Фізико-хімічні методи дослідження хліба

ВСТУП

Хліб – це вироби з житнього, пшеничного борошна різних сортів та їх суміші масою більше 500 г. Хліб є цінним продуктом харчування. Він багатий на вітаміни групи В, РР, Е , мінеральні речовини, такі як фосфор, кальцій, залізо, магній, клітковину та вуглеводи, які є основним джерелом енергії.

Об’єктом дослідження даної курсової роботи є:

• Зразок № 1 Батон «Нива» ТМ «Цар Хліб», виробник ТОВ "Перший столичний хлібзавод"
• Зразок № 2 Батон «Київський» ТМ «Київхліб», виробник ПАТ "Київхліб"
• Зразок № 3 Батон «Особливий» ТМ «Кулиничі», виробник ТОВ "Укаїнсько-словенське спільне підприємство "Київський обласний хлібопекарський комплекс"

Предметом дослідження є фізичні та хімічні методи дослідження хліба.

Метою курсової роботи є: теоретично та практично обґрунтувати методи дослідження властивостей, сформувати дослідницькі уміння, уміти узагальнювати та аналізувати власні спостереження, навчитися працювати з нормативними документами.

Завданням даної курсової роботи є аналіз літератури стосовно даної теми, ознайомлення з фізико-хімічними методами дослідження хліба та фізичними і хімічними властивостями хліба; дослідження батонів трьох різних торгових марок на пористість та вологість за допомогою фізичних методів дослідження, вказаних у ДСТУ; порівняти результати, отримані в ході лабораторних досліджень, з показниками вказаними у ДСТУ, зробити висновок про дане дослідження.

Оскільки хліб є продуктом щоденного  вжитку багатьох людей, важливим харчовим продуктом, то нормальність фізичних і хімічних показників у хлібі є важливим показником якості даної продукції. Якість споживаних продуктів є першочерговою для здоров’я людини. Оскільки дослідження, проведені на фізичні властивості хліба, дозволять частково дізнатися про якість перевіреної продукції, дана тема є актуальною.

РОЗДІЛ 1

Огляд літератури

Хліб – це вироби з житнього, пшеничного борошна різних сортів та їх суміші масою більше 500 г. Хліб із житнього, пшеничного борошна різних сортів та їх суміші випікають простих і поліпшених видів. Прості види хліба виготовляють лише з борошна, дріжджів, солі та води. До складу поліпшених різновидностей хліба додатково можуть входити патока, борошняна заварка, цукор, іноді жир, кмин, коріандр, аніс.

Існують різні види хлібних виробів:

• хліб;
• булочні вироби;
• здобні вироби;
• бубличні вироби;
• сухарі;
• пироги, пиріжки, пончики.

Об’єктом дослідження даної курсової роботи є батони трьох виробників. Батони належать до поліпшених видів хліба, адже до їх складу, окрім борошна, дріжджів, солі та води, додатково входять цукор та жир.

Батони відносять до такого виду хлібних виробів як булочні вироби. Булочні вироби виготовляють в основному із пшеничного борошна вищого сорту масою 500 г і менше. До Їх рецептури входять цукор і жир в сумі менше 14% до маси борошна.

Для виготовлення батонів використовують таку сировину:

• борошно пшеничне хлібопекарське згідно з чинним нормативним документом;
• сіль кухонну згідно з ДСТУ 3583;
• цукор-пісок згідно з ДСТУ 2316;
• дріжджі хлібопекарські пресовані згідно з ГОСТ 171;
• олію соняшникову згідно з ДСТУ 4492;
• воду питну згідно з ГОСТ 2874 та іншу сировину згідно з чинними нормативними документами та відповідно до вказівок щодо взаємозамінності сировини .

