Процессы, протекающие в тестовой заготовке при радиационно-конвективной выпечки хлеба

09.11.2014

Теплота передается выпекаемой тестовой заготовке излучением, конвекцией и кондукцией (прямой теплопроводностью) непосредственно от пода или подика. Основная роль, однако, во всех случаях остается за передачей теплоты излучением.
Существенное значение в передаче теплоты куску теста в первый период выпечки имеет теплота конденсации паров паровоздушной смеси пекарной камеры на его поверхности и в поверхностном слое.
Температура любого слоя тестовой заготовки, к концу выпечки превращенного в мякиш, не превышает 100 °С.
Температура поверхности тестовой заготовки очень быстро достигает 100 °С и продолжает расти до 160— 180 °С. Стабилизация температуры в мякише теста-хлеба на уровне 100 °С обусловлена наличием подкоркового паровоздушного слоя, расположенного на границе корки и мякиша, температурой 100 °С.
Тесто обладает низкой влагопроводностью вследствие большой разницы температур поверхностных и расположенных ближе к центру слоев выпекаемой тестовой заготовки. Подвод влаги к ее поверхности отстает от интенсивности обезвоживания поверхностного слоя, и поверхность испарения начинает постепенно проникать внутрь образуемого мякиша. Превращение воды в пар в этой зоне (в слое между уже образовавшейся обезвоженной корочкой и глубже расположенными слоями теста, позднее мякиша) происходит при 100 °С (при нормальном давлении).
Влага в хлебе испаряется при температуре около 100 °С только в зоне испарения, расположенной между коркой и мякишем.
На прогрев тестовой заготовки в процессе выпечки влияют ее технологические характеристики и теплофизические параметры пекарной камеры (температура теплоотдающих поверхностей, температура, относительная влажность и скорость перемещения паровоздушной среды).
От увлажнения атмосферы пекарной камеры в значительной степени зависят упек и увеличение объема хлеба в печи, а также характер поверхности корки готового хлеба и даже его форма.
Конденсация влаги происходит до тех пор, пока температура поверхности тестовой заготовки не превысит температуры точки росы, соответствующей параметрам паровоздушной смеси, заполняющей пекарную камеру. Конденсация водяных паров на поверхности куска теста вызывает клейстеризацию крахмала, растворение декстринов, образовавшихся вследствие термического гидролиза крахмала. Жидкий слой клейстеризованного крахмала заполняет поры и сглаживает неровности на поверхности тестовой заготовки. При высыхании такого слоя в дальнейшем образуется гладкая корка, плотная и блестящая.
Конденсация паров на поверхности тестовой заготовки влияет на качество хлеба, его объем, форму и состояние поверхности корки. Кроме того, конденсирующийся пар оказывает существенное влияние на передачу теплоты тестовой заготовке и на ее прогрев, поскольку при конденсации пара выделяется удельная (скрытая) теплота парообразования.
Увлажнение ускоряет прогрев поверхности тестовой заготовки, корки и ускоряет прогрев слоя мякиша, примыкающего к корке.
Влияние массы и формы тестовой заготовки на ее прогрев в процессе выпечки также значительно. Чем больше ее масса, тем медленнее прогревается центральная часть теста и, естественно, тем длительнее процесс выпечки.
Повышение влажности теста ускоряет, а понижение замедляет прогрев теста при выпечке. Чем выше влажность теста, тем выше его теплопроводность.
Толщина корки вследствие ее более низкой тепло- и влагопроводности сказывается на скорости формирования мякиша хлеба.
Корка представляет собой слой, оказывающий большое сопротивление пару, проходящему через него, из более глубоких слоев тестовой заготовки в пекарную камеру. Часть пара, образовавшегося над нижней коркой выпекаемой тестовой заготовки, может устремляться из корки через поры мякиша в слои, прилегающие изнутри к зоне испарения. Доходя до слоев, расположенных ближе к центру и менее нагретых, пары влаги конденсируются, тем самым повышая влажность слоя, в котором произошла конденсация.
Внутреннее перемещение влаги во влажном материале возможно, если существует разность потенциалов переноса. В тестовой заготовке перенос влаги обусловлен разностью концентрации влаги в разных участках ее объема и разностью температур.
Разность концентрации влаги является побуждающим моментом для перемещения влаги в материале от участков с большей концентрацией влаги к участкам с меньшей ее концентрацией. Такое перемещение влаги называется концентрационной диффузией или концентрационной влагопроводностью.
Перемещение влаги во влажном материале из-за разности температур в отдельных участках влажного материала называют термодиффузией (в газах и растворах), или термовлагопроводностью (во влажных твердых телах).
К моменту завершения процесса выпечки влажность мякиша в целом повышается на 1,5—2,5 %.
Формовой хлеб из пшеничной муки выпекают при незначительном увлажнении пекарной камеры в первой зоне печи. В этот период заготовки несколько увеличиваются в объеме и нагреваются до температуры 35—40 °С в центре мякиша и до 70—80 °С на поверхности.
В зоне высокой температуры (270—290 °С) среду пекарной камеры не увлажняют. Увлажненная ранее тестовая заготовка, попадая в эту зону, сначала интенсивно увеличивается в объеме в результате перехода спирта в пар и теплового расширения паров и газов, затем достигнутый объем заготовки быстро фиксируется за счет образования твердой корки. Поверхность тестовой заготовки в этой зоне нагревается до 100—110 °С, а центральные слои мякиша — до 50—60 °С. При такой температуре начинаются клейстсризация крахмала и свертывание белков, следовательно, в зоне высокой температуры происходит начальное образование мякиша и корки. Эта часть выпечки занимает 15—22 % общей продолжительности выпечки изделия.
В зоне пониженной температуры (180—220 °C) происходит основная выпечка, при которой продолжаются и заканчиваются процессы образования корки и мякиша.
Микробиологические процессы. Жизнедеятельность бродильной микрофлоры теста (дрожжевых клеток и кислотообразующих бактерий) в процессе прогрева тестовой заготовки изменяется.
Дрожжевые клетки ускоряют процесс брожения и газообразования до максимума, примерно до 40 °С. При температуре свыше 45 °C газообразование, вызываемое дрожжами, резко снижается, а при 50 °С — совсем прекращается.
Жизнедеятельность кислотообразующей микрофлоры теста в зависимости от температурного оптимума (для мезофильных бактерий 35 °С, а для термофильных — 48—54 °С) в процессе прогрева сначала форсируется, а затем, после достижения температуры выше оптимальной, замедляется и при 60 С совсем прекращается.
Термофильные молочнокислые бактерии типа бактерий Lactobacillus delbrueckii могут находиться в бродильно-активном состоянии при температурах 75—80 °С.
Биохимические процессы. Активность ферментов в каждом слое прогреваемого теста сначала возрастает до максимума, а затем снижается до нуля из-за тепловой денатурации ферментов. Наиболее быстро процесс инактивации ферментов протекает в поверхностных слоях теста. В центре куска ферментативные процессы протекают почти до конца выпечки. Коллоиды теста оказывают на ферменты защитное влияние.
В период выпечки в тестовой заготовке происходит ферментативный гидролиз крахмала (пол действием β-амилазы) и отчасти кислотный. В пшеничном тесте кислотный гидролиз крахмала практического значения не имеет. На стадиях брожения и расстойки теста нативный крахмал под действием β-амилазы гидролизуется слабо. Клейстеризации крахмала при прогреве теста значительно повышает его атакуемость амилазами. Активность же β-амилазы в определенном интервале температур резко возрастает (рис. 10.2). Температурный оптимум β-амилазы находится в пределах 62—64 °С, а α-амилазы — 74—75 °С. Температура инактивации этих амилаз соответственно равна 82—84 °С и 97—98 °С. В результате этого содержание крахмала в тестовой заготовке при выпечке в известной степени снижается.

Процессы, протекающие в тестовой заготовке при радиационно-конвективной выпечки хлеба

Процессы гидролиза нативного и оклейстеризованного крахмала в тестовой заготовке из ржаной обойной муки при выпечке хлеба протекают более интенсивно. Ржаное тесто имеет кислотность в 3—4 раза более высокую, чем тесто из пшеничной сортовой муки. Вследствие этого инактивация амилаз при прогреве ржаного теста происходит при более низких температурах.
В процессе выпечки ржаного хлеба из обойной муки при обычной для этого вида хлеба кислотности β-амилаза полностью инактивируется при 60 °С, а α-амилаза — при 71 °С. В то же время было установлено, что накопление в мякише ржаного хлеба продуктов гидролитического распада крахмала продолжается до самого конца выпечки и даже в первые часы хранения еще горячего хлеба. Это значит, что в ржаном хлебе гидролиз Крахмала продолжается и после инактивации амилаз.
α-Амилаза в процессе выпечки инактивируется при значительно более высокой температуре, чем β-амилаза. В интервале времени выпечки, когда β-амилаза уже инактивирована, а α-амилаза еще активна, в мякише хлеба накапливается значительное количество низкомолекулярных декстринов, придающих мякишу липкость и влажность на ощупь.
В процессе выпечки ржаного хлеба происходит также частичный гидролиз высокомолекулярных пентозанов теста, превращающихся в водорастворимые, относительно низкомолекулярные пентозаны.
Таким образом, в процессе выпечки хлеба резко увеличивается количество водорастворимых углеводов, которое обусловливает увеличение общего содержания в хлебе водорастворимых веществ.
Белково-протеиназный комплекс тестовой заготовки в процессе выпечки также претерпевает ряд изменений. Протеина за пшеничной муки активна при pH от 4 до 5,5 и температуре 45 °C. Начиная с 70 °С белки прогреваемого пшеничного теста подвергаются термической денатурации.
Температура инактивации ферментов зависит от скорости прогрева тестовой заготовки: чем быстрее происходит прогрев, тем выше температура, при которой инактивируются ферменты. Тепловая денатурация значительно повышает атакуемость белков протеолитическими ферментами, однако количество водорастворимых азотсодержащих веществ в результате выпечки снижается на 50...70 %. Это снижение объясняется расходом продуктов протеолиза на меланоидинообразование.
Более темный цвет мякиша ржаного хлеба по сравнению с цветом ржаного теста в основном вызван действием о-дифенолоксидазы на тирозин. При длительной выпечке ржаного хлеба цвет его мякиша темнеет. Возможно, что это в какой-то мере обусловлено и образованием меланоидинов — продуктов взаимодействия непосредственно восстанавливающих сахаров теста с продуктами распада белков.
Биохимические процессы, происходящие при выпечке хлеба в его корке, также весьма существенно влияют на качество хлеба, В корке содержится значительно больше водорастворимых веществ и декстринов, чем в мякише. Ферментативный гидролиз не играет в этом ведущей роли.
Корка и поверхностные слои тестовой заготовки прогреваются очень быстро, в связи с чем ферменты инактивируются. Накопление декстринов и вообще водорастворимых веществ в корке в значительной мере объясняется термическим изменением крахмала и, в частности, его термической декстринизацией (температура поверхности корки достигает 180 °С, середины корки 130 °С).
Коллоидные процессы. Важнейшими коллоидными процессами, протекающими в тестовой заготовке при выпечке, являются клей-стеризация крахмала и денатурация белков. Эти процессы превращают тесто в съедобный продукт. Изменения коллоидов теста начинаются при прогреве его до температуры 55—60 °С. Тепловая денатурация белков теста происходит при 50—70 °С. В результате тепловой коагуляции белки выделяют влагу, поглощенную ранее, уплотняются, лишаются эластичности и растяжимости. Денатурированные клейковинные белки образуют каркас хлеба, фиксирующий форму изделия. Кинетика тепловой денатурации белков в наружных слоях тестовой заготовки имеет большое значение для качества изделия. Увеличение продолжительности процесса коагуляции приводит к снижению удельного объема хлеба и формоустойчивости подовых изделий.
Крахмальные зерна муки интенсивно набухают при 40 °С. При дальнейшем прогреве крахмальные зерна лопаются из-за резкого повышения осмотического давления. Вода, проникая внутрь зерен, разрушает их. Амилоза крахмала переходит в жидкую фазу теста, а амилопектин образует вязкий гель. Для полной клейстеризации крахмала необходимо в 2—3 раза больше воды по сравнению с содержанием ее в тесте, поэтому крахмал во время выпечки клейстеризуется лишь частично, а процесс протекает замедленно и заканчивается при прогреве центральных слоев выпекаемой тестовой заготовки до 95—97 °С. Зерна крахмала остаются в ней в по-луклейстеризованном состоянии, т. е. часть из них сохраняет свою кристаллическую структуру. Клсйстеризуясь, крахмал связывает свободную влагу теста и воду, выделяемую свернувшимися белками. Резкое уменьшение содержания свободной влаги в хлебе способствует образованию сухого эластичного мякиша. При действии на крахмал α-амилазы его влагоемкость снижается и, в конечном счете, ухудшается состояние мякиша, он становится липким при нормальной влажности.
Изменение объема выпекаемой тестовой заготовки. Объем готового хлеба на 10—30 % больше объема теста перед посадкой тестовой заготовки в печь: увеличение объема теста в процессе выпечки обеспечивает необходимую пористость хлеба, улучшает его внешний вид и повышает усвояемость.
Объем тестовой заготовки зависит от физических, микробиологических и коллоидных процессов, протекающих в ней в результате прогрева.
Форсированное увеличение объема тестовой заготовки в первые минуты выпечки объясняется интенсивным спиртовым брожением, при котором выделяется CO2, тепловым расширением воздуха и газов в тесте и переходом спирта в парообразное состояние.
Перечисленные выше процессы увеличивают количество, а следовательно, и давление газообразных продуктов внутри тестовой заготовки. В результате этого часть газообразных продуктов, проходя сначала через тонкий обезвоженный поверхностный слой-пленку, а затем через все утолщающуюся корку, уходит в атмосферу пекарной камеры.
Объем выпеченного хлеба зависит от состояния теста перед посадкой в печь, от состояния муки и воды, хлебопекарных свойств муки, обусловливающих структурно-механические свойства теста, от способа посадки заготовок на под печи и от гигротермического и температурного режима выпечки и др. При температуре пода 200 °С в первой зоне печи интенсивность образования паров спирта и других летучих веществ максимальна, поэтому объем хлеба заметно увеличивается. Этот процесс прекращается при достижении верхней поверхностью хлеба температуры 100—110 °С, так как при этом образуется жесткий обезвоженный слой — корка хлеба, а под коркой — утолщающийся слой мякиша.
Корка в процессе выпечки очень быстро после начала образования начинает терять способность к растяжению, поэтому она служит возрастающим препятствием для дальнейшего увеличения объема тестовой заготовки.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: