Статьи
Водопоглотительная способность муки
В.В. Петриченко, канд. техн. наук, генеральный директор «Грейн Ингредиент»,
Вас беспокоит проблема нестабильности показателя водопоглотительной способности муки и, соответственно, фактического выхода хлеба? Наблюдаете резкое снижение выхода хлеба с вводом зерна нового урожая? Вы производите продукцию, требующую специальных свойств муки? Значит, пора вникнуть в понятие «водопоглотительная способность» и научиться управлять ситуацией.
Именно от способности муки поглощать и удерживать воду зависит количество хлеба, получаемое с каждых 100 кг муки. Если ВПС в норме, то плановый выход хлеба совпадает с фактическим, и предприятие выпускает расчетное количество хлеба без сырьевых потерь. Если мука обладает низким ВПС, то тесто получается слабым, и для достижения необходимой его консистенции необходим дополнительный расхода муки. В результате на складе БХМ образуется большой недостаток муки.
Контроль ВПС и физ/химия теста
Опытные технологи знают, что, помимо дисперстности, влажности муки и количества добавляемой к ней воды, вязкость теста в процессе замеса определяется его длительностью и интенсивностью [7], а распределение фазового состояния воды зависит от продолжительности отлежки теста после замеса и температуры тепловой обработки [5]. Технологи стремятся достигать такой консистенции теста, чтобы оно было достаточно густым для качественного замешивания, формования, сохранения формы и, в то же время, достаточно эластичным для удержания генерируемого дрожжами диоксида углерода и достижения требуемого объема изделия. И, если консистенцию теста можно регулировать простым изменением соотношения вода/мука, то для управления эластичностью требуется иной подход.
Водопоглотительная способность муки и вязкоэластичные свойства теста тесно связаны с соотношением фракций, составляющих глютен, – глиадина и глютенина, причем, если ω-, α- и γ-глиадины присутствуют в глютене в мономерной форме, то глютенины преимущественно агрегированы через водородные, гидрофобные и ионные взаимодействия и дисульфидные ковалентные связи [4]. Именно (–S–S–)- связи оказывают основное влияние на формирование макромолекулами клейковинного белка своеобразной пространственной сетки из параллельных или свернутых цепей белковых молекул, определяющей реологические свойства теста. Сильная мука, в которой преобладает глютениновая фракция, характеризуется большей продолжительностью образования теста и более длительной стабильностью. Слабая мука, в которой превалируют функциональные свойства глиадина, связывает воду быстро, но в небольших количествах, т.е. из нее быстро образуется тесто, но его вязкость стремительно падает. Изменяя молекулярно-массовое распределение (ММР) и структуру белков, биохимически или термически воздействуя на тесто, можно менять его ВПС и вязкоэластичные свойства.
Регулирование ВПС
Сегодня необходимость использования биодобавок для корректировки свойств муки, наверное, ни у кого не вызывает сомнения. Слишком обширен ассортимент продукции, для которой требуются специальные технологические свойства муки. Чтобы увеличить водопоглотительную способность муки и фактический выход хлебобулочных изделий, надо раскрыть собственный потенциал муки, т.е. восстановить естественный баланс био-катализаторов (ферментов), отвечающих за распределение и связывание воды в тесте.
Воздействуя на муку окислителями и восстановителями, можно менять в белках клейковины сооьношение сульфгидрильных (-SH-)-групп/дисульфидных (–S–S–)- связей. Окисление сульфгидрильных (–SH)- групп в белках клейковины, приводит к возникновению между ними поперечного «мостика» дисульфидной связи (–S–S–). С образованием таких «мостиков» изменяются физические свойства клейковины в сторону ее укрепления. Клейковина становится более упругой и менее растяжимой, так как поперечные связи ограничивают свободу передвижения структурных элементов клейковинного белка относительно друг друга. При этом ВПС должна возрастать. Такое воздействие на белки муки оказывают: фермент глюкозооксидаза Bakezyme ® ; композиции EnzoWay ТМ (через образующийся в результате реакции окисления β-D-глюкозы пероксид водорода); аскорбиновая кислота (посредством окисления в дегидроаскорбиновую кислоту с превращением активатора протеолиза в глютатиондисульфид). Применение их очень актуально при вводе в помольную партию зерна нового урожая. На фаринограммах регистрируются увеличение продолжительности образования теста, повышение стабильности и замедление разжижения [1,2,6,10].
