Показатели качества сдобного булочного изделия с

УДК 621.926; 621.928
Киркор М.А., к-т техн. наук, доц., Нелюбина Е.В., к-т техн. наук, доц.,
Никитин И.Н., Махлов Р.В. (МГУП, Могилев)
ПОЛУЧЕНИЕ И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПОРОШКОВ ИЗ ШЕЛУХИ
КАКАО-БОБОВ
В статье приведены результаты экспериментальных исследований
процесса классификации порошка из шелухи какао-бобов, а также его
использования в качестве заменителя какао-порошка при производстве
сдобного булочного изделия.
Ключевые слова: измельчение, классификация, гранулометрический
состав, качество классификации, срок хранения, физико-химические
показатели качества.
В пищевой промышленности и медицине широкое применение находит
какао-порошок, получаемый путем переработки какао-бобов. Однако, для более
эффективного использования всех продуктов переработки, необходимо
использовать и побочные материалы, например, шелуху какао-бобов
(какаовеллу). Она содержит огромное количество ценнейших для здоровья
веществ: до 17% клетчатки, много белка и лишь 3 – 4% жира. В кондитерском
производстве она используется при производстве конфет. После очистки и
обжарки во время измельчения какаовеллу отделяют от ядра, измельчают в
порошок и добавляют в конфетную массу, где она составляет около 19% от веса
конфеты. В медицине она цениться за высокое содержание теобромина –
возбудителя мышцы сердца и центральной нервной системы, применяемого
при производстве многих лекарственных препаратов и влияющего на
выработку эндофина – «гормона радости». Какаовелла также представляет
большую ценность для сельского хозяйства – ее использую как ценную
кормовую добавку и даже как мульчу для обогащения почвы. Ее полезные
свойства позволяют применять в качестве добавки в какао-порошок, который
используют в качестве полуфабриката при производстве некоторых видов
кондитерских изделий (для обсыпки конфет, карамели, тортов, пирожных, при
производстве жировой глазури и др.). Единственным требованием к такой
добавке, с изначально заложенным потенциалом полезных свойств, является ее
дисперсность. Преобладающий размер частиц измельченной фракции не
должен превышать 50 мкм, а средний размер частиц находиться в районе от 15
до 30 мкм. По физико-химическим показателям какао-порошок
производственный и какаовелла молотая должны отвечать требованиям,
представленным в таблице 1 [1].
Таблица 1 - Физико-химические показатели какао-порошка и какаовеллы
Показатель
Нормированное значение
Какао-порошок Какаовелла
Массовая доля влаги, %, не более
7,5
10
Продолжение таблицы 1
Показатель
Нормированное значение
Какао-порошок Какаовелла
Остаток на шелковом сите № 23 или
3
30
металлическом сите № 0315, %, не более
Величина отдельных частиц ферропримесей,
0,3
0,3
мм, не более
Массовая доля золы, нерастворимой
0,2
0,3
в 10%-ной соляной кислоте, %, не более
Массовая доля ферропримесей, извлекаемых
0,0003
0,0003
магнитом, %, не более
С целью получения тонкодисперсного порошка какаовеллы и
определения оптимальных режимов работы классификатора были проведены
экспериментальные исследования по измельчению и классификации. Опыты
проводились при постоянной производительности установки, равной 25 кг/ч по
готовому продукту. Изменение частоты вращения осуществлялось в диапазоне
от 1980 об/мин (33 об/с) до 2700 об/мин (45 об/с). Регулирование частоты
вращения крыльчатки проводилось с шагом 180 об/мин (3 об/с).
В результате экспериментальных исследований были получены
тонкодисперсные порошки, гранулометрический состав которых определялся
при помощи прибора серии LS 230 фирмы Beckman Coulter. Полученные
данные в виде интегральных кривых полных остатков, представлены на
рисунке 1.
Полный остаток, %
100
80
60
40
20
0
0
20
40
60
80
100
120
Размер частиц, мкм
1
2
3
4
5
1 – 45 об/с; 2 – 42 об/с; 3 – 39 об/с; 4 – 36 об/с; 5 – 30 об/с.
Рисунок 1 – Интегральные кривые полных остатков
На основании экспериментальных данных были определены значения
среднего размера частиц каждой фракции. В результате математической
обработки была получена формула (1), описывающая зависимость среднего
размера частиц от частоты вращения крыльчатки классификатора.
δср = 283,9 n-0,71.
(1)
В графическом виде сравнение экспериментальных и расчетных данных
представлено на рисунке 2.
Средний размер, мкм
25
23
21
19
17
30
35
40
45
Частота вращения, об/с
1
2
1 – эксперимент; 2 – расчет по выражению (1).
Рисунок 2 – Сравнение экспериментальных и расчетных данных
Из рисунка 2 следует, что с увеличением частоты вращения крыльчатки
средний размер частиц фракции уменьшается. Это можно объяснить
увеличением центробежной силы, что ведет к отводу более мелких частиц к
периферии аппарата и их отвода с крупной фракцией. Кроме того, видно, что по
средним размерам фракций полученные порошки удовлетворяют требованиям,
определяющим возможность их использования.
Для определения качественных характеристик работы классификатора
(КПД η и степень проскока ε) данные кривые были последовательно
преобразованы в интегральные кривые полных остатков, а затем – в
интегральные кривые полных остатков, представленных в безразмерном виде.
В качестве параметра перевода интегральных кривых в безразмерный вид был
использован медианный размер частиц полученных порошков. Эти параметры
определялись по выражениям (2, 3) [2].
1
    ( / )d / ,
0
(2)
m
     / d / ,
(3)
1
где  ( / ) – функция, описывающая интегральную кривую в безразмерном
виде.
В результате обработки экспериментальных данных было установлено,
что КПД классификатора лежит в диапазоне от 74,6% до 76%. Для идеального
процесса η→100%.
Переход к двум критериям эффективности ухудшает удобство сравнения
классификаторов. Поэтому на основе критериев η и ε был сформирован единый
критерий, названный качеством классификации Кк, который определяется по
выражению [2]
Kk 

.

(4)
При математической обработке экспериментальных данных было
получено выражение (5), описывающее зависимость качества классификации от
частоты вращения крыльчатки классификатора.
Кк = – 0,01673n2 + 1,323n – 24,715.
(5)
Сравнение экспериментальных и расчетных данных представлено на
рисунке 3.
Качество классификации
1.6
1.4
1.2
1
0.8
0.6
33
36
39
42
45
Частота вращения, об/с
1
2
1 – эксперимент; 2 – расчет по выражению (5).
Рисунок 3 – Сравнение экспериментальных и расчетных данных
Одним из важнейших свойств, определяющих применение порошков в
производстве, является их способность к хранению. В свою очередь, основным
показателем, характеризующим свежесть пищевых продуктов, является их
кислотность. В процессе хранения кислотность продуктов имеет тенденцию
возрастать за счет распада жиров и накопления кислотореагирующих веществ.
Для исследования способности к хранению порошка какаовеллы
свежеизмельченный образец закладывали на хранение, в течение 6 месяцев, с
периодичностью в месяц в нем определяли реакцию среды (рН) и массовую
долю влаги. Полученные результаты представлены в таблице 2.
Таблица 2 – Изменение показателей качества измельченной какаовеллы в
процессе хранения
Длительность хранения измельченной какаовеллы, мес.
Показатель
1
2
3
4
5
6
Реакция среды, рН
6,70
6,56
6,46
6,43
6,33
6,15
Массовая доля влаги,
8,50
8,50
8,90
9,00
9,00
9,00
%
Анализ данных, представленных в таблице 2, показывает, что в процессе
хранения в измельченной какаовелле происходит некоторое нарастание
кислотности (на 0,55 ед.) и некоторое колебание массовой доли влаги (в
пределах ±0,5%) до установления равновесного значения. Установленное
нарастание кислотности в продукте не считается значительным и говорит о его
нормальной способности к хранению в течение исследуемого срока.
