Замес и премиксы Замес и премиксы

Замес и премиксы

Чтобы понять, что такое тесто с хорошими свойствами, надо понимать, что происходит в процессе его замеса.
В конце XVIII века, когда корабельные сухари или галеты были единственным видом печенья массового производства, замес теста, по имеющимся сведениям, начинали вручную, затем человек влезал в дежу и месил тесто босыми ногами!
Первая тестомесильная машина для замеса теста для печенья представляла собой, по-видимому, бочку с проходящим внутри валом, который приводился в движение паровым двигателем. К валу прикреплялись несколько лопастей, и когда тесто было замешано, его выпускали через люк снизу Механического формирования теста не про­исходило, и рассыпчатую массу затем прессовали для получения пласта теста.
Ранее рецептуры печенья включали в основном незначительное количество жи­ровых продуктов, в связи с чем тесто было плотным и с трудом замешивалось. Тесто­месильные машины для формирования затяжного теста должны быть очень мощны­ми и прочными, и не удивительно поэтому, что первые тестомесильные машины для производства печенья были низкой производительности, из-за чего требовалось мно­го времени для завершения процесса замеса. Производились тестомесильные маши­ны как горизонтального, так и вертикального типа с одной и несколькими лопастями, но все первые «высокоскоростные» машины были горизонтального типа. Наличие опоры (и иногда привода) месильных органов с двух сторон дает большую прочность, чем в вертикальных тестомесильных машинах, где месильные органы имеют только одну опору (подшипник) над дежей.
Для качества готовых изделий важно получить тесто с хорошими стабильными свойствами в последовательных замесах. Чтобы знать, что такое тесто с хорошими свойствами, надо понимать, что происходит в процессе замеса. В этой главе мы рас­смотрим различные аспекты замеса, чтобы, понимая механизмы влияния различных факторов на свойства разных видов теста, можно было установить оптимальные пара­метры этого процесса.
     Консистенция теста
Термин консистенция охватывает все реологические характеристики теста, которые можно в нем ощутить, — например, устойчивость к деформациям и липкость. Такие характеристики, как мягкость, пластичность, эластичность, вязкость и способность к отсадке можно оценить при сжимании и растягивании комочка теста. Как многие дру­гие полуфабрикаты, тесто при увеличении его температуры становится мягче. Таким образом, температура — еще одна характеристика, используемая при оценке консис­тенции теста, которую можно отразить и измерить.
Консистенция зависит от реологических свойств (реология — наука о текучести и деформациях объектов). В работе [1] утверждается, что «с реологической точки зре­ния тесто относится к наиболее сложным материалам, известным человеку». Тесто для печенья является сложным объектом, поскольку состоит из жидкой фазы (жир и вода) и твердой фазы, включающей крахмал, белок, сахар и много других веществ. Часть жира может быть твердой, а некоторые твердые вещества могут растворяться в воде. Кроме того, свойства теста меняются при отлежке. В некоторых случаях вода после замеса медленно поглощается каким-либо ингредиентом теста (хорошим примером такого ингредиента служат овсяные хлопья). Это ведет к тому, что консистенция ста­новится плотной или жесткой. В других случаях эластичность гидратированных бел­ков муки, сформированных в клейковину, уменьшается после отлежки, что приводит к значительному изменению поведения теста и его восприятия на ощупь. Обычно пос­ле обработки или перемещения тесто в результате перемешивания или воздействия транспортировки обладает меньшей консистенцией, чем сразу же после отлежки. Это свойство известно как тиксотропия (хороший пример тиксотропии — это нестекаю­щие (тиксотропные) краски, густые в момент извлечения из сосуда и становящиеся более жидкими при нанесении на поверхность кистью).
Измерить консистенцию теста очень трудно, что связано в основном с влиянием обработки теста перед измерением. На пробу теста может значительно повлиять даже само помещение его в прибор, если определенные процедуры выполняются не очень строго. Кроме того, большинство приборов, которые могут использоваться для изме­рения консистенции, слишком чувствительные, чтобы применять их в жестких усло­виях тестомесильного отделения. Поэтому почти невозможно описать требования к консистенции определенного вида теста, и поэтому приходится в значительной степе­ни опираться на опыт оператора тестомесильной машины, знание им «своего» теста, на его способность определить отличия и недостатки теста.
Консистенция теста очень важна для безукоризненной работы машин, формующих тестовые заготовки. Эти машины прессуют и прокатывают тесто непрерывно, поэтому на их работу существенно влияют изменения в его консистенции и вязкости. Работа фор­мующего оборудования без сбоев зависит от стабильности свойств теста.
     Общие условия замеса
Термин перемешивание используется для производства печенья, начинок печенья-сэнд­вичей и взбитого жидкого теста. Под этим термином понимаются следующие операции:
  • смешивание ингредиентов для получения однородной массы;
  • диспергирование твердых веществ в жидкости (или жидкости в жидкости);
  • растворение твердого вещества в жидкости;
  • перемешивание полученной массы для формирования клейковины из белков муки, которые были гидратированы на предыдущей стадии замеса;
  • повышение температуры в результате совершения работы;
  • аэрирование или взбивание массы для уменьшения ее плотности.
Для получения теста для очень многих видов изделий, называемых печеньем, тре­буются одна или несколько этих операций. Во многих случаях тесто для определенного изделия получают на имеющемся оборудовании методом проб и ошибок, и критичные для получения определенной структуры теста факторы не получают научного обосно­вания. Это делает регулирование процессов очень сложным и тормозит внедрение бо­лее эффективных методов. Производство печенья становится все более автоматизи­рованным. Конструируется новое высокопроизводительное оборудование, в связи с чем потребовалось тщательное изучение процесса замеса с определением критических и оптимальных требований для каждого вида теста. Кроме оптимальных, определяют и минимальные требования, что позволяет использовать наиболее экономичные, са­мые небольшие машины.
