СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ОЦЕНКИ КАЧЕСТВА МАКАРОННЫХ ИЗДЕЛИЙ

Бахитов Т. А.¹, Федотов В. А.²

¹Кандидат технических наук, Оренбургский государственный университет, ²ORCID: 0000-0002-3692-9722, Кандидат технических наук, Оренбургский государственный университет

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ОЦЕНКИ КАЧЕСТВА МАКАРОННЫХ ИЗДЕЛИЙ

Аннотация

В статье рассматриваются возможности улучшения оценки качества макаронных изделий за счет использования современных информационных технологий. Оценено влияние технологических характеристик продуктов переработки зерна на качество производимой продукции. Приведен сравнительный анализ существующих способов определения технических  свойств зернопродуктов. Описаны предложенные методики использования показателей фрактографического анализа размола зерна для оценки качества производимых из этого зерна макарон.

Ключевые слова: макароны, количество и качество клейковины, экспресс-анализ.

Bahitov T. A.¹, Fedotov V. A.²

¹PhD in Engineering, Orenburg State University, ²ORCID: 0000-0002-3692-9722, PhD in Engineering, Orenburg State University

IMPROVING THE ASSESSMENT OF PASTA PRODUCTS QUALITY

Abstract

The article article examines improving the estimation of consumer pasta qualities based on using modern information technologies. We have estimated the influence for the technological characteristics of grain products on the products quality. There are comparative analysis of existing methods determining the technical properties of by-products. There are description for proposed methodology using indicators fractographic analysis of grinding grain to assess the pasta quality.

Keyword: pasta, gluten quantity and quality, rapid analysis. При замесе макаронного теста предпочтения использования влажностно-температурных режимов замеса формируются на основе рекомендаций, установленных в макаронной промышленности многолетним опытом. При этом из всего множества показателей качества муки основное внимание уделено количественно-качественным характеристикам клейковины [1].

От содержания клейковины и ее качества напрямую зависят технологические свойства готовых макаронных изделий. Пластичность макаронного теста зависит от содержания в зерне клейковины. Слишком липкая, тянущаяся клейковина снижает показатели прочности и упругости сырых макарон, короткорвущаяся, рыхлая, неэластичная клейковина приводит к получению шероховатой, обрывающейся в процессе производства продукции. Получаются макароны с большим количеством брака ввиду высокой хрупкости сухих макарон.

Рекомендовано применять для производства макарон муку с содержанием клейковины  выше 30 %. Невысокое содержание клейковины в зерне уменьшает время варки макарон до готовности, но вместе с тем, такие изделия будут поглощать много влаги и слипаться, терять большое количество сухих веществ в воде при варке. Использование макаронной муки с низким содержанием клейковины создает трудности при сохранении формы макарон при сушке, увеличивает количество потерь и боя [2].

Влажность сырой клейковины не постоянна, колеблется в широком диапазоне. Количество влаги в сырой клейковине, выраженное в процентах от ее веса называется коэффициентом гидратационной способности клейковины или показателем ее гидратации. Технически этот показатель оценивается по увеличению массы макаронных изделий при варке. Показатель гидратации клейковины обычно варьирует от 180 до 200 % (содержание влаги от 60 до 65 % соответственно) [3].

Традиционный способ определения количества и качества клейковины зерна пшеницы основан на отмывании клейковины из размола зерна по стандартному методу согласно требованиям ГОСТ Р 54478-2011. Количество отмытой клейковины определяют взвешиванием, качество клейковины определяют на приборах ИДК-1М, ИДК-2. Данный метод сопряжен со значительными временными и трудовыми затратами, необходимостью в точном дозировании и поддерживании температурно-влажностного режима, а также характеризуется высокой субъективной погрешностью, даже при использовании известной автоматизации и механизации процесса отмывания  и анализа клейковины. Использование ИК-спектрометров в экспресс-анализах с этой целью позволяет снизить трудовые и временные затраты, но не приводит к повышению точности оценки.

Иной подход заключается в использовании современных информационно-измерительных средств для проведения гранулометрического анализа размола зерна.

Для экспресс-анализа качества зерна могут быть задействованы методы оптической микроскопии для получения изображения частиц размола зерна, техническое или «компьютерное» зрение – для решения задачи поиска и анализа частиц, искусственные нейронные сети – для классификации частиц по форме и размеру.

Собранные статистические данные позволили разработать способ определения количества и качества клейковины в зерне пшеницы на основе так называемого фрактографического анализа (патент на изобретение № 2586780, дата регистрации 18.05.2016).

Данный метод может быть использован и для прогнозирования качества будущих макаронных (развариваемость, потери сухих веществ и белка при варке, время варки, прочность изделий на срез) и хлебопекарных изделий (пористость, выход хлеба, балльная оценка качества хлеба) из исследуемого зерна. В основе способа экспресс-анализа лежит анализ частиц размола зерна по форме и размеру. Для определения и описания формы частицы используются ее геометрические характеристики (периметр, площадь), которые дают представление о степени округлости, вытянутости частицы (рис.1).

