Получение глюкозно-фруктозных сиропов из крахмала

Для получения глюкозно-фруктозного сиропа в качестве исходного сырья используют в основном кукурузный крахмал.

Для получения глюкозно-фруктозного сиропа используют гидролизаты крахмала с высоким содержание глюкозы (96 %), полученные при ферментативном гидролизе крахмала. Для удаления растворимых примесей (зольные элементы, ионы Са, красящие вещества, протеин и др.) глюкозный сироп обрабатывают ионнообменными смолами и активированным углем. Очищенный глюкозный сироп направляют на выпаривание до содержания сухих веществ 40-50 %. Иногда вместо выпаривания сироп стерилизуют при 125 ⁰С в течение 2 минут, после чего его охлаждают до 60 ⁰С. В подготовленный субстрат добавляют ионы магния и кобальта для повышения активности фермента и бисульфит для предупреждения развития микрофлоры. Ферментный препарат (глюкоизомераза) дозируется по его глюкоизомеразной активности. В процессе изомеризации контролируют величину рН субстрата. Процесс изомеризации длится 20-24 часа до содержания фруктозы в гидролизате 42 %. Далее сироп отстаивают в течение нескольких часов и сливают так, чтобы осевший на дно фермент был покрыт слоем сиропа. В реактор вновь подают свежий субстрат, и начинается новый цикл.

Полученный сироп подкисляют соляной кислотой до рН 4,5, очищают ионообменными смолами и обесцвечивают активированным углем. Далее сироп уваривают при 60 ⁰С в выпарных аппаратах до содержания сухих веществ 71-74 %, охлаждают до 30 ⁰С. хранят при температуре 25-30 ⁰С.

Глюкозно-фруктозные сиропы находят широкое применение за рубежом при производстве детского и диетического питания, безалкогольных напитков, кремов, хлебобулочных изделиях и т.д.

По своим свойствам такие сиропы близки к инвертному сахару. Использование таких сиропов позволяет получать пищевые продукты пониженной калорийности благодаря снижению содержания сахара в рецептуре изделий за счет очень сладкого вкуса сиропа.

Контрольные вопросы

1. Как получают сырой картофельный крахмал ?

2. Как получают сырой кукурузный крахмал ?

3. Где используются модифицированные крахмалы ?

4. Назовите основные стадии производства декстринов.

5. Что такое патока ?

6. Назовите основные стадии производства патоки ?

7. В чем преимущество глюкозно-фруктозного сиропа при производстве продуктов диетического питания ?

ЛЕКЦИЯ № 4

НАУЧНЫЕ ОСНОВЫ ХЛЕБОПЕКАРНОГО ПРОИЗВОДСТВА

1. Основы переработки зерна в муку, крупу и зернопродукты.

2. Подготовка дополнительного сырья к производству.

3. Приготовление теста.

4. Разделка теста.

5. Выпечка хлеба.

6. Хранение хлеба. Показатели качества хлеба и хлебобулочных изделий.

Введение

Научные основы хлебопекарного производства.

Технологическая схема производства хлеба и хлебобулочных изделий включает в себя следующие этапы: хранение и подготовка сырья к производству, приготовление и разделка теста, выпечка и хранение хлеба.

Основы переработки зерна в муку, крупу и зернопродукты

Свежемолотая мука не годится для выпечки хлеба, т.к. образуют мажущееся, расплывающееся тесто и хлеб получается плохого качества (малого объема, пониженного выхода и т.п.), поэтому такую муку в хлебопечении никогда не применяют. Она должна пройти отлежку или созревание в благоприятных условиях, при которых ее хлебопекарные свойства улучшаются.

Созревание пшеничной муки проводят на мелькомбинатах в течение 1,5…2 месяцев. При этом меняется влажность муки в зависимости от параметров окружающего воздуха; цвет ее становится светлее в результате окисления каротиноидов; увеличивается кислотность за счет разложения жира и образования жирных кислот. Следствием возрастания кислотности является глубокое изменение белков, укрепление структурно-механических свойств клейковины, уменьшение ее растяжимости и увеличение упругости. Слабая непосредственно после помола клейковина при отлежке приобретает свойства средней; средняя по силе становится сильной, а сильная – очень сильной.