На следующем этапе было исследовано влияние измельченной
какаовеллы на качество хлебобулочных изделий (сдобное булочное изделие).
Контрольные образцы изготавливались по утвержденным рецептурам с
использованием 100% какао-порошка. В опытных образцах часть какаопорошка (20%, 40%, 60%, 80% и 100%) заменяли на измельченную какаовеллу.
У готовых изделий исследовали органолептические и основные физикохимические показатели качества. Результаты исследований показателей
качества сдобного булочного изделия представлены в таблице 3.
Таблица 3 - Показатели качества сдобного булочного изделия с
использованием измельченной какаовеллы
Опытные образцы, с заменой
Контрольный образец
Показатели
какао-порошка какаовеллой на
с использованием
качества
100% какао-порошка
20% 40% 60% 80% 100%
Балловая оценка
80,2
80,2
79,4
80,4
78,0
76,8
Массовая
доля
18,4
17,2
19
20,2
20,4
20,6
влаги, %
Кислотность, град
2,5
2,56
2,6
2,63
2,69
2,94
Пористость, %
74,0
76,0
74,0
76,0
74,0
72,0
Формоустойчивость
0,38
0,37
0,38
0,35
0,35
0,35
Продолжение таблицы 3
Удельный объем
339,0
изделия, см3 /100г
340,0
335,0
340,0
335,0
330,0
Анализ органолептических показателей качества и балловой оценки
сдобного булочного изделия показывает, что все исследуемые образцы
характеризовались приятной коричневой окраской, характерной для изделий с
использованием какао-порошка.
Большое значение для потребителей имеют такие взаимосвязанные
показатели качества хлебобулочных изделий, как пористость и удельный
объем. От пористости зависят структурно-механические свойства мякиша и
усвояемость хлебобулочных изделий. Удельный объем определяет
эргономические характеристики хлеба. Из данных, представленных в таблице
3, видно, что значения показателя пористости всех образцов хлебобулочных
изделий соответствуют требованиям нормативных документов (для сдобы – не
менее 70%) и колеблются в узких пределах (±4%). Показатель
формоустойчивости хлебобулочных изделий определяет их способность к
сохранению формы и обуславливает параметры расстойки и выпечки.
Формоустойчивость всех образцов находится в необходимых пределах для
изделий из пшеничной муки высшего сорта – не менее 0,35. Следует заметить,
что в опытных образцах булочных изделий с заменой какао-порошка на
какаовеллу на 80% и более показатели удельного объема и формоустойчивости
несколько ниже, чем в контрольном образце.
В заключении следует отметить, что полученные порошки соответствуют
по своим средним размерам требованиям, предъявляемым для этих порошков.
Кроме того, проведенные исследования показали, что использование
измельченной какаовеллы взамен какао-порошка не оказывает значительного
влияния на цвет и основные физико-химические показатели качества мучных
изделий. Вкусо-ароматические свойства мучных изделий при замене какаопорошка на какаовеллу до 60% остаются практически на уровне образцов с
использованием какао-порошка. Увеличение процента замены приводит к
снижению ощущения шоколадного вкуса и запаха. Таким образом, при
производстве хлебобулочных изделий, возможно использование измельченной
какаовеллы в качестве заменителя какао-порошка, при этом следует
рекомендовать заменять какаовеллой не более 80% какао-порошка.
Литература
1. Интернет-портал России [Электронный ресурс] - Режим доступа: http://healthdiet.ru/base_of_food/sostav/13712.php?page=2. – Дата доступа: 24.02.2012.
2. Мизонов, В. Е. Аэродинамическая классификация порошков / В.Е. Мизонов,
С. Г. Ушаков. – М.: Химия, 1989. – 160с.