215

Andrzej Neryng, Jerzy G bski

Katedra Techniki i Technologii Gastronomicznej

Katedra Organizacji i Ekonomiki Konsumpcji

SGGW Warszawa.

Analiza wpływu parametrów procesu miesienia na jako pieczywa

ytnio-pszennego

Streszczenie:

W pracy przedstawiono mo liwo ci kontroli parametrów procesu miesienia

ytnio-pszennego ciasta chlebowego ze szczególnym uwzgl dnieniem miesienia

ze zmniejszon pr dko ci obrotow mieszadła w miesiarce spiralnej.

Kontrolowanymi parametrami procesu były: moment na wale mieszadła,

temperatura wyrabianej masy oraz czas trwania procesu. Rejestracja

parametrów procesu realizowana była przez komputer PC z zastosowaniem

karty przetwornika analogowo-cyfrowego. Wyniki pracy dowodz , i zmiana

czasu trwania miesienia z obni on pr dko ci obrotow mieszadła mała istotny

wpływ na jako gotowego wyrobu, któr oceniono w sposób instrumentalny

oraz sensoryczny.

Słowa kluczowe: proces miesienia, ciasto chlebowe, kontrola procesu

technologicznego, zarz dzanie procesem.

Wprowadzenie

Pieczywo odgrywa podstawow rol w ywieniu człowieka. Stanowi ono w

diecie około 80% wszystkich produkowanych przetworów zbo owych i jest

wa nym ródłem składników energetycznych, budulcowych i reguluj cych.

Obecnie przeci tne miesi czne spo ycie pieczywa wynosi 7-8 kg/osob .

Bior c pod uwag udział poszczególnych rodzajów pieczywa, najwi cej, bo

a 77-83% ł cznej ilo ci spo ywanego pieczywa stanowi pieczywo mieszane

( ytnio-pszenne), tj. około 74-79 kg/osob /rok, co daje 6-6,5 kg miesi cznie.

Pieczywa pszennego spo ywamy około 15% - tj. 13-15 kg/osob /rok, co daje

miesi czne spo ycie na poziomie 1,1-1,3 kg. W najmniejszych ilo ciach, bo

tylko około 2 kg/osob rocznie spo ywane jest pieczywo ytnie, co

miesi cznie daje 150-200 g [ widerski 1999]. Z punktu widzenia

ywieniowego jako optymaln struktur spo ycia uwa a si : 65% ogólnej

ilo ci pieczywa mieszanego, 15% pieczywa ciemnego pszennego i ytniego

oraz 20% pieczywa jasnego pszennego.

Bardzo istotna pozostaje jako produkowanego pieczywa, która uzale niona

jest od wielu czynników. Jednym z nich jest proces wytwarzania. Za w

procesie wytwarzania istotnym jest proces przygotowania ciasta. Wa ne,

poza składem surowcowym, jest dobranie odpowiedniego urz dzenia, jak

równie wła ciwego czasu miesienia.

Wraz z rozwojem techniki ulegał zmianom zakres stosowanej technologii

przetwarzania. Obecnie w stosowanym procesie przetwarzania surowców

wykorzystuje si w badaniach zjawiska z pogranicza chemii, fizyki i biologii w

celu ustalenia procesu produkcyjnego umo liwiaj cego popraw jako ci

wyrobu finalnego, oraz szybsze i ta sze prowadzenie procesu

technologicznego [Ambroziak 1998].

216

Cel i zakres pracy

Celem pracy było okre lenie wpływu czasu miesienia z obni on pr dko ci

mieszadła na cechy reologiczne wyrobionej masy, cechy fizyczne i

sensoryczne gotowego wyrobu.

Metodyka

Analizowano proces miesienia ciasta chlebowego z wykorzystaniem

miesiarek spiralnych. Materiałem badawczym były ciasta ytnio-pszenne

o: 70% udziale maki ytniej, 30% m ki pszennej; 60% m ki ytniej, 40% m ki

pszennej; 50% m ki ytniej i 50% m ki pszennej, przy 70% udziale wody w

stosunku do m ki. Dodatki dro d y, suchego zakwasu i soli pozostawały na

stałym poziomie.

