RU2800725C1 - Method for cyclic control of structural and mechanical characteristics of the crumb of bakery products - Google Patents
Method for cyclic control of structural and mechanical characteristics of the crumb of bakery products Download PDFInfo
- Publication number
- RU2800725C1 RU2800725C1 RU2022121037A RU2022121037A RU2800725C1 RU 2800725 C1 RU2800725 C1 RU 2800725C1 RU 2022121037 A RU2022121037 A RU 2022121037A RU 2022121037 A RU2022121037 A RU 2022121037A RU 2800725 C1 RU2800725 C1 RU 2800725C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- crumb
- indenter
- sample
- compression
- bakery products
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к области пищевой промышленности, а именно - к области получения и контроля структурно-механических характеристик хлебобулочных изделий и может быть использовано для контроля качества хлебобулочных изделий.The invention relates to the food industry, namely to the field of obtaining and controlling the structural and mechanical characteristics of bakery products and can be used to control the quality of bakery products.
Пищевые продукты представляют собой сложные многокомпонентные гетерофазные дисперсные системы, обладающие специфическими физико-химическими свойствами, среди которых реологические являются основополагающими.Food products are complex multicomponent heterophase disperse systems with specific physicochemical properties, among which rheological properties are fundamental.
Рецептурные ингредиенты, полуфабрикаты и готовые пищевые продукты являются пищевыми системами органической природы, то есть биологически активными системами, реологические свойства которых предопределяются физическими, коллоидными, биохимическими и микробиологическими процессами. Установление взаимосвязи между указанными процессами и изменениями показателей текстуры готовых пищевых продуктов позволяет управлять технологическими операциями пищевых производств и обеспечивать заданный уровень качества готовых изделий.Prescription ingredients, semi-finished products and finished food products are food systems of an organic nature, that is, biologically active systems, the rheological properties of which are determined by physical, colloidal, biochemical and microbiological processes. Establishing the relationship between these processes and changes in the indicators of the texture of finished food products allows you to manage the technological operations of food production and ensure a given level of quality of finished products.
Совокупность объектов реологических исследований в хлебопекарной промышленности охватывает широкий диапазон свойств сырья, полуфабрикатов и готовых хлебобулочных изделий, начиная от сыпучих порошкообразных и жидких сред и заканчивая упруго-пластичными и твердыми или хрупкими готовыми изделиями.The set of objects of rheological research in the baking industry covers a wide range of properties of raw materials, semi-finished products and finished bakery products, ranging from free-flowing powder and liquid media to elastic-plastic and hard or brittle finished products.
Сложными реологическими и структурно-механическими свойствами обладают полуфабрикаты: закваски, опары, тесто ржаное, ржано-пшеничное и пшеничное, а также мякиш готовых хлебобулочных изделий.Semi-finished products have complex rheological and structural-mechanical properties: sourdough, sourdough, rye, rye-wheat and wheat dough, as well as the crumb of finished bakery products.
Для формализации технологических операций производства хлебобулочных изделий, с учетом влияния различных технологических факторов, необходимо в первую очередь иметь современные инструментальные методы определения структурно-механических свойств мякиша готовых изделий. Установление корреляционной связи между показателями текстуры мякиша и свойствами рецептурных компонентов и полуфабрикатов и режимами работы оборудования позволит разрабатывать математические модели для управления технологическими операциями изготовления разных видов хлебобулочных изделий.To formalize the technological operations of the production of bakery products, taking into account the influence of various technological factors, it is necessary, first of all, to have modern instrumental methods for determining the structural and mechanical properties of the crumb of finished products. Establishing a correlation between crumb texture indicators and the properties of prescription components and semi-finished products and equipment operation modes will allow developing mathematical models to control technological operations for the manufacture of various types of bakery products.
Разработку инструментальных методов контроля показателей текстуры мякиша хлебобулочных изделий необходимо осуществлять с учетом существующих методов сенсорной органолептической оценки состояния текстуры мякиша при дегустации, изложенных в международном стандарте ISO 11036-2017.The development of instrumental methods for monitoring the parameters of the texture of the crumb of bakery products must be carried out taking into account the existing methods of sensory organoleptic assessment of the state of the texture of the crumb during tasting, as set out in the international standard ISO 11036-2017.
Одними из важнейших показателей структурно-механических свойств мякиша являются показатели твердости и прочности, которые определяются потребителем при прикосновении и надавливании на ломоть изделия, а также при откусывании и пережевывании, что позволяет оценивать состояние капиллярно-пористой структуры мякиша по ее реологическому поведению.One of the most important indicators of the structural and mechanical properties of the crumb are the indicators of hardness and strength, which are determined by the consumer when touching and pressing on a piece of the product, as well as when biting off and chewing, which makes it possible to assess the state of the capillary-porous structure of the crumb by its rheological behavior.
Среди инструментальных методов контроля показателей текстуры мякиша в настоящее время широко используется показатель твердости, который моделирует органолептическую оценку данного показателя дегустатором при прикосновении и равномерном надавливании пальцами ладони на ломоть хлеба, определяя усилие, необходимое для ограниченного сжатия мякиша. Показателем твердости (Fh, гс) мякиша, контролируемым с использованием текстуроанализаторов, является усилие нагружения (Fl, гс), возникающее при сжатии пробы мякиша на 25% от ее высоты с использованием индентора, соединенного с тензодатчиком.Among the instrumental methods for monitoring crumb texture indicators, the hardness indicator is currently widely used, which models the organoleptic assessment of this indicator by the taster when touching and uniformly pressing the fingers of the palm on a slice of bread, determining the force required for limited compression of the crumb. The hardness index (Fh, gs) of the crumb, controlled using texture analyzers, is the loading force (Fl, gs) that occurs when the crumb sample is compressed by 25% of its height using an indenter connected to a strain gauge.