Такие набухающие компоненты муки, как пентозаны и крахмал, встраивающиеся в мембранную сетку белка, также влияют на состояние воды в тесте. Повысить ВПС и фактический выход хлеба можно очень эффективно, применив специальные композиции ферментов DSM для некрахмальных полисахаридов муки.
Для мучных кондитерских изделий (МКИ) актуально применять муку с пониженным значением ВПС. Фермент протеаза из коллекции Bakezyme ® изменяет ММР белков муки, расщепляя их по пептидным связям. Начальной формой действия протеазы является дезагрегация белка, нарушение его четвертичной и третичной структур. Действие протеазы на клейковину тества проявляется в сильном его разжижении, понижении упругости и увеличении текучести. Поэтому ВПС муки должно ощутимо снижаться. Однако в литературе встречаются данные, что внисение грибной протеазы в количестве до 0,1%, увеличивает ВПС по фаринографу, но в то же время падает стабильность теста и наблюдается заметное его разжижение. Качество хлеба при это ухудшалось[9]. Однако, применение протеаз дает очень хороший эффект при изготовлении вафель, крекеров и других МКИ.
Восстановители – сульфит натрия, цистеин и специальные биопродукты Bakezyme ® – действуют на клейковину, разрушая дисульфидные (–S–S–) сшивки вторичной структуры протеина, придавая тем самым большую подвижность слоям, уменьшая упругость клейковины и увеличивая растяжимость, вплоть до полного разжижения. При этом наблюдается снижение ВПС. На фаринограммах, кроме расслабления теста, отражается снижение его стабильности [2, 3, 9]. Таким способом решаются задачи получения более мягкого/жидкого и эластичного теста для изготовления бисквитов, вафель, маффинов, слоеных дрожжевых изделий, пиццы, пельменей и других изделий.
Однако изменения водопоглотительной способности муки с биодобавками редко отражаются на данных, полученных с использованием фаринографа. Проблема в том, что стандартные методы позволяют исследовать нативные свойства биополимеров муки, так как продолжительности образования теста 60-240 с часто недостаточно для воздействия ферментов и химических агентов, которые сначала должны успеть перейти в растворимое состояние, а затем инициировать реакцию в соответствии со своей природой. В лучшем случае эти изменения регистрируются на фаринограммах в виде изменения стабильности теста и его разжижения/укрепления. Поэтому в некоторых исследованиях получены результаты, противоречащие наблюдаемым на практике [8, 9]. Несмотря на то, что за последнее время возможности прибора значительно расширены – появилась возможность регулировать температуру и интенсивность замеса, устанавливать продолжительность расстойки теста, изменять границу оптимальной консистенции теста в соответствии с технологическими требованиями, специалисты производственных лабораторий редко используют эти новшества и проводят анализы традиционным методом. Поэтому пробные лабораторные выпечки остаются актуальными, поскольку воспроизводят полный комплекс свойств муки, отражают их изменение при технологической переработке и свойства готовой продукции.
Ферменты EnzoWay ТМ всегда подбираются с учетом множества параметров, таких как качество муки, аппаратурно-технологические особенности линий и технологии изготовления конкретных изделий. Необходимость оперативного реагирования на постоянно меняющееся качество муки тоже учитывается специалистами DSM и «Грейн Ингредиент», официального дистрибьютора DSM. При обучении технологов, разработчиков и сотрудников ПТЛ предоставляется матрица оперативного реагирования, которая позволяет удерживать достигнутые результаты по повышению ВПС и увеличению фактического выхода хлеба.