Батони мають такі основні фізичні показники як пористість та вологість, і такі основні хімічні показники як кислотність, масова доля цукру, жиру та солі. Їх контроль здійснюється згідно з ДСТУ 7045:2009 «Вироби хлібобулочні. Методи визначання фізико-хімічних показників». Проби для проведення досліджень відбирають згідно з ДСТУ 7044.

За фізико-хімічними показники вироби булочні, згідно з  ДСТУ-П 4587:2006, мають відповідати таким вимогам:

Таблиця 1 «Фізико-хімічні показники виробів булочних згідно з  ДСТУ-П 4587:2006» [1]

1.2 Сучасні дослідження

ДП "ЗАПОРІЖЖЯСТАНДАРТМЕТРОЛОГІЯ"  провело лабораторні випробування хліба. Під час моніторингу були виявлені такі недоліки: занижена кислотність, підвищена або знижена вологість, відхилення від норм пористості.

Для проведення випробувань фахівцями харчової лабораторії даного підприємства були закуплені 18 зразків хлібобулочних виробів. Це продукція виробників різних районів Запорізької області, а також дніпропетровських хлібозаводів, які реалізують свою продукцію в торговельних мережах цього регіону: хліб "Орільський" подовий різаний із пшеничного борошна (ТОВ "Гюрсой", м. Запоріжжя), хліб "Зерновий" із суміші житнього та пшеничного борошна (хл. з-д № 10, м. Дніпропетровськ), хліб "Бабусин" із пшеничного борошна (хл. з-д №2, м. Дніпропетровськ), хліб "Тостерний" (хл. з-д №9, м. Дніпропетровськ), хліб "Василівський" подовий ТМ "Баракат" (ПП Алієва Р.В., м. Запоріжжя), хліб "Віденський" із суміші житнього та пшеничного борошна (Запорізький хл. з-д № 5), хліб "Софіївський" пшеничний (ТОВ "Вільнянський хлібокомбінат", м. Вільнянськ), хліб "Бородінський" (ТОВ "Вільнянський хлібокомбінат", м. Вільнянськ), хліб "Дарницький" подовий (ТОВ "Мелітопольський хлібокомбінат", м. Мелітополь), хліб "Стахановський" з суміші житнього та пшеничного борошна (ТОВ "Хліб Токмака", м. Токмак), хліб "Південний" з пшеничного борошна з солодом (ТОВ "Хліб Токмака", м. Токмак), булочки з повидлом фасовані (ТОВ "Гюрсой", м. Запоріжжя), рогалик "Любительський" (Запорізький хл. з-д №3), батон "Ювілейний" (Запорізький хл. з-д № 3), булка "Дніпропетровська" (Запорізький хл. з-д № 5), пампушки з часником (ТОВ "Мелітопольський хлібокомбінат", м. Мелітополь), батон "Ванільний з родзинками" (хл. з-д № 8, м. Дніпропетровськ), батон "Європейський" із суміші житнього та пшеничного борошна з солодом (хл. з-д № 8, Дніпропетровська обл.)

Перевірявся хліб на відповідність вимогам діючих стандартів щодо маси нетто й основних фізико-хімічних показників, такими як вологість, кислотність, пористість, масові частки жиру та цукру.

Результати випробувань

Результати лабораторних досліджень за фізико-хімічними показниками виявилися невтішними. Невідповідності встановленим вимогам виявлені у восьми досліджених зразках. Це такі показники як вологість, кислотність і масова частка жиру.

Вологість є важливим показником якості хліба. Підвищена вологість хліба знижує його калорійність та погіршує якість (хліб робиться більш важким, гірше засвоюється організмом). Такий хліб швидше піддається пліснявінню, захворюванням, легко деформується. Низька ж вологість хліба призводить до того, що він стає сухим, швидко черствіє, погіршується його смак.

У пшеничного хліба "Орільський" (ТОВ "Гюрсой") вологість завищена на 1,5%, а у житньо-пшеничного хліба "Зерновий" (дніпропетровський хлібозавод № 2), який був куплений в гіпермаркеті мережі "Амстор", вона навпаки - занижена.

