PROCESY NACHÁZÍCÍ SE V CHLÉBU BĚHEM JEHO PEČENÍ
Prof. A. Ya. Auermann. 1942 rok
1.1 Zahřívání těsta
Chlebové výrobky se pečou v pekárenské komoře pečící pece při teplotě páry 200 - 280 ° C. Pečení 1 kg chleba vyžaduje přibližně 293-544 kJ. Toto teplo se vynakládá hlavně na odpařování vlhkosti z těsta a jeho zahřívání na teplotu 96–97 ° C ve středu, při kterém se těsto promění v chléb. Velká část tepla (80-85%) se přenáší na těstový chléb zářením z horkých stěn a oblouků pečící komory. Zbytek tepla se přenáší vedením z horkého krbu a konvekcí z pohybujících se proudů směsi páry a vzduchu v pečící komoře.
Kousky těsta se postupně ohřívají, počínaje od povrchu, proto procesy typické pro pečení neprobíhají současně v celé hmotě chleba, ale po vrstvách - nejprve ve vnějších vrstvách, poté ve vnitřních vrstvách. Rychlost ohřívání těsta jako celku a následně doba pečení závisí na řadě faktorů. Jak teplota v pekárenské komoře stoupá, obrobky se rychleji zahřívají a doba pečení se zkracuje. Těsto s vysokým obsahem vlhkosti a pórovitostí se zahřeje rychleji než silné a husté těsto.
Kousky těsta značné tloušťky a hmotnosti, všechny ostatní věci stejné, se zahřívají déle. Forma chleba se peče pomaleji než chleba na krbu. Těsné uložení kousků těsta na dně trouby zpomaluje pečení produktů.
1.2 Tvorba tvrdé krusty
K tomuto procesu dochází v důsledku dehydratace vnějších vrstev těsta. Je důležité si uvědomit, že tvrdá kůra zastaví růst těsta a objemu chleba, a proto by se kůra neměla vytvářet okamžitě, ale 6-8 minut po začátku pečení, když již bylo dosaženo maximálního objemu kusu.
Za tímto účelem je do první zóny pečící komory přiváděna pára, jejíž kondenzace na povrchu obrobků zpomaluje dehydrataci horní vrstvy a tvorbu kůry. Po několika minutách však vrchní vrstva, zahřátá na teplotu 100 ° C, začne rychle ztrácet vlhkost a při teplotě 110–112 ° C se promění v tenkou kůrku, která pak postupně zhoustne.
Když je kůra dehydratována, část vlhkosti (asi 50%) se odpaří do okolního prostředí a část prochází do strouhanky, protože při zahřívání různých materiálů vlhkost vždy přechází z více vyhřívaných oblastí (kůra) do méně vyhřívaných oblastí (drobka). Obsah vlhkosti v drobečku v důsledku pohybu vlhkosti z kůry se zvyšuje o 1,5-2,5%. Na konci pečení je obsah vlhkosti v kůře pouze 5–7%, což znamená, že kůra je prakticky dehydratovaná.
Teplota krusty dosáhne na konci pečení 160-180 ° C. Nad touto teplotou se kůra nezahřívá, protože teplo, které se jí dodává, se vynakládá na odpařování vlhkosti, přehřívání výsledné páry a také na tvorbu strouhanky.
V povrchové vrstvě obrobku a v kůře probíhají tyto procesy: želatinace a dextrinace škrobu, denaturace bílkovin, tvorba aromatických a tmavě zbarvených látek a odstranění vlhkosti. V prvních minutách pečení se v důsledku kondenzace páry želatinuje škrob na povrchu obrobku, který částečně přechází do rozpustného škrobu a dextrinů. Tekutá hmota rozpustného škrobu a dextrinů vyplňuje póry na povrchu obrobku, vyhlazuje drobné nerovnosti a po dehydrataci dodává kůře lesk a lesk.
K denaturaci proteinových látek na povrchu produktu dochází při teplotě 70-90 ° C. Srážení bílkovin spolu s dehydratací přispívá k tvorbě husté, nepružné kůry. Do určité doby byla barva krusty chleba spojena s množstvím zbytkových, nefermentovaných cukrů v těstě v době pečení. Pro normální barvu krusty musí těsto před pečením obsahovat alespoň 2–3% nezkvašených cukrů. Čím vyšší je schopnost těsta tvořit cukr a plyn, tím intenzivnější je barva chlebové kůry.