Большинство технологических линий по производству МКИ предусматривают получение двух и более видов изделий на одном и том же месильном оборудовании. Это привело к использованию «универсальных» тестомесильных машин, позволяю­щих получать различные виды теста, но, вероятно, не являющихся идеальными ни для одного его вида. Работая в таких условиях, производителю требуется максимальная автоматизация управления технологическим процессом.
Свойства теста определяется рецептурой, характеристиками используемых ингре­диентов и степенью их смешивания. В результате получается масса с определенными свойствами при формовке, которые в их сочетании и называются консистенцией. Формующее оборудование чувствительно к изменениям консистенции и может изме­нить ее; с точки зрения управления процессом очень важны однородность и постоян­ство консистенции теста, поступающего на обработку. Несмотря на попытки многих известных исследователей до сих пор невозможно дать удовлетворительное и простое определение консистенции теста в фундаментальных физических терминах. Поэтому усилия сконцентрированы в основном на понимании тех факторов, которые влияют на консистенцию теста, и поддержании их по возможности постоянными. Большая роль в этом принадлежит работе тестомесильных машин.
Для измерения консистенции теста существует ряд приборов — от простых ручных пенетрометров, которые могут давать числовое значение сжимаемости теста, до значи­тельно более сложных электронных приборов. Анализаторы текстуры [2,3] — это авто­матизированные пенетрометры, способные перемещать датчики с различными скоро­стями и записывать не только сопротивление движению вниз, но и липкость теста в фазе извлечения. Эти приборы также полезны для измерения характеристик, отно­сящихся к определению текстуры как показателя качества изделия.
Ниже мы рассмотрим различные происходящие при замесе теста явления в их свя­зи с различными воздействиями тестомесильных машин.
     Смешивание и диспергирование
Смешивание — очевидная основная задача любой тестомесильной машины, заключа­ющаяся в однородном распределении компонентов в смеси за минимальное время. Термин «однородное», видимо, может ввести в заблуждение, так как распределение происходит скорее на макро-, чем на микроуровне (например, требуется однородное распределение кусочков жира в слоеном тесте, а не равномерное смешивание этого жира). Если в тесте с фруктами замес слишком интенсивный, коринка или кишмиш в изделии будут раздавленными. Тем не менее слипшиеся комки фруктов, дающие нео­днородное распределение, также отрицательно влияют на качество изделий. Когда дли­тельность смешивания по другим причинам велика, хорошее смешивание почти неиз­бежно, но обычно тестомесильная машина должна давать очень быстрое однородное диспергирование, чтобы последующий замес также протекал равномерно.
Диспергирующее действие тестомесильной машины можно проверить, добавляя ин­дикаторный ингредиент и беря пробы через определенные промежутки времени (чтобы измерить концентрацию индикатора). Для исследовательских целей можно провести проверку быстро и просто, добавляя семена мака. Метод включает добавление с одной стороны теста в деже тестомесильной машины около 1% маковых семян (мелких и чер­ных) от массы теста. После работы тестомесильной машины в течение заранее опреде­ленного (короткого) времени берутся пробы в 6 или 8 местах дежи. Затем определяется количество семян, содержащееся в стандартном количестве каждой пробы (это можно сделать визуально, если проба теста тонко раскатана), и для каждого набора проб вычис­ляется диапазон или стандартное отклонение результатов. После этого результат для каждого набора наносится на график в соответствии с длительностью замеса (или коли­чеством оборотов лопастей), по которому можно легко видеть, насколько быстро дости­гается более или менее однородное распределение (см. типичный график на рис. 33.1). Тесто с семенами в конце эксперимента должно быть, конечно, забраковано. При исполь­зовании в качестве индикатора соли или аскорбиновой кислоты в соответствующем количестве, концентрации в каждой пробе можно определить химически, а затем ос­тальное тесто может быть использовано в производстве МКИ для исключения потерь.
33.1    Рис. 33.1. Типичные результаты проверки степени перемешивания с помощью мака, юмещенного у края дежи тестомесильной машины
Подобными способами может быть проверено диспергирование жидкостей, твер­дых веществ или воздуха в жидкости. Во всех случаях от тестомесильных машин тре­буется разбрасывание веществ с одной стороны к другой, сверху вниз, и в то же время разрезание массы для диспергирования на более тонком уровне. Необходимая степень изменения скоростей зависит от применяемого сырья, но образование эмульсии масла в воде или воздуха в жидкости требует высокой скорости и большего режущего дей­ствия, чем для распределения в тесте маковых семян.
     Растворение твердых веществ в жидкости
Некоторые ингредиенты в ходе замеса теста растворяются в воде. Главный из них — это сахар (сахароза), но растворяются и такие химические вещества, как соль, гидро­карбонат натрия и гидрокарбонат аммония. Иногда замес требует максимального ра­створения сахара до введения муки и других сухих компонентов, в связи с чем про­цессу замеса предшествует стадия растворения сахара. Она включает смешивание и перемешивание сахара с водой (часто также с жиром, химическими веществами и сиропами). Растворение твердого вещества в жидкости зависит от длительности, температуры, размера частиц и концентрации. Перемешивание обеспечивает свобод­ное движение жидкости вокруг нерастворенного твердого вещества. В процессе этого перемешивания, которое не должно быть очень интенсивным, необходимо, чтобы лопасти месильной машины проходили вблизи основания дежи (чтобы поднимать в жидкость лежащие на нем твердые вещества). В некоторых машинах это действие выполняется неудовлетворительно или неэффективно, и по этой и другим причинам целесообразно проводить растворение твердых веществ в жидкости в другой емкости (перед введением раствора в тестомесильную машину). Этот вопрос мы рассмотрим ниже при рассмотрении премиксов.
      Вымешивание теста
Когда вода вступает в контакт с мукой, все ее компоненты (крахмал, белок, клетчатка) поглощают воду, гидратируются. В процессе замеса теста гидратированный белок муки образует объемную структуру вязкоупругого материала, называемого клейковиной. Термин «вымешивание теста» относится скорее к его раскатыванию, деформированию и растягиванию, которые приводят к формированию клейковины, чем к разрезанию. Образование клейковины связано с формированием свойств теста. Гидратация муки происходит не очень быстро (при низких температурах — медленнее). Перемешивание несколько ускоряет этот процесс.
Невозможно четко отделить процесс вымешивания от смешивания при замесе. Желательно, чтобы все участки теста подвергались одинаковому механическому воз­действию. Вымешивание требует значительной мощности, которая передается тесту в виде тепла, и поэтому тесто, подвергающееся обработке, всегда нагревается.
Измерить, сколько энергии уходит именно на «вымешивание» (в отличие от энер­гии, которая тратится на подъем и проталкивание в тестомесильной машине), очень трудно. Лопасть, прорезающая тесто или толкающая его на стенки дежи, вызывает на­грев теста (главным образом в результате трения), и внутреннее напряжение теста при вымешивании минимально.
     Смешивание в сформированном тесте
Иногда на последней стадии замеса требуется распределить в тесте большие куски ингредиентов — например, жир, шоколад или сушеные фрукты. Этот процесс в идеале требует быстрого смешивания с минимальным процессом вымешивания, иначе ингре­диенты могут быть повреждены, и такая операция особенно сложна для выполнения в тестомесильной машине, сконструированной также для формирования теста. Лучше всего эта операция выполняется с помощью наклонных ножей.
      Изменение температуры
Как уже отмечалось выше, вымешивание и движение теста ведет к его нагреву, что обычно желательно в созревшем тесте. Чем теплее тесто (в определенных пределах), тем мягче оно при данном содержании воды. Вода при производстве МКИ является катализатором, и ее требуется добавлять, чтобы можно было формовать тесто или изменить свойства ингредиентов, но ее следует почти полностью удалять при выпечке. Поэтому производство МКИ более эффективно, если для приготовления теста ис­пользуется минимальное количество воды (высокое содержание воды в некоторых видах песочного теста улучшает формирование текстуры при выпечке, см. раздел 27.6). Для большинства видов теста существуют оптимальные температура и консистенция, и для их достижения важную роль играют параметры процесса замеса теста. Очевидно, что конечная температура теста связана с температурой ингредиентов, а также с про­должительностью замеса, но чем плотнее тесто (чем выше его консистенция), тем бы­стрее в процессе замеса растет температура. Существует также минимальный объем загрузки тестомесильной машины, необходимый для придания клейковине приемле­мой эластичности, однако определить его довольно трудно.
При замесе сформированного теста может потребоваться регулирование его темпе­ратуры, чтобы она не стала слишком высокой еще до окончания замеса. Если длитель­ность замеса велика, некоторое регулирование может быть произведено путем охлаж­дения дежи тестомесильной машины с помощью холодной воды или хладагента в рубашке вокруг дежи, но лучший метод — это добавление в тесто воды соответствую­щей (пониженной) температуры. Если длительность замеса достаточно велика для гид­ратации белка муки и хорошего формирования клейковины, лучше всего определять момент окончания замеса по достижению заданной температуры теста. Длительность замеса может быть несколько уменьшена, если дежа тестомесильной машины подогре­вается или несколько ингредиентов (или один из них) перед добавлением в тестоме­сильную машину имеют повышенную температуру.
Для хорошего качества и консистенции песочного теста важна температура жира. Здесь важно, чтобы тесто не стало слишком теплым (хотя длительность замеса при этом невелика), и поэтому полезно охлаждение рубашки тестомесильной машины. В тестомесильных машинах периодического действия, если тесто не выгружается сра­зу по окончании замеса, оно подвергается отлежке и локальному воздействию темпе­ратуры дежи. В таких случаях лучше поддерживать температуру дежи равной конеч­ной температуре замешанного теста.
     Выгрузка теста
Выгрузка теста из тестомесильной машины после завершения процесса замеса не дол­жна влиять на замес или свойства теста, но если выгрузка по какой-либо причине задерживается из-за температуры рубашки дежи, как упоминалось выше, возможны проблемы, ведущие к формированию неоднородной консистенции массы теста. Кроме того, если выгрузка теста не произведена полностью, оставшееся в деже тесто смешает­ся со следующей порцией, что может повлиять на его свойства и определенно затруд­нит работу систем управления. Выгрузка полуфабрикатов во многих тестомесильных машинах очень затруднена, и для извлечения теста требуется много ручного труда, что не только неэффективно, но и потенциально негигиенично.
      Управление процессом. Приборы тестомесильных машин
Общие требуемые характеристики свойств теста для различных видов изделий описа­ны в других главах. Управление процессом замеса этих видов теста включает обеспече­ние его минимальной длительности (что позволяет максимально использовать тесто­месильную машину), оптимального созревания теста, стабильности конечной температуры теста и консистенции в пределах замеса и между замесами. Как уже отмечалось, конси­стенция — это нечетко определенный параметр, но он влияет на то, как вальцовая ма­шина или другое формующее оборудование «воспринимает» тесто и обрабатывает его. Поэтому важно, чтобы при прохождении замеса через формующее оборудование из­менения свойств теста были минимальными.
Процесс замеса по-прежнему до конца не ясен, поэтому принципы управления осно­ваны на поддержании всех стабильных параметров процесса, а не на регулировании наблюдаемых отклонений для их компенсации. Самые большие отклонения вызывает, вероятно, непостоянство дозирования ингредиентов. Если точность дозирования мала или используется переменное количество обрезков, достичь стабильных свойств теста очень сложно (если это вообще возможно). Следует также уделять внимание темпера­туре ингредиентов.
Влияние «возраста» теста подчеркивалось нами постоянно, и здесь вновь следует упомянуть продолжительность интервала между замесом и прокаткой. Готовое тесто выходит из тестомесильной машины при температуре между 36 и 44 °С. Обычно это выше температуры помещения, поэтому может происходить охлаждение. Кроме того, у теста при отлежке зачастую меняется растяжимость, и поэтому необходимо исполь­зовать его как можно быстрее. Песочное тесто часто «высыхает» (вода поглощается ингредиентами теста) и после замешивания со временем становится тверже. Поэтому песочное тесто следует использовать после замеса очень быстро, или, чтобы изменения стабилизировались и свойства теста были более постоянными, выдерживать его не менее 30 мин.
