Хранение муки
Широкое внедрение пневматического транспорта промежуточных и конечных продуктов помола на мельницах и бестарного хранения муки в силосах хлебозаводов не могло не оказать влияния на свойства продукта. Рассматривая изменение технологии производства муки в условиях современной мельницы с точки зрения биохимии, можно сделать вывод, что сущность этих изменений заключается в интенсивной обработке продуктов воздухом, а следовательно, и кислородом. Отсюда вытекают более широкие возможности в осуществлении окислительных процессов, касающихся веществ муки, чем в условиях обычного механического транспорта и хранения муки в мешках. Таким образом, проблема «созревания» пшеничной муки в настоящее время должна быть подвергнута изучению в новых условиях и, естественно, с применением новых, более совершенных методов исследования.
Рассматривая обширные материалы по этому вопросу, накопленные в течение 50 лет, можно отметить несколько положений, которые в настоящее время нуждаются в пересмотре в связи с изменившимися условиями производства муки. Первое и самое основное положение касается сроков хранения, обеспечивающих приобретение мукой оптимальных хлебопекарных качеств. Усиленная аэрация промежуточных продуктов и муки не может не оказать влияния на скорость процессов, приводящих к ее созреванию. При этом следует учесть и возможность аэрирования муки не только при пневматическом и аэрозольном транспорте, но и при хранении ее в силосах. Существенное значение в процессе созревания муки имеет температурный фактор, который в условиях хранения больших масс муки будет несколько иной, чем в случае хранения затаренного продукта.
Наряду с этими вопросами, имеющими самое актуальное значение для мукомольной и хлебопекарной промышленности, проблема «созревания» пшеничной муки представляет исключительный интерес для теории строения белковых веществ клейковинного комплекса. Изменения свойств клейковины, связанные с изменением липидной фракции в процессе хранения, и их обратимость служат еще одним доказательством большой лабильности всей системы. Глубокое исследование механизма этих изменений позволит получить важные сведения о роли отдельных компонентов липидов в определении реологических свойств коллоидов муки. Принципиальное значение для понимания структуры ржаного теста имеет исследование процесса созревания ржаной муки. Отдельные наблюдения в этом направлении свидетельствуют о несомненном значении растворимых коллоидных полисахаридов ржи или продуктов их окисления в улучшении хлебопекарных свойств.
Исследования процессов, протекающих при хранении свежесмолотой муки в различных условиях, позволили сделать вывод, что первостепенное значение при этом имеет изменение фракции липидов. Многочисленными работами установлено, что при удалении липидов из «созревшей» муки восстанавливаются ее свойства, а при добавлении фракции липидов хранившейся муки к свежесмолотой клейковина приобретает свойства клейковины «созревшей» муки.
В последние годы были получены новые данные о составе липидной фракции пшеницы, поэтому этот вопрос необходимо было вновь экспериментально проверить и исследовать изменения липидной фракции муки более обстоятельно. Прежде всего, необходимо было уточнить данные о ходе процесса созревания пшеничной муки, выработанной на мельнице с пневматическим и аэрозольным транспортом и хранившейся в мучных силосах, так как в литературе отсутствуют какие-либо данные по этому вопросу. Были проведены опыты по хранению пшеничной муки I сорта на трех московских хлебозаводах в летний период (июнь — июль) и в зимний период (декабрь — январь — март) в течение 1964—1965 гг. Каждый силос вмещал по 50 т муки, загружаемой с автомуковозов партиями по 7—8 т непосредственно с мельницы. Образцы муки отбирали в момент поступления из каждого муковоза, а после загрузки силосов — в день пуска ее в производство и в день окончания расходования муки из данного силоса. Срок отлежки муки в силосах колебался от 2 до 15 суток. Наибольший срок хранения соответствовал использованию сырья на выработку мелкоштучных изделий в пределах 3 г в сутки.
Полученные данные по пяти силосам на трех хлебозаводах свидетельствуют о том, что поступающая в летний период мука имеет высокую температуру и сохраняет ее практически без изменения в течение всего периода. Даже за 15 дней хранения муки в силосе в июне температура ее оставалась в пределах 27— 25° С, что способствовало, естественно, интенсивному протеканию биохимических процессов. При поступлении муки в зимний период температура ее в момент поступления была 16—19° С и оставалась без изменения в течение всего срока хранения. Влажность муки, хранившейся как в зимний, так и в летний период, оставалась без существенных изменений. В табл. 75 представлены данные, из которых видно, что через 7—9 суток хранения муки летом отмечается уже существенное укрепление клейковины, заметно снижается показатель удельной растяжимости и повышается продолжительность выпрессовывания через пластометр. В соответствии с этим повышается кислотное число жира и возрастает содержание свободных непредельных жирных кислот за 6—9 суток храпения. Как и в ранних исследованиях, изменения величины йодного числа жира муки не отмечалось; каких-либо закономерных изменений перекисного числа отмечено не было. Перекиси и гидроперекиси непредельных жирных кислот являются очень нестойкими соединениями и количество их то возрастает, то снижается в процессе окисления липидов. Свойства липидной фракции и соответственно качество клейковины в зимний период изменяются очень медленно.
Полученные данные, с одной стороны, еще раз подтверждают, что нельзя регламентировать какие-либо обязательные сроки отлежки свежесмолотой муки без учета температуры продукта и окружающей среды; в летний период свойства клейковины могут изменяться ужена 3—5-й день хранения, тогда как в зимних условиях недостаточно будет и 10-дневной отлежки. С другой стороны, полученные материалы показали необходимость уточнения роли влажности муки и наличия кислорода в процессе хранения. Для решения этой задачи проводили серию опытов со свежесмолотой пшеничной мукой I сорта, которая помещалась в атмосферу с различной относительной влажностью, содержащую кислород (нормальный воздух) или не содержащую кислород.
Последнее достигалось двумя способами. В большой серии опытов продукт хранили в сосуде над щелочным раствором пирогаллола. Известно, что способность этого раствора к поглощению кислорода практически неограничена, в этих условиях возможность окисления липидов за счет окружающего воздуха исключалась.
Второй вариант бескислородного хранения заключался в герметизации муки в сосуде, наполненном азотом. Параллельно этому (в обоих случаях) продукт хранили при доступе воздуха (все прочие условия — температура и влажность — были одинаковы). Серия опытов по хранению муки в атмосфере с различной относительной влажностью проводилась в эксикаторах, содержащих растворы различных солей, обеспечивающих стабильное содержание водяных паров в воздухе. Полученные результаты показали, что наиболее быстрое созревание муки, выражающееся в улучшении упругих свойств клейковины, происходит при относительной влажности 80% (рис. 26). Значительно медленнее протекают эти изменения при меньшей влажности окружающей продукт атмосферы, а при φ = 40% изменения пластических свойств клейковины и теста проявляются очень слабо (рис. 27). Соответственно этому и процесс гидролиза жира в последнем случае проходил медленнее, чем при более высокой влажности (табл. 76). Таким образом, была установлена связь между влажностью окружающей атмосферы, а следовательно, и продукта, с одной стороны, и скоростью гидролитических процессов и созреванием муки — с другой. Значительный интерес представляют данные, характеризующие влиякие кислорода на процесс созревания муки в оптимальных условиях влажности и температуры. Как видно из рис. 28, улучшение свойств клейковины, укрепление ее структуры происходят как в нормальной атмосфере, так и в бескислородной среде, однако скорость этих процессов весьма различна. Мука, хранившаяся без доступа воздуха, созревает на 20 дней позже, чем мука, хранившаяся в нормальных условиях.
Полученные материалы, подтверждающие имевшиеся уже ранее сведения о роли липидной фракции в процессе созревания муки, подтверждают также, что не только гидролиз жира является причиной изменений белковой фракции муки; имеют значение и продукты окисления, образующиеся только в присутствии кислорода и ускоряющие процесс изменения свойств муки.
Дальнейшие исследования показали, что обработка муки этиловым эфиром с целью удаления свободных липидов замедляет созревание муки; в обезжиренной муке при ее хранении происходят аналогичные изменения свойств клейковины, как и в необезжиренной.
Присутствие кислорода ускоряет изменение качества клейковины, в бескислородной среде этот процесс протекает более медленно (рис. 29). Следовательно, хотя свободные липиды и играют большую роль в созревании пшеничной муки, но в отсутствии этой фракции свойства муки изменяются и том же направлении, что и при наличии ее. Следовательно, созревание муки связано с окислительными изменениями каких-то веществ муки, остающихся в ней после экстрагирования свободных липидов. Что именно происходит в этом случае, выяснить чрезвычайно трудно.
Этиловым эфиром удаляется приблизительно около 60% всей жировой фракции муки; в ней остается еще около 40% общего количества липидов, прочно связанных, по-видимому, с белковыми веществами в липопротеиновый комплекс. Для того чтобы нарушить этот комплекс и перевести его липидную часть в раствор, требуется применить такие методы, как кипячение со смесью этилового и метилового спирта или обрабатывать муку насыщенным водой бутанолом. Однако, в этих условиях происходит полная денатурация белковых веществ клейковины, последняя теряет способность образовывать гидратированный студень. Таким образом, решить поставленную задачу прямым методом не представляется возможным. Проблема взаимодействия липидов и белковых веществ в процессе хранения требует дальнейших исследований.
Имеющиеся данные позволяют рекомендовать ряд мероприятий по ускорению желательных изменений в хранящейся в силосах муке. Представляют значительный интерес данные о возможности ускорения созревания муки при ее подогреве и вентилировании в пневможелобе; наблюдаемое при этом улучшение хлебопекарных качеств, однако, по прошествии некоторого времени исчезает, иначе говоря, достигнутые изменения не закрепляются.
Значительный интерес представляют опыты по изучению влияния аэрации муки на ее свойства в свежесмолотом состоянии и в процессе хранения. Авторы проводили помол на экспериментальной мельнице Бюлера обычным образом и в отсутствии кислорода (в этом случае мельница герметизировалась и воздух вытеснялся азотом). Часть муки затем аэрировала в течение различного времени; муку исследовали тотчас и в течение трехмесячного хранения в герметичной таре. Полученные результаты свидетельствуют, что по качеству мука, размол которой производился в бескислородной среде, уступает муке, размолотой в присутствии кислорода; последняя характеризуется более светлым цветом и дает более устойчивое тесто при замесе на фаринографе. По объему выпеченного хлеба она также несколько превосходит муку, смолотую в атмосфере азота.
Аэрирование муки после размола заметно улучшает хлебопекарные качества. При хранении наблюдалось изменение содержания сырой клейковины, которое вначале повышалось вследствие повышения ее гидратационной способности, а затем при длительном хранении вновь снижалось. Аэрация значительно ускоряла процесс изменения свойств клейковины при хранении. Изучение хлебопекарных качеств хранящейся муки подтвердило, что изменение клейковины наступает в аэрированной муке значительно раньше, чем в муке не аэрированной.
Опыты показали реальную возможность воздействия на хлебопекарные свойства муки обработкой ее воздухом. Ускоряет созревание муки и вентилирование ее в силосах, желательно воздухом, подогретым до 25° С.
