Изменение температуры теста-хлеба в процессе его выпечки

12.09.2015

Изменение температуры различных слоев куска теста-хлеба в процессе его выпечки, собственно, и вызывает и обусловливает протекание в этих слоях теста-хлеба тех процессов, которые приводят к образованию из куска теста штуки хлеба, к образованию из теста корки и мякиша хлеба.
Именно поэтому изучение изменения температуры разных слоев выпекаемого куска теста-хлеба издавна привлекало внимание исследователей и нашло отражение во многих работах. Тот факт, что далеко не полный перечень работ, включающих данные по температуре разных слоев (корки и мякиша) хлеба, охватывает около трех десятков наименований, свидетельствует о том внимании, которое оказывается этому решающему для процесса выпечки фактору.
Исходя из данных экспериментальных работ последних лет, их анализа и принятых нами представлений о механизме процесса выпечки, мы считаем возможным изменения в процессе выпечки температуры отдельных слоев куска теста-хлеба представить в виде составленного нами графика (рис. 72). На этом графике, составленном для иллюстрации выпечки при постоянной температуре в неувлажненной пекарной камере, на оси абсцисс отложено время выпечки (т0 — значение времени в момент начала выпечки; тгот — значение времени готовности хлеба в результате выпечки).

Изменение температуры теста-хлеба в процессе его выпечки

На оси ординат отложены значения температуры (в °С) отдельных слоев куска теста-хлеба в процессе его выпечки.
Кривые этого графика наглядно свидетельствуют о том, что температурное поле куска теста-хлеба в процессе его выпечки непрерывно меняется, что свидетельствует о неустановившемся режиме процесса его прогрева.
Если к этому прибавить, что в процессе выпечки — в первой его части — мы имеем еще и непрерывное изменение размеров (объема) изделия, то станет очевидной сложность математического исследования процесса прогрева хлеба при его выпечке.
Внимательное рассмотрение температурных кривых отдельных слоев куска теста-хлеба в процессе его выпечки приводит к следующим выводам:
1. Температура любого слоя мякиша (кривые 6, 7, 8, 9) до самого конца выпечки не превышает 100°, приближаясь к этой величине в центральной части мякиша лишь к самому концу выпечки.
2. Температура внешних слоев куска теста-хлеба, из которых образуется корка хлеба, превышает 100°, доходя на поверхности до — 180°.
Во внутренних слоях корки, граничащих с мякишем, конечная температура незначительно превышает 100°, Промежуточные слои корки имеют соответственно промежуточные значения конечной температуры.
Характерным для температурных кривых (2, 3 и 4) разных слоев корки является известная «задержка» кривой на уровне 100°. Задержка эта тем длительнее, чем дальше слой корки отстоит от поверхности хлеба.
3. Температура слоя, расположенного к концу выпечки на границе корки и мякиша, достигает 100° и остается на этом уровне до конца процесса выпечки.
4. Разность температур между внешними и внутренними слоями корки в процессе выпечки возрастает, достигая наибольшего значения к концу выпечки.
5. Разность температур между внешними (прилегающими к корке) и центральными слоями мякиша возрастает в первой части процесса выпечки, достигает наибольшего значения примерно к середине процесса выпечки и затем резко снижается, доходя к концу выпечки почти до нуля.
Характер изменения температурного поля теста-хлеба в процессе его выпечки и в первую очередь тот факт, что температура мякиша не превышает 100°, в то время как температура корки выше 100°, не могут быть объяснены без увязки процесса прогрева с процессом испарения влаги из выпекаемого хлеба, с процессом образования на хлебе корки.
Рассматривая принятый нами при составлении графика 72 простейший случай выпечки хлеба в неувлажненной атмосфере пекарной камеры (при постоянной температуре), мы можем представить себе процесс образования корки следующим образом.
Попадая в неувлажненную атмосферу пекарной камеры, имеющей температуру 250°, поверхностный слой куска теста начинает интенсивно прогреваться, быстро теряя при этом влагу. По истечении буквально 1—2 мин. поверхностный слой теста теряет почти всю удалимую из него влагу и достигает равновесной влажности теста, отвечающей относительной влажности и температура атмосферы пекарной камеры.
Достижение поверхностным слоем выпекаемого теста величины этой равновесной влажности и, следовательно, прекращение испарения в этом слое влаги позволяет этому слою быстро перегреваться и выше 100°, не задерживаясь на этой температуре, что мы и видим на графике — по кривой 1.
Ввиду сравнительно плохой влагопроводности теста и большого температурного градиента (большой разности температур) между поверхностным и ниже расположенными слоями выпекаемого теста, подвод влаги к поверхности хлеба не успевает за интенсивностью обезвоживания поверхностного слоя, и поверхность (точнее зона) испарения начинает постепенно углубляться внутрь хлеба.
Превращение воды в пар в этой зоне, в слое между уже образовавшейся обезвоженной корочкой и глубже расположенными слоями теста (позднее мякиша), происходит при 100°.
Пары воды, образующиеся в зоне испарения, частично проходят через поры (скважины) обезвоженной корочки, оставаясь в состоянии паров, в пекарную камеру, а частично, как будет установлено ниже, устремляются в поры и скважины слоев теста (мякиша), примыкающих к корке.
Пористая структура теста (позднее мякиша хлеба), примыкающего к уже обезвоженной корочке, приводит к тому, что в выпекаемом хлебе имеет значение не поверхность испарения, не «зеркало испарения», как при испарении с поверхности воды, а зона испарения, распространяющаяся на слой теста (мякиша) определенной толщины (вероятно, 1—3 мм), непосредственно граничащий с коркой.
Зона испарения, температура, в пределах которой будет равна 100°, будет по мере прогрева выпекаемого теста-хлеба постепенно углубляться. Внешние слои теста этой зоны испарения будут обезвоживаться и достигать величины равновесной влажности, т. е. переходить в корку. С внутренней же стороны, обращенной к центру хлеба, зона испарения будет компенсировать свою толщу распространением испарения на ближайшие прилегающие к ней слои мякиша.
Таким образом, 1) вода в хлебе испаряется при температуре 100° только в зоне испарения, расположенной между коркой и мякишем, 2) корка представляет собою практически обезвоженный внешний слой хлеба, из которого испарена вся удалимая влага и через который влага, испаряемая из хлеба при выпечке, проходит в виде пара.
Исходя из такого представления о механизме испарения влаги и образования корки при выпечке, делается очевидным, что температура мякиша, окруженного зоной испарения (температура в которой равна 100°), не может превысить 100°, как бы долго процесс выпечки ни длился.
Температура внутренней поверхности корки, примыкающей к зоне испарения, естественно, также будет равна 100°. Температура же внешней поверхности корки может быть намного выше и будет зависеть от температуры пекарной камеры и от толщины корки. Чем толще корка и чем выше температура пекарной камеры, тем выше будет температура поверхности корки.
Однако температура поверхности корки всегда значительно ниже температуры пекарной камеры, так как часть тепла, воспринимаемого коркой извне, расходуется на перегревание паров воды, следующих из зоны испарения через поры корки в пекарную камеру. На нашем графике (рис. 72) мы приняли конечную температуру поверхности корки равной 180°, однако в отдельных случаях (при очень высокой температуре выпечки и очень толстой корке) она может доходить до 200°.
Естественно, что промежуточные слои корки имеют соответственно промежуточные значения температуры, а среднюю температуру корки, для технических расчетов можно принять за
(100 + tпк)/2 °ц,

где tпк — температура поверхности корки.
Задержка температурных кривых тех слоев, из которых образуется корка на уровне 100°, может быть объяснена тем, что эти слои до того, как превратиться в корку, известное время являются зоной испарения, температура в пределах которой неизменно равна 100°.
Обезвоживание поверхностных слоев корки идет так быстро, что кривая 1 температуры поверхности хлеба вообще не имеет задержки на уровне 100°, а кривая 2 слоя, расположенного близко к поверхности, имеет еле заметную приостановку. Чем дальше от поверхности корки, тем более заметна и длительна приостановка кривой температуры на уровне 100°. Кривая 5 характеризует изменение температуры слоя, который перед концом выпечки вошел в зону испарения и остался в ней до самого конца выпечки, сохранив поэтому до конца выпечки температуру 100°.
Изменение температуры теста-хлеба в процессе его выпечки

Имеющиеся экспериментальные данные по изменению температуры в отдельных слоях и точках выпекаемого хлеба позволяют говорить о том, что в хлебе в процессе его выпечки точки, имеющие одинаковую температуру, расположены по изотермическим поверхностям (практически — по изотермическим слоям) параллельно поверхности хлеба, с некоторым смещением в сторону нижней корки.
В качестве примера приводим на рис. 73 изотермы (линии сечения изотермических поверхностей) поперечного и продольного разреза батона в момент примерно половины процесса выпечки.
Расположение изотермических поверхностей, как видно на рис. 73, очень хорошо повторяет внешний контур хлеба и отображает интенсивность прогрева с разных сторон (в большинстве случаев интенсивность прогрева снизу несколько меньшая, чем интенсивность прогрева сверху).