Термостатирование образцов дрожжевого теста
Современные производители продуктов питания часто производят продукты из теста, например, замороженную пиццу, которая не только должна быть вкусная, но и полезнее, дольше хранится и иметь лучшее качество.
Точные стандарты качества, строго регламентированные производственные планы, меняющиеся предпочтения — производители продуктов питания сталкиваются с разнообразными требованиями. Связанные с этим процессы контроля часто очень трудоемки.
В сотрудничестве с исследовательским центром Nestlé д-р Хельмут Траутманн из abiotec AG разработал специальный контрольный прибор для измерения объема газа в резервуаре для образцов теста для пиццы, с помощью которого можно точно и без особых временных затрат измерить качество и газообразование.
Контрольный прибор специального резервуара для измерения объема газа состоит из большой ванны из плексигласа, навесного термостата JULABO MA серии TopTech и погружного охладителя JULABO FT200 с погружным зондом, который быстро охлаждает жидкости до низких температур и предназначен специально для обратного охлаждения нагревающего термостата. Принцип измерения осуществляется в закрытых измерительных блоках путем длительного и точного измерения абсолютного давления.
Анализ обычного теста для пиццы
Основные компоненты теста для пиццы — это мука, вода и СО2. Тесто образуется самопроизвольно, когда происходит реакция суспензии муки и воды. Микроорганизмы, присутствующие в воздухе, в первую очередь дрожжи, заселяют тесто. Эти дрожжи являются одноклеточными грибами, которые размножаются почкованием. В результате их метаболизма (брожения) в виде конечного продукта возникает диоксид углерода (СО2) [1].
Для разработки готового к употреблению теста для пиццы (их теперь можно найти на полках холодильников в каждом супермаркете) была проведена серия разработок, в которых были проанализированы различные штаммы дрожжей и формулы теста, а также процессы газообразования в них [2].
[1]Источник: https://wissensforum-backwaren.de/wp-content/uploads/kap_VI-2_Teiglockerung_Hefeteig.pdf - S.VI-2.1:Biologische Teiglockerung – Hefeteig
[2]Источник: https://www.gesundheitsindustrie-bw.de/de/fachbeitrag/aktuell/verstehen-was-im-teig-passiert/
Брожение, зависимое от температуры
Как и все биохимические реакции, реакции брожения теста для пиццы зависит от температуры. Активность дрожжей и, следовательно, время брожения являются функцией температуры и количества дрожжей. Скорость реакции брожения обычно экспоненциально возрастает с ростом температуры. При повышении температуры активность дрожжей также повышается до оптимального уровня брожения при температуре около +35 °C, а далее резко падает [3]. Для обычного теста для пиццы подходят температуры до + 35 °С: чем теплее, тем быстрее происходит газообразование.
Более высокие температуры замедляют и повреждают клеточный энзимолиз дрожжевых клеток. Брожение снижается и полностью прекращается при температуре + 65 °С из-за свертывания клеточного белка [4].
Также при понижении температуры ниже +30 °C до точки замерзания интенсивность брожения значительно уменьшается. Ниже 0 °C дрожжи очень слабо активны. Их составные вещества (минеральные соли, сахара, растворимый белок) способствуют понижению температуры замерзания клеточной воды, так что дрожжевые клетки как правило замерзают при –7 °С. Дрожжи выдерживают месяцы низких температур около –20 ° C без значительного ущерба для своей газообразующей способности. Даже многократное замораживание и оттаивание они переносят без существенного нарушения своей активности [5].
В условиях охлаждения дрожжи развивают свою газообразующую способность очень медленно и в течение нескольких недель. Что касается жары, активность уменьшается в рамках десятичного порядка [6]. Согласно показаниям контрольного прибора для измерения объема газа в специальном резервуаре, в тестах проб теста наблюдается изначально умеренное, а затем значительно повышающееся газообразование. Соответственно, охлажденное тесто для пиццы имеет более длительный срок хранения, т. е. чем холоднее образец теста, тем дольше срок годности.