Длительность созревания муки зависит от ее сорта, влажности и условий хранения. Повышение выхода муки, ее влажности и температуры хранения ускоряет процесс созревания, т.к. создаются более благоприятные условия для окислительно-восстановительных процессов. Для ускорения созревания используют химические улучшители, а так же пневматическое перемещение муки с помощью сжатого, особенно нагретого, воздуха.

Созреванию подвергают только пшеничную муку; ржаная мука при отлежке свои хлебопекарные свойства не изменяет, поэтому в созревании не нуждается.

Перед подачей муки для приготовлении теста производится ее подготовка к производству, которая заключается в подсортировке отдельных партий, их просеивании и магнитной очистке. Отдельные партии муки могут значительно отличаться по своим хлебопекарным качествам, поэтому перед подачей на производство принято составлять смесь различных партий муки в пределах одного сорта. Муку со слабой клейковиной смешивают с сильной; муку, темнеющую в процессе переработки – с не темнеющей и т.д.

Для просеивания муки с целью удаления случайных посторонних примесей применяю вибросита; магнитные уловители, электромашинные сепараторы.

Хранение и подготовка дополнительного сырья к производству

Вода.

Количество питьевой воды определяется ГОСТ 2874. Для приготовления теста на 100 кг муки расходуют от 35 до 75 дм³ питьевой воды. Количество воды в тесте зависит:

· от вида муки и изделий. Наименьшую влажность имеет тесто, предназначенное для бараночных изделий, наибольшую – для ржаного хлеба из обойной муки;

· от влажности муки. Чем суше мука, тем больше воды поглощает замес;

· от количества сахара и жира, добавляемых по рецептуре, которые как бы разжижают тесто. При внесении значительных количеств сахара и жира сокращают количество воды, добавляемой при замесе.

Соль.

В рецептуру хлебобулочных изделий, за исключением диетических бессолевых сортов, входит поваренная соль в количестве от 1 до 2,5 % к массе муки. Она улучшает вкус изделий, существенно влияет на физические свойства теста, укрепляя его клейковину. Состояние дрожжей в присутствии соли ухудшается, т.к. соль задерживает процессы спиртового и молочнокислого брожения в тесте. Качество поваренной соли должно соответствовать ГОСТ 13830.

Дрожжи.

В хлебопечении применяют прессованные, сушеные, жидкие дрожжи и дрожжевое молоко.

Расход прессованных дрожжей для приготовления пшеничного теста составляет от 0,5 до 3,0 % к массе муки и зависит от ряда факторов:

§ Подъемной силы дрожжей. Чем она ниже, тем больше требуется дрожжей;

§ Длительности процесса брожения теста и способа его приготовления. Чем больше длительность брожения, тем меньше расход дрожжей;

§ Количества сахара и жира, содержащихся в тесте. Эти продукты угнетают жизнедеятельность дрожжей, поэтому увеличивают количество вводимого разрыхлителя.

Подготовка прессованных дрожжей к производству состоит в предварительном грубом измельчении и приготовлении хорошо размешанной однородной массы (суспензии) в теплой воде с температурой 30-35⁰С.

Сушеные дрожжи получают из прессованных путем сушки в определенных условиях до влажности 8-10 %. Сушеные дрожжи применяют в тех случаях, когда невозможно доставить на завод или сохранить прессованные дрожжи.

В последнее время на хлебозаводах, расположенных недалеко от дрожжевых предприятий применяется дрожжевое молоко.

Дрожжевое молоко – это жидкая суспензия дрожжей в воде, полученная при сепарировании культуральной среды после размножения в ней дрожжей. Дрожжевые клетки в этом продукте находятся в более активном биологическом состоянии, чем в прессованных дрожжах. Хранится дрожжевое молоко в течение 1,5-2,0 суток при температуре 6-10⁰С.

Сахар-песок.