Тестомесильные машины непрерывного действия, производящие тесто с той про­изводительностью, с которой оно используется, преодолевают проблемы «старения» теста почти идеально, но, как будет показано ниже, обладают серьезными практически­ми недостатками. Большие тестомесильные машины периодического действия, произ­водящие в час один или два замеса, представляют собой другую крайность, и поэтому наилучшим компромиссом будет небольшая тестомесильная машина, производящая новую порцию теста каждые 5 или 10 мин. Проблемой в данном случае является про­должительность цикла, складывающаяся из длительности загрузки тестомесильной машины, длительности замеса теста и длительности его выгрузки. Для достижения минимальной длительности замеса теста необходимо детально знать процесс и иметь приборы для его контроля.
Как указывалось выше, при небольших порциях замеса теста отклонения в длитель­ности отлежки уменьшаются; кроме того, существует несколько факторов, способству­ющих применению такого замеса.
Во-первых, тщательные эксперименты по изучению процесса замеса были выполне­ны в основном на небольших или очень маленьких тестомесильных машинах. Получен­ные результаты было трудно воспроизвести на крупном промышленном оборудовании из-за хорошо известной инженерам проблемы «увеличения масштаба». Небольшие тестомесильные машины периодического действия гораздо ближе к небольшим иссле­довательским машинам.
Во-вторых, процесс замеса, по-видимому, более эффективен при использовании небольших тестомесильных машин, так как из-за поверхностного трения больше энер­гии превращается в полезную работу, чем в тепло. Это означает, что длительность заме­са при небольших двигателях может быть меньше. При этом снижается продолжитель­ность цикла получения готового теста. Скорость машин также связана с потребляемой мощностью; в небольших тестомесильных машинах месильные органы могут вращать­ся быстрее, давая лучшее диспергирование и смешивание.
В-третьих, у небольших тестомесильных машин отношение поверхности дежи к массе теста больше, чем у больших, поэтому теплообмен на поверхности дежи у них более эффективен (хотя все же относительно мал). Это обстоятельство облегчает вы­полнение в случае необходимости нагрева или охлаждения.
И, наконец, хотя небольшие тестомесильные машины, видимо, более сложны по конструкции, чем большие, стоимость их производства, транспортировки и монтажа зачастую меньше.
Продолжительность цикла замеса можно уменьшить, если загрузка полностью ав­томатизирована, а также в том случае, если частичное смешивание, эмульгирование или растворение твердых веществ выполняются отдельно (не в тестомесильной маши­не). Помогает в этом использование премиксов. Выгрузка теста должна быть быстрой, полной и полностью автоматической. Необходимо, чтобы конструкция тестомесиль­ной машины позволяла переворачивать дежу при вращении лопастей. При минималь­ной поверхности лопастей и валов тесто должно выгружаться довольно полно.
Быстрая автоматизированная работа небольших тестомесильных машин периоди­ческого действия (сокращение потерь времени и защита от сбоев) зависит от прибо­ров. Появление электронных систем управления и тензометрических датчиков массы позволяет задавать сложные последовательности операций и регистрацию данных о количестве дозированных ингредиентов. Для срабатывания сигнализации можно за­дать предельно допустимые значения параметров. Замес может проводиться по задан­ной длительности, температуре теста, его консистенции (определяемой по вращающе­му моменту двигателя) или любой комбинации этих параметров. Для подачи сигнала тревоги, остановки тестомесильной машины или запроса проверки оператором может применяться регистрация температуры или вращающего момента двигателя во време­ни, что позволяет использовать сведения об отклонениях от нормы, свидетельствую­щие о том, что тесто может быть с неудовлетворительными свойствами. Сочетание этих методов позволяет не только уменьшить отклонения свойств теста, но также боль­ше узнать об их причинах. Когда эти причины станут лучше известны, от контроля технологического процесса можно будет перейти к системам автоматического регули­рования с обратной связью.
В литературе по процессам выпечки зачастую используется термин «управление консистенцией теста». Потребность в нем очевидна, но управлять консистенцией по- прежнему крайне сложно. Исследования процесса замеса теста выполнялись в основ­ном с тестом для хлебобулочных изделий (из-за значимости влажности теста и выпе­ченном хлебе), однако рецептуры хлеба включают меньше компонентов, чем рецептуры большинства видов печенья. Использование тестомесильных машин в целом как инст­румента для получения информации обо всех характеристиках, влияющих на свой­ства и консистенцию теста, нельзя признать удовлетворительным (это относится к большинству существующих в настоящее время промышленных тестомесильных ма­шин). Использование автономных приборов для оценки свойств теста также нас не удовлетворяет — в основном из-за отсутствия четкого определения необходимых ха­рактеристик теста.
      Основные правила выбора тестомесильных машин
Со временем у производителей МКИ возникает необходимость в замене старых ма­шин, увеличении производительности существующих; встает вопрос о возможности повышения эффективности с помощью приборов и автоматизации. Для производства новых изделий может понадобиться приобрести новое оборудование. На этой стадии при выборе тестомесильных машин целесообразно учитывать не только их стоимость.
Существует много типов теста, требующих специфического воздействия тестоме­сильных машин и даже различных действий на разных стадиях замеса. Представляется полезным представить перечень моментов, которые следует учитывать при выборе те­стомесильных машин. Для каждого вида теста, которое предстоит замешивать, жела­тельно рассмотреть следующие моменты.
  • Каков максимальный и минимальный объем порции теста при замесе? Как про­исходит замес при выходе за эти пределы?
  • При какой загрузке замес наиболее, эффективен?
  • Какова минимальная длительность загрузки, замеса и выгрузки в цикле?
  • Возможен ли замес на каждой отдельной стадии? Существуют ли у тестоме­сильных машин мертвые зоны, не остается ли в некоторых местах тот или иной ингредиент, не попадая в смесь или тесто?
  • Существуют ли экспериментальные данные, характеризующие смешивающее и диспергирующее действие тестомесильных машин?
