PROCESY NACHÁDZAJÚCE SA V CHLEBE POČAS JEHO PEČENIA
Prof. A. Ya. Auermann. 1942 rok
1.1 Zahrievanie cesta na chlieb
Chlebové výrobky sa pečú v pekárskej komore pekárskej pece pri teplote vzduchu-pár 200-280 ° C. Pečenie 1 kg chleba vyžaduje asi 293-544 kJ. Toto teplo sa vynakladá hlavne na odparenie vlhkosti z kúska cesta a na jeho zahriatie na teplotu 96 - 97 ° C v strede, z ktorého sa cesto zmení na chlieb. Veľký podiel tepla (80 - 85%) sa prenáša na chlieb prostredníctvom žiarenia z horúcich stien a oblúkov pekárskej komory. Zvyšok tepla sa prenáša vedením z horúceho ohniska a konvekciou z pohyblivých prúdov zmesi pary a vzduchu v pekárenskej komore.
Kúsky cesta sa ohrievajú postupne, počínajúc od povrchu, a preto procesy typické pre pečenie neprebiehajú súčasne v celej hmote chleba, ale po vrstvách - najskôr vo vonkajších vrstvách, potom vo vnútorných vrstvách. Rýchlosť ohrievania cesta na chlieb všeobecne a následne aj doba pečenia závisí od mnohých faktorov. Keď teplota v pekárskej komore stúpa, obrobky sa rýchlejšie zohrejú a čas pečenia sa skráti. Cesto s vysokou vlhkosťou a pórovitosťou sa zohrieva rýchlejšie ako silné a husté cesto.
Cesto veľkej hrúbky a hmotnosti, všetky ostatné veci rovnaké, sa zohrejú dlhšie. Forma chleba sa pečie pomalšie ako chlieb z krbu. Tesné usadenie kúskov cesta na dne rúry spomaľuje pečenie výrobkov.
1.2 Tvorba tvrdej chlebovej kôrky
Tento proces nastáva v dôsledku dehydratácie vonkajších vrstiev cesta. Je dôležité si uvedomiť, že tvrdá kôrka zastaví rast cesta a objemu chleba, a preto by sa kôrka nemala vytvárať okamžite, ale 6 - 8 minút po začiatku pečenia, keď už bol dosiahnutý maximálny objem kusu. .
Za týmto účelom sa do prvej zóny pekárenskej komory privádza para, ktorej kondenzácia na povrchu prírezov oneskoruje dehydratáciu hornej vrstvy a tvorbu kôry. Avšak po niekoľkých minútach začne vrchná vrstva zahrievajúca sa na teplotu 100 ° C rýchlo strácať vlhkosť a pri teplote 110 - 112 ° C sa zmení na tenkú kôrku, ktorá potom postupne hustne.
Keď je kôra dehydratovaná, časť vlhkosti (asi 50%) sa odparí do životného prostredia a časť prechádza do drviny, pretože keď sa zohrejú rôzne materiály, vlhkosť vždy prechádza z viac vyhrievaných oblastí (kôra) do menej vyhrievaných oblastí (drvina). ). Obsah vlhkosti v drvine v dôsledku pohybu vlhkosti z kôry sa zvyšuje o 1,5-2,5%. Obsah vlhkosti v kôrke na konci pečenia je iba 5–7%, čo znamená, že je kôrka prakticky dehydrovaná.
Na konci pečenia teplota kôry dosiahne 160 - 180 ° C. Nad túto teplotu sa kôra nezohrieva, pretože teplo, ktoré sa do nej dodáva, sa vynakladá na odparovanie vlhkosti, prehriatie výslednej pary a tiež na vytváranie drviny.
V povrchovej vrstve predlisku a v kôre prebiehajú tieto procesy: želatinácia a dextrinizácia škrobu, denaturácia bielkovín, tvorba aromatických a tmavo sfarbených látok a odstraňovanie vlhkosti. V prvých minútach pečenia je v dôsledku kondenzácie pary želatínovaný škrob na povrchu obrobku, ktorý čiastočne prechádza do rozpustného škrobu a dextrínov. Kvapalná hmota rozpustného škrobu a dextrínov vyplňuje póry umiestnené na povrchu obrobku, vyhladzuje malé nerovnosti a po dehydratácii dodáva kôre lesk a lesk.
K denaturácii bielkovinových látok na povrchu výrobku dochádza pri teplote 70 - 90 ° C. Koagulácia bielkovín spolu s dehydratáciou prispieva k tvorbe hustej, nepružnej kôry. Do istej doby bola farba kôrky chleba spojená s množstvom zvyškových, nefermentovaných cukrov v ceste v čase pečenia. Pre normálnu farbu kôrky musí cesto pred pečením obsahovať najmenej 2 - 3% nekvasených cukrov. Čím vyššia je schopnosť cesta tvoriť cukor a plyny, tým intenzívnejšia je farba chlebovej kôrky.