У трьох зразків виявлена занижена кислотність. Це житньо-пшеничний хліб "Стахановський" (ТОВ "Хліб Токмака"), пшеничний хліб "Південний" з солодом (цього ж підприємства) та пшеничний хліб "Бабусин" (дніпропетровський хлібозавод № 2). За словами фахівців, кислотність може сказати про правильність ведення технологічного процесу приготування хліба. При низьких значеннях кислотності виникають сумніви щодо дійсного використання житнього борошна. Також це може свідчити про те, що хліб був виготовлений за прискореною технологією, тобто термін бродіння був недостатнім. Органолептичні показники хліба із заниженою кислотністю значно погіршуються: хліб має прісний смак і кришиться, швидко черствіє м'якуш.

Для булочних виробів (булочок, рогаликів), то для них проблемним виявився показник "вміст жиру": відхилення від норми мали три з восьми протестованих зразків. Це булочки з повидлом (ТОВ "Гюрсой"), батон "Ванільний" з родзинками (дніпропетровський хлібозавод № 8), та рогалик "Любительський" (запорізький хлібозавод № 3)[2].

Багато українських науковців займаються дослідженням різних чинників, які впливають на якість та фізико-хімічні показники хліба.

Михонік Л.А. захистила дисертацію на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук на тему: «Удосконалення технології хліба з пшеничного борошна високого виходу».

Дана дисертація присвячена удосконаленню технології хліба з пшеничного борошна високого виходу – «Здоров’я», виготовленого з суцільно змеленого зерна пшениці. В роботі досліджено хімічний склад і хлібопекарські властивості борошна «Здоров’я».

Встановлено, що це борошно за хімічним складом близьке до борошна пшеничного обойного. За хлібопекарськими властивостями борошно «Здоров’я» займає середнє положення між борошном пшеничним обойним та другого сорту, що є результатом підвищеної дисперсності цього борошна. Розкрито перебіг біохімічних, мікробіологічних, колоїдних процесів в технології хліба з борошна високого виходу підвищеної дисперсності. Доведено, що додання в тісто з борошна «Здоров’я» суха пшенична клейковина (СПК)  і ферментоактивне соєве борошно (ФАБС) покращує його газоутворювальну і газоутримувальну здатності, що обумовлює одержання виробів з більш розвинутими об’ємом і пористістю м’якушки. Тісто з цього борошна доцільно готувати з використанням заквасок-підкислювачів. Встановлена ефективність збагачення виробів з пшеничного борошна високого виходу вівсяними пластівцями і ядром насіння соняшника. Розроблена рецептурна композиція на основі борошна «Здоров’я», яка забезпечує виробництво хліба з підвищеними споживчими властивостями. На підставі проведених досліджень розроблено і затверджено нормативну документацію на нові види виробів оздоровчої дії, визначено їх харчову цінність.

За результатами проведених теоретичних і експериментальних досліджень удосконалена технологія хліба з пшеничного борошна високого виходу підвищеної дисперсності – «Здоров’я» та з рецептурної композиції на його основі [3].

Удворгелі Л.І. захистила дисертацію на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук на тему: «Удосконалення технології хліба з використанням пектиновмісних порошків»

Дисертація присвячена удосконаленню технології хлібобулочних виробів із використанням пектиновмісних порошків (ПВП) для надання їм функціональних властивостей.

Вивчено хімічний склад і технологічні властивості ПВП. Досліджено вплив ПВП на біохімічні, мікробіологічні та колоїдні процеси в тісті. Встановлено, що пектиновмісні яблучний та буряковий порошки підвищують в’язкість і формоутримувальну здатність, погіршують еластичність тіста, що призводить до зниження його газопроникливості і, як наслідок, до зменшення об’єму хліба та його пористості.

На основі проведених теоретичних і експериментальних досліджень обґрунтовано доцільність використання пектиновмісних яблучного і бурякового порошків у хлібопекарський промисловості з метою виробництва хліба оздоровчої дії. Удосконалено технологію хліба з пектиновмісними порошками.

Досліджено хімічний склад і технологічні властивості яблучного і бурякового пектиновмісних порошків. Встановлено, що поряд з високим вмістом пектину – відповідно 16,6 ± 2 і 21 ± 3 % вони містять в значній кількості нерозчинні харчові волокна (51 і 57 %), органічні кислоти (3,1 і 3,6 %) і цукри (4,8 і 3,8 %). Внаслідок підвищеної здатності поглинати воду ПВП зумовлюють підвищення водопоглинаючої здатності тіста, поряд з цим справляють дегідратуючу дію на клейковину тіста.

Визначені закономірності впливу пектиновмісних порошків на найважливіші параметри технологічного процесу і якість хліба. Встановлено, що оптимальною дозою додання пектиновмісних порошків при виробництві хлібобулочних виробів є 3 %, а виробів спеціального призначення – 5 % до маси борошна. При внесенні порошків в указаних дозах незначно зменшується об’єм і пористість хліба, підвищується його формостійкість.

Визначено вплив пектиновмісних порошків на структурно-механічні властивості тіста. Встановлено, що яблучний і буряковий пектиновмісні порошки підвищують в’язкість тіста. Надмірна в’язкість тіста затримує розвиток деформації текучості, що зумовлює зменшення розпливання тіста. Оскільки для такої структури характерні низькі пружно-еластичні деформації, це призводить до зменшення об’єму тістових заготовок і хліба.

Шляхом визначення мікроструктури тіста з пектиновмісними порошками встановлено, що клейковина тіста і пектинові речовини порошків утворюють єдиний каркас, що зумовлює укріплення структури тіста і знижує його здатність до розвитку об’єму в процесі бродіння і вистоювання.

Доведено, що пектиновмісні порошки в оптимальних дозах підвищують тривалість збереження виробами свіжості. Показано, що причиною цього явища є зміна співвідношення форм зв’язку вологи в хлібі в бік підвищення вмісту міцно зв’язаної води. Вміст зв’язаної води в хлібі з ПВП через 48 годин зберігання більше, ніж в хлібі без добавок на 26 % з ЯПП і 31 % з БПП [4].

Ознайомившись із різноманітною літературою, я зрозуміла що в Україні представлений широкий асортимент хлібних виробів з різним складом і властивостями. Кожен вид хліба має власну норму фізико-хімічних показників. Проте, згідно з аналізами лабораторії ДП "ЗАПОРІЖЖЯСТАНДАРТМЕТРОЛОГІЯ" фізико-хімічні показники багатьох різних видів хліба не є у нормі, що негативно впливає на якість хліба та його смакові якості. Ці відхилення свідчать про порушення виробниками рецептури та технології виробництва, описаних у ДСТУ.

Сучасні науковці активно працюють над технологіями виробництва поліпшених видів хліба, пропонуючи додавати такі домішки, які покращують смак, фізичні та хімічні показники, термін зберігання та інші показники якості хліба.

РОЗДІЛ 2

2.1 Фізичні властивості хліба

Основними показниками, які визначають фізичні властивості хліба є  вологість та пористість, які мають відповідати вимогам ДСТУ.

Вологість – це міра насиченості речовини водою. Вологість є важливим показником якості хліба. Підвищення вологості хліба є не бажаним, адже при підвищенні кількості вологи смакові якості та харчова цінність хліба зменшується . Хліб з підвищеною вологістю швидше піддається пліснявінню, захворюванням, легко деформується. Низька вологість хліба призводить до того, що він стає сухим, швидко черствіє, погіршується його смак.

Вологість пшеничного хліба вищого сорту має знаходитись в межах 34,0—45,5%, а вологість житнього хліба з обойного борошна не має перевищувати 53%.

