Приготовление теста из муки, воды и других ингредиентов в процессе его замеса не ограничивается только получением равномерно промешанной массы. С первого же момента сопри­косновения муки и воды начинаются процессы связывания воды коллоидами муки и набухание этих коллоидов с поглощением воды. Одновременно с этим начинаются процессы ферментатив­ного гидролиза (протеолиза, амилолиза и др.). Постепенно начи­наются и микробиологические процессы, в частности процесс бро­жения, вызываемый дрожжами, а также процесс кислото-накопления в результате спиртового и молочнокислого брожения. Угле­кислый газ, выделяющийся при брожении, обусловливает чисто физический процесс разрыхления теста.

Все это делает процесс образования теста во время его замеса и в последующий период очень сложным комплексным про­цессом.

В какой мере на процесс образования теста влияют кол­лоидно-химические и биохимические факторы, показывают фаринограммы 60-минутного замеса теста из сильной муки и воды (рис. 43-а) и из той же муки, воды плюс 0,025 цистеина (рис. 43-б) и 0,16% цистеина (рис. 43-в). Цистеин, содержащий в своем составе группу — SH, относится к числу очень эффектив­ных, активаторов протеиназ муки.

Если тесто приготовляют из сильной муки и воды, первый максимум кривой фаринограммы достигается в течение 1—2 мин. Этот максимум, по данным Бунгенберг-де-Ионга обусловлен механическим смешиванием муки и воды и переходом их в тесто­образное состояние.

На 24-й минуте замеса кривая фаринограммы теста из силь­ной муки и воды достигает своего второго максимума.

Второй максимум кривой обусловлен в основном процессом набухания коллоидных частиц теста, сопровождающимся погло­щением и связыванием воды.

Примерно на 48-й минуте замеса мы наблюдаем некоторую как бы приостановку уже ниспадающей кривой фаринограммы, отвечающую третьему максимуму кривой. Третий максимум свя­зан с возрастанием в этот момент липкости теста, вследствие которой тесто прилипает к стенкам месилки фаринографа.

Таким образом, для данного образца очень сильной муки характерен замедленный ход процесса набухания коллоидных частиц теста, при котором максимум набухания отделен на кривой от максимума смешения более чем двадцатью минутами очень интенсивного замеса.

Па рис. 43-б приведена фаринограмма замеса теста из этой же муки, искусственно ослабленной добавкой активатора протео­лизацистеина. Примерно на 3-й минуте замеса достигается максимум смешения. Затем в результате очень интенсивного дей­ствия активированных протеиназ муки физические свойства теста претерпевают ухудшение, и кривая начинает резко падать. Процесс набухания, однако, постепенно приостанавливает паде­ние кривой, а затем, пересиливая ухудшающее действие протео­лиза, несколько улучшает консистенцию теста. Примерно на 11-й минуте отмечаем максимум набухания. Примерно на 27-й ми­нуте зам,еса этого теста наблюдается максимум липкости теста. Таким образом, искусственное ослабление муки активированием в ней протеолиза резко изменяет скорость и соотношение сил в процессах набухания и протеолиза. Увеличением дозировки цистеина, например до 0,16%, можно довести тесто до состояния, характеризуемого фаринограммой на рис. 43-в.

Эффект протеолиза здесь настолько велик, что ни о каком максимуме набухания ва кривой фаринограммы уже говорить не приходится: примерно через полторы минуты замеса тесго в результате протеолиза превращается в сметанообразную массу.

В тесте из слабой муки процесс набухания идет во много раз скорее, поэтому на кривой замеса из такой муки максимум набу­хания практически совпадает с максимумом смешивания.

Рассмотрим ближе процесс набухания коллоидных частиц теста, обусловливающий в столь значительной мере его физиче­ские свойства.

Крахмал и белковые вещества муки относятся к числу кол­лоидных веществ мицеллярного строения. По современным воз­зрениям, строение молекул ряда белковых веществ имеет глобулярный характер.

Взаимодействие с водой высокоагрегированных коллоидов мицеллярного строения может быть: 1) мицеллярно-поверх­ностное (по Катцу — интермицеллярное — междумицеллярное), когда вода, взаимодействуя с поверхностью мицелл, не проникает внутрь их, и 2) внутримицеллярное (по Катцу — интрамицеллярное), при котором вода проникает внутрь мицеллы, между со­ставляющими ее молекулярными цепочками, спиралями и образо­ваниями. Для глобулярных белков можно предполагать и интра- глобулярное проникновение воды.

Как при мицеллярно-поверхностном, так и при внутримицел­лярном взаимодействии с водой, внешняя и внутренняя поверх­ность таких мицеллярных коллоидов, как белки, сольватизируется далеко не равномерно.

Сольватизируются гидрофильные точки, обусловленные та­кими атомными группами, как ОН, СООН, NH и др. Липофиль­ные точки с атомными группами СН₃, СН₂, С6Н5 и др. не сольва­тизируются, не покрываются водной пленкой и поэтому обеспе­чивают связь между отдельными цепочками в мицелле силами сцепленйя.

По мере увеличения внутримицеллярного взаимодействия вода, проникая внутрь мицелл, как бы раздвигает, расклинивает эти мицеллы и при недостаточной силе сцепления липофильных точек отдельных цепочек в мицелле может вообще привести к разрушению (дезагрегации), деструкции мицелл на отдельные молекулярные цепочки главных валентностей. При этом дезагре­гированные части мицелл переходят в коллоидный раствор — пептизируются.

Такой вид набухания коллоидного вещества, завершающийся постепенным его переходом в раствор, принято называть неогра­ниченным набуханием.

Если силы сцепления липофильных точек молекулярных це­почек в мицеллах достаточно велики, мицеллы такого вещества могут набухать без дезагрегации и последующей пептизации. Такой вид набухания принято называть ограниченным на­буханием.

В процессе хлебопечения мы сталкиваемся как с тем, так и с другим видами набухания коллоидов теста. Достаточно на­помнить, что клейковина, например в слабых растворах молочной кислоты, может набухать либо неограниченно, постепенно пептизируясь (тем более, чем слабее клейковина), либо ограниченно (у сильной клейковины). На этом основаны способы определения качества клейковины по ее удельной набухаемости и по пептиза­ции клейковины в молочнокислом растворе, определяемой по сте­пени мутности раствора (способ Берлинера, Проскурякова и др.).

В процессе набухания гидрофильных коллоидов в воде можно различать две фазы.      

1. Фаза связывания воды гидрофильными атомными груп­пами как внешней, так и внутренней поверхности мицелл. При образовании на этих поверхностях водяных пленок выделяется значительное количество тепла (теплота смачивания или гидра­тации). Количество воды, связываемое этим путем, сравнительно невелико, и объем набухающего коллоида увеличивается незна­чительно.
2. Фаза всасывания воды внутрь набухающих мицелл вслед­ствие присутствия внутри мицеллы растворимой фракции, создаю­щей избыточное осмотическое давление.

Осмотическое набухание связано со значительным увеличе­ние объема набухающего коллоидного вещества вследствие силь­ного поглощения этим веществом воды (или другого раствори­теля) и не сопровождается выделением тепла.

Кульман, изучая набухание пшеничной муки и ее крах­мала и клейковины, получил данные, характеризующие ход на­бухания крахмала и его фракций — амилопектина и амилозы, равно как и клейковины и ее фракций при разных температурных условиях.                 .

Набухание крахмала. В интервале между 50—60° происходит резкое увеличение скорости и эффекта набухания (рис. 44,а). Очевидно, что то незначительное набухание, которое наблюдается при температуре до 50°, обусловливается явлениями по­верхностной сольватации, почти полностью завершающейся за первый час набухания. При 60° происходит уже заведомо осмо­тическое набухание, очевидно связанное с начинающимся про­цессом клейстеризации крахмала.

Изучая процессы взаимодействия амилопектина и амилозы пшеничного крахмала с водой при разных температурах, Куль­ман установил, что главную роль в связывании воды крахмалом играет амилопектин. Действие амилозы начинается лишь при по­вышении температуры, когда она, как более легко растворимая фракция зерна крахмала, создает внутри этого зерна большое осмотическое давление. Это давление вызывает все больший при­ток растворителя, вследствие чего амилопектиновая оболочка лопается, зерно крахмала разрушается, и происходит процесс клейстеризации.

Набухаемость клейковины. Максимум набухания клейковины (рис. 44, б) приходится на интервал между 20—30°. Дальнейшее повышение температуры ведет к уменьшению набухаемости клей­ковины, которая при 70° и выше остается неизменной.

Снижение набухаемости клейковины по мере увеличения тем­пературы выше 30° Кульман связывает с процессом ее денату­рации. Набухание клейковины не носит явно выраженного осмо­тического характера и происходит в основном за счет сольвата­ции гидрофильных групп мицелл белка.

Набухание муки (рис. 44, в) при разных температурах яв­ляется результатом особенностей набухания крахмала и клейко­вины при тех же температурах.