Сахар оказывает существенной влияние на качество теста и готового хлеба. Он разжижает тесто, поэтому нужно делать поправку на количество вносимой воды. Добавление его в небольшом количестве (до 10%) к массе муки ускоряет брожение теста, а при повышенной дозировке – угнетает. Поэтому, если по рецептуре требуется большое количество сахара-песка и жира, то их вносят в тесто в конце брожения. Эта операция называется отсдобка.

Жир.

Жир вносят в тесто в количестве до 20-30 %. Для приготовления большинства изделий используют маргарин, иногда животное масло, для горчичного хлеба и горчичных баранок – растительное (горчичное) масло.

Приготовление теста

Замес теста

Это короткая, но весьма важная технологическая операция. Длительность замеса для пшеничного теста составляет 7-8 минут, для ржаного 5-7 минут.

Целью замеса является получение однородной массы теста с определенными структурно-механическими свойствами.

При замесе одновременно протекают физико-механические и коллоидные процессы, которые взаимно влияют друг на друга. Коллоидные процессы, или процессы набухания, связаны с основными составными частями муки – белками и крахмалом. Белки пшеничной муки, поглощая влагу, резко увеличиваются в объеме и образуют клейковинный каркас, внутри которого находятся набухшие зерна крахмала и частицы оболочек. Слипание частиц в сплошную массу, происходящее в результате механического перемешивания, приводит к образованию теста. Однако, чрезмерный замес может вызвать разрушение уже образовавшейся структуры теста, что приведет к ухудшению качества хлеба.

Тесто после замеса состоит из трех фаз: твердой, жидкой и газообразной. От соотношения этих фаз зависят свойства теста: увеличение количества жидкой фазы «ослабляет» его, делает более жидким, текучим, липким. Этим объясняются различные свойства пшеничного и ржаного теста. Пшеничное тесто – эластичное и упругое, а ржаное – вязкое, пластичное. Твердая фаза в пшеничном тесте состоит из набухших нерастворимых в воде белков, зерен крахмала и частиц оболочек. Твердая фаза преобладает над жидкой, в состав которой входят водорастворимые вещества (соль, сахар, водорастворимые белки и т.д.). Газообразная фаза представлена пузырьками воздуха.

Брожение теста

Брожение теста охватывает период времени с момента его замеса до деления на куски.

Цель брожения – разрыхление теста, придания ему определенных структурно-механических свойств, необходимых для последующих операций, а также накопление веществ, обуславливающих вкус и аромат хлеба, его окраску.

Комплекс процессов, одновременно протекающих на стадии брожения и взаимно влияющих друг на друга, объединяют под общим понятием созревание теста. Созревание включает в себя микробиологические (спиртовое, молочнокислое брожение), коллоидные, физические и биохимические процессы.

Спиртовое брожение вызывается дрожжами, в результате которого сахара превращаются в спирт и СО₂. Источником сахаров являются собственные сахара зерна, перешедшие в муку, но главную массу составляет мальтоза, образовавшаяся в тесте при расщеплении крахмала. Скорость брожения зависит от температуры, кислотности среды, качества дрожжей и ускоряется при увеличении количества дрожжей и повышении их активности, при достаточном содержании сбраживаемых сахаров, аминокислот, фосфорнокислых солей.

Брожение ускоряется при добавлении в тесто амилолитических ферментных препаратов.

Молочнокислое брожение вызывается молочнокислыми бактериями, которые попадают в тесто из воздуха с мукой и расщепляют глюкозу до молочной кислоты.

Следует отметить, что в пшеничном тесте преобладает спиртовое брожение, а в ржаном – молочнокислое. В результате нарастания кислотности ускоряется набухание белков, замедляется разложение крахмала до декстринов и мальтозы, что крайне важно при переработке пшеничной муки из проросшего зерна и ржаной муки, т.к. позволяет получить тесто с оптимальными структурно-механическими свойствами. Поэтому кислотность теста является признаком его созревания, а кислотность хлеба – один из показателей его качества, включенный в стандарт.

