A STUDY OF TECHNOLOGICAL MODES OF PRODUCTION OF BREAD AND PASTRY PRODUCTS

ИЗУЧЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕЖИМОВ ВЫПЕЧКИ ХЛЕБА И МУЧНЫХ КОНДИТЕРСКИХ ИЗДЕЛИЙ

Научная статья

Федотов В.А.^1, *, Берестова А.В.²

¹ ORCID: 0000-0002-3692-9722;

^{1, 2} Оренбургский государственный университет, Оренбург, Россия

* Корреспондирующий автор (vital_asm[at]mail.ru)

Аннотация

В статье изучаются способы нагрева тестовых заготовок при выпечке хлебобулочных и мучных кондитерских (пряничных) изделий в печах с комбинированным обогревом - инфракрасным и высокочастотным. Установлены оптимальные технологические характеристики (длина волны) инфракрасного излучения при нагревании тестовых образцов. Судя по максимальной глубине проникновения инфракрасного излучения, сделан вывод о максимальной интенсификации прогрева теста в печах при длине волны около 1 нм. При этом длительность выпечки мучных кондитерских изделий с помощью инфракрасных излучателей по сравнению с обычной выпечкой горячим воздухом сокращается на 20-50 % при выпечке тортов, пирогов и печенья, на 30-40 % при выпечке кексов.

Ключевые слова: выпечка, технологический контроль, хлеб, оценка качества.

A STUDY OF TECHNOLOGICAL MODES OF PRODUCTION OF BREAD AND PASTRY PRODUCTS

Research article

Fedotov V.A.^1. *, Berestova A.V.²

¹ ORCID: 0000-0002-3692-9722;

^{1, 2} Orenburg State University, Orenburg, Russia

* Corresponding author (vital_asm[at]mail.ru)

Abstract

The article examines the methods of heating a dough piece when baking bakery and pastry (gingerbread) products in ovens with combined heating (infrared and high-frequency). The authors determine optimal technological characteristics (wavelength) of infrared radiation during the heating of test samples. Judging by the maximum depth of penetration of infrared radiation, the research concludes that the maximum intensification of the heating of the dough in furnaces occurs at a wavelength of ~1 nm. At the same time, the duration of baking pastry with the help of infrared emitters, compared with conventional baking with hot air, is reduced by 20-50% when baking cakes, pies and cookies, and by 30-40% when baking cupcakes.

Keywords: baking, technological control, bread, quality assessment.

Введение

В настоящее время большое внимание уделяется разработке и совершенствованию новых наиболее перспективных способов выпечки хлебобулочных и мучных кондитерских изделий: применение токов высокой частоты, микроволнового и инфракрасного обогрева [1]. Выпечка токами высокой частоты принципиально отличается от других способов тем, что почти не зависит от температуры окружающей среды, так как тепло генерируется непосредственно внутри выпекаемого продукта [2]. Пищевые продукты, в том числе и изделия из теста, при облучении их определенной частотой электромагнитного поля становятся диэлектриками. При этом тепло выделяется по всему объему в результате преобразования электрической энергии в теплоту [3].

Первые работы по применению токов высокой частоты для выпечки хлеба проводились еще в 1934 г. С того времени проведено много исследований, касающихся вопросов выпечки хлеба и мучных кондитерских изделии токами высокой частоты. Опытные установки для выпечки с комбинированным воздействием токами высокой частоты и обычным (или инфракрасным) обогревом были сооружены и испытаны во многих странах [4]. Например, на кондитерских фабриках работают бисквитные высокочастотные печи, состоящие из трех секций, расположенных одна над другой. Внизу помещается силовая установка, в середине - пекарная камера, сверху - ламповый генератор. Тесто прогревается в электрическом поле между двумя электродами, расположенными внутри пекарной камеры, на некотором расстоянии от верхней поверхности изделий. Высокочастотный обогрев, применяемый для выпечки печенья, на начальной стадии не имеет преимуществ по сравнению с обычной выпечкой. На второй стадии увеличивается количество выделяемых газов и пара, и в связи с этим наблюдается неравномерный подъем печенья [5]. Высокочастотный нагрев целесообразно применять на конечной стадии выпечки, где печенье приобретает окраску и доводится до требуемой влажности. Применение высокочастотного нагрева позволило выпекать печенье с более низкой влажностью. При низкой влажности внутренних слоев печенья интенсивнее протекает процесс карамелизации сахара, улучшается вкус [6].

Материалы и методы исследования

В печах с комбинированным обогревом - инфракрасным и высокочастотным - продолжительность выпечки сокращается вдвое при хорошем качестве изделий. С 1 м² площади пода промышленной печи с ленточным подом получают от 35 до 45 кг/ч сдобных изделий и от 30 до 40 кг/ч пряников. При этом расход электроэнергии на 100 кг изделий составляет от 30 до 35 кВт*ч. При высокочастотном нагреве сокращается время выпечки, улучшается пористость и вкус бисквитных изделий [7]. В промышленности получил широкое распространение сверхвысокочастотный (СВЧ) способ обогрева [8]. Энергия волн в таких установках потребляется нагреваемой или выпекаемой продукцией и превращается в тепло, ускоряя прогрев. Производили пробные выпечки в кондитерской печи Menumaster, выпекали хлеб пшеничный в/с, хлеб украинский, пряник Покровский. Глубину проникновения в тесто инфракрасного излучения оценивали с помощью термопары. Продукты, содержащие до 20 % влаги, высушиваются в таких печах в десять раз быстрее, скорость высушивания удваивается при циркуляции горячего воздуха [9].

Результаты и их обсуждение

Применение инфракрасного излучения является перспективным для интенсификации процессов выпечки и создания условий автоматизации управления ими. Интенсификация выпечки достигается благодаря проникновению внутрь изделий коротковолновых инфракрасных лучей. В этом случае предотвращается перегрев верхней поверхности, который наблюдается при продолжительной выпечке в печах с темными излучателями. Способствует интенсификации прогрева теста в печах со светлыми излучателями то, что среда пекарной камеры, содержащая водяной пар и углекислый газ, пропускает инфракрасные лучи с длиной волны менее 2,5 нм.

Исследования показали, что проникающая способность инфракрасных лучей в хлебе в несколько раз выше, чем в тесте. Максимальная глубина проникновения при длине волны около 1 нм составляет: для пшеничного хлеба - 13, украинского - 19, теста пшеничного влажностью 44 % - 8 мм.

Проведены эксперименты по определению спектральной проникающей способности пряничного теста в области от 0,7 до 5 нм с целью применения инфракрасных лучей для выпечки пряников. Длинноволновая область спектра способствует максимальной лучеиспускательной способности греющих поверхностей промышленных канальных печей, а коротковолновая - максимальной лучеиспускательной способности наиболее высокотемпературных инфракрасных излучателей, которые можно применять в промышленных печах. Опыты показали, что пряничное тесто незначительно пропускает излучения с длиной волны от 0,8 нм до 1,8 нм, а при длине волны более 3,5 нм инфракрасное излучение не проникает даже через самые тонкие срезы образца пряничного теста.

Наиболее высокая проницаемость пряничного теста, приготовленного по рецептуре пряника Покровского, 7 мм и мякиша 11 мм соответствует длинам волн 1 нм (таблица 1). Отечественная промышленность освоила производство многих инфракрасных излучателей, нагреваемых как электрическим током, так и газом. Наиболее широко распространены зеркальные инфракрасные лампы, кварцевые излучатели, металлические трубчатые темные излучатели (ТЭНы); керамические - трубчатые, стержневые, плоские инфракрасные излучатели; неметаллические излучатели, электротокопроводящие стекла [10].

 

Таблица 1 – Максимальная глубина проникновения инфракрасного излучения

Изделие	Полуфабрикат / готовое изделие	Длина волны инфракрасного излучения, нм
		0,5	1	2
Хлеб пшеничный в/с	Мякиш	8	13	7
	Тесто	4	8	5
Хлеб украинский	Мякиш	15	19	17
	Тесто	3	8	4
Пряник Покровский	Мякиш	5	11	6
	Тесто	3	7	4

 

Для генерации инфракрасных волн такой длины можно использовать излучатель, с нанесенным на его поверхность аморфным углеродным покрытием. При температуре 200-250 ºС излучатель испускает 15 % энергии с длиной воли 0,2-0,4 мкм. Длительность выпечки мучных кондитерских изделий с помощью такого излучателя по сравнению с обычной выпечкой горячим воздухом сократилась на 20-50 %. Для проверки эффекта интенсивности процесса выпечки были поставлены опыты промышленного масштаба по выпечке кексов, тортов, пирогов и печенья.

Продолжительность выпечки кексов (толщиною 40 мм) в металлических противнях, обогреваемых подвешенными излучающими плитами с углеродным покрытием, можно сократить на 30-40 % по сравнению с высокопроизводительными печами, обогреваемыми горячим воздухом или высокотемпературными излучателями. Для придания поверхности выпекаемых изделий более интенсивной окраски используют вспомогательные излучатели высокой температуры.

Заключение

В качестве альтернативного способу выпечки хлебобулочных и пряничных изделий горячим воздухом использовали инфракрасный и высокочастотный нагрев. Наиболее эффективную длину волны инфракрасного излучения при этом выбирали, основываясь на максимальной глубине проникновения излучений. Инфракрасные излучатели в кондитерской печи, осуществляющие нагрев длинной волны 1 нм, обеспечивают максимальный прогрев тестовых заготовок для хлеба пшеничного в/с, хлеба украинского, пряника Покровского, сокращая время выпечки на 20-50 %.

Конфликт интересов Не указан.

Conflict of Interest None declared.

