Структурно-механические свойства бродящего теста

ГЛАВА 4

СТРУКТУРНО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА БРОДЯЩЕГО ТЕСТА

ОСОБЕННОСТИ СТРУКТУРЫ И МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ БРОДЯЩЕГО ТЕСТА

Небродящее мучное тесто следует считать материалом, при­званным оценивать технологические свойства зерна и муки. Бро­дящее тесто для указанной цели менее пригодно, так как содер­жит дрожжи, закваски, газообразные вещества, преимуществен­но углекислоту, органические кислоты, образующиеся при бро­жении. Оно является структурным аналогом и предшественни­ком структуры хлебного мякиша, незафиксированной термиче­ской обработкой. Количество образующейся в единице объема теста углекислоты зависит от содержания и распределения в нем дрожжевых клеток, энергии их брожения, определяемой массой дрожжей, условиями их жизнедеятельности. Величина пузырьков углекислоты и их количество в объеме определяются газопроницаемостью теста (по С0₂ ), зависящей от его структур­но-механических свойств.

Газообразные вещества, как известно, существенно отличают­ся от твердых тел и жидкостей меньшей плотностью, большей сжимаемостью, а также зависимостью коэффициента их объем­ного расширения от температуры. Их наличие в структуре теста увеличивает объем, понижает его плотность, усложняет структу­ру. Упруго-пластичные деформации бродящего теста протекают в стенках пор его структурированной массы. Для того чтобы рас­смотреть влияние газообразной фазы на механические свойства бродящего теста, рассмотрим схему его структуры, приведенной на рис. 21. В ней палочками с круглым концом схематически по­казаны ПАВ, белки, липоиды и др. Их закругленная часть пред­ставляет полярную, а прямой «хвост» — неполярную группу ато­мов в молекуле.

Наиболее вероятными центрами образования первичных пу­зырьков С0₂ в бродящем тесте являются точки сцепления непо­лярных групп молекул ПАВ, связанных наиболее слабыми си­лами дисперсионных взаимодействий. Образующиеся в тесте при его брожении газообразные продукты (СО₂ и др.) растворяются в свободной воде, адсорбируются на поверхностях молекул гид­рофильных полимеров. Их избыток образует пузырьки газа в бродящем тесте. Стенки пузырьков образуют поверхностно- активные вещества. Увеличение количества газообразных про­дуктов вызывает соответствующее увеличение числа и объема газовых пузырьков, уменьшение толщины их стенок, а также прорыв стенок, диффузию и утечку газа с поверхности теста.

Этот сложный процесс образования структуры бродящего те­ста, естественно, сопровождается увеличением объема его массы и деформациями сдвига. Накопление множества пузырьков га­зообразных продуктов приводит к образованию пенообразной структуры бродящего теста, имеющей двойные стенки, образо­ванные поверхностно-активными веществами. Они заполнены массой гидратированных гидрофильных веществ теста, связан­ных с полярными группами ПАВ стенок пузырьков вторичными химическими связями. Тесто обладает значительной вязкостью и упруго-эластичными свойствами, обеспечивающими его пенооб­разной структуре достаточную прочность и долговечность, опре­деленную способность течения и удерживания газообразных ве­ществ (воздуха, пара, углекислоты).

Упруго-пластичные деформации сдвига такой структуры в результате перманентного увеличения объема газовых пузырьков и теста приводят к уменьшению толщины стенок, их разрыву и слиянию (коалесценции) отдельных пузьцрьков с уменьшением общего объема.

Развитие упруго-пластичных деформаций сдвига в массе на­чинающего быстро бродить теста, понижающего свою плотность, происходит при соответствующих пониженных напряжениях, по­этому начальные модули упругости-эластичности сдвига и вяз­кость такого теста должна быть не выше, чем у небродящего те­ста. Однако в процессе его брожения и увеличения объема де­формации сферических стенок его газовых пор должны сопро­вождаться ориентацией белков и других полимеров в направлении сдвига и течения, образованием дополнительных межмолекулярных связей между ними и увеличением вязкости теста. Понижение плотности бродящего теста при брожении по­зволяет белкам полнее реализовать эластичные свойства — пони­зить модуль упругости-эластичности сдвига. При увеличенной вязкости, сниженном модуле бродящее тесто должно иметь значительно большее отношение этих характеристик, иметь бо­лее твердообразную систему, чем небродящее.

Благодаря перманентному образованию углекислоты и уве­личению таким путем объема бродящее тесто в отличие от не- бродящего является двояко напряженной системой. Силы грави­тации его массы при брожении уступают, равны или больше энергии химических реакций образования С0₂ , создающей силы, развивающие и движущие газовые пузырьки вверх по закону Стокса (движения сферических тел в вязкой среде). Количество и размеры пузырьков газа в тесте определяются энергией и ско­ростью брожения дрожжей, структурно-механическими свой­ствами теста, его газопроницаемостью.

Величина образующегося при брожении пузырька углекисло­го газа в каждый данный момент будет зависеть от равновесия его растягивающих сил

Р=π rp (4.1)

и сжимающих

P =2π rσ (4.2)

где π, r , р , σ — соответственно отношение окружности к диаметру (3, 14), ра­диус пузырька, избыточное давление и поверхностное натяже­ние.

Из условий равенства уравнений (4.1) и (4.2) следует, что

P