В зависимости от свойств муки возможно ограниченное и неограниченное набухание белков. При ограниченном набухании белки только увеличиваются в размерах, а при неограниченном – меняется форма белковой молекулы. У муки с сильной клейковиной почти до конца брожения происходит ограниченное набухание, при этом свойства теста улучшаются. У муки со слабой клейковиной наблюдается неограниченное набухание и тесто разжижается, поэтому продолжительность брожения теста из такой муки должна быть сокращена.

В результате физических процессов повышается температура теста на 1-2 ⁰С и происходит увеличение его объема за счет насыщения диоксидом углерода.

Суть биохимических процессов, протекающих в тесте состоит в том, что под действием ферментов муки, дрожжей и микроорганизмов происходит расщепление составных компонентов муки, прежде всего белков и крахмала. Кроме того, продукты разложения белков на стадии выпечки принимают участие в образовании цвета, вкуса и аромата хлеба. При расщеплении крахмала ферментами идет образование мальтозы, которая расходуется на брожение теста и участвует в процессе выпечки, определяя вкус и аромат хлеба.

Интенсивность протекания всех рассмотренных процессов зависит от температуры (оптимальная температура брожения теста 26-32 ⁰С).

Повышенную температуру можно рекомендовать для приготовления теста из сильной муки, тесто из слабой муки следует готовить при более низкой температуре.

Таким образом, температура является основным фактором, регулирующим ход технологического процесса приготовления теста.

Обминка теста

В процессе брожения тесто, которое готовится порционно, подвергается обминке, т.е. кратковременному повторному промесу в течение 1,5-2,5 минут. При этом происходит равномерное распределение пузырьков диоксида углерода в массе теста, улучшается его качество, мякиш хлеба приобретает мелкую, тонкостенную и равномерную пористость.

Способы приготовления пшеничного теста.

Пшеничное тесто готовят безопарным и опарным способами. При безопарном способе тесто замешивают в один прием сразу из всего сырья, предусмотренного рецептурой.

Приготовление пшеничного теста на опарах состоит из двух этапов – приготовление опары и теста. Для опары берут часть муки и воды и все количество дрожжей (0,5 – 1,0 % от массы теста). По консистенции опара более жидкая, чем тесто. Длительность ее брожения 3,5-4,5 часа. Затем на готовой опаре замешивают тесто, добавляя оставшуюся часть муки, воды и остальное сырье. Тесто бродит в течение 1,0-1,5 часов. В процессе брожения тесто подвергают одной или двум обминкам, перед последней проводят отсдобку.

Опарный способ приготовления теста более длительный, чем безопарный, но он получил большее распространение, так как в результате более глубокого протекание процессов созревания теста качество хлеба выше (лучше вкус, аромат и пористость). Он требует меньшего расхода дрожжей и обладает технологической гибкостью, позволяющей лучше учитывать хлебопекарные свойства муки.

Разделка теста

Разделка пшеничного теста включает в себя деление теста на куски, округление, предварительную расстойку, формование тестовых заготовок и окончательную расстойку.

Разделка ржаного теста состоит из следующих этапов: деление теста на куски, формование тестовых заготовок и окончательная расстойка.

Разница в разделке ржаного и пшеничного теста обусловлена различиями в их свойствах. Ржаное тесто, не имеющее клейковинного скелета более липкое и пластичное, поэтому для него необходима минимальная механическая обработка. Пшеничное тесто вследствие своей упругости и сравнительно небольшой способности прилипания должно подвергаться более интенсивной механической обработке при разделке, чем ржаное тесто. Многократная обработка пшеничного теста необходима для получения однородной структуры во всей массе куска, в результате чего хлеб получается с ровной мелкой пористостью.

Предварительная расстойка – это кратковременный процесс отлежки теста, в результате которого ослабляются возникшие в тесте при делении и округлении внутренние напряжения и восстанавливаются частично разрушенные отдельные звенья клейковинного структурного каркаса.

Формование тестовых заготовок – это процесс придания кускам теста формы, соответствующей данному сорту изделий.

