Способы улучшения качества макаронных изделий

Для производства макаронных изделий хорошего качества следует:

—       производить выбор ассортимента продукции в зависимости от качества перерабатываемой муки;

—       использовать муку с хорошими макаронными свойствами;

—       соблюдать оптимальные режимы ведения всех стадий технологического процесса;

—       применять добавки-улучшители при переработке муки пониженного качества.

 Дефекты макаронных изделийДефекты макаронных изделий могут быть вызваны двумя основными причинами. Во-первых, дефекты, обусловленные качеством перерабатываемой муки, во-вторых, вызванные отклонениями от оптимальных режимов проведения отдельных стадий технологического процесса.

К дефектам сырых макаронных изделий относятся:

—       слипание изделий между собой;

—       шероховатая поверхность;

—       белесая мучнистая поверхность;

—       растягивание выпрессовываемых длинных изделий под действием собственной массы;

—       продольный разрыв выпрессовываемых трубчатых изделий;

—       смятые торцы трубчатых изделий;

—       сплющенные трубки;

—       трещины в местах перегиба изделий на бастунах.

Наиболее характерными дефектами готовых изделий являются:

—       цвет беловатый и белый с серым или коричневатым оттенком (при пониженном показателе желтизны);

—       мучнистый излом;

—       белесая поверхность;

—       шероховатая поверхность;

—       наличие крошки и деформированных изделий;

—       пониженные показатели варочных свойств (повышенные слипаемость и содержание сухих веществ в варочной воде, снижение показателя сохранности формы);

—       вспучивание (прокисание);

—       плесневение.

Белесость. При отсутствии вакуумирования теста на шнековых макаронных прессах возможно выпрессовывание белесых макаронных изделий даже при использовании муки из твердой пшеницы. Установлено, что белесый цвет макаронных изделий обусловлен исключительно физическим процессом насыщения теста множеством мельчайших пузырьков воздуха при его интенсивном перетирании в шнековой камере, т.е. является следствием своеобразного взбивания теста в шнековой камере и получения пенообразной структуры.  В результате этого цвет изделий становится белым даже при наличии значительного количества каротиноидных пигментов. При прессовании крутого макаронного теста возрастает интенсивность его перетирания, в результате чего оставшийся в тесте воздух превращается в микропузырьки, распределенные по всему объему теста.

Устранить выпрессовывание белесых изделий на шнековых прессах без вакуумирования теста или с неэффективной системой вакуумирования можно двумя способами. Первый — повышением давления прессования, что будет способствовать более полному выдавливанию воздуха из теста при его уплотнении в шнековой камере. Охладив тесто путем подачи холодной воды в рубашку шнекового цилиндра и повысив таким образом давление прессования, можно добиться желаемого результата. Однако при охлаждении теста увеличивается его вязкость, а значит, возрастает интенсивность его перетирания — растет расход энергии на прессование, снижается скорость выпрессовывания, а белесый цвет не всегда исчезает. Более эффективным является другой способ. Для этого повышают пластичность теста, в частности, увеличивают влажность или повышают температуру, но только не за счет перетирания теста, а путем предварительного нагревания его перед поступлением на прессование (высокотемпературные режимы замеса и формования).

Шероховатость. При использовании металлических матриц без пластмассовых вставок поверхность выпрессовываемых изделий получается менее гладкой, а при недостаточной обработке поверхности формующей щели — шероховатой. Это объясняется прилипанием теста к поверхности формующей щели: прилипший к ней слой теста остается неподвижным, и следующие, внутренние, слои движутся, преодолевая силы сцепления частиц теста между собой, отрываясь от прилипшего слоя. В результате на поверхности изделий образуются заусенцы (надрывы). Иногда прилипший к формующей щели слой теста под влиянием тех или иных факторов отрывается и остается на поверхности продукта в виде тестового кольца, называемого «чулком».

Величина шероховатости изделий зависит от степени прилипания теста к поверхности формующей щели и от пластичности: при более пластичном тесте происходит как бы затягивание заусенцев и поверхность получается более гладкой. Наиболее сильно тесто прилипает к нержавеющей стали, меньше — к латуни и еще слабее — к бронзе. Чем хуже обработана поверхность формующей щели, тем сильнее прилипает тесто, поэтому шлифовка является обязательной при изготовлении макаронных матриц без фторопласта.

К фторопласту макаронное тесто практически не прилипает, поэтому при использовании матриц с фторопластовыми вставками всегда получаются изделия с гладкой поверхностью.

Следует помнить, что шероховатая поверхность придает изделиям беловатый цвет вследствие рассеяния ею падающих на нее лучей света. Поэтому даже при использовании муки с высоким содержанием каротиноидных пигментов такие изделия не будут иметь янтарно-желтый цвет. Кроме того, при варке изделия с шероховатой поверхностью будут терять большое количество сухих веществ.

Для улучшения состояния поверхности макаронных изделий необходимо:

—       использовать макаронную муку;

—       применять матрицы из сплавов с повышенной антиадгезионной способностью (бронза, латунь);

—       устанавливать матрицы с вставками и кольцами, вкладышами из тефлона (фторопласта);

—       увеличивать пластичность макаронного теста путем изменения влажности на 1-1,5 % и температуры теста перед матрицей до 60 °С — для длинных и 70 °С для коротких;

—       использовать режим высокотемпературного формования с прогревом металлической матрицы до 100-110 °С или до 75-85 °С для матриц с тефлоновыми вставками.

Потемнение. Причинами потемнения макаронной продукции является либо реакция образования меланинов, либо реакция меланоидинообразования, которая может иметь место при выработке макаронных изделий с обогатителями при использовании режимов сверхвысокотемпературной сушки. Большей способностью к потемнению обладает мука более низких сортов, мука, смолотая из проросшего или морозобойного зерна. Способы предотвращения потемнения макаронной продукции направлены на инактивацию фермента полифенолоксидазы. Физические методы: использование высокотемпературных режимов замеса, формования, сушки терморадиционной (ИК), СВЧ сушки, пропаривание, предварительная термообработка. Химические методы: внесение аскорбиновой кислоты, поваренной соли.

Вспучивание, прокисание. Возбудителями вспучивания и прокисания макаронной продукции являются гетероферментативные молочно-кислые бактерии. Вспучивание возможно при сильном обсеменении муки и воды, а также при задержке отформованного полуфабриката перед сушкой, т.е. при нарушении технологического режима разделки. Молочнокислые бактерии сбраживают сахара муки с образованием кислот, в том числе и летучих. У макаронных изделий появляется неприятный кислый  вкус, запах, повышенная титруемая кислотность. На поверхности изделий наблюдаются бугорки различной величины с пустотами.

Плесневение. Причиной плесневения является повышение влажности сухих макаронных изделий выше 16 % при действии плесневых грибов рода Aspengillus, Penicillium, Rhizopus и т.д. Ферменты этих микроорганизмов гидролизуют углеводы, белки, липиды. У изделий появляется затхлый запах, неприятный вкус, на поверхности изделий появляются пятна и полосы разных цветов: белого, лилового, серо-зеленого и т.д. Для предотвращения микробиологической порчи макаронных изделий необходимо:

—       контролировать микробиологическое состояние сырья, оборудования, тары, производственных цехов;

—       соблюдать оптимальные режимы приготовления теста, обдувки, сушки, хранения;

—       проводить санитарную обработку оборудования, цехов и т.д.

Формирование макаронных изделий: физика процесса

Общеизвестно, что конструкция всех (отечественного и импортного производства) макаронных прессов имеет существенный недостаток: при работе пресса уплотненное макаронное тесто выпрессовывается через матрицу не равномерно, а прядями разной длины.

Рассмотрим причины неравномерного выхода продукта.

