Процесс выпечки ржано-пшеничного хлеба

ПРОЦЕСС ВЫПЕЧКИ РЖАНО-ПШЕНИЧНОГО ХЛЕБА

ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ ПРОЦЕССА ВЫПЕЧКИ

Выпечка хлеба и других мучных изделий является сложным процессом, протекающим под воздействием теплоты и влаги. Внут­ри тестовой заготовки и на ее поверхности возникает сложный комплекс физических, коллоидных, микробиологических и биохи­мических процессов. В результате этих процессов в тесте проис­ходят глубокие качественные изменения, и оно превращается в готовый продукт — хлеб.

В пекарной камере происходят все виды передачи теплоты к тестовым заготовкам: излучением — от поверхностей нагрева, конвекцией — от парогазовой среды пекарной камеры и теплопровод­ностью— от пода к нижней поверхности тестовой заготовки. Пе­редача теплоты излучением составляет от 70 до 90% и является определяющей при выпечке.

Прогрев тестовых заготовок, а также процессы, протекающие и тесте-хлебе при выпечке, являются нестационарными. Продол­жительность и интенсивность процессов, протекающих в любом слое теста-хлеба, зависят от температуры в этом слое. Скорость про­текания процессов (биохимических, микробиологических и др.) зависит от скорости изменения температуры в соответствующем слое тестовой заготовки. Поэтому оптимальная скорость прогрева теста-хлеба на различных этапах выпечки играет определяющую роль в получении хлеба высокого качества.

НАГРЕВ ТЕСТА-ХЛЕБА ПРИ ВЫПЕЧКЕ

В пекарной камере печи тестовая заготовка проходит различ­ные этапы гигротермической обработки. Процесс выпечки включа­ет в себя операцию увлажнения тестовых заготовок и теплообмен излучением, конвекцией и теплопроводностью. На выпечку хлеба оказывает влияние вентиляция в пекарной камере.

Кинетика тепло- и массообмена в пекарной камере с тестом- хлебом обусловливает важные качественные показатели хлеба: объем и форму хлеба, пропеченность, толщину, окраску и глянце­витость корок, аромат и вкус хлеба.

Одним из важных показателей качества хлеба, особенно по­дового, являются его объем и форма. Эти показатели в большой степени зависят от процесса гигротермической обработки изделий в зоне увлажнения и от теплообмена в пекарной камере. На объем и форму хлеба существенное влияние оказывают структурно-ме­ханические свойства теста.

ПЕРВЫЙ ПЕРИОД ВЫПЕЧКИ

Одним из ответственных периодов процесса выпечки явля­ется первый период. Он начинается с момента поступления тесто­вой заготовки в зону увлажнения пекарной камеры. В зону увлажнения при помощи пароувлажнительного устройст­ва подается равномерно распределяемый насыщенный пар низкого давления (0,1—0,15 МПа). В зоне увлажнения создается паро­воздушная смесь с высокой концентрацией пара. Относительная влажность среды составляет: φ = 70-90%. На холодной поверх­ности тестовой заготовки в зоне увлажнения происходит конден­сация пара. При этом за счет фазового перехода выделяется зна­чительное количество теплоты. В этом периоде выпечки происхо­дит интенсивный внешний тепло- и массообмен, в результате ко­торого осуществляется прогрев тестовой заготовки. Температура на ее верхней и боковой поверхности (у подовых сортов хлеба) быстро возрастает, и когда она достигает значения температуры точки росы, процесс конденсации пара прекращается. Этот момент является окончанием первого периода выпечки.

Масса тестовой заготовки в первом периоде увеличивается за счет массы сконденсировавшегося на ее поверхности пара. Поэто­му в момент окончания конденсации масса тестовой заготовки становится максимальной. Затем масса тестовой заготовки постепенно убывает в связи с испарением влаги с поверхности и из поверхностного слоя тестовой за­готовки.

В первом периоде выпечки возникают наибольшие тепловые потоки: на верхней поверхности при конденсации пара — в результате фазового перехода, на нижней поверхности – благодаря теплопроводности при контакте нижней поверхности заготовок с горячим подом. Плотность тепловых потоков на поверхности тестовых заготовок может достигать 5-9 кВт/м². Процесс конденсации пара продолжается от 1 до 3 мин.

Посадка тестовых заготовок происходит на горячей под, поэтому в первый момент времени нагрев нижней поверхности изделия

татё фазового перехода, на нижней поверхности — благодаря теп­лопроводности при контакте нижней поверхности заготовок с го­рячим подом. Плотность тепловых потоков на поверхности тесто­вых заготовок может достигать¹Ц—|^кВт/м² (рис. 3.1, в). Процесс конденсации пара продолжается от Гдо 3 мин.