При пережевывании мякиша хлебобулочных изделий осуществляется циклическое воздействие на мякиш при сжатии его коренными зубами человека, что приводит к потере упругих свойств мякиша и связности его капиллярно-пористой структуры. Визуализация процесса пережевывания мякиша, смоделированная с использованием текстуроанализатора, позволит создавать дополнительные показатели и критерии для оценки его структурно-механических свойств.When chewing the crumb of bakery products, a cyclic effect on the crumb is carried out when it is compressed by human molars, which leads to the loss of the elastic properties of the crumb and the connectivity of its capillary-porous structure. Visualization of the crumb chewing process, modeled using a texture analyzer, will allow creating additional indicators and criteria for evaluating its structural and mechanical properties.
Известно (RU, патент 2085940, опубл. 27.07.1997) устройство для определения формоустойчивости хлеба, содержащее основание и расположенные на нем узлы измерения высоты и диаметра хлеба, отличающееся тем, что оно снабжено блоком управления, вычисления и регистрации и поворотным столом, узел измерения представляет собой штангу, установленную с возможностью вращения вокруг оси, закрепленной вместе с пружиной, регулировочным упором и выключателем на каретке, установленной с возможностью перемещения на ходовом винте, снабженном датчиком электрических импульсов, ходовой винт посредством ременной передачи соединен с электродвигателем, выключатель, датчик и электродвигатель соединены с блоком управления, вычисления и регистрации, а поворотный стол посажен с возможностью вращения вокруг оси на полоз и связан посредством зубчатой реечной передачи с кареткой узла измерения диаметра.It is known (RU, patent 2085940, publ. 07/27/1997) a device for determining the dimensional stability of bread, containing a base and nodes located on it for measuring the height and diameter of bread, characterized in that it is equipped with a control unit, calculation and registration and a turntable, a measurement unit represents a rod mounted for rotation around an axis fixed together with a spring, an adjusting stop and a switch on a carriage mounted for movement on a lead screw equipped with an electrical impulse sensor, the lead screw is connected to an electric motor by means of a belt drive, a switch, a sensor and an electric motor are connected to the control, calculation and registration unit, and the turntable is mounted with the possibility of rotation around the axis on the skid and connected by means of a rack and pinion with the carriage of the diameter measurement unit.
Известен также Международный Метод AACCI (Американской ассоциации химиков зерна) 74-09.01 от 08.11.1995, регламентирующий количественное определение силы, необходимой для сжатия хлебного продукта на определенную глубину погружения, что позволяет определить показатель твердости как меру свежести и качества хлебобулочного изделия. Метод обуславливает определение параметров прибора, а также расчет полученных данных. Этот метод применим к исследованию и контролю качества белого формового хлеба. Данный принцип работы также применим при изучении хлеба других форм и похожих продуктов, таких как кексы, например, если условия подготовки, размер индентора, параметры датчика силы соответственно отрегулированы.Also known is the International Method AACCI (American Association of Grain Chemists) 74-09.01 dated 11/08/1995, which regulates the quantitative determination of the force required to compress the bread product to a certain immersion depth, which makes it possible to determine the hardness index as a measure of the freshness and quality of the bakery product. The method determines the determination of the parameters of the device, as well as the calculation of the obtained data. This method is applicable to the research and quality control of white pan bread. This principle of operation is also applicable when examining other forms of bread and similar products such as cakes, for example, if the preparation conditions, indenter size, force sensor parameters are adjusted accordingly.
До настоящего времени неизвестны средства и методы определения структурно-механических характеристик мякиша хлебобулочных изделий.Until now, the means and methods for determining the structural and mechanical characteristics of the crumb of bakery products are unknown.
Техническая проблема, решаемая с использованием разработанного способа, состоит в разработке инструментального метода контроля структурно-механических свойств мякиша хлебобулочных изделий с использованием прибора текстуроанализатора «Структурометр СТ-2».The technical problem solved using the developed method is the development of an instrumental method for monitoring the structural and mechanical properties of the crumb of bakery products using the texture analyzer device "Structurometer ST-2".
Технический результат, достигаемый при реализации разработанного способа, состоит в разработке показателя текстуры мякиша, представляющего собой безразмерный критерий когезии (Dcoh), используемый для оценки степени черствости хлебобулочных изделий при хранении, а также критерия потери упругости межпоровых стенок мякиша, представляющего собой отношение количества механической энергии (AII пл), затрачиваемой на пластическую деформацию пробы мякиша при повторном ограниченном сжатии к количеству механической энергии (AI пл), затрачиваемой на пластическую деформацию мякиша при первичном ограниченном сжатии; а также способа их определения.The technical result achieved by implementing the developed method consists in developing a crumb texture index, which is a dimensionless cohesion criterion (Dcoh), used to assess the degree of hardness of bakery products during storage, as well as a criterion for loss of elasticity of the interpore walls of the crumb, which is the ratio of the amount of mechanical energy (A II pl ) spent on plastic deformation of the crumb sample under repeated limited compression to the amount of mechanical energy (A I pl ) spent on plastic deformation of the crumb under primary limited compression; as well as how to determine them.
Для достижения указанного технического результата предложено использовать разработанный способ циклического контроля структурно-механических характеристик мякиша хлебобулочных изделий. Согласно разработанному способу, подготавливают пробы хлебного мякиша, контролируемо обеспечивают контакт индентора с поверхностью пробы, определяют динамику и кинетику усилия нагружения на инденторе при сжатии мякиша на 25% от высоты пробы, а затем при реверсивном движении индентора до конечного усилия нагружения Fкон на инденторе, равного начальному усилию касания Fкас, через 180 секунд повторяют сжатие этой же пробы мякиша с таким же режимом воздействия индентора, с повторным определением динамики и кинетики усилия нагружения индентора, по измеренным значениям определяют структурно-механические характеристики мякиша.To achieve this technical result, it is proposed to use the developed method for cyclic control of the structural and mechanical characteristics of the crumb of bakery products. According to the developed method, samples of bread crumb are prepared, contact of the indenter with the surface of the sample is controlled, the dynamics and kinetics of the loading force on the indenter are determined when the crumb is compressed by 25% of the height of the sample, and then when the indenter is reversed to the final loading force Fcon on the indenter, equal to the initial touch force Fcas , after 180 seconds, the compression of the same crumb sample is repeated with the same indenter action mode, with the repeated determination of the dynamics and kinetics of the indenter loading force, the structural and mechanical characteristics of the crumb are determined from the measured values.
Предпочтительно, при подготовке проб хлебного мякиша хлебобулочное изделие разрезают на ломти, из центральной части изделия берут шесть ломтей, из выделенных шести ломтей, толщиной 20 мм, вырезают цилиндрические пробы мякиша.Preferably, when preparing bread crumb samples, the bakery product is cut into slices, six slices are taken from the central part of the product, cylindrical crumb samples are cut out of the selected six slices, 20 mm thick.
В некоторых вариантах реализации разработанного способа, определение когезии мякиша, как его структурно-механической характеристики, осуществляют путем деления количества механической энергии, затраченной на сжатие мякиша при повторном сжатии, на количество механической энергии, затраченной при первичном сжатии этой же пробы мякиша.In some embodiments of the developed method, the determination of crumb cohesion, as its structural and mechanical characteristics, is carried out by dividing the amount of mechanical energy spent on compressing the crumb during re-compression by the amount of mechanical energy spent on primary compression of the same crumb sample.
Мониторинг физико-химических, в том числе структурно-механических, свойств мякиша хлебобулочных изделий осуществляли следующим образом. От партии изготовленных и упакованных нарезных батонов отбирали 15 изделий, продолжительность хранения которых в экспедиции составляла в пределах 5-6 ч. Далее батоны доставляли в лабораторию и от момента выхода изделий из печи через 12 ч проводили анализ первых трех изделий. Остальные, в упакованном виде, помещали на хранение и затем также по трем изделиям ежедневно анализировали через каждые 24 ч в течение 4 суток.Monitoring of physico-chemical, including structural-mechanical, properties of the crumb of bakery products was carried out as follows. 15 products were selected from a batch of manufactured and packaged sliced loaves, the duration of storage of which during the expedition was within 5–6 hours. Then the loaves were delivered to the laboratory, and the first three products were analyzed from the moment the products left the furnace after 12 hours. The rest, in packaged form, were placed in storage and then, also for three products, they were analyzed daily every 24 hours for 4 days.
Подготовка проб мякиша изделий для анализа. Изделие разрезают на ломти с использованием ломтерезки и из центральной части батона берут шесть ломтей и подвергают анализу (остальные справа и слева от них, вместе с горбушками, удаляют). Из выделенных шести ломтей, толщиной 20 мм, с помощью пробника вырезают цилиндрические пробы мякиша диаметром 36 мм и объемом 20,36 см3. Таким образом, из одного батона получают шесть цилиндров. Ломти для анализа из нарезанного изделия берут постепенно, чтобы они не заветривались. Приложение усилия нагружения к полученным цилиндрическим пробам мякиша при их сжатии, осуществляется влево и вправо от центра изделия.Preparation of product crumb samples for analysis. The product is cut into slices using a slicer and six slices are taken from the central part of the loaf and subjected to analysis (the rest to the right and left of them, along with the fritters, are removed). Cylindrical samples of the crumb with a diameter of 36 mm and a volume of 20.36 cm 3 are cut out from the selected six slices, 20 mm thick, using a probe. Thus, six cylinders are obtained from one loaf. The slices for analysis from the sliced product are taken gradually so that they do not weather. The application of the loading force to the obtained cylindrical crumb samples during their compression is carried out to the left and to the right from the center of the product.
Использование для исследований проб мякиша в виде цилиндра, а не всего ломтя целиком позволяет исключить влияние непостоянства расстояния от края индентора до корки изделия и повысить сходимость получаемых результатов, а также реализовать многопараметрический метод контроля показателей текстуры. Цилиндрическая проба мякиша позволяет рассчитывать плотность и, совместно с установленной влажностью, определять относительные показатели текстуры мякиша. Диаметр цилиндрической пробы, равный 36 мм, обеспечивает контроль достаточно большой локальной площади мякиша в сравнении с площадью самого ломтя. Перед определением структурно-механических характеристик мякиша подготовленную пробу взвешивают на весах и затем устанавливают на столик прибора «Структурометр СТ-2». Структурно-механические характеристики мякиша контролировали с использованием метода обратимой деформации, реализованного в приборе «Структурометр СТ-2» (Q-lab - Россия).The use of crumb in the form of a cylinder for research, rather than the entire chunk, makes it possible to eliminate the influence of the variability of the distance from the edge of the indenter to the product crust and increase the convergence of the results obtained, as well as to implement a multi-parameter method for controlling texture indicators. The cylindrical crumb sample makes it possible to calculate the density and, together with the set humidity, to determine the relative indicators of the crumb texture. The diameter of the cylindrical sample, equal to 36 mm, ensures the control of a sufficiently large local area of the crumb in comparison with the area of the slice itself. Before determining the structural and mechanical characteristics of the crumb, the prepared sample is weighed on a balance and then placed on the table of the ST-2 Structurometer instrument. Structural and mechanical characteristics of the crumb were controlled using the method of reversible deformation, implemented in the device "Structurometer ST-2" (Q-lab - Russia).
Способ определения показателей текстуры мякиша цилиндрической формы с известной массой и объемом основан на контроле динамики и кинетики усилия нагружения на инденторе при сжатии мякиша на 25% от высоты пробы, а затем при реверсивном движении индентора до конечного усилия нагружения Fкон на инденторе, равного начальному усилию касания Fкас.The method for determining the texture indices of a cylindrical crumb with a known mass and volume is based on controlling the dynamics and kinetics of the loading force on the indenter when the crumb is compressed by 25% of the sample height, and then when the indenter is reversed until the final loading force Fcon on the indenter is equal to the initial force touch F cas .