Целью окончательной расстойки является брожение теста, которое необходимо для восполнения диоксида углерода, удаленного в процессе деления, округления и формования. Если выпекать хлеб без окончательной расстойки, то он получается низкого объема, с плотным плохо разрыхленным мякишем, с разрывами и трещинами на корке. В процессе расстойки формируется структура пористости будущего изделия. Расстойка проводится при температуре 35-40⁰С, относительной влажности воздуха 75-85 %, продолжительность от 25 до 120 минут.

Выпечка хлеба

Изменения, характеризующие переход тестовой заготовки в процессе выпечки в хлеб, являются результатом целого комплекса процессов – физических, микробиологических, коллоидных и биохимических.

В основе всех процессов лежат физические явления – прогревание теста и вызываемый им внешний влагообмен между тестом-хлебом и паровоздушной средой пекарной камеры и внутренний массообмен в тесте-хлебе.

Физические процессы. В начале выпечки тесто поглощает влагу в результате конденсации паров воды из среды пекарной камеры. В этот период масса куска теста-хлеба несколько увеличивается в объеме. После прекращения конденсации начинается испарение влаги с поверхности, которая к этому времени прогревается до 100 ⁰С, превращаясь в сухую корку. Часть влаги при образовании корки испаряется в окружающую среду, а часть (около 50 %) переходит в мякиш. Обезвоженная корка прогревается в процессе выпечки до 160 –180 ⁰С, температура в центре мякиша поднимается до 95-97 ⁰С (выше этой температуры мякиш не прогревается из-за его высокой влажности).

Микробиологические и биохимические процессы. В первые минуты выпечки спиртовое брожение внутри теста ускоряется и при температуре 35 ⁰С достигает максимума. В дальнейшем брожение затухает и при температуре 50⁰С прекращается, так как дрожжевые клетки отмирают, а при температуре 60⁰С приостанавливается жизнедеятельность кислотообразующих бактерий. В результате остаточной деятельности микрофлоры во время выпечки в тесте-хлебе увеличивается содержание спирта, СО₂ и кислот, что повышает объем хлеба и улучшает его вкус.

Биохимические процессы связаны с изменением состояния крахмала и белков, при температуре 70-80 ⁰С они прекращаются. Крахмал при выпечке клейстеризуется и энергично разлагается, причем гидролиз его в ржаном тесте идет интенсивнее, чем в пшеничном. Поэтому в ржаном тесте содержание водорастворимых веществ (декстринов и сахаров) значительно выше, чем в пшеничном. Глубина и интенсивность расщепления крахмала и белков влияют на характер протекания химических процессов, определяющих цвет корки пшеничного хлеба, его вкус и аромат. Это связано с тем, что в результате окислительно-восстановительного взаимодействия образовавшиеся сахара вступают в реакцию с продуктами разложения белков и образую меланоидины и ароматические соединения. Цвет ржаного хлеба обусловлен содержанием меланинов, образующихся в хлебе при участии некоторых аминокислот и ферментов.

Коллоидные процессы. При температуре 50-70 ⁰С одновременно протекают процессы денатурации белков и клейстеризации крахмала. Белки при этом выделяют воду, поглощенную при замесе теста, уплотняются, теряют эластичность и растяжимость. Прочный каркас свернувшихся белков закрепляет форму хлеба. Влага, выделенная белками, поглощается крахмалом. Так как этой влаги недостаточно для полной клейстеризации крахмала, то процесс протекает медленно и заканчивается при прогреве мякиша до температуры 95-97 ⁰С. Клейстеризуясь, крахмальные зерна прочно связывают влагу, поэтому мякиш хлеба кажется более сухим, чем тесто.

Режим выпечки зависит от сорта хлеба, вида и массы изделия, качества теста, свойств муки, а также от конструкции печи. Продолжительность выпечки колеблется от 8 до 12 минут для мелкоштучных изделий, для ржаного хлеба массой до 1 кг продолжительность выпечки около 1 часа.

Для большинства изделий режим выпечки включает в три периода:

Период.

Выпечка протекает при относительной влажности воздуха 80 %, температуре 110-120 ⁰С, продолжительности 2-3 минуты. За это время тестовая заготовка увеличивается в объеме, при этом пар конденсируясь, улучшает состояние ее поверхности. В конце периода необходимо повышение температуры до 240-280 ⁰С.

Период.

Этот период протекает при температуре 280 ⁰С и несколько пониженной относительной влажности воздуха. В это время образуется корка, закрепляется объем и форма изделий.

Период.

Характеризуется менее интенсивным подводом теплоты (температура 180 ⁰С), что позволяет снизить процент упека хлеба.

Упек хлеба – это потери массы теста (в %) при выпечке, которые выражаются разностью между массами теста и горячего хлеба, отнесенные к массе теста. Около 95 % этих потерь приходится на влагу, а остальная часть на спирт, СО₂ , летучие примеси и т.д. Упек хлеба составляет от 6 до 14 % для снижения упека увеличивают массу хлеба, и на завершающей стадии выпечки повышают относительную влажность воздуха и снижают температуру в пекарной камере.

Хранение хлеба

После выпечки хлеб направляют в хлебохранилище для охлаждения, а затем в экспедицию.

В результате влагообмена внутри изделия и с внешней средой масса хлеба уменьшается на 2-4 % по сравнению с массой горячего хлеба. Этот вид потерь называют усушкой.

Для снижения усушки хлеб стремятся быстрее охладить, для этого понижают температуру и относительную влажность воздуха в хлебохранилище, уменьшают плотность укладки хлеба, обдувают воздухом с температурой около 20 ⁰С. На процесс усушки влияют влажность мякиша и масса хлеба.

Увеличение влажности мякиша вызывает возрастание потерь на усушку хлеба. Чем больше масса хлеба, тем меньше усушка.

Качество готового хлеба определяют по органолептическим показателям. При этом оценивают его внешний вид (форму, поверхность, окраску), состояние мякиша (пропеченность, свежесть, пористость, эластичность), вкус и запах.

Форма изделий должна быть правильной, с выпуклой верхней коркой; поверхность – гладкой; окраска – равномерной; корка – блестящей; мякиш – пропеченным, эластичным, пористым; вкус – свойственный данному виду изделия, без посторонних привкусов.

К числу физико-химических показателей относят:

1. влажность – не должна превышать 42-48 % для пшеничного хлеба, 48-51 % для ржаного хлеба;

2. кислотность – 9-12 к.ед. для изделий из ржаной муки и 2-6 к.ед. для пшеничной муки.

Контрольные вопросы

1. Свежемолотая мука пригодна для выпечки хлеба ?

2. Какова продолжительность периода созревания муки ?

3. Какая мука считается слабой ?

4. Какая мука считается сильной ?

5. От чего зависит длительность созревания муки ?

6. От чего зависит количество вносимой воды в тесто ?

7. Как соль влияет на качество теста ?

8. В каком количестве вносят поваренную соль в тесто ?

9. Какие виды дрожжей применяют в хлебопечении ?

10. В каком количестве вносят прессованные дрожжи в тесто ?

11. Какие виды жира применяют при приготовлении теста ?

12. Как получают сушеные дрожжи ?

13. Что такое дрожжевое молоко ?

14. Какое влияние оказывает сахар-песок на качество теста и готового хлеба ?

15. Что такое отсдобка ?

16. Что такое замес теста ?

17. Как протекает брожение теста ?

18. Что такое созревание теста ?

19. Как можно ускорить процесс брожения теста ?

20. Чем вызвано молочнокислое брожение теста ?

21. Что такое обминка теста ?

22. Назовите способы приготовления теста ?

23. Как готовят пшеничное тесто на опарах ?

24. В чем суть безопарного приготовления теста ?

25. Что включает в себя разделка теста ?

26. Что такое предварительная расстойка ?

27. Какова цель окончательной расстойки ?

28. Какие процессы протекают на стадии выпечки хлеба ?

29. Назовите режимы выпечки.

30. Что такое упек хлеба ?

31. По каким показателям оценивают качество готового хлеба ?

ЛЕКЦИЯ № 5