1.  1. Первой причиной является само физическое свойство теста. Тесто выпрессовывается в центре с наибольшей скоростью, а по мере удаления от центра скорость прессования уменьшается, затем увеличиваясь в самых крайних точках. Высокая скорость прессования в центре обусловлена законом течения вязкой пластичной массы в канале круглого сечения. Увеличение скорости выпрессовывания у внутренних стенок камеры обусловлено повышением температуры теста приблизительно на 5-7 градусов Цельсия. Повышение температуры происходит за счет адгезии теста к внутренней поверхности камеры, что в свою очередь приводит к интенсивному трению пристенных слоев. При этом механическая энергия превращается в тепловую, вследствие чего, температура теста повышается. Разогретое тесто обладает меньшей вязкостью, а значит, течет по стенкам матричных отверстий с большей скоростью. Законы гидроаэродинамики подтверждают, что увеличение температуры вязкой пластичной массы всего на несколько градусов приводит к увеличению скорости течения в 1,5-2 раза. Разница в скорости выпрессовывания повышает долю брака в связи с разной длиной макарон.

2.  2.    На распределение скоростей также влияет и работа шнека. В предматричное пространство шнеком подается винтообразно закрученный поток теста. Последним витком создается пульсирующее давление на выходящую массу. Наличие пульсации давления в предматричной камере приводит к неравномерности прессования полуфабриката, что не только уменьшает производительность, но и затрудняет автоматизацию последующих операций.

3.      Также на скорость выпрессовывания теста влияет конструкция матрицы и фильер. Если тесто, проходя через фильеры, встречает дополнительные сопротивления (неправильно расчитанно количество фильер в матрице, слишком тонкие стенки в фильере в макаронно-рожковой группе), то это приводит к уменьшению скорости прессования, увеличению гидравлического сопротивления, повышению энергоемкости процесса, а также к скорейшему истиранию фторопласта на фильерах. В результате сокращается срок их эксплуатации и возникает необходимость преждевременной замены. Поэтому производителям макаронных изделий следует более ответственно выбирать поставщика матриц и фильер. Разработчику макаронных фильер и матриц прежде всего нужно правильно расчитать проходное сечение матрицы. Многие производители просят установить в матрице фильер по максимуму, чтобы увеличить производительность, а это может привести к крайне нежелательным результатам: начиная от неравномерного выхода макаронных изделий, до провалов в прессовании изделий, когда тестомеистель не  успевает за шнеком. Бывают такие ситуации, когда производитель макаронных изделий хочет сменить формат. Важно понимать, что если уже существует корпус в определенном габарите с определенным количеством фильер, то в этот корпус может подойти не любая фильера в таком же габарите. Наблюдались ситуации, когда менялись фильеры просто на меньшую стенку (с 0.85мм, на 0.7мм) и в трехрядной матрице наблюдалось заметная разность длин изделий. И перед производителем уже стоял вопрос в том, что же делать: возвращать прежнюю стенку макарон или же заказывать новую предматричную матрицу-фильтр для выравнивания изделий в новых условиях. И такие задачи как: повышение производительности, снижение энергозатрат, улучшение качества получаемой продукции, уменьшение количества брака – должны решать совместно производитель макаронных изделий с производителем матриц и фильер.

Пути решения выравнивания давления в предматричной камере для равномерного выхода макаронных изделий.

Патентные исследования показали, что существует большое число технических решений, направленных на совершенствование конструкций рабочих органов макаронных прессов.

Известно устройство для формования вязких пищевых масс, защищенное авторским сви-

детельством СССР № 8394669. В этом устройстве с целью снижения энергозатрат и увеличения производительности в предматричной камере расположена винтовая направляющая, выполненная как одно целое с винтовой поверхностью шнека, при этом высота винтовой направляющей увеличивается по направлению к матрице так, что высота последнего витка составляет 1,5–2,5 высоты витка шнека, при этом наружная кромка винтовой направляющей соответствует конфигурации внутренней стенки предматричной камеры.

Данное техническое предположение представляется весьма перспективным.

Не меньший интерес представляет изобретение, защищенное авторским свидетельством

№858707 «Устройство для прессования макаронных изделий». В этом известном устройстве с целью выравнивания скорости прессования и улучшения тем самым качества макаронных изделий, вибратор выполнен в форме двояковыпуклой линзы, при этом соотношение объема вибратора к объему предматричной камеры равно 0,029–0,025.

По данным авторов изобретения общая производительность пресса увеличивается

в 1,2–1,4 раза. Кроме того, энергозатраты на единицу продукции снижаются на 20–30%. Однако эти данные нуждаются в экспериментальной проверке.

Известно также устройство для фомования вязких пищевых масс, защищенное авторским

свидетельством СССР № 1771644. В этом устройстве с целью повышения производительности путем устранения закручивания пищевой массы в предматричной камере винтовая направляющая смонтирована с возможностью вращения вокруг оси шнека и имеет направление витков, обратное виткам шнека.

Таким образом, в данном устройстве достигается полное устранение закручивания пище-

вой массы в предматричной камере и повышается производительность пресса: выпрессовывание через матрицу происходит с одинаковыми скоростями по всей ее площади, что обеспечивает одинаковые длины изделий.

Однако возникают сомнения в части положительного эффекта, достигаемого с помощью

регулируемого подвижного крепления винтовой направляющей.

Определенный интерес представляет месильное устройство и способ приготовления ма-

каронных изделий из теста, защищенное патентом РФ № 2005379. В основу данного изобретения положена задача создания устройства для тестоприготовления при производстве продукции без повышения температуры теста свыше 60–70 0С. Данный способ впервые позволяет отделить собственно тестоприготовление (особенно теста с низким содержанием влаги (30–40%) от процесса формообразования.

Поставленная задача достигается тем, что в этом устройстве содержатся чередующиеся

в направлении подачи продукта месильные шнеки и режущие элементы, причем первая пара шнеков является питающей парой, а последняя пара шнеков – выталкивающей парой, при этом в корпусе выполнены дополнительные отверстия для раздельной подачи компонентов, а все отверстия размещены на участке питающей пары.

Кроме того, рабочие органы этого устройства включают не менее трех последовательно

установленных шнековых пар, между которыми установлены пары режущих элементов. Однако из-за сложности данное техническое решение практически реализовать не представляется возможным.

В 1997 году изобретен макаронный пресс, защищенный патентом РФ № 2089066. В данном макаронном прессе на торцевой части шнека со стороны прессующей головки выполнен цилиндрический аксиально расположенный канал, соединенный с межвитковым пространством шнека радиальными отверстиями с возрастающей площадью поперечного сечения по мере удаления от торцевой части шнека.

Однако в этом прессе, как и в рассмотренных ранее устройствах, отсутствуют конкретные взаимосвязанные геометрические соотношения, позволяющие создавать совершенныеконструкции рабочих органов, при этом отсутствует единая и общепринятая инженерная методика по расчету и конструированию макаронных прессов.

       Основным формующим элементом пресса является прессующее устройство, состоящее из шнекового канала, нагнетающего шнека, предматричного пространства (тубуса) и матрицы. От выбора рациональной конструкции этих элементов во многом зависят производительность прессового оборудования, надежность его работы, качество готовой продукции, а также возможность автоматизации технологических операций.

В предматричное пространство шнеком подается винтообразно закрученный поток тестовой массы. Вращающийся шнек своим последним витком создает пульсирующее давлениена массу, находящуюся в предматричной камере пресса, откуда она под действием этого давления выпрессовывается через формующие каналы матрицы. Именно наличие пульсаций давления в предматричной камере приводит к неравномерному выпрессовыванию полуфабриката, что не только уменьшает производительность действующего оборудования, но и затрудняет механизацию и автоматизацию последующих технологических операций. Поэтому необходимо устранять это отрицательное явление, присущее шнековому нагнетателю.

Также существенным недостатком прессования на шнековых макаронных прессах является неравномерность выпрессовывания макаронных изделий по плоскости матрицы.

Из всей этой гаммы способов наиболее применяемым является использование предматричной матрицы. Расчет предматричной матрицы проводится исходя из конкретных особенностей макаронного пресса и формата макаронных изделий. Существуют как универсальные предматричные матрицы, так и предматричные матрицы, для одного определенного формата.