Определения силы пшеничной муки по содержанию и качеству клейковины

Единой методики для выделения клейковины не существует, а разные способы влияют на её качество.

Определение содержания в пшеничной муке клейковины и её влагоёмкости

Определение содержания в пшеничной муке сырой клейковины производится обычно отмыванием её водой (20 2 ⁰С) из теста, замешанного из 25 г муки и 14 мл воды, после 20 минут его отлёжки (при 18 2 ⁰С). Количество отмытой и отжатой клейковины целесообразно выражать в процентах к массе муки при базисной её влажности (14, 5 %).

Используются установки для отмывания клейковины (МОК-1 и МОК-1М), но их применение требует дополнительного доотмывания и отжатия вручную.

Контроль полноты степени отмывания допускает 2 способа:

а) йодная проба;

б) помутнение воды.

Гундарева показала прямопропорциональную зависимость между длительностью отмывания клейковины и её количеством за счёт влагоёмкости. Длительность отмывания не регламентирована ГОСТом.

Влагоемкость клейковины определяют по разности массы навески сырой клейковины и массы полученной сухой клейковины (на влагомере ВУ и ВУМ, ПИВИ высушиванием навески сырой клейковины массой 4 г при температуре 160 2 ⁰С в течение 8 минут), выраженной в процентах к массе сухой клейковины.

В ряде стран для замеса теста и отмывания клейковины вместо воды применяется 2%-ный раствор поваренной соли, что существенно сказывается на количестве и свойствах отмываемой клейковины.

Методика определения качества клейковины

О качестве клейковины судят по её реологическим свойствам. Существуют субъективные (органолептические) и объективные методы.

При оценке органолептических свойств клейковины различают следующие её качественные группы:

1 Клейковина очень слабая. В процессе отмывания она мажется, прилипает, отсюда её потери; после отмывания липкая и жидкая по консистенции масса быстро расплывается. Растягивается такая клейковина на большую длину без разрыва, её упругость ничтожно мала. Получается она в основном из муки, смолотой из зерна, поражённого клопом-черепашкой.

2 Клейковина слабая. После отмывания образует связный комок. По консистенции и упругости заметно лучше, чем клейковина очень слабая. Растяжимость и расплываемость после отмывания высокая. При отлёжке свойства слабой клейковины ухудшаются (она сильно разжижается, быстро расплывается, растяжимость её увеличивается, сопротивление и упругость снижаются).

3 Клейковина средняя по силе. Связный комок после отмывания достаточно упруг, имеет среднюю консистенцию, растяжимость и расплываемость. После отлёжки свойства заметно, но в меньшей мере, чем у слабой клейковины, ухудшаются.

4 Клейковина сильная. После отмывания обладает большой упругостью, незначительной расплываемостью и растяжимостью. После отлёжки эти свойства мало изменяются.

5 Клейковина очень сильная. В процессе отмывания получается в виде губчатого, малосвязного комка. После отлёжки превращается в сплошную однородную массу, крепкую по консистенции, очень упругую, очень мало растяжимую и расплывающуюся. При растяжении оказывает очень большое сопротивление.

Клейковина муки, полученной из зерна, недопустимо перегретого, получается в виде неспособных слипаться и образовывать однородную массу крошек. Эту «крошащуюся» клейковину рассматривают как чрезмерно сильную.

Объективные методы определения качества клейковины

Для определения качества клейковины практическое применение находят две группы методов:

1 методы, основанные на определении коллоидных свойств клейковины (набухаемости или пептизации в растворах кислот);

2 методы, основанные на определении реологических свойств клейковины (растяжимости, расплываемости, упругости и др.).

В Германии и Чехословакии о силе муки судят по степени набухаемости клейковины в 0, 002 Н растворе молочной кислоты. В колбу с делениями, каждое из которых соответствует 1 мл, заливают определенное количество молочной кислоты, вносят 1 г клейковины, предварительно разрезанной на 30 мелких кусочков. Закрывают колбу пробкой, встряхивают, переворачивают вверх дном. Через 150 минут выдержки при 20 ⁰С определяют степень набухаемости клейковины (см³) по разнице между начальным и конечным объёмами. Чем сильнее клейковина, чем больше водорода, тем меньше воды проникает в её структуру и тем слабее она набухает. У сильной клейковины раствор молочной кислоты остаётся прозрачным, у слабой - становится мутным. Этот метод не характеризует свойства клейковины, а, следовательно, физические свойства теста.

Количественное определение растяжимости (см) 4 г клейковины осуществляется вручную над масштабной линейкой в течение 10 с. В момент разрыва отмечают длину, на которую она растянулась. По растяжимости различают клейковину 3-х видов: короткую (10 см), среднюю (10-20 см), длинную (свыше 20 см). Об эластичности судят по растяжимости клейковины, а именно по скорости и восстановлению первоначальной её длины и формы после растяжения на 2 см.

Очень простым методом определения качества клейковины является расплываемость шарика из неё массой 10 г за 60 мин. Чем слабее клейковина, тем больше контурный диаметр шарика (D₆₀, мм). Он количественно характеризует клейковину по качеству Отрицательная сторона этого метода – абсолютные величины слабой и сильной муки меньше, чем та же клейковина при растяжимости. Поэтому диаметр нужно измерять очень точно.

Качество клейковины по реологическим свойствам определяется с помощью приборов.

Определение качества клейковины на приборе пластометре заключается в загрузке шарика из 2 г клейковины в канал корпуса шприца и выпрессовывании его под действием груза массой 3, 0 кг через калиброванное отверстие наконечника шприца. Чем сильнее клейковина, тем длительнее время выпрессовывания (сек.) - .

Западно – Германская фирма разработала и выпустила серию приборов для определения клейковины - глютограф. Он представляет собой термостатную ванну, где после отмывания клейковины прессуются из неё колечки, на нижнюю часть которых подвешивается груз. Определяется время, через которое оторвётся груз и степень растяжимости клейковины. При этом на самописце прибора вычерчивается кривая, изображённая на рисунке 3.

 

Рисунок 3 – Кривая, зафиксированная самописцем глютографа

L – длина, на которую растягивается клейковина до разрыва;

Р – сопротивление, оказываемое клейковиной в процессе её растягивания.

Сильная клейковина оказывает большое сопротивление, но имеет малую разрывную длину, слабая наоборот – малое сопротивление деформации и большую разрывную длину.

Есть свои ограничения – клейковину очень слабую невозможно оценить, дорогостоящий прибор занимает много места и рекомендуется иметь несколько прессов.

Есть приборы более дешёвые и меньшие по размерам. Одним из них является автоматизированный пенетрометр АП-4/1 (АП-4/2). Этот прибор предназначен для определения на нём качества и свойств отдельных видов сырья, полуфабрикатов и готовой продукции хлебопекарного производства.

Для определения качества клейковины были разработаны 3 методики.

1 Определение качества клейковины по показателю К₂₀, выражающему глубину погружения (пенетрации) в клейковину тела погружения АП. 4 г отмытой клейковины во втулке устанавливается на подъёмном столике пенетрометра до соприкосновения поверхности клейковины с нижним концом тела погружения пенетрометра, находящегося в верхнем исходном положении. После расторможения системы погружения и под действием её массы тело погружения внедряется в пробу клейковины. По истечении установленного времени система погружения автоматически мгновенно затормаживается. При этом на матовом стекле смотрового окна прибора видна увеличенная световая проекция положения микрошкалы системы погружения, показывающая, на какую глубину тело погружения опустилось в пробу клейковины. Результат выражается в единицах шкалы пенетрометра. (0, 1 мм глубины внедрения тела погружения в пробу исследуемого продукта - одно деление), точность отсчета 0, 02-0, 05 мм. К₂₀ (ед.п.) будет тем больше (250 и более ед.п.), чем слабее клейковина, и тем меньше (100 и менее ед.п.), чем она сильнее.

2 Определение на АП показателя клейковины. Этот показатель выражает высоту пробы клейковины в её сжатом состоянии.

3 Определение на АП показателей и клейковины на одной её пробе. 4 г клейковины после отлёжки в течение 15 мин при температуре 20 ⁰С в виде шарика помещается на столик пенетрометра. На тело сжатия насаживается плоский съёмный диск массой 74 г (при этом общая масса системы сжатия равна 100 г). Растормаживают на 5 с систему сжатия АП, после чего она автоматически затормаживается и фиксируется на шкале пенетрометра высота сжатой пробы (). Затем удаляют съёмный груз, система сжатия при этом растормаживается и высота клейковины частично восстанавливается. Степень увеличения высоты пробы за 15 с и является показателем . Эти величины выражаются в единицах шкалы пенетрометра, каждая из которых соответствует высоте или изменению высоты пробы клейковины на 0, 1 мм. Чем более сильна и упруга клейковина, тем больше значения её показателей и .

Между столиком и телом погружения - 20 мм, что соответствует 200 единицам прибора.

⁼ 200-а (в единицах пенетрометра)

– сопротивление деформации сжатия;

а – высота сжатия.

По величине сжатия клейковина:

¨ очень сильная более 85 ед.п.;

¨ сильная 85-70 ед.п.;

¨ средняя 69-55 ед.п;

¨ слабая 54-43 ед.п.;

¨ очень слабая менее 43 ед.п..

На пенетрометре можно определять физические свойства теста К₆₀. К₆₀ тем больше, чем слабее мука (как показатель силы муки). Также можно определять физические и реологические свойства мякиша – сжимаемость мякиша хлеба (полусфера – форма наконечника) + груз, при расторможении – упругость мякиша. На этом же приборе можно определять автолитическую активность муки.

По действующему стандарту на методы испытаний клейковина муки как и клейковина зерна делится на 3 группы:

1 хорошая – эластичная, нормально растяжимая;

2 удовлетворительная – менее эластичная, с различной растяжимостью;

3 неудовлетворительная – малоэластичная, сильно тянущаяся, расплывающаяся, крошащаяся.

Прибор ПЭК-3А был создан во ВНИИЗе для зерна. На нём определяется величина сжимаемости клейковины ().

Начиная с 1970 г серийно выпускается прибор – измеритель деформации клейковины лабораторный ИДК-1 (ИДК-1М). 4 г клейковины, отлежавшейся в течение 15 мин в воде при температуре 18 2 ⁰С, помещается на диск опорного столика прибора и затем диском-пуансоном под нагрузкой в течение 30 с подвергается деформации сжатия. По шкале прибора фиксируется степень опускания пуансона вниз, отражающая величину деформации клейковины (). Чем больше опустился пуансон, тем больше величина этого показателя. Одна единица шкалы пенетрометра соответствует опусканию пуансона на 0, 07 мм. Величина тем больше, чем слабее клейковина, и тем меньше, чем клейковина сильнее.

Определение указанных выше показателей предусматривает предварительное формование из образца (4 г) клейковины шарика для последующей его предварительной отлёжки в воде при установленной температуре или для прямого расплывания клейковины.

Между отдельными показателями качества клейковины существует взаимосвязь. По мере возрастания силы клейковины увеличиваются показатели , , , Р и снижаются показатели К₂₀, , L, D₆₀, растяжимости и расплываемости клейковины, глубины погружения тела на пенетрометре, сопротивления деформации. Чем сильнее клейковина, тем ниже её влагоёмкость (гидратационная способность, тем выше её способность к набуханию и увеличению объема в растворе молочной кислоты).

- , , , Р, сопротивление деформации;

----- - К₂₀, , L, D₆₀, .

 

Рисунок 4 - Взаимосвязь между отдельными показателями качества клейковины

 

Польский исследователь предложил характеризовать силу пшеничной муки клейковинным числом, которое отражало и содержание её сырой клейковины и качество.

Позже в ряде стран разработали способ оценки силы пшеничной муки по бонитационному числу (БЧ), выражающемуся в баллах.

В основу определения показателей принято:

o максимальное количество баллов, которыми выражается БЧ, для очень сильной муки с наибольшим содержанием клейковины – 100 баллов;

o из этих 100 балов за содержание в муке сухой клейковины может быть начислено до 50 баллов и за оценку её качества тоже до 50 баллов;

o чем выше содержание сухой клейковины, тем больше начисляется баллов (от 6, 1 % до 20 % на сухое вещество муки).

На кафедре МТИПП под руководством Ауэрмана был разработан метод определения БЧ, который включал:

- определение содержания сырой клейковины (в % к массе муки влажностью 14, 5 %);

- определение содержания сухой клейковины (в % к сухому веществу муки влажностью 14, 5 %);

- определение качества клейковины.

БЧ с учётом показателя качества клейковины обозначаются: БЧ- , БЧ- , БЧ-К₂₀.

Во ВНИИЗе был разработан метод определения силы зерна пшеницы по показателю, названному комплексным критерием – КК, путём определения на приборе ИДК-1 показателя в ед.п. всей массы клейковины, отмытой из 15 г зерна (шрота). Чем больше масса пробы клейковины и чем она сильнее, тем меньше будет деформация на приборе ИДК-1 и, следовательно, значение КК. Для зерна мягкой пшеницы численные значения этого показателя были в пределах: у сильной пшеницы – от 25 до 67, у средней по силе – от 68 до 82 и у слабой – от 83 до 120 ед.п.

В условиях производственного контроля проще и менее трудоёмко определение КК, однако его численное значение не даёт представления о качестве клейковины, поскольку отражает не только её силу, но и количество.

Определение силы муки по реологическим свойствам теста

Тесто представляет собой сильногидрированный коллоидный комплекс, обладающий определённой внутренней структурой, свойства которого изменяются во времени.

Тесто занимает промежуточное положение между идеально упругим телом и истинно вязкой жидкостью. В нём сочетаются такие свойства, как упругость, пластичность, прочность, вязкость, способность к релаксации напряжений и упругому последействию. Реологические свойства теста зависят от: температуры, влажности, продолжительности и интенсивности механического воздействия на тесто, рецептуры, способа приготовления и длительности брожения теста, хлебопекарных свойств и в первую очередь силы муки и др.

Реологические свойства теста на основе представлений Ребиндера могут быть охарактеризованы кривыми его деформации во времени при постоянном движении. Кривые кинетики деформации получают в период приложения нагрузки и после её снятия.

Определение силы муки по расплываемости шарика теста массой 100 г заданной влажности при 30 ⁰С за 60, 120 и 180 мин. При этом фиксируются численные значения среднего диаметра контура шарика (D₆₀, D₁₂₀, D₁₈₀, (мм)). Чем сильнее мука, тем ниже их значения.

Определение силы муки по консистенции теста с помощью консистометров (пенетрометров). Определяется консистенция теста (К₆₀) после автолиза его в течение 60 мин при температуре 35 ⁰С по глубине пенетрации тела погружения за определённое время и под определённой нагрузкой системы погружения.

Определение силы муки на фаринографе. Прибор состоит из корытца месилки, в которое засыпают отвешенное количество муки, а из бюретки дозируется необходимое количество воды для получения теста заданной консистенции. По мере замеса электродвигатель смещается вокруг своей оси. Причём, чем больше сопротивление, оказываемое тестом, тем больше отклоняется электродвигатель от своего исходного положения. Отклонения его передаются перу самопишущего устройства. Уменьшение сопротивления теста вызывает обратное смещение электродвигателя, а, следовательно, и пера самопишущего прибора, получается кривая – фаринограмма, представленная на рисунке 5. Фаринограмма замеса характеризует следующие свойства теста:

1 Консистенцию (а), которая изменяется в течение всего замеса: возрастает в первый период, затем удерживается на максимально достигнутом уровне и постепенно снижается от середины ширины полосы кривой.

2 Время образования теста (b, мин), в течение которого величина консистенции достигнет своего максимума (500 ед.пр.).

3 Эластичность и растяжимость теста (с) – амплитуда колебания самопишущего прибора (ширина полосы кривой). Чем больше значение с, тем эластичнее и растяжимее тесто в данный момент.

4 Стабильность (устойчивость) теста (d), характеризующая длительность сохранения тестом максимального уровня консистенции при замесе.

5 Разжижение (размягчение) теста (е), соответствующее разности между максимально достигнутой при замесе консистенции а_max и консистенцией в конечный момент времени.

 

 

Рисунок 5 – Схема фаринограммы

 

Фаринограф можно использовать для изучения структурно–механических свойств теста во время замеса, а также в процессе брожения или автолиза. При этом замешивают тесто с внесением дрожжей и других добавок. После замеса определённой длительности (10 мин) месилку останавливают и оставляют тесто на брожение, обминая его после каждого часа созревания в течение определённого времени. На рисунке 6 приведена фаринограмма двухчасового брожения теста, замешанного из муки, воды, дрожжей.

Первый отрезок кривой характеризует изменение реологических свойств теста в процессе замеса в течение 10 мин. Первый интервал соответствует первому часу брожения теста. Следующий за этим отрезок характеризует реологические свойства теста в процессе первой его пятиминутной обминки; второй интервал соответствует второму часу брожения, после чего идёт кривая второй обминки.

 

 

Рисунок 6 – Фаринограмма двухчасового брожения теста, замешенного из муки, воды, дрожжей.

 

Для количественного сопоставления фаринограмм желательна их цифровая характеристика, для этого фиксируются следующие показатели: максимум консистенции (а_max), консистенция теста в момент окончания замеса (а₁₀, а₂₀ и т.д.), в определённые промежутки замеса (а₁₀, а₃₀ и т.д.), значение е₁₀, е₂₀ и т.д., определяемые по разности между а_max и а₁₀, а₂₀ и т.д., b, с, время достижения с.

То есть для первого отрезка кривой замеса фиксируются величины: а_max, b, а₁₀, е₁₀, с_max, и с₁₀. Для каждого из последующих отрезков кривой, соответствующих очередной пятиминутной обминке, фиксируются величины: а_max, b, а₅, е₅, с_max, и с₅.

Чем сильнее мука, тем больше значения а_max, b, а₁₀, а₅, d и тем меньше значения е₁₀ и е₅.

Фирма «Брабандер» выпустила и другую модель прибора – Do-Corder для определения силы пшеничной муки в условиях, приближающихся к приготовлению теста на современных мешалках с интенсивной механической обработкой теста.

В Венгрии производился прибор - валориграф для определения силы пшеничной муки по реологическим свойствам теста в процессе его замеса. Он компактнее фаринографа и позволяет получить кривые, аналогичные фаринограммам. В США применяется и миксограф Свенсона и Уоркинга, представляющий собой регистрирующую сопротивление теста месилку.

В дополнение к фаринографу фирма «Брабандер» выпускает прибор экстенсограф, на котором тесто, замешанное на фаринографе, испытывается на растяжение до разрыва. При этом на самописце вычерчиваются экстенсограммы, характеризующие сопротивление теста растяжению (Р_экст) и величину растяжения до разрыва (L_экст). Чем сильнее мука, тем больше значение Р_экст и тем меньше L_экст.

Определение силы муки на альвеографе, состоящем из 2-х частей: месилки и альвеографа. Месилка после замеса выпрессовывает пластину теста, всегда одинаковую по размерам и форме. Она выдавливается воздухом в виде увеличивающегося пузыря, который лопается в момент, зависящий от свойств теста. При этом создаваемое давление регистрируется в виде кривой на бумаге, характеризующей силу муки.

Замес теста из 250 г муки влажностью 14, 3 % и 125 мл 2, 5 %-ного солевого раствора длится 6 мин. Температура теста 25 ⁰С.

Для характеристики альвеогрмм используются следующие их показатели: Р_альв – максимальная ордината альвеограммы, выражающая упругость теста; L_альв – абсцисса альвеограммы – растяжимость теста; W_альв – площадь альвеограммы – удельный расход энергии на деформацию испытуемого теста (Дж*10^-4). На рисунке 7 представлена альвеограмма муки.

 

 

Рисунок 7 – Альвеограмма муки

 

Для измерения структурно – механических свойств теста может использоваться реотест. В зависимости от вязкости исследуемой системы изменяются размеры усилий.

Чем сильнее пшеничная мука, тем больше значения показателей d и b фаринограмм, Р и W альвеограмм и экстенсограмм и тем меньше значение е фаринограмм, L альвеограмм и экстенсограмм и показателей D₁₈₀ и К₆₀ теста.