Do procesu wytwarzania struktury u yto miesiark spiraln Sigma MG 12

z wbudowanymi urz dzeniami własnej konstrukcji do pomiaru momentu na

wale mieszadła oraz temperatury wyrabianej masy. Rejestracj parametrów

procesu miesienia prowadzono z u yciem komputera PC wyposa onego w

kart przetwornika analogowo-cyfrowego firmy ADVANTECH PCL 818L. Do

gromadzenia danych pomiarowych zastosowano pakiet Genie.

We wszystkich badanych próbach okre lono optymalne czasy miesienia

(pozwalaj ce na wykształcenie prawidłowej struktury) przy nominalnej

pr dko ci obrotowej mieszadła (120 obr/min). W nast pnej cz ci pracy

zbadano mo liwo podziału procesu wyrabiania ciasta na dwa etapy:

wst pny (zarabianie ciasta) i miesienie wła ciwe. Zarabiane ciasta

prowadzono przy szybko ci mieszadła zmniejszonej do połowy pr dko ci

nominalnej (60 obr/min). Proces zarabiania ciasta przy zmniejszonej

pr dko ci mieszadła prowadzono w ró nym czasie, zaczynaj c od 60s a

ko cz c na 300s.

Po zako czeniu procesu miesienia próbki poddano ocenie wła ciwo ci

reologicznych. Badania wła ciwo ci reologicznych przeprowadzono stosuj c

reotest rotacyjny firmy Haake RT 20. Ocenian cech reologiczn była

warto modułu spr ysto ci G” [Ferguson 1995, Weipert 1997].

Przygotowane ciasto poddano dalszej obróbce technologicznej: podział na

k sy, rozrost, wypiek. Gotowy wyrób oceniano instrumentalnie stosuj c test

ci cia w maszynie wytrzymało ciowej Instron 4301. Ocenianymi cechami

fizycznymi były: maksymalna siła ci cia (twardo ) oraz ugi cie przy

maksymalnej sile ci cia (elastyczno ).

Gotowe wyroby oceniano sensorycznie stosuj c skal pi ciopunktow .

Ocen obj to takie cechy jak: twardo , elastyczno , krucho , kształt oraz

wygl d na przekroju.

Wyniki bada

Analizuj c przebiegi momentu obrotowego na wale mieszadła mo emy

zaobserwowa , i najwi kszy opór w trakcie miesienia stawiały ciasta o

zawarto ci m ki ytniej 70%. Przy wyrabianiu tych ciast warto maksymalna

mierzonego momentu utrzymywała si na poziomie zbli onym do

217

maksymalnego przez długi czas, bowiem ju po około 4 minutach warto ta

była zbli ona do warto ci maksymalnej i trwała na zbli onym poziomie do

około 12 minuty (rysunek 1). Ciasta z 70% udziałem m ki ytniej były najmniej

wra liwe na zbyt długi czas miesienia tzn. nie ulegały zmianom synerezy i

destrukcji przestrzennego napowietrzonego układu.

Wyniki te dla praktycznego zastosowania oznaczaj , i najlepsz stabilizacj

struktury charakteryzuj si ciasta z 70% zawarto ci m ki ytniej. Tego

rodzaju ciasta s w niewielkim stopniu wra liwe na niszczenie struktury w

czasie przedłu onego procesu miesienia.

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

13

0

16

0

19

0

22

0

25

0

28

0

31

0

34

0

37

0

40

0

43

0

46

0

49

0

52

0

55

0

58

0

61

0

64

0

67

0

70

0

73

0

76

0

79

0

82

0

Czas trwania procesu [s]

M

om

en

t [

N

m

]

M 70%

M 60%

M 50%

Rys. 1. Przebiegi zmian momentu obrotowego na wale mieszadła

w ci gu 14 min. miesienia ze stał pr dko ci obrotow

mieszadła 120 obr/min.

Fig. 1. Runs of changes in output torque of a mixer within 14

minutes of kneading at constant rotational speed of a

mixer 120 rpm

218

Najwi kszy przyrost temperatury wyrabianej masy zaobserwowano dla

prób o zawarto ci m ki ytniej 50%. Najmniejszy wzrost temperatury

wyrabianej masy zanotowano w próbach z 70% udziałem m ki ytniej

(rysunek 2).