  • Подтверждает ли график зависимости мощности от продолжительности, что в цикле замеса работа протекает удовлетворительно?
  • Имеется ли датчик температуры теста, не искажаются ли его показания из-за трения теста или температуры поверхности дежи?
  • Можно ли регистрировать все необходимые для контроля параметры?
  • Выгружается ли тесто из тестомесильных машин в конце замешивания доста­точно быстро, полно и в соответствии с гигиеническими требованиями?
  • Можно ли эффективно и экономично мыть и обслуживать тестомесильные ма­шины?
  • Требуется ли рубашка для регулирования температуры? Поможет ли рубашка довести металл дежи тестомесильной машины до рабочей температуры холод­ным утром?
  • Имеются ли удобные средства для ручного введения ингредиентов?
      Существующие типы тестомесильных машин для производства печенья
Производителей тестомесильных машин на удивление много. Тестомесильные маши­ны различаются по размеру, сложности управления, мощности и общему весу, но их, тем не менее можно разделить на несколько типов. Ниже мы рассмотрим эти типы с указанием их основных достоинств и недостатков.
      Тестомесильные машины периодического действия
Таких тестомесильных машин подавляющее большинство (см. рис. 33.2).
Тестомесильные машины со съемной дежой
В подобных машинах месильные органы расположены вертикально, и они (или меха­низмы их привода) опускаются к деже или дежа поднимается к месильным органам и крышке. Валы месильных органов могут вращаться в фиксированных положениях — в этом случае обычно имеется два или три органа, которые перекрещиваются друг с дру­гом, или имеется один вал, вращающийся вертикально и движущийся по кругу (плане­тарное движение). Такое действие позволяет одному месильному органу перемеши­вать все тесто в деже даже без ее вращения.
Иногда возможно устанавливать сменные месильные органы разной формы (и дей­ствия) и вращать их с различной скоростью. Это позволяет как осторожно раскаты­вать и резать тесто, так и интенсивно его взбивать. Большие тестомесильные машины этого типа позволяют получить в час два замеса затяжного теста и примерно три — песочного теста.
33.2Рис. 33.2. Типы машин периодического действия [4]
Преимущества
Ингредиенты могут загружаться в дежу в различных местах, не мешая работе тесто­месильной машины, и поэтому процессы загрузки и выгрузки не влияют на длитель­ность замеса. Тесто, которое должно быть подвергнуто отлежке, выдержке, брожению или дополнительному замесу может быть оставлено в деже и помещено в соответствую­щее место без дополнительной его транспортировки. Различный эффект замеса может быть достигнут с помощью нескольких тестомесильных машин или заменой месиль­ных органов в одной машине. Во многих случаях влияние замеса и свойства теста можно контролировать органолептически. Вручную можно легко загружать дежу труд- нодозируемыми ингредиентами — такими, как обрезки теста или порошкообразные компоненты. Дежи с тестом легко перемещаются в различные места для выгрузки (оп­рокидывания) теста или его хранения.
Недостатки
Действие замеса бывает иногда неодинаковым в верхней и нижней частях дежи, что ведет к большему или меньшему его воздействию в некоторых ее зонах. Перед началом замешивания вода всегда локализуется на дне дежи. Обеспечить хорошее регулирова­ние температуры в деже сложно, так как рубашку с циркулирующей водой нужно под­ключать и отключать. Также особо следует подключать и отключать датчики темпера­туры теста. Дежи имеют большую массу и не очень «маневренны», их необходимо перемещать вручную или использовать механизированные средства (например, ви­лочные погрузчики).
      Горизонтальные тестомесильные машины
Существуют тестомесильные машины, в которых дежа закреплена сбоку или на дне имеется люк для выгрузки теста, но чаще для выгрузки теста дежа вращается на гори­зонтальной оси вокруг месильного органа. Месильные органы движутся в деже гори­зонтально и закреплены на одном или двух валах. При использовании только одного вала месильные органы обычно наклонены, чтобы отбрасывать тесто при вращении не только вверх, но также в одну, а затем в другую сторону. Вертикальные планки могут проходить вплотную к поверхности дежи или на некотором расстоянии. Первый тип обеспечивает движение материала, лежащего на дне, а второй тип лучше для промеса, прокатывания и растягивания теста. Действие, оказываемое на свойства теста (реза­ние и сдвиг), зависит от формы и скорости месильных органов, но иногда статор закреп­ляют надеже, что дает дополнительное средство для обработки теста. Если используют­ся два вала и дно дежи имеет форму буквы « ]¥», валы вращаются в противоположных направлениях и сдвигают тесто к центру и вниз (или в противоположном направле­нии) через центр дежи. Скорость работы этих тестомесильных машин тесно увязана с организацией подачи ингредиентов, но в основном эти машины могут обеспечить еже­часно около 2,5 замесов для затяжного теста и до 3,5 замесов — для песочного.
Преимущества
Существуют очень мощные тестомесильные машины этого типа, поскольку валы име­ют опоры с двух сторон и могут замешивать тесто большой консистенции быстрее большинства тестомесильных машин вертикального типа. Если выгрузка эффективна, можно поместить тестомесильную машину непосредственно над бункером вальцовой машины, что устраняет необходимость в транспортировке теста в деже. Дежи, конечно, могут также использоваться, если тесто необходимо транспортировать в другое место. Хороший точный контроль температуры дежи обеспечивается с помощью рубашки с постоянно циркулирующей водой или хладагента. Ингредиенты можно добавлять при движущихся месильных органах.