Пористість хліба – це об’єм пор, який знаходиться у 100 об’ємних одиницях м’якуша. Пористий хліб легко засвоюється, адже добре просочується травними соками. Пористість вища у пшеничних сортів хліба, які у процесі виготовлення піддаються спиртовому бродінню. Під впливом високої температури хлібопекарної печі стінки пор, які складаються із білків, згортаються , що надає хлібу пишність.

Пористість вищих сортів пшеничного хліба може досягати 75% і вище. Проте пористість житнього хліба із обойного борошна рідко перевищує 55%. Пористість хліба – це така його властивість, яка підвищує його харчову цінність [5] .

2.2 Фізичні методи дослідження хліба

2.2.1 Метод визначення вологості хліба ДСТУ 7045:2009

Суть методу полягає в висушування наважки виробу за фіксованими параметрами температури і тривалості сушіння.

Порядок проведення аналізу

Відокремлюють м'якуш від скоринки і ретельно подрібнюють ножем, перемішують і одразу ж зважують у заздалегідь підсушених і тарованих металевих бюксах з кришками, дві наважки по 5 г кожна, з похибкою не більше 0,01г .

Наважки у відкритих бюксах з кришками поміщають у попередньо нагріту сушильну шафу СЕШ - 3М. Температура в шафі при цьому швидко падає. На протязі 10 хв. її доводять до 130 º С і при цій температурі продовжують висушувати протягом 45 хв. Висушування проводиться при повному завантаженні шафи.

Після висушування бюкси закриваються кришками і переносяться в ексикатор для охолодження на 20 хв. Охолоджені бюкси знову зважують і за різницею між масою до і після висушування визначають кількість випарувався Н 2 О з 5 г хліба. 

Вологість обчислюють за формулою:

                               (2.1)

, де m 1 - маса бюкси з наважкою до висушування, г ; 
m 2 - маса бюкси з наважкою після висушування, г ; 
m - маса наважки, г ;

Вологість обчислюється з точністю до 0,5% причому частки до 0,25 включно відкидають, частки понад 0,25 і до 0,75 включно прирівнюють до 0,5; понад 0,75 прирівнюють до одиниці [6]. 

2.2.2 Метод визначення пористості хліба ДСТУ 7045:2009

Порядок проведення аналізу

З середини виробу вирізають шматок шириною не менше 7-8 см. З шматка м'якушки на відстані не менше 1 см від корок роблять виїмки циліндром приладу Журавльова. Гострий край циліндра попередньо змащують рослинним маслом. Циліндр вводять обертальними рухами в м'якуш хліба. 

Заповнений м'якушкою циліндр укладають на лоток так, щоб обідок, його щільно входив в проріз, наявний в лотку. Потім хлібний м'якуш виштовхують з циліндра дерев'яною втулкою приблизно на 1 см і зрізують його біля краю циліндра гострим ножем. Відрізаний шматок м'якушки видаляють. М’якуш, який залишився в циліндрі  виштовхують втулкою до стінки лотка і так само відрізають біля краю циліндра. 

Для визначення пористості м'якушки роблять три циліндричних виїмки, для житнього хліба з суміші борошна - чотири виїмки об'ємом 27 ± (0,5) см 3 кожна і одночасно зважують. 

Обробка результатів:

                              (2.2)

, де П - пористість,% ; 
V - загальний обсяг виїмок хліба, см 3 ; 
m - маса виїмок, г ; 
- густина безпористої маси м'якушки, г/см 3 ;

100 – коефіцієнт перерахунку  у відсотки [7].

2.2.3 Непрямий метод визначення товщини і густини скоринки в хлібі

Порядок проведення аналізу:

• розрахувати густину цілого хліба (в кг/м) через його масу і об'єм;
• визначити густину м'якушки (в кг/) за допомогою приладу Журавльова (як при визначенні пористості хліба) через масу і об'єм виїмок;
• розрахувати вологість цілого хліба(%), враховуючи залишок сухої речовини в сухарних кришках після сушіння скибочок хліба;
• визначити вологість м’якушки хліба (%).