20

22

24

26

28

30

32

34

13

0

17

0

21

0

25

0

29

0

33

0

37

0

41

0

45

0

49

0

53

0

57

0

61

0

65

0

69

0

73

0

77

0

81

0

Czas [s]

Te

m

pe

ra

tu

ra

w

yr

ab

ia

ne

j m

as

y

[°

C

]

M 70%

M 60%

M 50%

Rys 2. Przebiegi zmian temperatury dla ró nych receptur w ci gu

14 minut miesienia ze stał pr dko ci obrotow

mieszadła.

Fig. 2. Runs of changes in temperature for different recipes

within 14 minutes of kneading at constant rotational

speed of a mixer

Ocena jako ci przygotowanego ciasta poprzez pomiar jego spr ysto ci

wykazała, i najwi ksza spr ysto wynosz ca nawet ponad 30 000 Pa

wyst piła w ciastach o najwi kszej (50%) zawarto ci m ki pszennej.

Najlepszymi wła ciwo ciami spr ystymi w próbie o zawarto ci m ki

pszennej 50% charakteryzowała si masa wyrabiana przez 120s z pr dko ci

mieszadła 60 obr/min (rysunek 4). Maksymalne warto ci modułu spr ysto ci

ciasta w pozostałych badanych próbach wyst piły równie po miesieniu z

obni on pr dko ci przez okres 120s.

W pomiarach maksymalnej siły ci cia P

max

zaobserwowano we wszystkich

badanych próbach wzrost siły ci cia spowodowany przedłu aniem miesienia

z pr dko ci 60 obr/min, co powodowało zwi kszenie twardo ci chleba.

Analiza ugi cia przy maksymalnej sile ci cia l

max

informuje nas o

elastyczno ci wyrobu. W próbach o 70% zawarto ci m ki ytniej najwi ksz

elastyczno ci charakteryzował si wyrób, w którym zastosowano 120s czas

miesienia z obni on pr dko ci . Najwy sz ocen sensoryczn dla tego

składu uzyskała próba wyrabiana z obni on pr dko ci przez 180s.

Najwi ksz wydajno (obj to ) posiadała równie próba wyrabiana przez

180s.

219

0

5000

10000

15000

20000

25000

15 30 45 60 75 90 105 120 135 150 165 180 195 210 225 240 255 270 285 300

Czas [s]

M

od

uł

s

p

ys

to

ci

G

"

[P

a]

60 s

120 s

180 s

240 s

300 s

czas [s]

Rys. 3. Moduł spr ysto ci G” dla prób o zawarto ci m ki ytniej

70% i zawarto ci m ki pszennej 30% wyrabianych w

ró nych czasach, z połow pr dko ci nominalnej

(60 obr/min).

Fig. 3. Modulus of elasticity „G” of dough with 50% rye flour

content and 30% wheat flour content kneaded within

different times at half a nominal speed (60 rpm)

W próbach o zawarto ci m ki ytniej 60% do wysoka elastyczno

wyrobów utrzymywała si w przypadku mas poddanych miesieniu z obni on

pr dko ci (60 obr/min) w czasie od 120 do 240s. Najlepsz za ocen

sensoryczn zanotowano dla wyrobu, dla którego zastosowano 180s czas

miesienia z obni on pr dko ci . Maksymalna wydajno wyst piła w próbie

wyrabianej z połow pr dko ci przez 3 minuty. Dłu szy czas miesienia z t

pr dko ci powodował znaczne zmniejszenie wydajno ci.

Najbardziej stabiln elastyczno posiadały próby o najmniejszej zawarto ci

m ki ytniej (50%) oraz utrzymywała si ona na zbli onym poziomie dla mas

wyrabianych z połow pr dko ci nominalnej przez czas od 60 do 240s.

Najwy sz ocen sensoryczn oraz wydajno zaobserwowano dla pieczywa

otrzymanego z ciasta wyrabianego z obni on pr dko ci mieszadła przez

60s.

220

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

0 15 30 45 60 75 90 105 120 135 150 165 180 195 210 225 240 255 270 285 300 315

Czas [s]

M

od

uł

s

pr

ys

to

ci

G

"

[P

a]

60 s

120 s

180 s

240 s

300 s

czas [s]

Rys 4. Moduł spr ysto ci G” ciast o zawarto ci m ki ytniej 50%

uzyskiwanych przy ró nych czasach zarabiania z

pr dko ci (60 obr/min).

Fig. 4. Modulus of elasticity „G” of dough with 50% rye flour

content kneaded within different times at a speed (60

rpm)

0

5

10

15

20

25

30

35

40

60

120

180

240

300

P

m

ax

[

N

],

I

m

ax

[

m

m

],

o

ce

na

s

en

so

ry

cz

na

[p

kt

]

82%

84%

86%

88%

90%

92%

94%

96%

98%

100%

Czas miesienia ze zmniejszon pr dko ci [s]

W

yd

aj

no

[

%

]

Pmax [N]

Imax [mm]

Wydajno [%]

Sensoryka [pkt]

Rys 5. Ocena instrumentalna i sensoryczna cech gotowego

wyrobu o 70% dodatku m ki ytniej

Fig. 5. Instrumental and sensory analyses of finished product

characteristics with a 70% addition of rye flour

[p

kt

]

221

0

5

10

15

20

25

30

35

40

60

120

180

240

300

Czas miesienia ze zmniejszon pr dko ci [s]

P

m

ax

[N

],

Im

ax

[m

m

],

oc

en

a

se

ns

or

yc

zn

a

[p

kt

]

75%

80%

85%

90%

95%

100%

W

yd

aj

no

[%

]

Pmax [N]

Imax [mm]

Wydajno [%]

Sensoryka [pkt]

Rys 6. Ocena instrumentalna i sensoryczna cech gotowego

wyrobu o 60% dodatku m ki ytniej.

Fig. 6. Instrumental and sensory analyses of finished product

characteristics with a 60% addition of rye flour

0

5

10

15

20

25

30

35

40

60

120

180

240

300

Czas miesienia ze zmniejszon pr dko ci [s]

P

m

ax

[N

],

Im

ax

[m

m

],

oc

en

a

se

ns

or

yc

zn

a

[p

kt

]

80%

82%

84%

86%

88%

90%

92%

94%

96%

98%

100%

W

yd

aj

no

[%

]

Pmax [N]

Imax [mm]

Wydajno [%]

Sensoryka [pkt]

Rys 7. Ocena instrumentalna i sensoryczna cech gotowego

wyrobu o 50% dodatku m ki ytniej.

Fig. 7. Instrumental and sensory analyses of finished product

characteristics with a 50% addition of rye flour

Wnioski

Istnieje zale no pomi dzy czasem miesienia z pr dko ci równ połowie

pr dko ci nominalnej a wła ciwo ciami reologicznymi masy.

222

Zbyt krótki czas miesienia z obni on pr dko ci spowodował niewła ciwe

„zarobienie” ciasta i ni sz jako pieczywa ocenian instrumentalnie, jak

i sensorycznie. Zbyt długi czas miesienia z t pr dko ci spowodował

powstanie bardziej zbitej struktury.

Zarówno krótszy, jak i dłu szy od stosowanego w praktyce czas miesienia z

pr dko ci mieszadła 60 obr/min spowodował zmniejszenie wydajno ci

obj to ciowej gotowego wyrobu.

Bibliografia

Ambroziak Z. 1998: Produkcja piekarsko-ciastkarska, WSiP. Warszawa.

Ferguson J., Kembłowski Z., 1995: Reologia stosowana płynów.

Wydawnictwo MARCUS s. c. Łód .

widerski F. Red. 1999: Towaroznawstwo

ywno ci przetworzonej.

Wydawnictwo SGGW, Warszawa.

Weipert D. 1997: Determining rheological properties of cereal products using

dynamic mechanical analysis in compression mode, American Association of

Cereal Chemists, Inc. Vol. 42, NO.3.

The control and operation of structure creating process by using helix

mixer

Sumary:

In this research work is presented the control posibilitis in the rye-weat

dough structure creation by appling helix mixer. It was controled

moment on the shaft and the temperature of mixed mass. The

registration process was curried by PC computer with appling analog-

digital processor. The research results gave evidence that the mixing

duration time dependent on flour taking part in. The diversified water

contribution had no essential influence on the mixing lasting process.

Key words: structure creation, bread dough, the process control and

process management