Посадка тестовых заготовок происходит на горячий под, поэто­му в первый момент времени нагрев нижней поверхности, изделия

происходит за счет теплоты, предварительно аккумулированной подом. При дальнейшей выпечке под получает теплоту от поверх­ности нагрева, температура его повышается и увеличивается плот­ность теплового потока к нижней поверхности тестовой заготовки.

ВТОРОЙ ПЕРИОД ВЫПЕЧКИ

В начале второго периода выпечки прекращается конденсация пара на поверхности тестовой заготовки и начинается испарение конденсата с ее поверхности. Этот процесс происходит с отбором теплоты извне и от массы тестовой заготовки, что приводит к по­нижению температуры поверхности. На этом участке наблюдается самое интенсивное испарение конденсата, что приводит к уменьшению массы тесто­вой заготовки.

При некоторых режимах выпечки снижения температуры по­верхности теста-хлеба на этом участке кривой не наблюдается. Это происходит в том случае, когда затрата теплоты на испарения конденсата компенсируется подводом теплоты к поверхности.

Во втором периоде выпечки начинается углубление зоны ис­парения, сопровождающееся повышением температуры теста-хле­ба. Происходит испарение из поверхностных слоев влаги, макро- и микрокапилляров и адсорбционно, связанной влаги. Это приво­дит к замедлению испарения влаги.

При углублении зоны испарения образуется частично обезво­женный слой. К концу второго периода влажность этого слоя зна­чительно снижается, теплопроводность уменьшается (по сравне­нию с мякишем в 3—4 раза), а температура поверхности теста- хлеба достигает 100°С и выше. На поверхности теста-хлеба насту­пает начальная фаза образования корки.

Начало образования корки соответствует температуре поверх­ности 105—115°С, при которой изменяется окраска поверхности и происходит стабилизация размеров и объема выпекаемого изде­лия. Этот момент становится границей второго и третьего перио­дов выпечки.

Во втором периоде выпечки интенсивно протекает процесс уве­личения объема хлеба и образование формы подового хлеба. В этом периоде увеличивается высота и умень­шается ширина, а иногда и длина подового изделия. Это ответст­венный период выпечки. От правильной организации первого и второго периодов процесса выпечки зависят такие важные ха­рактеристики качества хлеба, как его объем, форма, глянцеви­тость поверхности, отсутствие трещин и подрыва корок.

Продолжительность второго периода выпечки может изменяться и зависит от интенсивности теплообмена в пекарной камере. Чем больше плотность теплового потока на поверхности изделия, тем короче второй период. Чем меньше продолжительность вто­рого периода, тем быстрее образуется корка и заканчивается уве­личение объема хлеба. При этом хлеб получается, небольшого объема.

Для получения хлеба большого объема необходимо увеличить продолжительность второго периода и плотность теплового пото­ка должна возрастать к концу второго — началу третьего периода.

ТРЕТИЙ ПЕРИОД ВЫПЕЧКИ

Третий период выпечки наступает с момента образования кор­ки, когда температура ее поверхности достигает 105—115°С. Ок­раска верхнего, частично обезвоженного слоя теста-хлеба, пре­вратившегося в корку, изменяется в результате образования меланоидинов. К этому времени внутренние слои теста-хлеба превра­щаются в мякиш, хотя еще полностью и не. пропеченный. Образо­вание корки и структуры мякиша препятствует дальнейшему увеличению объема хлеба. К этому моменту заканчивается увели­чение объема хлеба и изменение его геометрических размеров.

В третьем периоде выпечки происходит углубление зоны испа­рения, расположенной на границе подкоркового слоя и мякиша. Температура зоны испарения постоянна (98—100°С).

Исследования А. Т. Лисовенко показали, что избыточное дав­ление в зоне испарения не превышает 1—2,3 кПа. Это давление заметного влияния на повышение температуры жидкости в зоне испарения не оказывает. Сопротивление выходу пара оказывает тонкий поверхностный слой корки толщиной 0,08—0,10 мм. Более глубокие слои корки и мякиша имеют скважистую структуру и заметного сопротивления пару не оказывают.

С образованием корки снижается интенсивность испарения влаги. Скорость испа­рения влаги в этом периоде, становится постоянной.

Подвод теплоты как к верхней, так и к нижней поверхности теста-хлеба происходит по убывающей кривой. Температура поверхности теста-хлеба в третьем периоде продолжает увеличиваться, а к концу периода снижается.

В третьем периоде продолжается прогрев внутренних слоев теста-хлеба. При достижении в центральных слоях температуры 97—98°С мякиш считается полностью пропеченным, и процесс вы­печки на этом заканчивается.

ФОРМООБРАЗОВАНИЕ ПОДОВОГО ХЛЕБА ПРИ ВЫПЕЧКЕ

Общие положения. В процессе выпечки объем тестовой заго­товки значительно увеличивается. Это происходит в связи с уве­личением объема пор под действием термического расширения в них газа. Увеличение объема пор происходит при участии возду­ха и диоксида углерода — С0₂, образовавшегося при брожении теста до выпечки и в начальный ее период, а также СО2, раство­ренного в тесте, который при повышении температуры переходит в газообразное состояние.

Жизнедеятельность дрожжевых клеток и кислотообразующих бактерий усиливается по мере прогревания тестовой заготовки и при температуре 35—40°С достигает наибольшей интенсивности. Дальнейшее повышение температуры приводит к снижению ин­тенсивности брожения и газообразования, которое прекращается при температуре 60°С.

Интенсивность этого процесса по всему объему неодинакова. Наиболее интенсивно газообразование протекает в слоях заготов­ки с температурой 35—40°С. По мере ее прогрева газообразова­ние происходит во внутренних слоях, до тех пор пока они не про­греются до температуры 60°С, когда выделение диоксида углерода в тесте-хлебе прекратится.

При прогреве до 79°С и выше происходит испарение спиртов, образовавшихся в процессе брожения теста.

Определяющим фактором, влияющим на увеличение объема хлеба при выпечке, является термическое расширение газа в по­рах. При допущении, что стенки пор непроницаемы, давление в них зависит от температуры газа и объема пор.

Структурно-механические свойства теста-хлеба в процессе вы­печки изменяются в зависимости от изменения влажности, темпе­ратуры и процессов, протекающих в тесте-хлебе под воздействием тепла и влаги. На механические свойства теста-хлеба большое влияние оказывают коллоидные процессы, протекающие в интер­вале температур 50—70°С, когда происходит денатурация белков и неполная клейстеризация крахмала, обусловливающие переход теста в мякиш хлеба. При этом изменяются механические свой­ства теста и фиксируется пористая структура, которую тесто имело к этому моменту.

Первый этап формообразования. На первом этапе формообра­зования, в зоне увлажнения, тестовая заготовка расплывается под действием теплоты и влаги сконденсировавшегося на ее поверх­ности пара. Температура поверхности заготовки увеличивается от 25—30°С до 50—57°С, что приводит’ к изменению структурно-ме­ханических свойств теста. Эффективная вязкость снижается и под действием гидростатических сил тестовая заготовка «расплывает­ся». Высота заготовки уменьшается, ширина и длина увеличи­ваются.

Второй этап формообразования. (На втором этапе формообра­зования происходит интенсивное увеличение объема тестовой за­готовки увеличиваются ее размеры: высота, ширина и длина. Температура поверх­ности повышается от 50—57 до 85—90°С. При этих условиях на поверхности тестовой заготовки образуется эластичная пленка, способствующая увеличению газоудерживающей способности. Од­новременно образуется оболочка из мякиша. На этом этапе про­исходит интенсивное изменение температурного поля в тесте-хлебе, сопровождающееся микробиологическими, коллоидными и фи­зическими процессами.

Давление газа в порах теста увеличивается под действием тер­мического расширения и дополнительного, выделения диоксида углерода.

При достижении мякишем температуры 79°С начинается вы­деление паров спирта, создающее дополнительное давление в по­рах. Если напряжение стенок пор становится меньше предела их прочности, то под действием увеличивающегося давления стенки разрываются и газ проникает в другие поры и частично улетучи­вается из теста-хлеба.

На объем и форму подового хлеба большое влияние оказыва­ет оболочка из образовавшегося мякиша. На этом этапе она элас­тична и может изменять свою конфигурацию под действием сил, действующих на стенку оболочки^ Для упрощения можно пред­ставить, что тесто-хлеб — это оболочка из мякиша, внутри которой находится тесто.

Механические свойства-оболочки из мякиша существенно отли­чаются от механических свойств теста и изменяются по мере прогрева.

Имея в виду, что механические свойства оболочки играют оп­ределяющую роль в формообразовании хлеба, принимаем допуще­ние, что тесто, находящееся внутри оболочки, оказывает воздей­ствие на оболочку только в виде сил, вызываемых давлением в порах, и сил гидростатического давления слоя теста. Силы давления на оболочку будут приводить к ее деформации. Эти силы будут уравновешиваться силами рас­тяжения оболочки.

Механизм формообразования на втором этапе упрощенно мож­но представить как деформацию оболочки из мякиша под дейст­вием сил давления в порах теста и сил гидростатического давле­ния, воздействующих на ее стенки. Соотношением этих сил во многом будет определяться форма и объем хлеба.

Если преобладающими силами, воздействующими на оболочку мякиша, будут силы, вызванные давлением в порах, то эти силы будут стремиться придавать тесту-хлебу сфе­рическую или цилиндрическую форму.

Если давление в порах мало, то преобладающими силами, воз­действующими на оболочку из мякиша, будут силы гидростати­ческого давления, которые стремятся расплющить тестовую заготовку.

Силы, вызываемые давлением газа в порах, зависят от скорости прогрева теста-хлеба и продолжительности второго этапа формообразования.

При интенсивном теплообмене в пекарной камере на этом этапе газ в порах теста-хлеба быстро нагревается, но объем пор существенно не увеличивается.

Благодаря интенсивному прогреву толщина будет быстро увеличиваться и соответственно изменятся ее механические свойства, чтоприведет к сокращению продолжительности второго этапа.

При слабом прогреве давление в порах на этом этапе будет увеличиваться медленно. В этом случае увеличивается гидростати­ческое давление теста на оболочку из мякиша, что приводит к существенному увеличению ширины и длины заготовки. При сла­бом прогреве замедляется увеличение толщины оболочки мякиша и удлиняется продолжительность второго этапа. Такой режим обусловливает расплывание заготовки под действием гидростати­ческого давления.

На втором этапе происходит в основном пластическая дефор­мация оболочки мякиша. Однако к концу этапа увеличение тол­щины оболочки и изменение ее механических свойств обусловли­вает увеличение ее упругих свойств. Это приводит к замедлению, а в конце этапа к полному прекращению увеличения ширины и длины тестовой заготовки. Продолжается только рост высоты из­делия.

Третий этап формообразования. Границей между вторым и третьим этапами формообразования становится момент прекраще­ния приращения ширины и длины изделия, после чего происходит их уменьшение.

На третьем этапе увеличивается только высота изделия, а ши­рина и длина уменьшаются. В конце третьего этапа формообразования начинается образование корки на поверхности. После ее образования прекращается изменение шири­ны, длины и высоты. Форма изделия стабилизируется.

Температура поверхности изделия за время третьего этапа повышается от 80—90 до 105—115°С. В конце третьего этапа тем­пература центральных слоев изделия повышается до 60—70°С, при этом тесто этих слоев полностью переходит в состояние мя­киша.

Повышение температуры наружных слоев мякиша сверх 85°С приводит к дальнейшему изменению их структурно-механических свойств. Эластичность стенок пор снижается, и прекращается уве­личение их объема. Это приводит также и к увеличению давления газа в них. Когда давление газа на стенки пор превышает предел их прочности, происходит разрыв их стенок, вследствие чего из пор наружных слоев мякиша часть газа улетучивается.

Механизм формообразования на этом этапе можно представить следующим образом. Прогрев оболочки из мякиша и увеличение ее толщины изменяет ее структурно-механические свойства. Опре­деляющими становятся упругие свойства оболочки из мякиша. Упругость оболочки на этом этапе увеличивается настолько, что давление на стенки оболочки вызывает небольшие пластические деформации растяжения. В основном воздействие этих сил вызы­вает изменение кривизны оболочки. Все это приводит к увеличе­нию высоты изделия в результате уменьшения его ширины и длины.

Уменьшение ширины и длины изделия в начале третьего эта­па приводит к замедлению приращения объема, а к концу этого этапа, после образования корок, прекращается изменение всех геометрических размеров и объема изделия. Окон­чание третьего этапа формообразования совпадает с окончанием второго периода процесса выпечки.

Четвертый этап формообразования. Для четвертого этапа ха­рактерна стабилизация формы хлеба. Через разрывы стенок пор в корке и в более глубоких слоях мякиша продолжается улету­чивание газов, благодаря чему давление газов в порах снижается. В некоторых случаях происходит «усадка» — уменьшение разме­ров изделий к концу выпечки. Это яв­ление впервые обнаружил А. Т. Лисовенко. Уменьшение это незначительно и практического значения не имеет.

Дата добавления: 2015-08-29