Базуючись на експериментальних і літературних даних, можна прийняти, що в момент закінчення процесу випікання середня вологість гарячої скоринки наближається до нуля, вологість центральних шарів гарячої м'якушки перевищує початкову вологість тіста на 1-2 %. При зберіганні хліба після випікання протягом 1-1,5 годин вологість кірки збільшується приблизно до 12 %.

Вологість скоринки холодного хліба можна визначити через вологості холодного і гарячого м'якуша.

Середня щільність скоринки в кг/м3:

               (2.3)

де - відповідно щільність цілого хліба і м’якушки, кг/; - відповідно влогість м’якушки, кірки, цілого хліба, %.

Кількість кірки в готовому хлібі, долі од.:

 (2.4)

Вологість скоринки холодного хліба, %:

 (2.5)

де А - вихідна маса хліба, г; В - маса висушених скибочок хліба, г; С - вміст сухої речовини в сухарних кришках, %.

Слід виходити з передумов, що під час охолодження співвідношення кірки і м'якушки залишається постійним, змінюються лише показники вологості кірки, м'якушки і цілого хліба. Це необхідно враховувати при визначенні товщини і густини кірки в гарячому хлібі при виході з пекарної камери. Результати розрахунків на базі експериментальних даних за пропонованою методикою надані в таблиці 2.

Непрямий метод визначення товщини і густини скоринки в хлібі можна використати при аналізах якості хліба, в розрахунках процесів тепло - та масообміну в робочих камерах хлібопекарських печей, для обґрунтування параметрів процесу випікання тощо.

Результати розрахунків на базі експериментальних даних за пропонованою методикою:

Таблиця 2 «Результати розрахунків на базі експериментальних даних за пропонованою методикою» [8].

2.2.4  Метод визначення густини хлібного м’якуша

25г хлібної м'якушки (без  кірки) ретельно розминають пальцями  до утворення однорідної маси  і скачують з неї кульки  величиною від горошини до  лісового горіха.

Зважують хлібні кульки з точністю до 0, 01г.

У мірний циліндр з поділками до десятих часток мілілітра наливають приблизно 30 мл гасу, точно визначають рівень гасу в мірному циліндрі і записують його.

Обережно опускають в гас по одній кульці хліба. Через 5 хвилин визначають рівень гасу в мірному циліндрі і записують його.

Різниця між двома рівнями гасу в циліндрі буде дорівнювати об’єму маси хліба.

Відношення маси хліба до його об'єму дає густину хлібного м’якуша.

Густину хлібного м’якуша розраховують за формулою:

                                       (2.6)

, де - густина хлібного м’якуша, г/ см 3 ;

- маса хлібної кульки;

- об’єм хлібної кульки.

Є основні фізичні показники, які визначають якість хліба: вологість, пористість, густина та інші. За допомогою методів, вказаних у ДСТУ та інших прямих і не прямих методів, можна визначити основні фізичні показники: Метод визначення вологості хліба ДСТУ 7045:2009, Метод визначення пористості хліба ДСТУ 7045:2009, Непрямий метод визначення кількості і щільності скоринки в хлібі, Метод визначення густини хлібного м’якуша.

2.3 Власне дослідження

Для проведення дослідження фізичних властивостей хліба було відібрано 3 зразки батонів: Батон «Нива» ТМ «Цар Хліб», Батон «Київський» ТМ «Київхліб» та Батон «Особливий» ТМ «Кулиничі». Дані зразки були досліджені на вологість та пористість згідно з ДСТУ 7045:2009 «Вироби хлібобулочні. Методи визначення фізико-хімічних показників» .

Інформація про досліджувані зразки: