej masy. Rejestracj parametrów procesu miesienia prowadzono z uyciem komputera PC wyposaonego w kart przetwornika analogowo-cyfrowego firmy ADVANTECH PCL 818L. Do gromadzenia danych pomiarowych zastosowano pakiet Genie. We wszystkich badanych próbach okrelono optymalne czasy miesienia (pozwalajce na wykształcenie prawidłowej struktury) przy nominalnej prdkoci obrotowej mieszadła (12 obr/min). W nastpnej czci pracy zbadano moliwo podziału procesu wyrabiania ciasta na dwa etapy: wstpny (zarabianie ciasta) i miesienie właciwe. Zarabiane ciasta prowadzono przy szybkoci mieszadła zmniejszonej do połowy prdkoci nominalnej (6 obr/min). Proces zarabiania ciasta przy zmniejszonej prdkoci mieszadła prowadzono w rónym czasie, zaczynajc od 6s a koczc na 3s. Po zakoczeniu procesu miesienia próbki poddano ocenie właciwoci reologicznych. Badania właciwoci reologicznych przeprowadzono stosujc reotest rotacyjny firmy Haake RT 2. Ocenian cech reologiczn była warto modułu sprystoci G [Ferguson 1995, Weipert 1997]. Przygotowane ciasto poddano dalszej obróbce technologicznej: podział na ksy, rozrost, wypiek. Gotowy wyrób oceniano instrumentalnie stosujc test cicia w maszynie wytrzymałociowej Instron 431. Ocenianymi cechami fizycznymi były: maksymalna siła cicia (twardo) oraz ugicie przy maksymalnej sile cicia (elastyczno). Gotowe wyroby oceniano sensorycznie stosujc skal piciopunktow. Ocen objto takie cechy jak: twardo, elastyczno, krucho, kształt oraz wygld na przekroju. Wyniki bada Analizujc przebiegi momentu obrotowego na wale mieszadła moemy zaobserwowa, i najwikszy opór w trakcie miesienia stawiały ciasta o zawartoci mki ytniej 7%. Przy wyrabianiu tych ciast warto maksymalna mierzonego momentu utrzymywała si na poziomie zblionym do 216

3 maksymalnego przez długi czas, bowiem ju po około 4 minutach warto ta była zbliona do wartoci maksymalnej i trwała na zblionym poziomie do około 12 minuty (rysunek 1). Ciasta z 7% udziałem mki ytniej były najmniej wraliwe na zbyt długi czas miesienia tzn. nie ulegały zmianom synerezy i destrukcji przestrzennego napowietrzonego układu. Wyniki te dla praktycznego zastosowania oznaczaj, i najlepsz stabilizacj struktury charakteryzuj si ciasta z 7% zawartoci mki ytniej. Tego rodzaju ciasta s w niewielkim stopniu wraliwe na niszczenie struktury w czasie przedłuonego procesu miesienia. 9 M7% M6% M5% Moment [Nm] Czas trwania procesu [s] Rys. 1. Przebiegi zmian momentu obrotowego na wale mieszadła w cigu 14 min. miesienia ze stał prdkoci obrotow mieszadła 12 obr/min. Fig. 1. Runs of changes in output torque of a mixer within 14 minutes of kneading at constant rotational speed of a mixer 12 rpm

4 Najwikszy przyrost temperatury wyrabianej masy zaobserwowano dla prób o zawartoci mki ytniej 5%. Najmniejszy wzrost temperatury wyrabianej masy zanotowano w próbach z 7% udziałem mki ytniej (rysunek 2). Temperatura wyrabianej masy [ C] M7% M6% M5% Czas [s] Rys 2. Przebiegi zmian temperatury dla rónych receptur w cigu 14 minut miesienia ze stał prdkoci obrotow mieszadła. Fig. 2. Runs of changes in temperature for different recipes within 14 minutes of kneading at constant rotational speed of a mixer Ocena jakoci przygotowanego ciasta poprzez pomiar jego sprystoci wykazała, i najwiksza sprysto wynoszca nawet ponad 3 Pa wystpiła w ciastach o najwikszej (5%) zawartoci mki pszennej. Najlepszymi właciwociami sprystymi w próbie o zawartoci mki pszennej 5% charakteryzowała si masa wyrabiana przez 12s z prdkoci mieszadła 6 obr/min (rysunek 4). Maksymalne wartoci modułu sprystoci ciasta w pozostałych badanych próbach wystpiły równie po miesieniu z obnion prdkoci przez okres 12s. W pomiarach maksymalnej siły cicia P max zaobserwowano we wszystkich badanych próbach wzrost siły cicia spowodowany przedłuaniem miesienia z prdkoci 6 obr/min, co powodowało zwikszenie twardoci chleba. Analiza ugicia przy maksymalnej sile cicia l max informuje nas o elastycznoci wyrobu. W próbach o 7% zawartoci mki ytniej najwiksz elastycznoci charakteryzował si wyrób, w którym zastosowano 12s czas miesienia z obnion prdkoci. Najwysz ocen sensoryczn dla tego składu uzyskała próba wyrabiana z obnion prdkoci przez 18s. Najwiksz wydajno (objto) posiadała równie próba wyrabiana przez 18s. 218

5 25 Moduł spystoci G" [Pa] s 12 s 18 s 24 s 3 s czas [s] Czas [s] Rys. 3. Moduł sprystoci G dla prób o zawartoci mki ytniej 7% i zawartoci mki pszennej 3% wyrabianych w rónych czasach, z połow prdkoci nominalnej (6 obr/min). Fig. 3. Modulus of elasticity G of dough with 5% rye flour content and 3% wheat flour content kneaded within different times at half a nominal speed (6 rpm) W próbach o zawartoci mki ytniej 6% do wysoka elastyczno wyrobów utrzymywała si w przypadku mas poddanych miesieniu z obnion prdkoci (6 obr/min) w czasie od 12 do 24s. Najlepsz za ocen sensoryczn zanotowano dla wyrobu, dla którego zastosowano 18s czas miesienia z obnion prdkoci. Maksymalna wydajno wystpiła w próbie wyrabianej z połow prdkoci przez 3 minuty. Dłuszy czas miesienia z t prdkoci powodował znaczne zmniejszenie wydajnoci. Najbardziej stabiln elastyczno posiadały próby o najmniejszej zawartoci mki ytniej (5%) oraz utrzymywała si ona na zblionym poziomie dla mas wyrabianych z połow prdkoci nominalnej przez czas od 6 do 24s. Najwysz ocen sensoryczn oraz wydajno zaobserwowano dla pieczywa otrzymanego z ciasta wyrabianego z obnion prdkoci mieszadła przez 6s. 219

6 M o d u ł s p ry s toci G " [P a ] s 12 s 18 s 24 s 3 s Czas [s] czas [s] Rys 4. Moduł sprystoci G ciast o zawartoci mki ytniej 5% uzyskiwanych przy rónych czasach zarabiania z prdkoci (6 obr/min). Fig. 4. Modulus of elasticity G of dough with 5% rye flour content kneaded within different times at a speed (6 rpm) [pkt] Pmax [N], Imax [mm], ocena sensoryczna [pkt] % 98% 96% 94% 92% 9% 88% 86% 84% Wydajno [%] Czas miesienia ze zmniejszon prdkoci [s] Pmax [N] Imax [mm] Wydajno [%] Sensoryka [pkt] 82% Rys 5. Ocena instrumentalna i sensoryczna cech gotowego wyrobu o 7% dodatku mki ytniej Fig. 5. Instrumental and sensory analyses of finished product characteristics with a 7% addition of rye flour 22

7 4 1% Pmax [N], Imax [mm], ocena sensoryczna [pkt] Czas miesienia ze zmniejszon prdkoci [s] Pmax [N] Imax [mm] Wydajno [%] Sensoryka [pkt] 95% 9% 85% 8% 75% Wydajno [%] Rys 6. Ocena instrumentalna i sensoryczna cech gotowego wyrobu o 6% dodatku mki ytniej. Fig. 6. Instrumental and sensory analyses of finished product characteristics with a 6% addition of rye flour Pmax [N], Imax [mm], ocena sensoryczna [pkt] Czas miesienia ze zmniejszon prdkoci [s] Pmax [N] Imax [mm] Wydajno [%] Sensoryka [pkt] 1% 98% 96% 94% 92% 9% 88% 86% 84% 82% 8% Wydajno [%] Rys 7. Ocena instrumentalna i sensoryczna cech gotowego wyrobu o 5% dodatku mki ytniej. Fig. 7. Instrumental and sensory analyses of finished product characteristics with a 5% addition of rye flour Wnioski Istnieje zaleno pomidzy czasem miesienia z prdkoci równ połowie prdkoci nominalnej a właciwociami reologicznymi masy. 221

8 Zbyt krótki czas miesienia z obnion prdkoci spowodował niewłaciwe zarobienie ciasta i nisz jako pieczywa ocenian instrumentalnie, jak i sensorycznie. Zbyt długi czas miesienia z t prdkoci spowodował powstanie bardziej zbitej struktury. Zarówno krótszy, jak i dłuszy od stosowanego w praktyce czas miesienia z prdkoci mieszadła 6 obr/min spowodował zmniejszenie wydajnoci objtociowej gotowego wyrobu. Bibliografia Ambroziak Z. 1998: Produkcja piekarsko-ciastkarska, WSiP. Warszawa. Ferguson J., Kembłowski Z., 1995: Reologia stosowana płynów. Wydawnictwo MARCUS s. c. Łód. widerski F. Red. 1999: Towaroznawstwo ywnoci przetworzonej. Wydawnictwo SGGW, Warszawa. Weipert D. 1997: Determining rheological properties of cereal products using dynamic mechanical analysis in compression mode, American Association of Cereal Chemists, Inc. Vol. 42, NO.3. The control and operation of structure creating process by using helix mixer Sumary: In this research work is presented the control posibilitis in the rye-weat dough structure creation by appling helix mixer. It was controled moment on the shaft and the temperature of mixed mass. The registration process was curried by PC computer with appling analogdigital processor. The research results gave evidence that the mixing duration time dependent on flour taking part in. The diversified water contribution had no essential influence on the mixing lasting process. Key words: structure creation, bread dough, the process control and process management 222