Predtým sa verilo, že produkty, ktoré určujú farbu kôrky chleba, sú hnedo sfarbené produkty karamelizácie alebo primárnej hydratácie zvyškových cukrov z cesta, ktoré v čase pečenia nefermentovali. Karamelizácia a dehydratácia cukrov v kôre sa vysvetľovala jeho vysokou teplotou. Niektorí vedci sa domnievajú, že farebné látky tepelnej dextrinizácie škrobu a tepelných zmien v bielkovinových látkach v kôre hrajú úlohu vo farbe kôry.
Na základe viacerých štúdií možno predpokladať, že intenzita farby kôry chleba je spôsobená hlavne tvorbou tmavo sfarbených výrobkov redoxnej interakcie zvyškových, nefermentovaných redukujúcich cukrov z cesta a výrobkov z nej. proteolýza bielkovín obsiahnutých v ceste, to znamená melanoidínov. Farba kôry navyše závisí od času pečenia a teploty v pekárskej komore.
1.3 Vnútorný pohyb vlhkosti v chlebe
Pri pečení sa mení obsah vlhkosti vo vnútri chleba. Zvýšenie obsahu vlhkosti vo vonkajších vrstvách pečeného výrobku v počiatočnej fáze pečenia so silným zvlhčovaním plynného prostredia pekárskej komory a následné zníženie obsahu vlhkosti v povrchovej vrstve na rovnovážnu vlhkosť, ku ktorej dochádza keď sa táto vrstva zmení na kôru, boli uvedené vyššie. V tomto prípade nie všetka vlhkosť odparujúca sa v upečenom chlebe v odparovacej zóne prechádza vo forme pary cez póry kôry do pekárskej komory.
Kôra je oveľa kompaktnejšia a oveľa menej pórovitá ako strúhanka. Veľkosť pórov v kôre, najmä v jej povrchovej vrstve, je mnohonásobne menšia ako veľkosť pórov v susedných vrstvách drviny. Výsledkom je, že kôrka chleba je vrstva, ktorá ponúka veľkú odolnosť voči pare, ktorá cez ňu prechádza z odparovacej zóny do pekárskej komory. Časť pary generovanej v odparovacej zóne, najmä nad spodnou kôrou chleba, z nej môže prúdiť cez póry a otvory pre drobky do vrstiev drobku susediacich s odparovacou zónou zvnútra. Pri dosahovaní vrstiev umiestnených bližšie k stredu a menej zahriatych, kondenzuje vodná para, čím sa zvyšuje obsah vlhkosti vo vrstve, v ktorej ku kondenzácii došlo.
Táto strúhanková vrstva, ktorá je akoby zónou vnútornej kondenzácie vodných pár v pečenom chlebe, zodpovedá konfigurácii izotermických povrchov v chlebe. Pre vnútorný pohyb vlhkosti vo vlhkom materiáli musí byť rozdiel v potenciáli prenosu. U pečeného chleba na cesto môžu existovať dva hlavné dôvody prenosu vlhkosti: a) rozdiel v koncentrácii vlhkosti v rôznych častiach výrobku ab) rozdiel v teplote v jednotlivých častiach chleba na cesto.
Rozdiel v koncentrácii vlhkosti je stimulom pre pohyb vlhkosti v materiáli z oblastí s vyššou koncentráciou vlhkosti do oblastí s nižšou koncentráciou vlhkosti. Tento pohyb sa bežne nazýva koncentrácia (difúzia koncentrácie alebo vodivosť koncentrácie vlhkosti).
Teplotné rozdiely v jednotlivých oblastiach vlhkého materiálu tiež spôsobujú, že sa vlhkosť pohybuje z oblastí materiálu s vyššou teplotou do oblastí s nižšou teplotou. Tento pohyb vlhkosti sa bežne nazýva tepelný.
V pečenom chlebe je súčasne veľký rozdiel v obsahu vlhkosti v kôre a strúhanke a významný rozdiel teplôt medzi vonkajšou a strednou vrstvou chleba počas prvého obdobia pečenia.Ako ukázali práce domácich vedcov, pri pečení chleba prevažuje stimulačný účinok teplotného rozdielu vo vonkajšej a vnútornej vrstve, a preto sa vlhkosť v strúhanke počas procesu pečenia pohybuje z povrchu do stredu.
Pokusy ukazujú, že obsah vlhkosti v strúhanke počas pečenia sa zvyšuje asi o 2% v porovnaní s pôvodným obsahom vlhkosti v ceste. Vlhkosť rastie najrýchlejšie vo vonkajších vrstvách strúhanky počas počiatočného obdobia procesu pečenia, čo sa vysvetľuje veľkou úlohou tepelnej a vlhkostnej vodivosti v tomto období pečenia v dôsledku výrazného teplotného gradientu v strúhanke.
Z viacerých prác vyplýva, že počas pečenia obsah vlhkosti v povrchovej vrstve cesta rýchlo klesá a veľmi rýchlo dosahuje úroveň rovnovážneho obsahu vlhkosti v dôsledku teploty a relatívnej vlhkosti zmesi pary a vzduchu. Hlbšie vrstvy, ktoré sa neskôr premenia na vrstvu kôry, dosahujú rovnaký rovnovážny obsah vlhkosti pomalšie.
1.4 Rozpadá sa
Pri pečení vo vnútri cesta je potlačená fermentačná mikroflóra, mení sa aktivita enzýmov, dochádza k želatinácii škrobu a tepelnej denaturácii bielkovín, mení sa vlhkosť a teplota vnútorných vrstiev cesta. Životná aktivita kvasiniek a baktérií sa zvyšuje v prvých minútach pečenia, v dôsledku čoho sa aktivuje fermentácia alkoholu a kyseliny mliečnej. Pri 55-60 ° C odumierajú kvasinky a netermofilné mliečne baktérie.
V dôsledku aktivácie kvasiniek a baktérií na začiatku pečenia sa mierne zvyšuje obsah alkoholu, oxidu uhoľnatého a kyselín, čo má pozitívny vplyv na objem a kvalitu chleba. Aktivita enzýmov v každej vrstve pečeného produktu sa najskôr zvýši a dosiahne maximum a potom poklesne na nulu, pretože enzýmy, ktoré sú proteínovými látkami, sa pri zahrievaní zvlňujú a strácajú vlastnosti katalyzátorov. Aktivita a-amylázy môže mať výrazný vplyv na kvalitu produktu, pretože tento enzým je relatívne odolný voči teplu.
V ražnom ceste, ktoré je vysoko kyslé, sa a-amyláza ničí pri 70 ° C a v pšeničnom ceste iba pri teplotách nad 80 ° C. Ak cesto obsahuje veľa a-amylázy, prevedie značnú časť škrobu na dextríny, čo zhorší kvalitu drviny. Proteolytické enzýmy v chlebových cestách sa inaktivujú pri teplote 85 ° C.
Zmena stavu škrobu je spolu so zmenami v bielkovinových látkach hlavným procesom, ktorý premení cesto na strúhanku; dejú sa takmer súčasne. Zrná škrobu želatínujú pri teplotách 55 - 60 ° C a vyšších. V zrnkách škrobu sa tvoria trhliny, do ktorých preniká vlhkosť, a preto sa výrazne zväčšujú. Počas želatinácie škrob absorbuje ako voľnú vlhkosť cesta, tak aj vlhkosť uvoľnenú zrazenými bielkovinami. K želatinácii škrobu dochádza, keď je nedostatok vlhkosti (pre úplnú želatináciu škrobu musí cesto obsahovať 2 - 3 krát viac vody), nezostáva voľná vlhkosť, takže strúhanka chleba sa stáva suchou a nelepivou na dotyk .
Obsah vlhkosti v strúhanke horúceho chleba (všeobecne) stúpa o 1,5 - 2% v porovnaní s obsahom vlhkosti v ceste v dôsledku vlhkosti prenášanej z hornej vrstvy obrobku. Z dôvodu nedostatku vlhkosti je želatinácia škrobu pomalá a končí sa až vtedy, keď sa stredná vrstva cesta zahreje na teplotu 96 - 98 ° C. Teplota stredu strúhanky nestúpne nad túto hodnotu, pretože strúhanka obsahuje veľa vlhkosti a teplo, ktoré sa do nej dodáva, sa nebude vynakladať na ohrev hmoty, ale na jej odparovanie.
Pri pečení ražného chleba dochádza nielen k želatinácii, ale aj kyslej hydrolýze určitého množstva škrobu, čo zvyšuje obsah dextrínov a cukrov v chlebe na cesto. Mierna hydrolýza škrobu zlepšuje kvalitu chleba.
Zmena skupenstva bielkovinových látok začína pri teplote 50 - 70 ° C a končí pri teplote okolo 90 ° C.Bielkovinové látky v procese pečenia prechádzajú tepelnou denaturáciou (zrážaním). Zároveň sa stávajú hustejšie a uvoľňujú nimi absorbovanú vlhkosť počas tvorby cesta. Zrazené proteíny fixujú (fixujú) pórovitú štruktúru drviny a tvar výrobku. V produkte sa vytvorí bielkovinová kostra, do ktorej sú rozptýlené zrná napučaného škrobu. Po tepelnej denaturácii bielkovín vo vonkajších vrstvách výrobku sa zväčšenie objemu obrobku zastaví.
Konečný obsah vlhkosti na vnútornom povrchu vrstvy susediacej s strúhankou sa dá považovať za približne rovný počiatočnému obsahu vlhkosti v ceste (W0) plus zvýšenie v dôsledku vnútorného pohybu vlhkosti (W0 + DW), zatiaľ čo vonkajší povrch tejto vrstvy susediaci s kôrou má obsah vlhkosti rovný rovnovážnej vlhkosti. Na základe toho sa v grafe pre túto vrstvu vezme hodnota konečného obsahu vlhkosti, priemer medzi hodnotami (W0 + DW) a W0Р.
Počas procesu pečenia sa zvyšuje aj obsah vlhkosti v jednotlivých vrstvách strúhanky a zvýšenie vlhkosti nastáva najskôr vo vonkajších vrstvách strúhanky, potom zachytáva čoraz hlbšie umiestnené vrstvy. V dôsledku tepelného pohybu vlhkosti (tepelná vodivosť vlhkosti) sa obsah vlhkosti vo vonkajších vrstvách drviny, nachádzajúcich sa bližšie k odparovacej zóne, začína dokonca o niečo znižovať oproti dosiahnutému maximu. Konečný obsah vlhkosti v týchto vrstvách je však pri začiatku pečenia stále vyšší ako pôvodný obsah vlhkosti v ceste. Obsah vlhkosti v strede drviny sa hromadí najpomalšie a jeho konečný obsah vlhkosti môže byť o niečo menší ako konečný obsah vlhkosti vo vrstvách susediacich so stredom drviny.
1.5 Dôležitá činnosť kvasiacej mikroflóry cesta počas procesu pečenia
Životná aktivita kvasiacej mikroflóry cesta (kvasinkové bunky a baktérie tvoriace kyselinu) sa mení, keď sa kúsok cesta počas pečenia zahrieva.
Keď sa cesto zahreje na asi 35 ° C, kvasinkové bunky maximálne urýchľujú fermentáciu a tvorbu plynov, ktoré spôsobujú. Až do približne 40 ° C je aktivita droždia v upečenom ceste stále veľmi intenzívna. Keď sa cesto zahreje na teplotu nad 45 ° C, tvorba plynov spôsobených kvasinkami sa prudko zníži.
Predtým sa verilo, že pri teplote cesta asi 50 ° C kvasnice odumierajú.
Životná aktivita kyselinotvornej mikroflóry cesta, v závislosti od optima teploty (čo je asi 35 ° C pre netermofilné baktérie, a asi 48-54 ° C pre termofilné baktérie), sa najskôr vynúti, keď sa cesto zahreje hore a potom po dosiahnutí teploty nad optimum sa zastaví.
Verilo sa, že keď sa cesto zahreje na 60 ° C, kyselinotvorná flóra cesta úplne odumrie. Práce, ktoré vykonali viacerí vedci, však naznačujú, že v strúhanke obyčajného ražného chleba vyrobeného z tapetovej múky, aj keď v oslabenom, ale životaschopnom stave, sú zachované jednotlivé bunky kvasiniek aj kyselinotvorných baktérií.
Zo skutočnosti, že malá časť životaschopnej fermentačnej mikroflóry cesta sa počas pečenia zadržiava v strúhanke, z toho nijako nevyplýva, že fermentačné mikroorganizmy vydržia za každých podmienok teplotu 93 - 95 ° C , ktorý sa dosiahne počas pečenia v strede chleba.
Ukázalo sa tiež, že varenie strúhanky chleba, rozdrvené v prebytočnej vode, zabilo všetky druhy fermentačných mikroorganizmov.
Je zrejmé, že konzerváciu časti kvasiacej mikroflóry cesta v strúhanke v životaschopnom stave možno vysvetliť tak veľmi malým množstvom voľnej vody, ako aj veľmi krátkodobým zvýšením teploty jeho strednej časti nad 90 ° C
Z vyššie uvedených údajov vyplýva, že teplotné optimum pre fermentujúcu mikroflóru cesta, stanovené v podmienkach prostredia, v konzistencii odlišnej od cesta, sa môže ukázať ako podhodnotené v porovnaní s optimami pôsobiacimi v podmienkach upečený chlieb.
Je zrejmé, že je potrebné vziať do úvahy, že keď sa cesto zahreje na asi 60 ° C, vitálna aktivita kvasiniek a baktérií tvoriacich kyselinu netermofilnú sa prakticky zastaví. Termofilné baktérie mliečneho kvasenia, ako napríklad baktérie Delbrück, môžu byť fermentačne aktívne aj pri vyšších teplotách (75 - 80 ° C).
Vyššie opísané zmeny vitálnej aktivity kvasiacej mikroflóry upečeného cesta sa vyskytujú postupne, keď sa zahrejú a rozšíria sa z povrchových vrstiev do stredu.
Pozri pokračovanie ...