Режим работы прибора при определении показателей текстуры мякиша при циклическом сжатии его пробы приведен в табл. 1, в которой приведен алгоритм работы прибора «Структурометр СТ-2» определения показателей текстуры мякиша при циклической деформации сжатия его цилиндрической пробы.The mode of operation of the device when determining the texture of the crumb during cyclic compression of its sample is given in Table. 1, which shows the algorithm of the device "Structurometer ST-2" for determining the texture of the crumb under cyclic compression deformation of its cylindrical sample.
Определяемые показатели структурно-механических свойств мякиша хлебобулочных изделий:Determined indicators of structural and mechanical properties of the crumb of bakery products:
• Fh, гс - твердость мякиша - усилие нагружения (Fl, гс) на инденторе «Поршень ∅49», соответствующее сжатию мякиша на 5 мм (25% от высоты пробы мякиша);• F h , gs - crumb hardness - loading force (F l , gs) on the indenter "Piston ∅49", corresponding to crumb compression by 5 mm (25% of the crumb sample height);
• Ih, гс/[(г/см3)⋅%] - индекс твердости, рассчитываемый по формуле:• I h , gs/[(g/cm 3 )⋅%] - hardness index, calculated by the formula:
где: ρcru - плотность мякиша, г/см3;where: ρ cru - crumb density, g/cm 3 ;
Wcru - влажность мякиша, %;W cru - crumb moisture content, %;
• ε - относительная деформация - частное от деления деформации мякиша h, мм на высоту цилиндра мякиша Н, мм:• ε - relative deformation - quotient of the crumb deformation h, mm divided by the height of the crumb cylinder H, mm:
• σ, Па - напряжение, создаваемое при сжатии мякиша - частное от деления усилия нагружения (Fl, N) на площадь цилиндра мякиша (Scru, м2):• σ, Pa - stress created during crumb compression - quotient from dividing the loading force (F l , N) by the area of the crumb cylinder (S cru , m 2 ):
• EI, Па - модуль упругости межпоровых стенок, частное от деления напряжения на первом участке (ΔσI, Па) на относительную деформацию (ΔεI):• E I , Pa - modulus of elasticity of the interpore walls, quotient of dividing the stress in the first section (Δσ I , Pa) by the relative strain (Δε I ):
• EII, Па - модуль упругости пористой структуры, частное от деления напряжения на втором участке (ΔσII, Па) на относительную деформацию (ΔεII):• E II , Pa - modulus of elasticity of the porous structure, quotient from dividing the stress in the second section (Δσ II , Pa) by the relative strain (Δε II ):
• Аобщ, Дж/г - общее количество удельной механической энергии, затрачиваемой на сжатие мякиша до значения hобщ=5 мм:• Atotal , J/g - total amount of specific mechanical energy expended on compressing the crumb to the value of htotal =5 mm:
где: - масса пробы мякиша, гWhere: - crumb sample weight, g
• Аупр, Дж/г - количество удельной механической энергии, связанное с восстановлением структуры мякиша за счет упругой деформации при реверсивном движении индентора до конечного усилия 10 гс в положение hпл:• A control , J/g - the amount of specific mechanical energy associated with the restoration of the structure of the crumb due to elastic deformation during the reverse movement of the indenter to a final force of 10 gf in position h pl :
• Апл, Дж/г - количество удельной механической энергии, приводящее к изменению структуры мякиша за счет пластической деформации:• A pl , J/g - the amount of specific mechanical energy, leading to a change in the structure of the crumb due to plastic deformation:
• Dcoh - критерий когезии мякиша (потери связности структуры мякиша) хлебобулочного изделия при 2-цикличном сжатии цилиндрической пробы его на 25% от высоты:• Dcoh - crumb cohesion criterion (loss of cohesion of the crumb structure) of a bakery product during 2-cycle compression of its cylindrical sample by 25% of the height:
• Vч - скорость черствления, гс/сутки:• Vch - staleness rate, gf/day:
Математическая обработка экспериментальных данных осуществлялась с использованием методов описательной статистики, предоставляемых программным пакетом Microsoft Office Excell и в соответствии с ГОСТами и специальной литературой, что позволяет устанавливать:Mathematical processing of experimental data was carried out using descriptive statistics methods provided by the Microsoft Office Excell software package and in accordance with GOSTs and special literature, which allows you to establish:
• средние значения измеряемых показателей твердости (Fh, гс);• average values of measured hardness indices (F h , gs);
• стандартное отклонение твердости (σ, гс), которое дает представление, насколько широко разбросаны значения показателя твердости Fh относительно их среднего значения;• standard deviation of hardness (σ, gs), which gives an idea of how widely the values of the hardness index F h are scattered relative to their average value;
• коэффициент вариации (CV, %), отражающий отношение стандартного отклонения σ к среднему значению Fh, выраженное в процентах и характеризующее относительную меру отклонения измеренных значений Fh от среднеарифметического. Если коэффициент вариации не превышает 10%, то изменчивость случайной выборки считается незначительной;• coefficient of variation (CV, %), reflecting the ratio of the standard deviation σ to the mean value F h , expressed as a percentage and characterizing the relative degree of deviation of the measured F h values from the arithmetic mean. If the coefficient of variation does not exceed 10%, then the variability of a random sample is considered insignificant;
• предел повторяемости (r, гс), отражающий сходимость результатов измерения, полученных одним методом на идентичных испытательных образцах, принадлежащих одной партии, в одной лаборатории, одним оператором с использованием одного оборудования и за короткий интервал времени (значение r не превышается абсолютной разностью между двумя результатами проверок, получаемыми в условиях повторяемости, ожидаемое с вероятностью 95%. r = 2.77 σ, где: σ - выборочное стандартное отклонение результатов серии измерений). Методика определения показателей текстуры мякиша хлебобулочных изделий при циклическом - двукратном сжатии его пробы моделирует органолептическую оценку структурно-механических свойств мякиша при пережевывании, когда он подвергается многократному сжатию. Поэтому предварительно было получено семейство диаграмм сжатия мякиша батона нарезного подвергнутого семикратным воздействиям.• repeatability limit (r, gs) reflecting the repeatability of measurement results obtained by the same method on identical test specimens belonging to the same lot, in the same laboratory, by the same operator using the same equipment and in a short time interval (the value of r is not exceeded by the absolute difference between the two test results obtained under repeatability conditions, expected with a probability of 95% r = 2.77 σ, where: σ is the sample standard deviation of the results of a series of measurements). The method for determining the texture indices of the crumb of bakery products during cyclic - double compression of its sample simulates the organoleptic assessment of the structural and mechanical properties of the crumb during chewing, when it is subjected to repeated compression. Therefore, a family of diagrams of compression of the sliced loaf crumb subjected to sevenfold impacts was previously obtained.
Разработанный способ будет иллюстрирован следующим примером реализации.The developed method will be illustrated by the following implementation example.
Пример 1. Определение показателей текстуры мякиша батона нарезного из муки пшеничной хлебопекарной высшего сорта, массой 0,4 кг (ГОСТ 27844-88).Example 1. Determination of the texture of the crumb of a sliced loaf of bakery wheat flour of the highest grade, weighing 0.4 kg (GOST 27844-88).
Мониторинг структурно-механических свойств мякиша батона нарезного осуществляют следующим образом. От партии изготовленных и упакованных нарезных батонов отбирают 15 изделий, продолжительность хранения которых в экспедиции составляет в пределах 5-6 ч. Далее батоны доставляют в лабораторию и от момента выхода изделий из печи через 12 ч проводят анализ первых трех изделий. Остальные, в упакованном виде, помещают на хранение и затем также по трем изделиям ежедневно анализируют через каждые 24 ч в течение 4 суток.Monitoring of the structural and mechanical properties of the sliced loaf crumb is carried out as follows. 15 products are selected from a batch of manufactured and packaged sliced loaves, the duration of storage of which in the expedition is within 5-6 hours. Then the loaves are delivered to the laboratory and, from the moment the products leave the oven, after 12 hours, the analysis of the first three products is carried out. The rest, in packaged form, are placed in storage and then, also for three products, they are analyzed daily every 24 hours for 4 days.
Подготовка проб мякиша изделий для анализа. Изделие разрезают на ломти с помощью ломтерезки и из центральной части батона берут шесть ломтей и подвергают анализу (остальные справа и слева от них, вместе с горбушками, удаляют). Из выделенных шести ломтей, толщиной 20 мм, с помощью пробника вырезают цилиндрические пробы мякиша диаметром 36 мм и объемом 20,36 см3. Таким образом, из одного батона получают шесть цилиндров. Ломти для анализа из нарезанного изделия берут постепенно, чтобы они не заветривались. Приложение усилия нагружения к полученным цилиндрическим пробам мякиша при их сжатии, осуществляется влево и вправо от центра изделия (фиг. 1).Preparation of product crumb samples for analysis. The product is cut into slices using a slicer and six slices are taken from the central part of the loaf and subjected to analysis (the rest to the right and left of them, along with the crusts, are removed). Cylindrical samples of the crumb with a diameter of 36 mm and a volume of 20.36 cm 3 are cut out from the selected six slices, 20 mm thick, using a probe. Thus, six cylinders are obtained from one loaf. The slices for analysis from the sliced product are taken gradually so that they do not weather. The application of the loading force to the obtained cylindrical crumb samples during their compression is carried out to the left and to the right from the center of the product (Fig. 1).
Использование для исследований проб мякиша в виде цилиндра, а не всего ломтя целиком позволяет исключить влияние непостоянства расстояния от края индентора до корки изделия и повысить сходимость получаемых результатов, а также реализовать многопараметрический метод контроля показателей текстуры. Цилиндрическая проба мякиша позволяет рассчитывать плотность и, совместно с установленной влажностью, определять относительные показатели текстуры мякиша. Диаметр цилиндрической пробы, равный 36 мм, обеспечивает контроль достаточно большой локальной площади мякиша в сравнении с площадью самого ломтя. Перед определением структурно-механических характеристик мякиша подготовленную пробу взвешивают на весах и затем устанавливают на столик прибора «Структурометр СТ-2» (фиг. 2).The use of crumb in the form of a cylinder for research, rather than the entire chunk, makes it possible to eliminate the influence of the variability of the distance from the edge of the indenter to the product crust and increase the convergence of the results obtained, as well as to implement a multi-parameter method for controlling texture indicators. The cylindrical crumb sample makes it possible to calculate the density and, together with the set humidity, to determine the relative indicators of the crumb texture. The diameter of the cylindrical sample, equal to 36 mm, ensures the control of a sufficiently large local area of the crumb in comparison with the area of the slice itself. Before determining the structural and mechanical characteristics of the crumb, the prepared sample is weighed on a scale and then placed on the table of the ST-2 Structurometer (Fig. 2).
Влажность мякиша изделий определяют гравиметрическим методом с использованием влагомера «Glutork 2020» (Perten-Instruments - Швеция) или аналогичного прибора. Структурно-механические характеристики мякиша контролируют с использованием метода обратимой деформации, реализованного в приборе «Структурометр СТ-2» (Q-lab - Россия), который в составе информационно-измерительной системы представлен на фиг. 3.The moisture content of the crumb of products is determined by the gravimetric method using a moisture meter "Glutork 2020" (Perten-Instruments - Sweden) or a similar device. The structural-mechanical characteristics of the crumb are controlled using the reversible deformation method implemented in the ST-2 Structurometer (Q-lab, Russia), which is shown in Fig. 1 as part of the information-measuring system. 3.
Методика определения показателей текстуры мякиша цилиндрической формы с известной массой и объемом, заключается в контроле кинетики усилия нагружения на инденторе «Поршень ∅49» при сжатии мякиша на 25% от высоты пробы, а затем при реверсивном движении индентора до конечного усилия нагружения Fкон на инденторе, равного начальному усилию касания Fкac.The method for determining the texture indices of a cylindrical crumb with a known mass and volume consists in controlling the kinetics of the loading force on the indenter "Piston ∅49" when the crumb is compressed by 25% of the sample height, and then with the reverse movement of the indenter to the final loading force Fcon on the indenter , equal to the initial touch force F cas .
Режим работы прибора при определении показателей текстуры мякиша при циклическом сжатии его пробы приведен в табл. 1.The mode of operation of the device when determining the texture of the crumb during cyclic compression of its sample is given in Table. 1.
Определяемые показатели структурно-механических свойств мякиша хлебобулочных изделий:Determined indicators of structural and mechanical properties of the crumb of bakery products:
• Fh, гс - твердость мякиша - усилие нагружения (Fl, гс) на инденторе «Поршень ∅49», соответствующее сжатию мякиша на 5 мм (25% от высоты пробы мякиша);• F h , gs - crumb hardness - loading force (F l , gs) on the indenter "Piston ∅49", corresponding to crumb compression by 5 mm (25% of the crumb sample height);
• Ih, гс/[(г/см3)⋅%] - индекс твердости, рассчитываемый по формуле:• I h , gs/[(g/cm 3 )⋅%] - hardness index, calculated by the formula:
где: ρcru - плотность мякиша, г/см3;where: ρ cru - crumb density, g/cm 3 ;
Wcru - влажность мякиша, %;W cru - crumb moisture content, %;
• ε - относительная деформация - частное от деления деформации мякиша h, мм на высоту цилиндра мякиша Н, мм:• ε - relative deformation - quotient of the crumb deformation h, mm divided by the height of the crumb cylinder H, mm:
• σ, Па - напряжение, создаваемое при сжатии мякиша - частное от деления усилия нагружения (Fl, N) на площадь цилиндра мякиша (Scru, м2):• σ, Pa - stress created during crumb compression - quotient from dividing the loading force (F l , N) by the area of the crumb cylinder (S cru , m 2 ):
• EI, Па - модуль упругости межпоровых стенок, частное от деления напряжения на первом участке (ΔσI, Па) на относительную деформацию (ΔεI):• E I , Pa - modulus of elasticity of the interpore walls, quotient of dividing the stress in the first section (Δσ I , Pa) by the relative strain (Δε I ):
• EII, Па - модуль упругости пористой структуры, частное от деления напряжения на втором участке (ΔσII, Па) на относительную деформацию (ΔεII):• E II , Pa - modulus of elasticity of the porous structure, quotient from dividing the stress in the second section (Δσ II , Pa) by the relative strain (Δε II ):
• Аобщ, Дж/г - общее количество удельной механической энергии, затрачиваемой на сжатие мякиша до значения hобщ=5 мм:• Atotal , J/g - total amount of specific mechanical energy expended on compressing the crumb to the value of htotal =5 mm:
где: - масса пробы мякиша, гWhere: - crumb sample weight, g
• Aупр, Дж/г- количество удельной механической энергии, связанное с восстановлением структуры мякиша за счет упругой деформации при реверсивном движении индентора до конечного усилия 10 гс в положение hпл:• A control , J/g - the amount of specific mechanical energy associated with the restoration of the structure of the crumb due to elastic deformation during the reverse movement of the indenter to a final force of 10 gf in position h pl :
• Апл, Дж/г - количество удельной механической энергии, приводящее к изменению структуры мякиша за счет пластической деформации:• A pl , J/g - the amount of specific mechanical energy, leading to a change in the structure of the crumb due to plastic deformation:
• Dcoh - критерий когезии мякиша (потери связности структуры мякиша) хлебобулочного изделия при 2-цикличном сжатии цилиндрической пробы его на 25% от высоты:• Dcoh - crumb cohesion criterion (loss of cohesion of the crumb structure) of a bakery product during 2-cycle compression of its cylindrical sample by 25% of the height:
• Vч - скорость черствления, гс/сутки:• Vch - staleness rate, gf/day:
Методика определения показателей текстуры мякиша хлебобулочных изделий при циклическом - двухкратном сжатии его пробы моделирует органолептическую оценку структурно-механических свойств мякиша при пережевывании, когда он подвергается многократному сжатию.The technique for determining the texture indices of the crumb of bakery products during cyclic - two-fold compression of its sample simulates the organoleptic assessment of the structural and mechanical properties of the crumb during chewing, when it is subjected to repeated compression.
На фиг. 4 приведены семейства кривых изменения усилия нагружения при циклическом сжатии цилиндрической пробы мякиша в зависимости от величины деформации для батонов нарезных с разной продолжительностью хранения после выпечки - 12; 36; 60; 84 и 108 ч. На фиг. 4 видно разное реологическое поведение мякиша при первом и повторном сжатии, которое проявляется в разном количестве затрачиваемой механической энергии на деформацию мякиша, что можно объяснить потерей связности структуры мякиша или упругости межпоровых стенок капиллярно-пористой структуры. Данное явление было использовано для разработки безразмерного критерия, отражающего степень черствости хлебобулочных изделий при хранении, который представляет собой частное от деления количества механической энергии (АII пл), затраченной на пластическую деформацию мякиша при втором цикле сжатия (2ц) на количество механической энергии (АI пл), расходуемой на пластическую деформацию мякиша при первом цикле сжатия (1ц):In FIG. 4 shows families of curves for changing the loading force during cyclic compression of a cylindrical crumb sample depending on the amount of deformation for sliced loaves with different storage times after baking - 12; 36; 60; 84 and 108 hours. In Figs. Figure 4 shows the different rheological behavior of the crumb during the first and repeated compression, which manifests itself in a different amount of mechanical energy expended on the deformation of the crumb, which can be explained by the loss of connectivity of the crumb structure or the elasticity of the interpore walls of the capillary-porous structure. This phenomenon was used to develop a dimensionless criterion that reflects the degree of staleness of bakery products during storage, which is the quotient of dividing the amount of mechanical energy (А II pl ) spent on the plastic deformation of the crumb during the second compression cycle (2c) by the amount of mechanical energy (А I pl ), spent on the plastic deformation of the crumb during the first compression cycle (1c):
Dcoh=АII пл/АI пл. Dcoh \u003d A II pl / A I pl.
Таким образом, разрабатываемый метод определения показателей текстуры мякиша цилиндрической формы с известной массой и объемом, заключается в контроле кинетики усилия нагружения на инденторе «Поршень ∅49» при первом (1ц) сжатии мякиша на 25% от высоты пробы, а затем при реверсивном движении индентора до конечного усилия нагружения Fкон, равного начальному усилию касания Fкас. После этого делается пауза в течение 180 с и затем осуществляется повторное сжатие (2ц) этой же пробы мякиша с таким же режимом сжатия. Затем осуществляется математическая обработка полученных кривых деформации мякиша.Thus, the developed method for determining the texture indices of a cylindrical crumb with a known mass and volume is to control the kinetics of the loading force on the indenter "Piston ∅49" during the first (1c) compression of the crumb by 25% of the sample height, and then during the reverse movement of the indenter up to the final loading force F con , equal to the initial touch force F cas . After that, a pause is made for 180 s and then re-compression (2c) of the same crumb sample with the same compression mode is carried out. Then the mathematical processing of the obtained crumb deformation curves is carried out.
На фиг. 4 видно, что при втором цикле сжатия цилиндрической пробы мякиша батона нарезного с разной продолжительностью хранения наблюдается иной характер изменения усилия нагружения, обусловленный меньшей сопротивляемостью усилию сжатия за счет потери упругости межпоровых стенок мякиша и тем самым предопределяющей меньшее количество механической энергии, затрачиваемой при повторном сжатии цилиндра. Возрастание потери упругих свойств мякиша обусловлено сроком хранения батона нарезного.In FIG. 4 it can be seen that during the second cycle of compression of a cylindrical sample of the crumb of a sliced loaf with different storage duration, a different character of the change in the loading force is observed, due to the lower resistance to the compression force due to the loss of elasticity of the interpore walls of the crumb and thereby predetermining a smaller amount of mechanical energy expended during re-compression of the cylinder . The increase in the loss of the elastic properties of the crumb is due to the shelf life of the sliced loaf.
Все физико-химические характеристики мякиша, установленные при двухкратном сжатии цилиндрической пробы батона нарезного батона в зависимости от продолжительности хранения приведены в табл. 2.All physical and chemical characteristics of the crumb, established by double compression of a cylindrical sample of a sliced loaf of loaves, depending on the duration of storage, are given in Table. 2.
Из табл. 2 видно, что изменение индекса твердости (Ih) мякиша батона нарезного составило от 22 до 58 гс/[(г/см3)⋅%] в течение трех суток хранения, а безразмерного критерия - критерия когезии (Dcoh) - от 0,87 до 0,58. Показатель (ΔАобщ) - показатель разницы между количеством механической энергии (АIобщ), затрачиваемой на деформацию мякиша в первом цикле и количеством механической энергии (АIIобщ) - во втором цикле, увеличился в зависимости от продолжительности хранения батона нарезного более чем в 17 раз - от 0,127 до 2,255Дж/г × Е-3. Динамика данного показателя приведена на фиг. 5.From Table. 2 it can be seen that the change in the hardness index (Ih) of the sliced loaf crumb ranged from 22 to 58 gf / [(g / cm 3 )⋅%] during three days of storage, and the dimensionless criterion - the cohesion criterion (Dcoh) - from 0.87 up to 0.58. Indicator (ΔAtot) - an indicator of the difference between the amount of mechanical energy (A I total) spent on the deformation of the crumb in the first cycle and the amount of mechanical energy (A II total) - in the second cycle, increased depending on the duration of storage of a sliced loaf by more than 17 times - from 0.127 to 2.255 J / g × E-3. The dynamics of this indicator is shown in Fig. 5.
На фиг. 5 наблюдается точка перегиба «а», соответствующая сроку хранения в течение 72 ч и отражающая завершение процесса черствления мякиша.In FIG. 5, an inflection point "a" is observed, corresponding to a storage period of 72 hours and reflecting the completion of the crumb hardening process.
На фиг. 6 и 7 приведены графики изменения показателя Ih и критерия Dcoh мякиша батона нарезного при хранении в течение 108 часов.In FIG. Figures 6 and 7 show graphs of changes in the Ih index and the Dcoh criterion of the sliced loaf crumb during storage for 108 hours.
Из фиг. 6 и 7, видно, что безразмерный критерий когезии мякиша является наиболее информативным показателем состояния структуры мякиша и на третьи сутки хранения, когда фактически завершается переход аморфной структуры зерен крахмала в кристаллическое состояние и межпоровые стенки мякиша становятся более «хрупкими», то просматривается выход данного показателя на уровень платофазы, однозначно отражающей, что хлеб становится черствым и появляется возможность в однозначной оценке соответствия структурно-механических свойств мякиша или его реологического поведения сроку годности, отраженному в нормативной документации на данный вид изделий.From FIG. 6 and 7, it can be seen that the dimensionless criterion of crumb cohesion is the most informative indicator of the state of the crumb structure, and on the third day of storage, when the transition of the amorphous structure of starch grains to the crystalline state is actually completed and the interpore walls of the crumb become more “brittle”, then the yield of this indicator is observed. to the level of plateau phase, which unambiguously reflects that the bread becomes stale and it becomes possible to unambiguously assess the compliance of the structural and mechanical properties of the crumb or its rheological behavior with the shelf life specified in the regulatory documentation for this type of product.
Таким образом, на основании проведенных исследований, разработан комплексный метод определения показателей текстуры мякиша хлебобулочных изделий, основанный на использовании двукратного нагружения цилиндрической пробы мякиша и сравнительного анализа измеряемых структурно-механических характеристик его с помощью информационно-измерительной системы, включающей прибор текстуроанализатор «Структурометр СТ-2».Thus, on the basis of the studies carried out, a comprehensive method for determining the texture parameters of the crumb of bakery products has been developed, based on the use of a double loading of a cylindrical crumb sample and a comparative analysis of its measured structural and mechanical characteristics using an information-measuring system, including a texture analyzer device "Structurometer ST-2 ".
Разработанный метод контроля показателей текстуры мякиша хлебобулочных изделий, основанный на циклическом - двухкратном способе сжатия цилиндрической пробы мякиша на величину деформации, составляющую 25% от высоты пробы, позволяет определять безразмерный критерий когезии (Dcoh) для оценки степени черствости хлебобулочных изделий при хранении - критерий потери упругости межпоровых стенок мякиша, представляющий собой отношение количества механической энергии (АII пл), затрачиваемой на пластическую деформацию пробы мякиша при повторном ограниченном сжатии к количеству механической энергии (AI пл), затрачиваемой на пластическую деформацию мякиша при первичном ограниченном сжатии, при этом установлена динамика изменения критерия когезии мякиша при хранении батона нарезного, в течение 3 суток хранения и диапазон изменения данного критерия - от 0,87 до 0,58.The developed method for monitoring the parameters of texture of the crumb of bakery products, based on a cyclic - two-fold method of compressing a cylindrical sample of the crumb by a deformation value of 25% of the height of the sample, allows you to determine the dimensionless cohesion criterion (Dcoh) to assess the degree of staleness of bakery products during storage - the criterion for loss of elasticity interpore walls of the crumb, which is the ratio of the amount of mechanical energy (А II pl ) expended on plastic deformation of the crumb sample under repeated limited compression to the amount of mechanical energy (A I pl ) expended on plastic deformation of the crumb under primary limited compression, while the dynamics changes in the criterion of cohesion of the crumb during storage of a sliced loaf, within 3 days of storage and the range of change of this criterion is from 0.87 to 0.58.
Claims (2)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2800725C1 true RU2800725C1 (en) | 2023-07-27 |
Family
ID=
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU32198A1 (en) * | 1931-02-16 | 1933-09-30 | С.К. Аксельрод | A device for determining the content of burrows in m grain bread |
RU2085940C1 (en) * | 1994-07-06 | 1997-07-27 | Юрий Васильевич Голубев | Device for determining form stability of bread |
RU44460U1 (en) * | 2004-11-15 | 2005-03-27 | Кычаков Анатолий Деонисович | INSTALLATION FOR SOFTENING THE BREAD CAKES |
RU2515118C2 (en) * | 2012-08-23 | 2014-05-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский государственный энергетический университет" (ФГБОУ ВПО "КГЭУ") | Method to measure porosity of bakery product and device for realisation |
RU2677820C2 (en) * | 2013-09-27 | 2019-01-21 | Сенсабилити Пти Лтд | Method and apparatus for identifying content property of foodstuff |
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU32198A1 (en) * | 1931-02-16 | 1933-09-30 | С.К. Аксельрод | A device for determining the content of burrows in m grain bread |
RU2085940C1 (en) * | 1994-07-06 | 1997-07-27 | Юрий Васильевич Голубев | Device for determining form stability of bread |
RU44460U1 (en) * | 2004-11-15 | 2005-03-27 | Кычаков Анатолий Деонисович | INSTALLATION FOR SOFTENING THE BREAD CAKES |
RU2515118C2 (en) * | 2012-08-23 | 2014-05-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский государственный энергетический университет" (ФГБОУ ВПО "КГЭУ") | Method to measure porosity of bakery product and device for realisation |
RU2677820C2 (en) * | 2013-09-27 | 2019-01-21 | Сенсабилити Пти Лтд | Method and apparatus for identifying content property of foodstuff |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Wang et al. | It’sa maze: the pore structure of bread crumbs | |
Autio et al. | Bread quality relationship with rheological measurements of wheat flour dough | |
Fiszman et al. | Instrumental measurement of adhesiveness in solid and semi‐solid foods. A survey | |
Bourne | Basic principles of food texture measurement | |
Stojceska et al. | A comparison of the ability of several small and large deformation rheological measurements of wheat dough to predict baking behaviour | |
US9057666B2 (en) | Method of and apparatus for measuring viscous and elastic properties of a gluten-containing substance | |
AU753001B2 (en) | A method of analyzing a sample of a product having a starch content, and an apparatus for such analyze | |
RU2800725C1 (en) | Method for cyclic control of structural and mechanical characteristics of the crumb of bakery products | |
CN102053137A (en) | Testing device for fermenting and slaking process of dough | |
TSUJI | Texture profile analysis of processed foods using the tensipresser and the multi‐point mensuration method | |
GB2025070A (en) | Method of determining characteristic rheological quantities of viscoelastic materials | |
JP2016057278A (en) | Evaluation method and evaluation device of rice kind, and test paper | |
CN104705366A (en) | Method for controlling dough kneading automation of breads and bread production method | |
Chernykh et al. | Methodology of instrumental control of bakery crumb characteristics | |
Bourne | Texture measurements on finished baked goods | |
Chernykh et al. | Rheological evaluation of the grade of freshness of bakery products | |
Hruškova et al. | Evaluation of wheat flour characteristics by the alveo-consistograph. | |
Bourne | Practical texture measurements of cereal foods | |
Bagley et al. | THE COMPUTATION OF VISCOSITY AND RELAXATION TIME OF DOUGHS FROM BIAXIAL EXTENSION DATA 1 | |
JP7256714B2 (en) | Melt-in-the-mouth evaluation method for bakery products | |
US20220079170A1 (en) | Method for determining a kneading state of a dough, system for monitoring the kneading state and kneading machine | |
Whitworth et al. | Measuring and addressing texture challenges in healthy baked products | |
Melis et al. | The Role of Formulation and Working Parameters on the Rheological Properties of Semolina Doughs for the Production of Carasau Bread | |
Ingelin et al. | Mixograph absorption determination by response surface methodology | |
Cauvain | Applications of rheological analysis to dough and texture analysis to bread |