Набухание муки при низких температурах (около 30°) в ос­новном определяется набуханием клейковины, а при высоких тем­пературах (выше 50°) — набуханием крахмала. Слабая клейко­вина набухает быстро, но дает более низкий конечный эффект набухания, в то время как сильная клейковина набухает мед­леннее, имея при этом высокий конечный эффект.

Приведенные на рис. 43 фаринограммы замеса подтверждают это положение: ослабление качества клейковины активацией про­теолиза действительно ускорило процесс набухания теста.

Влияние длительности и интенсивности замеса на образова­ние теста, на его физические свойства, сказывается тем сильнее, чем слабее мука и чем выше температура теста (сама по себе являющаяся фактором, ослабляющим тесто).

В первой стадии замеса механическое воздействие на тесто способствует его образованию, достижению им оптимальных фи­зических свойств. Этот оптимум достигается тем быстрее, чегт слабее мука, так как в тесте из слабой муки процессы набухания клейковины и ее ферментативного распада происходят во много раз быстрее, чем в тесте из сильной муки.

При замедленном достижении оптимума физических свойств тесто из сильной муки способно более или менее длительно удерживать их на достигнутом уровне, так как процессы протеолиза в таком тесте протекают достаточно медленно, а процессы набу­хания не приводят к расклиниванию, разрушению, дезагрегации мицелл белковых веществ, обладающих достаточно большими си­лами сцепления.

Совершенно иначе все эти процессы происходят в тесте из Слабой муки. После быстрого достижения оптимума физических свойств следует не менее быстрое ухудшение их, объясняемое в основном форсированно протекающими процессами протеолиза, и в какой-то мере, вероятно, и дезагрегирующим действием, кото­рое процесс набухания оказывает на белковые вещества, сцеп­ленные в этом случае значительно менее прочно.

Механическое воздействие замеса форсирует как достижение тестом оптимума его физических свойств, так и дальнейшее их ухудшение. Поэтому замес теста из слабой муки должен быть короче и менее интенсивным.

Чрезмерно длительный или чрезмерно интенсивный замес теста из слабой муки будет приводить к разрушению как макро­структуры теста, обусловливаемой его клейковинным губчатым скелетом, так в какой-то мере и его микроструктуры (мицелляр­ной структуры белковых веществ). Такое разрушение структуры теста приводит к резкому ухудшению его эластичности и к пони­жению его консистенции, так как часть внутримицеллярной воды при дезагрегации белковых мицелл освобождается, тесто стано­вится липким и влажным наощупь.

Этот процесс ухудшения физических свойств теста при чрез­мерном механическом воздействии на него хорошо известен практикам-пекарям, приготавливающим тесто вручную («запари­вание» теста).

Тесто из очень сильной муки с 'чрезмерно прочно агрегиро­ванными мицеллами белковых веществ и слабым протеолизом, наоборот, нуждается даже в очень интенсивной механической обработке для ослабления белковой структуры теста.

Влияние длительности и интенсивности замеса на образование теста и его физические свойства за последние годы привлекало к себе внимание многих исследователей. Еще в 1936 г. было по­казано, что для каждой муки существует свое, оптимальное для физических свойств теста, время замеса, превышение которого ведет к резкому ухудшению этих физических свойств.

Определение целесообразной длительности замеса теста из той или иной партии муки является, следовательно, существен­ным в технологии хлебопекарного производства. Бесспорно, что замес теста следует кончать только тогда, когда тесто будет хо­рошо промешано и оно будет представлять однородную массу. Но следует ли кончать замес после удовлетворения этих требо­ваний? Ответ, очевидно, будет различным в зависимости от силы муки, из которой месится тесто. Замес теста из слабой муки сле­дует прекращать после того, как оно будет хорошо промешано.

Для теста из сильной муки целесообразно удлинять (или интен­сифицировать) его замес.

Момент окончания замеса определяют пока еще в большин­стве случаев наощупь. Следует считать целесообразным, чтобы лаборатория хлебозавода наряду с указаниями соотношения муки и воды и других ингредиентов теста и его температуры зада­вала бы тестомесу и длительность замеса с учетом типа тесто­месильной машины и показателей силы муки.

К сожалению, какой-либо объективной методики, применимой в производственных условиях для установления момента целе­сообразного окончания замеса теста, еще не существует, и здесь работникам лаборатории придется исходить из производственного опыта работы по замесу теста на тестомесильных машинах дан­ной конструкции.

Длительность замеса теста тестомесильной машиной сист. Венара в зависимости от числа качаний месильного рычага в ми­нуту и от свойства теста колеблется в пределах 4—8 мин.