|
ПРОЦЕСС ВЫПЕЧКИ 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
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Воздействие теплоты и влаги конденсата на тестовую заготовку приводит к изменению ее структурно-механических свойств. Увеличение влажности поверхностных слоев пшеничного и ржаного теста и прогрев их до температуры 50—60° С заметно понижают его вязкость, и оно становится более подвижной жидкообразной системой. Это приводит к расплыванию тестовой заготовки.
В первом периоде выпечки наружные слои теста из пшеничной и ржаной муки при увлажнении и прогреве до 50—60° С теряют формоудерживающую способность. В этом периоде увеличение объема тестовой заготовки происходит в основном за счет увеличения ширины и длины. Увеличение ее высоты происходит незначительно в конце первого периода.
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.
При выпечке хлеба из ржаной муки необходимо быстрое образование плотной оболочки из мякиша, которая будет выполнять роль формоудерживающего каркаса. Для образования этой оболочки необходим интенсивный подвод теплоты сразу же за зоной увлажнения.
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.
Переход теста в мякиш происходит по мере прогрева по направлению теплового потока к центру тестовой заготовки. Границей между мякишем и тестом в пшеничном хлебе служит изотермическая поверхность температурой примерно 69°С.
Эффективная вязкость теста по мере его прогрева в результате внутренних процессов в тесте падает, достигая минимума около 579С. Дальнейшее нагревание до температуры 60—70°С приводит к повышению вязкости вследствие неполной клейстеризации крахмала и денатурации белков. Это условие для перехода теста в состояние мякиша.
Мякиш при температуре 69°С еще не пропечен и на ощупь влажный. Нормальный сухой эластичный мякиш хлеба получается при дальнейшем прогреве до 97—98°С.
Скорость образования мякиша и корки, скорость, изменения структурно-механических свойств теста-хлеба зависит от скорости прогрева. Формообразование имеет прямую связь с изменением механических свойств теста-хлеба при выпечке.
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 Щ 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. Вс& 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; просмотров: 30 | Нарушение авторских прав
<== предыдущая лекция | | | следующая лекция ==> |
Процесс выпечки ржано-пшеничного хлеба | | | Федеральное агентство по образованию государственное образовательное |