В отличие от изложенных материалов, свидетельствующих о закономерной связи изменения липидной фракции с изменением свойств клейковины и хлебопекарного качества пшеничной муки, в опытах по длительному (11-летнему) хранению муки высшего сорта не было обнаружено резкого изменения ее технологических свойств; хлеб получался нормального объема. Ho при хранении в замкнутых сосудах в обычной атмосфере и в атмосфере азотз в течение 10 лет в муке появлялся запах прогорклости, свидетельствующий об окислительной порче жиров. Кислотность жира повышалась, содержание свободных жирных кислот доходило до 67% (в пересчете на олеиновую). Эти данные можно интерпретировать только таким образом, что подопытная мука обладала в свежесмолотом состоянии очень слабой клейковиной и в результате длительного хранения, сопровождавшегося гидролизом жира, приобрела большую упругость; поскольку автор не изучал качества клейковины муки в процессе хранения, более конкретного заключения по этому вопросу сделать невозможно.
Возможности улучшения качества муки при отлежке в силосах еще далеко не использованы. Систематическая аэрация может значительно ускорить процесс улучшения свойств клейковины. В зимнее время желательно применять воздух для этой цели, подогретый до 20—25° С. Необходимо провести еще исследования по уточнению режимов аэрации в зависимости от температуры продукта и внешней среды, а также от исходных свойств клейковины.
Влияние хранения на биохимические показатели и свойства ржаной муки изучено менее обстоятельно, чем это сделано в отношении пшеничной муки. Имеющиеся данные позволяют сделать вывод, что процессы, протекающие при хранении ржаной муки, аналогичны тем, которые протекают в пшеничной муке. При хранении ржаной муки повышается общая кислотность и кислотное число жира, что свидетельствует о довольно сильно выраженном гидролизе жира. По-видимому, в результате накопления продуктов гидролиза (и окисления) жира заметно изменяется атакуемость белковых веществ и снижается протеолитическая активность, а следовательно, укрепляется белковый комплекс клейковины, так сильно выраженный в пшеничной муке. Следствием изменения белков является также укрепление всей структуры теста, проявляющееся при испытании его на консистометре погружения. Вместе с тем, представляют большой интерес и данные, показывающие явно выраженное повышение вязкости водных вытяжек из ржаной муки по мере хранения. Учитывая специфику структуры ржаного теста, в котором значительную роль играют водорастворимые пентозаны, можно предполагать, что в общем укреплении структуры теста из муки, хранившейся не менее двух недель, значительную роль играют и свойства пентозанной фракции. Следует отметить, что в более поздней работе, были получены данные, характеризующие глубокие изменения именно этой фракции при хранении.
В данном случае из муки, хранившейся при температуре от 20 до 40° С, были обычным способом извлечены препараты слизистых веществ (извлечение водой после инактивации ферментов кипящим спиртом и осаждения белков), вязкость растворов которых измерялась реовискозиметром Гепплера. Уже через 7 суток хранения при 20° С и в еще большей степени при хранении при более высокой температуре наблюдалось значительное повышение вязкости от 347 до 1374 спз. Одновременно из муки методом Гесса был получен промежуточный белок, из которого была отмыта ржаная клейковина; определение набухаемости последней по методу Берлинера показало, что набухаемость ее снижалась.
Повышение вязкости растворов пентозанов является следствием увеличения молекулярной массы этих веществ; за счет каких процессов происходит эта полимеризация при хранении, остается пока невыясненным.
Хлебопекарные качества ржаной муки в процессе хранения улучшаются, но в меньшей степени, чем наблюдается у пшеничной муки. Отмечается некоторое снижение расплываемости подового хлеба и улучшение характера поверхности корки. Длительное (6-месячное) хранение ржаной муки уже сказывается отрицательно, объем выпеченного хлеба уменьшается, мякиш делается слишком плотным. Интересно отметить, что общее содержание водорастворимых веществ в мякише хлеба по мере отлежки явно понижается. Это свидетельствует о заметном снижении процесса декстринизации крахмала при выпечке. Можно предполагать, что это является следствием понижения атакуемости крахмала, так как активность α-амилазы при хранении в данном случае не изменялась.
Необходимо провести дальнейшие исследования процесса отлежки ржаной муки, чтобы получить более обстоятельные данные о его специфических особенностях.