[3]Источник: https://wissensforum-backwaren.de/wp-content/uploads/20_Die-Gaersteuerung-mittels-Kaeltetechnik_Fachbroschuere.pdf -Die Gärsteuerung mittels Kältetechnik, S.12
[4]Источник: https://wissensforum-backwaren.de/wp-content/uploads/20_Die-Gaersteuerung-mittels-Kaeltetechnik_Fachbroschuere.pdf -Die Gärsteuerung mittels Kältetechnik, S.28
[5]Источник: https://wissensforum-backwaren.de/wp-content/uploads/20_Die-Gaersteuerung-mittels-Kaeltetechnik_Fachbroschuere.pdf -Die Gärsteuerung mittels Kältetechnik, S.29
[6]Источник: https://www.gesundheitsindustrie-bw.de/de/fachbeitrag/aktuell/verstehen-was-im-teig-passiert/
Точная и безотказная измерительная техника/управление процессом брожения с помощью теплотехники
Самая большая проблема в измерении качества теста заключается в определении газообразования растворенного CO2, что проявляется в увеличении объема теста.
Для точной и надежной оценки объема теста был разработан контрольный прибор для измерения объема газа (в специальном резервуаре): Измерение осуществляется в закрытых измерительных блоках путем длительного и точного измерения абсолютного давления. [7]. Устройство определяет количество образовавшегося газа на основе общего уравнения состояния газа (p* V=n*R*T).
Во время испытания регистрируются минимальные изменения давления. Они служат основой для расчета образовавшихся объемов газа. Если определенное пороговое значение давления превышено, производится кратковременное выравнивание давления в соответствии с окружающей средой посредством электромагнитного клапана; измерительный блок немедленно повторно закрывается, и продолжается последовательное интегрированное измерение. Благодаря точному обнаружению (с минимальным допуском по времени) образования газа, а также его производных значений продолжительность процедур обеспечения качества, а также последующих проверок уменьшается от соответственно одного-двух часов до примерно получаса. В то же время новые дополнительные значения позволяют получить доступ к расширенным качественным характеристикам, а также повышают надежность оценки партий дрожжей [8].
[7]Источник: http://www.abiotec.ch/downloads/d_Gasvolumen_Monitor.pdf
[8]Источник: https://www.gesundheitsindustrie-bw.de/de/fachbeitrag/aktuell/verstehen-was-im-teig-passiert/
Заключение:
Таким образом, можно сказать, что контрольный прибор для измерения объема газа (в специальном резервуаре) может точно и бесперебойно измерять мельчайшие характеристики теста для пиццы даже в течение длительных периодов времени или при больших объемах газа — независимо от местоположения и влияния окружающей среды.
Точное определение скорости газообразования в очень широком диапазоне измерений (> четырех десятичных порядков, то есть от 1 мл в день до около 3 л в час), таким образом, способствует оптимальному осуществлению рутинных измерений для обеспечения качества образцов теста для пиццы [9].
Контрольный прибор для измерения объема газа в специальном резервуаре — это высокоточный прибор, который может контролировать и детально регистрировать газообразование; он специально предназначен для разработки новых рецептов теста и производных продуктов. Прочный, но в то же время высокоточный измерительный прибор, отвечающий постоянно меняющимся требованиям, предпочтениям и потребностям рынка.
Он позволяет осуществлять контроль всех биохимических реакций, которые связаны с соответствующей реакцией газообразования или потребления газа, с высокой чувствительностью и без особых временных затрат. Также контрольный прибор для измерения объема газа (в специальном резервуаре) дает возможность определять чисто физические эффекты, основанные на явлениях поглощения или десорбции газа. Помимо применения в технологии производства пищевых продуктов данное высокочувствительное измерительное устройство также может быть использовано для решения сложных задач и вопросов в области фармацевтики и природоохранных технологий, например, при производстве биогазов.