Рис. 1 – Классификация частиц по форме

 

Многочисленными исследованиями установлено, что степень ровности, округлости частиц муки тесно связана с его составом, физико-химическими свойствами. Неровная, угловатая форма частиц, получающихся при дроблении зерна в мукомольном процессе, тесно связана с физико-химическими свойства зерновки, ее структурой и в последующем сказывается на технологических свойствах муки из этого зерна. При механическом воздействии зерновка раскалывается по линиям микротрещин,  помощью которых зерновка необратимо разрушается. Это явление известно как разрыхление эндосперма. Разрыхленный в процессе гидротермической обработки эндосперм представляет собой структурное образование макромолекул белков (в основном глютена) и углеводов (в основном крахмала).

После анализа несколько сотен или тысяч таких частиц размола зерна можно сделать заключение о макаронных и хлебопекарных свойствах данного зерна. Новый метод предполагает разработку систем автоматизации размола зерна в помольных линиях на производстве. Измельчение пшеницы на мукомольных заводах сортового помола состоит из следующих связных процессов: драного (крупообразование), шлифовочного (обогащение) и размольного. Оперативный анализ качества получаемых продуктов размола зерна в драной и размольной системах и управление работой этих систем позволяет получать макаронную и хлебопекарную муку с различными технологическими свойствами.

Комплексное использование искусственных нейронных сетей и алгоритмов технического зрения для задачи классификации частиц размола зерна по геометрическим характеристикам позволяет снизить временные затраты и повысить точность определения показателей качества.

На первом этапе анализа частицы размолотого зерна детектируют как отдельные объекты, за счет программной обрисовки каждой замкнутым контуром. На выходе образовывается массив проекций контуров частиц - фигур, у которых определяются их геометрические характеристики. Выделены наиболее значимые характеристики фигур. Из центров тяжести фигур алгоритмами технического зрения выделяется достаточное количество отрезков во все стороны, вычисляются средние значения длин (Х), их вариации (К) у каждой фигуры. При анализе большого количества частиц средние значения Х и К в наибольшей степени характеризуют размер частиц и форму.

Обнаружены тесные связи результатов фрактографического анализа с качеством макарон различных типов замеса, позволившие сформировать алгоритмы, по которым осуществляется выбор замеса макаронного теста по влажности и температуре с целью достижения оптимального качества макаронных изделий. О влиянии выбранных параметров (средневзвешенный размер частиц Х и коэффициент неровности частиц К) на качество макарон судили по соответствующим графикам (рис. 2).

Рис. 2 - Графики связи потребительских качеств макаронных изделий с данными фрактографического анализа зерна в связи с режимами замеса теста

Сформированы рекомендации о выборе влажностно-температурных режимов замеса макаронного теста в зависимости от данных гранулометрического анализа размола зерна. Например, для минимизации потерь сухих веществ при варке макарон, при замесе теста из муки, у которой высокие значения коэффициента неровности частиц, следует выбирать горячий тип замеса теста. Представляется перспективным использование современных информационных технологий для оценки и управления качеством макаронных изделий.

Список литературы / References

1. Медведев П.В. Комплексная оценка потребительских свойств зерна и продуктов его переработки / П. В. Медведев, В. А. Федотов, И. А. Бочкарева // Международный научно-исследовательский журнал. - 2015. - № 7-1 (38). - С. 77-80.
2. Казеннова Н.К. Формирование качества макаронных изделий / Н. К. Казеннова, Д. В. Шнейдер, Т. Б. Цыганова. - М. : ДеЛи принт, 2009. – 100с.
3. Федотов В.А. Улучшение потребительского качества макарон за счет совершенствования технологии производства / В. А. Федотов // Успехи современной науки и образования. – 2016. - № 7. – С. 124 - 127.

Список литературы на английском языке / References in English

1. Medvedev P.V. Kompleksnaja ocenka potrebitel'skih svojstv zerna i produktov ego pererabotki [Comprehensive assessment for consumer properties of grain and processing products] / P. V. Medvedev, V. A. Fedotov, I. A. Bochkareva // Mezhdunarodnyj nauchno-issledovatel'skij zhurnal [International science-research journal]. - 2015. - № 7-1 (38). - P. 77-80. [in Russian]
2. Kazennova N.K. Formirovanie kachestva makaronny`kh izdelii [The formation of quality pasta] / N. K. Kazennova, D. V. Shnei`der, T. B. TCy`ganova. - M. : DeLee print, 2009. – 100 P. [in Russian]
3. Fedotov V.A. Uluchshenie potrebitel`skogo kachestva makaron za schet sovershenstvovaniia tekhnologii proizvodstva [Improving consumer quality of pasta by improving production technology] / V. A. Fedotov // Uspehi sovremennoi` nauki i obrazovaniia [The success of modern science and education]. – 2016. - № 7. – P. 124 - 127. [in Russian]