Список литературы / References

1. Жидков, С.А. Приоритетные направления развития рынка зерна в России: монография / С.А. Жидков. – Мичуринск: ООО БИС, 2018. – 313 с.
2. 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.
3. Зенкина И.В. Анализ стратегических разрывов как инструмент стратегического анализа и потенциал его применения в стратегическом управлении организацией / И.В. Зенкина // Аудит и финансовый анализ. – 2012. – № 4. – С. 107-112.
4. Федотов В. А. Информационно-измерительная система определения потребительских свойств пшеницы / В. А. Федотов, П. В. Медведев // Вестник Оренбургского государственного университета. – 2013. – № 3. – С. 140-145.
5. Саидов, Д.Т. Резервы повышения рентабельности реализации зерна / Д.Т. Саидов // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. – 2010. - №2 (26). – С.152-155.
6. Doggett H. Sorghum. 2nd edition / H. Doggett // New York, USA: John Wiley and Sons. Inc., NY, 1988. – P. 512.
7. Hochholdinger F. Towards the molecular basis of heterosis / F. Hochholdinger, N. Hoeckenger // Trends Plant Sci., 2007. – 12. – P. 427-432.
8. Manley M. Near infrared hyperspectral imaging for the evaluation of endosperm texture in whole yellow maize (Zea maize L.) kernels / M. Manley, P. Williams, D. Nilsson et al. // Agric. Food Chem, 57. 2009.
9. Беркутова, Н. С. Микроструктура пшеницы / Н. С. Беркутова, И. А. Швецова. - М.: Колос, 1977. - 122 с.
10. Шепелев, А. Ф. Товароведение и экспертиза электротоваров: учебное пособие для вузов / А. Ф. Шепелев, И. А. Печенежская. - Ростов-на-Дону: Феникс, 2002. - 192 с.

Список литературы на английском языке / References in English

1. Zhidkov, S. A. Prioritetny`e napravleniia razvitiia ry`nka zerna v Rossii: monografiia [Priority directions of grain market development in Russia: monograph] / S. A. Zhidkov. – Michurinsk: OOO BIS, 2018. – 313 p. [in Russian]
2. Medvedev, P. V. Kompleksnaia ocenka potrebitel`skikh svoi`stv zerna i produktov ego pererabotki [Comprehensive assessment of consumer properties of grain and its processed products] / P. V. Medvedev, V. A. Fedotov, I. A. Bochkareva // Mezhdunarodny`i` nauchno-issledovatel`skii` zhurnal [International Research Journal]. - 2015. - № 7-1 (38). - P. 77-80. [in Russian]
3. Zenkina I. V. Analiz strategicheskikh razry`vov kak instrument strategicheskogo analiza i potentcial ego primeneniia v strategicheskom upravlenii organizatciei` [Analysis of strategic gaps as a tool of strategic analysis and the potential of its application in the strategic management of the organization] / I. V. Zenkina // Audit i finansovy`i` analiz. – 2012. – № 4. – P. 107-112. [in Russian]
4. Fedotov V. A. Informatcionno-izmeritel`naia sistema opredeleniia potrebitel`skikh svoi`stv pshenitcy` [Information and measurement system for determining the consumer properties of wheat] / P. V. Medvedev, V. A. Fedotov // Vestneyk Orenburgskogo gosudarstvennogo universiteta [Bulletin of the Orenburg State University]. – 2013. – № 3. – P. 140-145. [in Russian]
5. Saidov, D. T. Rezervy` povy`sheniia rentabel`nosti realizatcii zerna [Reserves for increasing the profitability of grain sales] / D. T. Saidov // Izvestiia Orenburgskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta [Bulletin of Orenburg State Agrarian University] – 2010. - №2 (26). – P.152-155. [in Russian]
6. Doggett H. Sorghum. 2nd edition / H. Doggett // New York, USA: John Wiley and Sons. Inc., NY, 1988. – P. 512.
7. Hochholdinger F. Towards the molecular basis of heterosis / F. Hochholdinger, N. Hoeckenger // Trends Plant Sci., 2007. – 12. – P. 427-432.
8. Manley M. Near infrared hyperspectral imaging for the evaluation of endosperm texture in whole yellow maize (Zea maize L.) kernels / M. Manley, P. Williams, D. Nilsson et al. // Agric. Food Chem, 57. 2009.
9. Berkutova, N. S. Mikrostruktura pshenitcy` [Microstructure of wheat] / N. S. Berkutova, I. A. Shvetcova. - M.: Kolos, 1977. - 122 p. [in Russian]
10. Shepelev, A. F. Tovarovedenie i e`kspertiza e`lektrotovarov: uchebnoe posobie dlia vuzov [Commodity science and expertise of electrical goods: a textbook for universities] / A. F. Shepelev, I. A. Pechenezhskaia. - Rostov-na-Donu: Feniks, 2002. - 192 p. [in Russian]