Использование анализатора текстуры “Структурометр СТ-2” для оценки стабилизации реологических свойств макаронных изделий после сушки

Артемьева Е.В., Черных В.Я.

Московский государственный университет пищевых производств

      Стабилизация - это одна из важнейших технологических операций производства макаронных изделий, определяющая их качество, особенно прочность и внешний вид. Назначением стадии стабилизации является выравнивание влажности по всей толще изделий и снятие внутренних механических напряжений, которые возникают в результате интенсивного удаления влаги с их поверхности в процессе высушивания.

      Релаксация внутренних механических напряжений происходит, когда температура воздуха и его относительная влажность создают условия равновесной влажности для макаронных изделий после сушки. Режим стабилизации макаронных изделий выбирается исходя из их влажности по изотермам десорбции. При поступлении макаронных изделий, например, с влажностью 12,5% стадия их стабилизации должна протекать при температуре воздуха 70°С и его относительной влажности 85%.

     Отклонение параметров стабилизации может приводить к возникновению разнонаправленных градиентов влажности или температуры в макаронных изделиях. Их возникновение обуславливает протекание процессов сорбции или десорбции влаги в слоях продукта, что приводит к появлению внутренних механических напряжений, которые влекут за собой искривление или растрескивание макаронных изделий, с последующим образованием лома и крошки.       

      Причиной появления внутренних механических напряжений может служить не только отклонение от заданного режима стабилизации, но и возникновение возмущающих факторов, например, таких как изменение скорости или направления движения воздуха в силу причин не связанных с выбором и установлением технологических параметров процесса стабилизации, поэтому в процессе стабилизации макаронных изделий необходимо контролировать изменение их физико-химических характеристик.

      До последнего времени на макаронных фабриках в качестве контролируемого параметра стабилизации макаронных изделий используется их влажность, которая по нашему мнению недостаточно объективно отражает данную технологическую операцию, так как при колебаниях влажности макаронных изделий в пределах ±0,10…0,12%, что не превышает погрешности метода контроля (см. ГОСТ Р 52377-2005), можно получить макаронные изделия с микротрещинами, которые проявляются на стадии их накопления в бункере или в процессе хранения. Таким образом, влажность макаронных изделий, во-первых, не отражает кинетику процесса стабилизации, позволяющую фиксировать момент его окончания, а во вторых не раскрывает состояние структуры макаронных изделий, влияющей на состояние поверхности и их прочность.

     Поэтому целью настоящей работы является разработка объективного показателя позволяющего контролировать процесс стабилизации макаронных изделий.

      Как известно интегральными показателями, на которые влияют все технологические факторы при производстве макаронных изделий, являются их реологические характеристики. В связи с этим, нами была выбрана прочностная характеристика изделий - предельное усилие нагружения, при котором происходит их разрушение.

     Предельное усилие нагружения макаронных изделий измеряли с помощью информационно – измерительной системы, которая включает в себя: прибор Структурометр СТ-2, персональный компьютер и соответствующее программное обеспечение. Контроль условной реологической характеристики осуществляли по методу, который был разработан на кафедре «Технологий хлебопекарного и макаронного производств» МГУПП [1].

      Реологическое поведение длиннорезанных макаронных изделий разного ассортимента определяли в процессе протекания технологических операций: сушки, стабилизации, увлажнения, охлаждения и накопления на автоматизированной поточной линии (АПЛ) (таб.1)

      На линии в силу ее конструктивных особенностей предусмотрено высушивание макаронных изделий до влажности 12,5…12,8% в течение 2ч. 40мин., а стабилизация порядка четырех часов.

      Как видно из представленной диаграммы в первых трех зонах структура макаронных изделий упрочняется, о чем свидетельствует возрастание значений предельного усилия нагружения. В остальных зонах (IV-IX) значения данного параметра существенно не меняются, за счет поддержания режима стабилизации (t ≈ 70°С, φ ≈ 85%), отвечающего условиям равновесной влажности для макаронных изделий влажностью 12,5%, достигнутой в процессе их сушки. При осмотре внешнего вида исследуемых макаронных изделий не было выявлено микротрещин и искривлений формы. При хранении на складе готовой продукции в течение пяти дней они сохранили свои органолептические показатели качества и прочностные характеристики, что подтвердило полное устранение внутренних механических напряжений возникших в процессе сушки. Предельное усилие нагружения для «Спагетти гр. А» и «Спагетти гр. В» в течение всего времени хранения варьировалась в пределах 90,83±0,94г и 91,5±0,84г соответственно.

      Таким образом, полученные результаты показали, что в процессе стабилизации и на последующих технологических операциях предельное усилие нагружения макаронных изделий практически не меняется, благодаря поддержанию необходимых значений температуры и относительной влажности воздуха при стабилизации, что было подтверждено качеством готовой продукции.

      Следующим этапом стало исследование реологического поведения макаронных изделий «Спагетти гр. В», отобранных сразу после высушивания (из IV зоны).

     Отобранные пробы мы делили на две группы. Первая группа макаронных изделий без прохождения стадии стабилизации после остывания в течение 15 минут до температуры цеха была разрезана на стандартную длину, упакована в полипропиленовую пленку и отправлена для хранения в склад готовой продукции. В течение четырех суток измеряли их предельное усилие нагружения. Результаты измерений представлены в таблице №2.

      Как видно из данных представленных в табл. №2, показатель прочности первой группы макаронных изделий на протяжении всего времени хранения имеет тенденцию к снижению. Причиной этого является увеличение внутренних механических напряжений, возникающих после сушки, в результате термической и концентрационной диффузии, что было подтверждено образованием микротрещин на поверхности исследуемых проб на первые сутки хранения, их увеличение на вторые сутки и образование лома на третие и четвертые сутки, что не позволило произвести измерения предельного усилия нагружения. Влажность изделий в течение всего времени исследований колебалась в пределах 12,31±0,11%.

     Для второй группы макаронных изделий при их стабилизации были созданы условия равновесной влажности (t = 25-28°С, φ = 60-65%, Wизделий = 12,6%). В течение четырех суток измеряли изменение их предельного усилия нагружения. Результаты измерений представлены в таблице №3.

      Как видно из полученных результатов (см. табл. №3) в течение первых четырех часов прочность макаронных изделий увеличивалась, что свидетельствует о протекании процесса релаксации внутренних механических напряжений. Далее значения измеряемого показателя стабилизируется, что объясняется устранением этих напряжений.

      После релаксации, которая протекала в течение четырех с половиной часов, пробы макаронных изделий были разрезаны на стандартную длину, упакованы в полипропиленовую пленку и отправлены для хранения в склад готовой продукции без микротрещин, искривления формы, лома и крошки. Через пять дней хранения показатель предельного усилия нагружения макаронных изделий практически не изменился и составил 85г., а влажность варьировалась в пределах 12,34±0,10%. Стабильность предельного усилия нагружения после четырех часов стабилизации (таблица №3) и в процессе хранения, а так же сохранность качества готовой продукции подтвердили отсутствие появления внутренних механических напряжений в макаронных изделиях из-за отсутствия возникновения термической и концентрационной диффузии влаги.

      Таким образом, на основании проведенных исследований предложен технологический параметр контроля процесса стабилизации макаронных изделий, раскрывающий кинетику его протекания и позволяющий объективно оценивать качество макаронных изделий по их прочностной характеристике - предельному усилию нагружения.

Список использованной литературы

1. Медведев Г.М. Технология макаронных изделий [Текст] / Медведев Г.М. Технология хлеба, кондитерских и макаронных изделицй: Уч. Для вузов: В 3-х ч. Ч III.-СПб.: ГИОРД, 2006.-312 с.

2. Максимов А.С., Черных В.Я. Лабораторный практикум по реологии сырья, полуфабрикатов и готовых изделий хлебопекарного, макаронного и кондитерского производств [Текст].-М.: Издательский комплекс МГУПП, 2004.-163 с.

3. Патент RU № 2095997 С1, 05.12.1996, A23L 1/16 Способ определения прочности сухих макаронных изделий / В.Я. Черных, Е.В. Артемьева и др.