Недостатки
Загрузка ингредиентов в цикле замеса обычно занимает продолжительное время, и если загрузка не производится вручную, все места подачи ингредиентов должны быть расположены над тестомесильной машиной. Месильные органы часто отбрасыва­ют материал на крышку тестомесильной машины, что может вести к возникновению мертвых зон, где остаются ингредиенты. Крышка полностью закрывает тестомесиль­ную машину, поэтому наблюдать за ходом замеса сложно. Очистка — это очень важная операция, и поскольку имеются некоторые мертвые зоны дежи, может оказаться необхо­димым удалять материал в ходе всего технологического процесса. Дополнительно за­мешивать тесто представляется нетехнологичным, поскольку особенно сложна загрузка теста из чана. Форма месильного органа обычно является компромиссной, чтобы сде­лать возможным смешивание, диспергирование и вымешивание, в связи с чем каждое подобное действие может выполняться не с полной эффективностью. Центральный вал тестомесильной машины зачастую представляет серьезное препятствие для эф­фективной и быстрой разгрузки. Этот вал также может препятствовать свободному движению теста, что ведет к прилипанию теста к деже и вращению с ней, не подверга­ясь замешиванию. Сама тестомесильная машина имеет большую массу, поэтому ее работа может вызывать значительную вибрацию. Это предъявляет серьезные конст­руктивные требования к полу, на котором стоит тестомесильная машина (особенно, если это не первый этаж здания).
Как отмечалось выше, с увеличением размера этих машин эффективность выме­шивающего действия зачастую уменьшается из-за нагрева (вследствие трения между тестом и поверхностью дежи).
      Количество теста на загрузку тестомесильных машин периодического действия
В вопросе о емкости различных тестомесильных машин периодического действия ча­сто имеет место некоторая путаница. Описывать емкость можно через объем дежи или массу теста. Важно установить (экспериментально или проконсультировавшись с производителем машин) максимальное (и минимальное) количество теста, которое может эффективно замешиваться. Ограничения могут быть связаны с мощностью двигателя или областями, охватываемыми месильными органами. Возможно, что количество теста будет различным в зависимости от его вида.
Загрузка может основываться на массе муки в мешках (280 фунтов или около 125 кг), но это не очень удобно, когда в рецептуре присутствуют большие количества сахара, муки и других ингредиентов. Загрузка может также оцениваться на основе объе­ма дежи, например, 100,200 или 500 л (необходимо точно знать, определяется ли объем как абсолютная величина или как полезный объем, в котором замешивается тесто). Ори­ентировочно можно сказать, что объемы 100, 200 и 500 л соответствуют рецептурам, соответствующим 32,54 и 192 кг муки, что дает около 60,120 и 360 кг теста.
Если в маркировке тестомесильной машины присутствует число, указывающее ее загрузку в кг, например, Я5 800, то цифра 800 относится к песочному тесту, которое требует меньше мощности при замесе, чем затяжное тесто. Емкость для затяжного теста поэтому составит меньше 800 кг, даже если объем теста аналогичен. Зачастую емкость для затяжного теста составляет около 85% от емкости для песочного теста.
      Тестомесильные машины непрерывного действия
Такие тестомесильные машины в основном представлены разновидностью «ротор в барабане». Устанавливая различные месильные органы и статоры вдоль тестомесиль­ной машины, можно менять вид действия — смешивание, диспергирование, аэриро­вание и вымешивание. Многосекционные водяные рубашки позволяют хорошо регу­лировать температуру, а регулируя длину барабана, можно получить необходимую длительность обработки теста. Кроме того, общая емкость такой тестомесильной ма­шины обычно регулируется. Все ингредиенты можно вводить в начале тестомесильной машины или, имея последовательные отверстия вдоль барабана, вводить отдельные ингредиенты через соответствующие интервалы времени.
Преимущества
Несомненно, применение тестомесильных машин непрерывного действия — это опти­мальный способ получения густого и жидкого теста. Его выгрузку можно регулировать в точном соответствии с требованиями технологической линии, так что все тесто име­ет при его обработке стабильные свойства. При их работе требуется минимальное на­блюдение.
Недостатки
Такие машины сложно запускать и останавливать, что является проблемой при необ­ходимости остановить линию по какой-либо причине. Наладка довольно сложна и предполагает знание определенных процедур и оптимальных условий замеса. В связи с этим замес теста с применением большого количества разных рецептур может быть затруднительным, поскольку для каждого замеса могут потребоваться различные ус­ловия. Дозирование всех ингредиентов должно быть непрерывным, а соответствующее оборудование и его обслуживание может оказаться крайне дорогим. Сложно постоянно и в одинаковом количестве дозировать обрезки. Для уменьшения количества устройств подачи ингредиентов лучше всего готовить премиксы как твердых, так и жидких инг­редиентов, что, однако, может привести к большим капитальным и текущим затратам. Тестомесильные машины непрерывного действия лучше всего использовать на пред­приятиях с постоянной рецептурой изделий.
По указанным причинам тестомесильные машины непрерывного действия относи­тельно непопулярны, однако их преимущества перед машинами периодического дей­ствия в части регулирования, возможно, приведет к их большему распространению в ближайшем будущем.
      Будущее комплексных систем замеса
Замес — очень важный этап в производстве МКИ, зачастую требующий сочетания боль­ших физических усилий и опыта со стороны операторов и их руководства. Поэтому, вероятно, заслуживают отдельного рассмотрения пути развития месильных отделений на предприятиях средней или большой производительности. Управление технологичес­кими процессами для постоянного достижения желаемых характеристик наиболее оп­тимальным способом требует понимания общих принципов и применения соответ­ствующих методов. В ходе научных исследований были выделены важные элементы процесса замеса, краткое описание которых приведено в книге. Тестомесильные машины для производства МКИ совершенствовались так, чтобы соответствовать требованиям больших установок, оставаясь в то же время гибкими, способными замешивать широ­кий диапазон различных видов теста. Компромиссы в этом вопросе постоянно предлагаются, но неохотно принимаются. Такие компромиссные решения мешают эффек­тивному управлению процессом, поэтому следует ожидать появления систем, которые благодаря соответствующей интеграции уменьшат необходимость компромиссов. Ша­гом в этом направлении является появление небольших тестомесильных машин перио­дического действия с минимальной продолжительностью цикла, с электронным управ­лением и контролем.
Как было указано в предыдущем разделе, совершенствование тестомесильных ма­шин непрерывного действия сделает их, вероятно, более популярными, но позиции машин небольшой производительности периодического действия также останутся довольно сильными. Возможно, необходимо уделить больше внимания тестомесиль­ным машинам периодического действия. В настоящее время в них используется один горизонтальный месильный орган. А почему бы не применить ряд специально сконст­руированных вертикальных тестомесильных машин, эффективно реализующих отдельные функции замеса? Представляется логичным отделить дозирование ингреди­ентов, эмульгирование, вымешивание, выдержку, повторный замес и выгрузку, как это можно сделать, используя вертикальные автономные дежи. Перемещать дежи с места на место в настоящее время довольно сложно, но преодолеть эту проблему можно, используя рельсовые пути с движущимися дежами и централизованную электронную систему управления их движением.
С помощью компьютера, управляющего месильным отделением, можно запрограм­мировать одновременное движение деж с разными видами теста, перечень и количе­ства ингредиентов, дозируемых в них, периоды перед идеальными операциями замеса и после них, продолжительность выдержки теста и возможные дополнительные проце­дуры замеса. При этом скорости получения теста будут соответствовать скоростям технологической установки, также просто будет справиться с большим количеством небольших замесов и необходимым объемом контроля процесса управления, который может быть достаточно большим, а количество ручного труда при этом будет мини­мальным. Мойка деж в конце смены также может быть автоматизирована. Кроме того, достоинством этой схемы является минимум дублирования зон дозирования ингре­диентов, что позволит уделить максимум внимания точности дозирования каждого их вида.
     Премиксы
Поскольку дозированию ингредиентов, общей длительности замеса и трудоемкости уде­ляется много внимания, необходимо рассмотреть использование премиксов. Некото­рые рецептуры печенья включают длинный перечень ингредиентов, и во всех рецеп­турах есть ингредиенты, вводимые в очень малых количествах, а сложность взвешивания ингредиентов обусловлена разными причинами. На большинстве предприятий компо­ненты, добавляемые в небольших количествах, вводят вручную, а для ускорения и об­легчения таких операций разработаны различные системы. При ежедневном повторе­нии взвешиваний небольших количеств ингредиентов велика вероятность ошибок — возможны ошибки дозирования, о каких-то ингредиентах можно просто забыть. Подго­товка смесей ингредиентов для определенной рецептуры с последующим взвешиванием смесей для каждого замеса естественно упрощает операцию — при условии, конечно, что такая однородная и стабильная смесь может быть приготовлена.
Многие ингредиенты плохо размешиваются при замесе теста. Причиной этого мо­жет быть то, что количество компонента очень мало или находится не в порошкообраз­ном виде, а в виде кусков или комочков, причем возможно образование таких комков при контакте с водой в тестомесильной машине. Химические вещества для выпечки (например, гидрокарбонаты натрия и аммония) очень склонны к образованию комков при хранении, поэтому перемалывание, просеивание или растворение (или дисперги­рование) в воде перед введением в тестомесильную машину зачастую просто необхо­димо. Молочные порошки также очень склонны к комкообразованию при намокании, и их весьма трудно диспергировать в воде.
Выше отмечалось, что при замесе растворение сахара может потребовать большой продолжительности. Если перед добавлением в тесто сахар переведен в раствор, то во многих случаях не только снижается продолжительность замеса, но и сам замес прохо­дит лучше, а тесто приобретает более стабильные свойства.
Жир для теста, если он поставляется в бочках или коробках, трудно дозировать и помещать в тестомесильные машины. При покупке в жидком виде без тары масло, перед тем, как оно окажется в форме, пригодной для использования в рецептуре и для дозирования в тестомесильную машину, обычно должно быть охлаждено, пластифи­цировано и, возможно, смешано с эмульгатором. Итак, можно отметить следующие преимущества премиксов в виде жидкости или порошка:
  • подготовка ингредиентов в требуемом состоянии;
  • уменьшение числа взвешиваний, необходимых для каждого замеса;
  • снижение числа ошибок и упущений;
  • улучшение средств дозирования (например, прокачивание вместо взвешива­ния), улучшение перспектив автоматизации взвешивания;
  • снижение продолжительности цикла за счет уменьшения длительности за-груз- ки тестомесильной машины;
  • возможность регулировать температуру ингредиентов.
В общем, легче дозировать жидкости или суспензии, чем твердые вещества, и по­этому возникает естественный интерес к использованию в премиксах воды в качестве наполнителя для теста. Если это делается, то могут возникнуть, в частности, следую­щие проблемы:
  • большинство растворимых химических веществ образуют насыщенные раство­ры при относительно низких концентрациях (рис. 33.3);
  • смеси химических веществ и других ингредиентов могут быть не совместимы по pH; между ними возможны химические реакции, приводящие к потере газа, пенообразованию или осаждению;
  • при увеличении концентрации раствора (особенно если в премиксах используют сахара и сиропы) увеличивается вязкость, порождая проблемы с текучестью, пе- нообразованием и очисткой;
  • растворы (растворенные вещества) и суспензии при хранении портятся или из­меняют свойства, их эффективность или свойства становятся менее пригодны-33.3
ми для теста, для которого они предназначены; примерами могут служить выде­ление газов, микробиологическая порча и прогоркание;
  •   количество воды, необходимой для рецептуры, может быть недостаточно для веществ, которые должны быть включены в премикс.
Было бы хорошо создать схему, с помощью которой можно было бы планировать состав, количество различных смесей и методы дозирования для любого набора ингре­диентов и любых рецептур. К сожалению, имеющийся опыт существенно ограничен, а количество рецептур и количество ингредиентов крайне велико. В настоящее время невозможно продемонстрировать простой действующий план, однако можно предло­жить некоторые принципы, которым следует следовать.
  1. Во-первых, изучите рецептуру и решите, можно ли уменьшить количество инг­редиентов. Например, можно ли использовать один вид муки вместо двух и более? Действительно ли необходима кислая соль типа бисульфита калия или пирофосфата натрия? Нельзя ли достичь того же результата без кислых солей, с меньшим количеством гидрокарбоната натрия (для поддержания того же зна­чения pH в изделии) и увеличить количество гидрокарбоната аммония?
  2. Предварительно сгруппируйте ингредиенты, которые желательно смешать, на кислые, щелочные и нейтральные, а также на водорастворимые, образующие дис­персионную систему с водой и др. Затем, взяв водорастворимые ингредиенты, вычислите или экспериментально определите растворимость каждой группы как смеси, учитывая диапазон требуемых температур. Проверьте вязкость этих сме­сей, поскольку они будут существенно влиять на необходимые средства для до­зирования, стекания или смешивания и на возможность образовывать суспен­зии из мелких нерастворимых частиц.
  3. Рассмотрите количество каждого премикса, которое было бы удобно пригото­вить для каждой партии, и проведите количественные химические анализы для проверки отсутствия значительной порчи или потерь за период хранения пре­микса при соответствующих температурах. Обычно оптимальным является раз­мер партии (порции) премикса на одну смену или на определенный производ­ственный период.
  4. Решите, как премикс должен быть приготовлен для обеспечения гомогенности и поддержания стабильных свойств при хранении. В некоторых случаях можно приготовить раствор простым размешиванием в резервуаре, в других случаях необходимы миксеры с большим усилием сдвига для разрушения хлопьев (на­пример, молочных порошков в воде).
  • Если необходима суспензия и высокая интенсивность замеса, каким обра­зом можно уменьшить или исключить пенообразование? Как можно отрегу­лировать вязкость для замедления осаждения частиц?
  • Следует ли использовать инертные загустители (такие, как целлюлоза)?
  • Не будут ли при смешивании твердые вещества оставаться на дне или в углах емкости из-за ее неправильной конструкции?
  • Требуется ли после окончания смешивания постоянное небольшое переме­шивание для поддержания однородности смеси?
Для тестомесильных машин непрерывного действия дозирование премикса должно быть непрерывным, что не представляет особой проблемы, но если дозирование для пор­ционного замеса происходит периодически, возможно возникновение проблем со сто­ком или осаждением в трубопроводах или вспомогательных емкостях для хранения.
На начальном этапе полезно рассмотреть как (и как часто) будет выполняться очист­ка или мойка всей системы. Какое количество ингредиентов будет потеряно в результате очистки? Правильность состава премикса определяется точностью дозирования компо­нентов при его приготовлении. Полезно установить приборы для определения критичес­ких параметров премикса в потоке (например, pH, показатель преломления, вязкость или наличие определенных ионов) или организовать периодический отбор проб для контроля состава и качества премикса перед его использованием.
Составление премиксов — это задача для инженера-химика, поскольку она нахо­дится на стыке технологии ингредиентов и физики смешивания и транспортировки. Применение премиксов обеспечивает улучшение эффективности производства и, ве­роятно, необходимо для полной автоматизации. Если премиксы неудовлетворительно составлены и проверены, неоднородность теста может создать проблемы, разрешить которые будет довольно сложно.
     Литература
  1. FRAZIER, Р. (1979) A basis for optimum dough development, Baking Ind. Journal,] uly.
  2. Texture Analyser, Manufactured by Stevens Advance Weighing Systems Ltd. Dunmow, Essex, UK.
  3. Texture Analyser, Manufactured by Stable Micro Systems, Haslemere, Surrey, UK.
  4. CABATEC (1992) Biscuit mixing. An audio-visual open learning module Ref. S10, Tht Biscuit, Cake, Chocolate and Confectionery Alliance, London.
  5. Дополнительная литература
  6. MANLEY, D. J. R. 1998) Biscuit, Cookie and Cracker Manufacturing Manuals, 2. Biscuit Doughs, Woodhead Publ shing, Cambridge.
  7. MANLEY, D. J. R. (1981) Dough Mixing and its Effect on Biscuit Forming, Cake and Biscuit Alliance Technologists Conference.
  8. WADE, P. (1980) Mixing of wheat flour doughs. Food Process & Marketing, December.
  9. VOISEY, P. W. and KLOCK, M. (1980) Notes on methods of recording dough development curves from electronic recording mixers. Cereal Chem., 57 (6), 442-444.
  10. SEILING, S. O. (1978) Method with an improved cycle for preparing dough, US Patent 4107341.
  11. TIPPLES, К. H. and KILBORN, R. H. (1977) Factors affecting mechanical dough develop­ment v. Influence of rest period on mixing and unmixing characteristics of dough. Cereal Chem., 54,92-109.
  12. STEELE, I. W. (1977) The search for consistency in biscuit doughs. Baking Ind. Journal. 9(3), 21.
  13. STEELE, I. W. (1977) Measurement of Biscuit Dough Consistency, FMBRA Bulletin No. 2,50.
  14. MUELLER, G. (1975) Comparison of the Processes used for Batch and Continuous Dough Production, Cake and Biscuit Alliance Technologists Conference.
  15. LAUNEY, B. and UURE, J. (1974) Stress relaxation in wheat flour dough following a finite period of shearing, 1 Qualitative study, Cereal Chem., 51 (2), 151.
  16. WADE, P. (1971) Mixing of cutting machine doughs, Chem. & Ind., 1284-1293.
  17. WADE, P., COODE E. J. and GASSICK, R. M. (1969) Dough sheet thickness and mixer control. Baking Ind. Journal, 1 (10), 34.
  18. WADE, P. (1965) Investigation of the Mixing Process for Hard Sweet Biscuit Doughs. Cake and Biscuit Alliance Technologists Conference.
Владимир Заниздра

Основатель сайта Baker-Group.net. Более 25-ти лет опыта в кондитерском производстве. Более 20-ти лет опыта управления. Опыт в организации и проектирования производства с нуля. Сайт: baker-group.net/contacts.html Эл. почта Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Похожие материалы (по тегу)

Оставить комментарий

Календарь

« Декабрь 2016 »
Пн Вт Ср Чт Пт Сб Вс
      1 2 3 4
5 6 7 8 9 10 11
12 13 14 15 16 17 18
19 20 21 22 23 24 25
26 27 28 29 30 31  

Рекомендуемые материалы