[9]Источник: http://www.abiotec.ch/downloads/d_Gasvolumen_Monitor.pdf
Технические данные — спецификации
Контрольный прибор для измерения объема газа в специальном резервуаре предназначен для условий с возможностью регуляции температуры (водяная баня, инкубатор, камера охлаждения) от 0 °C до + 45 °C и для небольших количеств теста от 10 до 200 граммов. По запросу уже доступны резервуары для гораздо больших объемов пробы.
Большой диапазон измерений — более 4 десятичных порядков:
от 1 мл в день до около 3 литров в час
Высокое разрешение
От 0,05 до 0,2 мл газа (резервуар 850 мл или 2,5 л)
Измерительные головки изготовлены из нержавеющей стали в водонепроницаемом исполнении; в их корпус интегрированы следующие функции:
- Высокоточный датчик абсолютного давления от 0,6 до 1,6 бар
- Стабильная калибровка с температурной компенсацией и высоким разрешением
- Передающая электроника с интерфейсом RS-485
- Специальный электромагнитный клапан с минимальным уровнем утечки
- Многоуровневая концепция защиты от избыточного давления (на аппаратном и программном уровне)
Измерительные емкости разных размеров
- Стандартные объемы: 850 мл и 2,5 л (изготовление по желанию клиента)
- Технология Tri-Clamp с газонепроницаемым специальным уплотнением
- Допуск давления до 8 или 10 бар
Спецификация навесного термостата JULABO MA
Навесные тепловые термостаты JULABO серии TopTech используются во всем мире и являются основой линейки термостатов JULABO. Фундаментальные исследования, испытание материалов, эксплуатация технического оборудования... Эта проверенная и надежная техника высоко ценится пользователями во всех сферах и отраслях.
Навесной термостат JULABO MA из серии TopTech оснащен зажимом для емкости с толщиной стенок до 26 мм, поэтому зажим позволяет быстро и легко произвести установку на существующие емкости. Кроме того, он также может быть прикреплен к лабораторному штативу. Погружные компоненты изготовлены из высококачественной нержавеющей стали или пластика и достигают глубины погружения 16,5 см (с возможностью уменьшения до 14,5 см). Насосный набор, доступный в качестве аксессуара, позволяет выполнять задачи внешнего термостатирования. Кроме того, имеется змеевик охлаждения для подключения охлаждающей воды при термостатировании около или ниже температуры окружающей среды.
Навесной термостат JULABO MA оснащен большим дисплеем MULTI-DISPLAY (LED), с которого можно удобно считать данные. Кроме того, доступны функции предупреждения/безопасности, защита от перегрева и электронно регулируемая кривая мощности насоса
(разрешение 0,01/0,1 °C), которые можно отобразить и вызвать с помощью комфортной панели управления. Для максимальной безопасности существует функция визуального и звукового предупреждения, что позволяет своевременно отключать его в случае чрезвычайной ситуации.
Кроме того, устройство может похвастаться высокоточным регулированием температуры PID2 со сглаживанием помех и настраиваемыми параметрами регулирования (стабильность ± 0,01 ... ± 0,02 °C). Высочайшая надежность измерений обеспечивается «Калибровкой абсолютной температуры» для компенсации разницы физических температур и калибровки по 3 точкам. Навесные термостаты JULABO MA оснащены SMART PUMP, надежными электронно регулируемыми кривыми мощности насоса. Последовательное соединение с ПК посредством интерфейса RS232 обеспечивает передачу данных.
Преимущества погружных охладителей JULABO
Погружные охладители JULABO — это малозатратная и компактная альтернатива обычному охлаждению водопроводной водой. Данное решение позволяет избежать ненужной траты охлаждающей воды, при этом оно занимает мало места. Благодаря простоте в управлении и использовании эта серия устройств рекомендуется для решения разнообразных задач охлаждения.