Водопоглотительные свойства муки
Водопоглощение, также известное как гидратация — это количество воды, которое впитывает мука для достижения желаемого состояния и создания качественного конечного продукта. Это оптимальное количество воды, которое вы можете добавить в тесто, прежде чем оно станет слишком липким для обработки.
Гидратация является частью замеса, которую вы должны сделать правильно. Независимо от того, что вы печёте, вы должны найти способ заставить сухие ингредиенты взаимодействовать с влажными. Уровень водопоглощения, к которому вы стремитесь, будет зависеть от хлеба, который вы хотите испечь.
Водопоглощение обычно определяется массой муки. Например, водопоглощение 60% означает, что 60 миллилитров воды используется для гидратации 100 граммов муки.
Содержание
Как происходит гидратация
Когда мука и вода смешиваются вместе, молекулы воды увлажняют глютенообразующие белки глиадин и глютенин, а также расщеплённый крахмал и другие ингредиенты. Процесс гидратации достигается тогда, когда молекулы белка и крахмала создают водородные связи. Так происходит гидрофильное взаимодействие молекул муки с молекулами воды. Термин «гидрофильный» означает свойство поглощать воду, а не отталкивать её.
Частицы трутся друг о друга и, контактируя с водой, полностью увлажняются. При работе с тестомесильной техникой это происходит особенно интенсивно.
На что влияет водопоглощение
Когда ваше тесто будет правильно увлажнено на стадии замеса, вы увидите улучшения таких стадий, как:
Как измерить водопоглотительные свойства муки
Сделать замеры способности муки поглощать воду можно с помощью специального прибора — фаринографа.
Тест основан в первую очередь на определении оптимального количества воды для достижения нужного результата. Количество воды, необходимое для получения этой консистенции, и является водопоглощением муки.
Что влияет на водопоглотительные свойства муки
Уровни водопоглощения будут варьироваться от 60 до 62% в стандартной формуле белого хлеба и 80-90% в формуле чиабатты ремесленного типа. При выпечке с применением солода, увеличение ферментативной активности в муке усиливает водопоглощение и реакцию Майяра (образование корочки).
Факторы, влияющие на гидратацию:
Около 46% от общего количества поглощённой воды связано с крахмалом.
Около 31% от общего количества поглощённой воды связано с белками.
Около 23 % от общей поглощенной воды связано с пентозанами.
При добавлении к формуле глютена, он увеличит гидратацию и придаст большую стабильность тесту.
На водопоглощение влияют и другие ингредиенты, такие как клетчатка, яйца и отруби.
Избыточное и недостаточное водопоглощение в хлебе
Различные хлебобулочные изделия требуют разной гидратации.
Ниже приведены общие проблемы, которые могут возникнуть во время смешивания. Как недостаточная гидратация, и чрезмерное поглощение приводят к проблемам качества теста и готового продукта.
Если гидратация будет неполной, тесто получится сухим и жёстким, будет подходить медленее. Оно может так и не созреть до нужного состояния. В результате хлеб получится низкого объёма с плотной и твёрдой структурой и будет быстрее черстветь.
При чрезмерной гидратации тесто будет влажным, липким и склонным к чрезмерному брожению. Хлеб получится несимметричным, высоким, склонным к образованию плесени. При нарезке в мякише будут видны большие дыры.
Как оптимизировать гидратацию
Во-первых, вам нужно будет определить правильный уровень водопоглощения для типа хлеба, который вы печёте. Чем выше процент водопоглощения, тем лучше будет результат, и тем больший срок хранения он будет иметь благодаря повышенной влажности.
Добавление воды — это одно. Важнее то, как она поглощается и удерживается сухими ингредиентами — в основном, мукой. Гидрофобные ингредиенты отталкивают воду, в то время как гидрофильные буквально крадут воду. Чтобы исправить это, убедитесь, что используете оптимальное количество воды, и она имеет достаточное количество энергии, заставляющей её работать. Также стоит обратить внимание на состояние муки. Она должна быть достаточной степени отлёжки, чтобы быть способной долго ферментироваться.
Когда процесс брожения происходит медленно, у теста появляется время впитать достаточное количество влаги. Ключом к успеху является полное и мгновенное увлажнение муки. Клейковина может теперь использовать свой потенциал на полную мощность.
Что снижает водопоглощающую способность муки и упругость теста
В тесте должно быть определенное соотношение вязких и упругих свойств.
Упругость — способность вещества восстанавливать форму (объем) после деформации. Упругость обусловливает выравнивание следов от надавливания пальцами на поверхность пшеничного теста.
Пластичность — противоположное упругости свойство вещества воспринимать и сохранять деформацию после устранения нагрузки. Вследствие пластичности заготовки из пшеничного теста сохраняют приданную им форму.
Вязкость — это сопротивление, возникающее внутри жидкого вещества при его движении.
Эластичность — свойство вещества испытывать значительные деформации без разрушения структуры (например, после растяжения сырая клейковина снова сжимается).
В зависимости от состояния реологических свойств теста различают сильную, среднюю и слабую по силе муку.
Сильная мука. Клейковина и тесто из сильной муки характеризуются высокой упругостью и низкой пластичностью. Тесто отличается высокой газоудерживающей способностью, хлеб имеет правильную форму, большой объем, оптимальную по величине и структуре пористость.
Слабая мука. Слабая мука образует неэластичную, излишне растяжимую клейковину. Тесто из слабой муки вследствие интенсивного протеолиза имеет малую упругость, высокую пластичность, повышенную липкость. Сформованные тестовые заготовки в период расстойки расплываются. Готовым изделиям свойственны низкий объем, недостаточная пористость и расплывчатость (подовые изделия).
Средняя мука. Средняя мука дает сырую клейковину и тесто с хорошими реологическими свойствами. Тесто и клейковина достаточно упруги и эластичны. Хлеб имеет форму и качество, отвечающие требованиям стандарта.
Газообразующая способность муки. Способность муки при действии дрожжей образовывать углекислый газ – и есть газообразующая способность муки. Чем больше в муке собственных сахаров, тем выше эта способность.
Водопоглотительная способность муки. Это способность муки впитывать воду. Способность муки связывать воду в тесте обусловлена влажностью самой муки, сортностью и крупностью частичек муки. Чем ниже сорт муки, тем выше, как правило, водопоглотительная способность, т.к. отруби хорошо впитывают воду. В то же время, мука тонкого помола (например, высший сорт) так же имеет высокую водопоглотительную способность, за счет большей суммарной площади частиц.
Средняя водопоглотительная способность муки пшеничной высшего сорта составляет 50-52%, I сорта 52-54%, II сорта 54-56% и обойной – 58-62% от массы муки в тесте.
Возможность поглощать воду и сила муки – это два самых главных фактора, определяющие качество муки и будущего хлеба.
Профессия кондитер. Учебное пособие (4 стр.)
Важный показатель технологических свойств муки – ее газообразующая способность. Этот показатель особенно важен для муки, из которой приготавливают дрожжевое тесто. Чем выше газообразующая способность муки, тем лучшего качества получаются из нее изделия. Газообразующая способность измеряется количеством углекислого газа, который образуется за определенное время при замешивании муки с дрожжами и водой при 30 °C. Он возникает в тесте из глюкозы под действием ферментов, содержащихся в дрожжах и муке. Чем больше в тесте глюкозы, тем больше в нем и углекислого газа. Глюкоза в свою очередь получается в тесте из сахаров муки и тех сахаров, которые образуются в нем из крахмала. На образование сахара из крахмала влияет помол – чем тоньше помол, тем больше в тесте сахаров, получающихся из крахмала под действием ферментов самой муки. Таким образом, газообразующая способность муки зависит от содержания в ней сахаров и ее способности образовывать сахар из крахмала при замесе.
Из муки с низкой газообразующей способностью изделия получаются непышные, малопористые, а корочки плохо окрашиваются, поэтому ее не следует использовать для приготовления дрожжевого теста. Для всех других видов теста этот показатель большого значения не имеет.
Пшеничная мука 2-го сорта обычно обладает хорошей газообразующей способностью, а среди муки высшего и 3-го сортов иногда встречается мука с низкой газообразующей способностью.
Определяют газообразующую способность муки в лаборатории или в условиях производства путем опытного замеса и брожения небольшого количества теста.
Большое значение при производстве мучных кондитер ских изделий имеет также степень помола муки. От него в значительной степени зависит скорость образования теста. Чем крупнее мука, тем медленнее происходит процесс набухания белков клейковины и образование теста.
Перед замешиванием теста необходимо подготовить муку. Мука одного и того же сорта может отличаться по цвету, степени помола, качеству и количеству клейковины. Чтобы получить муку нужного качества, отвечающую определенным требованиям, составляют ее смесь (валку). Примером может быть способ, когда для получения муки со средним количеством клейковины смешивают муку с высоким и низким ее содержанием.
Смешивание крахмала с мукой производят на пропорциональном смесителе.
Посторонние примеси удаляются на просеивательных машинах – призматических или пирамидальных буратах, просеивателях и плоскостных сотрясательных ситах мельничного типа. Металлические примеси удаляются магнитными аппаратами, установленными под просеивательными машинами и устройствами, транспортирующими муку в автоматические весы.
Хранение муки. Мука поступает в мешках. Их перед вскрытием очищают от пыли и вспарывают по шву специальным ножом. Муку высыпают из мешков над просеивателями. Просеивание муки позволяет удалить посторонние примеси, мука обогащается кислородом воздуха, что способствует лучшему подъему теста. Остатки муки в мешках (выбой) нельзя использовать для изготовления мучных изделий.
Если кондитерские изделия готовят из муки разных сортов или с добавлением крахмала, то смешивание муки совмещают с просеиванием.
Нельзя использовать муку, хранившуюся на морозе, сразу. Ее заранее вносят в теплое помещение для того, чтобы она прогрелась до температуры (внутри) 12 °C.
Крахмал
Крахмал – неоднородное вещество белого цвета с кристаллическим блеском, при перетирании между пальцами он хрустит – состоит из амилозы и амилопектина.
Во время заваривания крахмала образуется крахмальный клейстер в виде прозрачной студнеобразной массы, состоящей из коллоидного раствора амилазы, в котором распределены набухшие частицы амилопектина. Крахмал – гигроскопичен и восприимчив к запахам. Он поглощает влагу и впитывает запахи не только из воздуха, но и из продуктов, соприкасающихся с ним. Поэтому хранят его изолированно и в сухих помещениях, так как сырой крахмал становится горьким и непригодным для кондитерских изделий. В холодной воде крахмал не растворяется, а при 65–70 °C образует клейстер.
Хранят его на стеллажах в складах с относительной влажностью воздуха не выше 70 %. Влажность картофельного крахмала – 20 %, кукурузного – 13 %.
Крахмал, как и муку, перед использованием просеивают.
Крахмал применяют в производстве мучных кондитер ских изделий (печенья, бисквитных тортов, пирожных, кексов) для уменьшения количества клейковины в тесте и снижения степени ее набухаемости. Содержание крахмала в муке может доходить до 70 %. При замешивании теста он набухает, а во время выпечки – клейстеризуется.
Обычно используют кукурузный и картофельный крахмал. Он придает тесту рассыпчатость.
Расход крахмала по отношению к массе муки предусмотрен рецептурами в следующих количествах:
1) для печенья затяжных сортов – до 7,5 %;
3) в бисквитном полуфабрикате для тортов и пирожных 12–25 %;
Клейстеризация крахмала является необратимым процессом. Кукурузный крахмал клейстеризуется при 68 °C, а картофельный – при 65 °C.
Сахар
Сахар – белый кристаллический порошок, получаемый из сахарной свеклы и сахарного тростника. В составе сахара-песка – 99,7 % сахарозы и 0,14 % влаги. Сахар легко растворяется воде, не имеет запаха и посторонних привкусов. Хранят сахар тарным и бестарным способами в сухих помещениях, иначе он отсыревает и слипается в комки. Сахар – основное сырье в кондитерском производстве. Он представляет собой химически чистую сахарозу, физико-химические свойства которой определяют технологический режим производства многих видов кондитерских изделий.
Сахар меняет структуру теста, придает вкус и повышает калорийность кондитерских изделий. Он снижает водопоглощающую способность муки и упругость теста. Повышенное содержание сахара разжижает его. При производстве кондитерских изделий используют в основном сахарный песок, который должен быть: сыпучим, сухим, белого цвета, с блеском, без постороннего запаха и привкуса. Полностью растворяясь в воде, он должен давать прозрачный раствор.
Перед применением сахар просеивают в буратах через сита с отверстиями диаметром не более 3 мм и пропускают через магниты для очистки от металлических примесей.
Скорость растворимости сахара в воде зависит от температуры. В 1 л холодной воды растворяется всего 2 кг сахара, а в горячей – 5 кг. Сахарные сиропы перед использованием процеживают через металлические сита с диаметром ячеек не более 1,5 мм.
Сахар имеет и технологическое назначение: ограничивая набухание белков муки, он действует как водопоглощающее средство. Это качество используют в производстве для регулирования процесса замеса теста. При замесе теста в помещении с повышенной влагоемкостью также добавляют сахар, что снижает влагоемкость и предотвращает затягивание теста.
Повышенная дозировка сахара в тесте без добавления воды приводит к разжижению, расплыванию тестовых заготовок, увеличивает липкость.
В кондитерском производстве также широко применяется сахарная пудра (при приготовлении теста низкой влажности, так как при замесе кристаллы сахара не полностью растворяются и обнаруживаются на поверхности готовых изделий, и при приготовлении вафель, печенья, кремов).
Сахарная пудра используется для отделки некоторых изделий. Ее приготавливают в молотковых мельницах, меланжерах, дисмембраторах и др. путем измельчения сахарного песка. Для приготовления 1 т сахарной пудры расходуют 1003 кг сахарного песка. Она должна быть мелкого помола и обязательно подлежит просеиванию. При отсутствии сахарной пудры измельчают сахар. В кондитерском производстве также применяется рафинадная пудра, которую получают, размельчая рафинад.
В мучные кондитерские изделия в зависимости от их вида добавляют от 8 до 25 % сахарозы. Сахароза, входящая в сахар, является хорошим консервирующим средством при приготовлении фруктово-ягодных полуфабрикатов.
Патока и мед
Патока – сладкая, густая, очень вязкая, прозрачная, бесцветная или светло-желтая жидкость; является продуктом неполного гидролиза кукурузного или картофельного крахмала. В процессе получения патоки крахмал вначале преобразуется в растворимый крахмал, затем – в декстрины, мальтозу и глюкозу. Существуют три вида патоки, предусмотренных стандартом:
Карамельная патока – это густая бесцветная или светло-желтая тягучая жидкость, которую получают в присутствии кислот путем осахаривания крахмала.
Карамельную патоку с содержанием редуцирующих веществ 60 % и более (в пересчете на глюкозу) используют при производстве кондитерских изделий, которые в процессе хранения подвергаются быстрому высыханию (помада, пряники и др.).
Ее добавляют в сахарные сиропы для предохранения их от засахаривания, а также используют при изготовлении помады. Она также задерживает процесс очерствения готовых изделий.
1) в процессе производства: печенья (в основном для окрашивания изделий), пряников (для предохранения их от быстрого высыхания и повышения гигроскопичности);
2) в составе карамельных полуфабрикатов (исполняет роль антикристаллизатора, но при ее избыточном количестве поверхность полуфабрикатов за счет повышенной гигроскопичности отмокает);
3) для приготовления дрожжевых изделий (способствует увеличению объема, улучшению пористости, эластичности мякиша, задерживает процесс очерствения).