Dříve se věřilo, že produkty, které určují barvu krusty chleba, jsou hnědě zbarvené produkty karamelizace nebo primární hydratace zbytkových těstových cukrů nefermentovaných v době pečení. Karamelizace a dehydratace cukrů v kůře byla vysvětlena její vysokou teplotou. Někteří vědci se domnívají, že barevné produkty tepelné dextrinizace škrobu a tepelných změn v proteinových látkách v kůře hrají roli v barvě kůry.
Na základě řady prací lze předpokládat, že intenzita barvy chlebové krusty je způsobena hlavně tvorbou tmavě zbarvených produktů redoxní interakce zbytkových, nefermentovaných redukujících cukrů z těsta a produktů proteolýzy bílkovin obsažených v těstě, tj. Melanoidinů. Barva kůry navíc závisí na době pečení a teplotě v pečící komoře.
1.3 Vnitřní pohyb vlhkosti v chlebu
Při pečení se mění obsah vlhkosti uvnitř chleba. Zvýšení obsahu vlhkosti vnějších vrstev pečeného výrobku v počáteční fázi pečení se silným zvlhčováním plynného prostředí pečící komory a následné snížení obsahu vlhkosti povrchové vrstvy na rovnovážnou vlhkost, ke kterému dochází, když se tato vrstva změní na kůru, bylo uvedeno výše. V tomto případě ne veškerá vlhkost odpařující se v upečeném chlebu v odpařovací zóně prochází ve formě páry póry kůry do pekárenské komory.
Kůra je mnohem kompaktnější a mnohem méně porézní než drobky. Velikost pórů v kůře, zejména v její povrchové vrstvě, je mnohonásobně menší než velikost pórů v sousedních vrstvách drobky. Výsledkem je, že kůrka chleba je vrstva, která nabízí velkou odolnost vůči páře, která jím prochází z odpařovací zóny do pekárenské komory. Část páry generovaná v odpařovací zóně, zejména nad spodní krustou chleba, může z ní proudit póry a otvory pro drobky do vrstev drobečky sousedících s odpařovací zónou zevnitř. Dosažení vrstev umístěných blíže ke středu a méně zahřátých, kondenzuje vodní pára, čímž se zvyšuje obsah vlhkosti ve vrstvě, ve které ke kondenzaci došlo.
Tato strouhanka, která je zónou vnitřní kondenzace vodní páry v upečeném chlebu, odpovídá uspořádání izotermických povrchů v chlebu. Pro vnitřní pohyb vlhkosti ve vlhkém materiálu musí existovat rozdíl v přenosovém potenciálu. U pečeného chleba na těsto mohou existovat dva hlavní důvody přenosu vlhkosti: a) rozdíl v koncentraci vlhkosti v různých částech produktu ab) rozdíl v teplotě v jednotlivých částech chleba.
Rozdíl v koncentraci vlhkosti je pobídkou k přesunu vlhkosti v materiálu z oblastí s vyšší koncentrací vlhkosti do oblastí s nižší koncentrací vlhkosti. Takový pohyb se běžně nazývá koncentrace (difúze koncentrace nebo vodivost koncentrace vlhkosti).
Teplotní rozdíly v jednotlivých oblastech vlhkého materiálu také způsobují přesun vlhkosti z oblastí materiálu s vyšší teplotou do oblastí s nižší teplotou. Tento pohyb vlhkosti se běžně nazývá tepelný.
U pečeného chleba byl pozorován jak velký rozdíl v obsahu vlhkosti v krustě a strouhance, tak významný rozdíl teplot mezi vnější a střední vrstvou chleba během první doby pečení.Jak ukázaly práce domácích vědců, při pečení chleba převládá stimulační účinek teplotního rozdílu ve vnější a vnitřní vrstvě, a proto se vlhkost v drobečku během procesu pečení pohybuje z povrchu do středu.
Pokusy ukazují, že obsah vlhkosti v drobečky chleba v procesu pečení se zvyšuje přibližně o 2% ve srovnání s původním obsahem vlhkosti v těstě. Vlhkost se nejrychleji zvyšuje ve vnějších vrstvách strouhanky během počátečního období procesu pečení, což je vysvětleno velkou rolí tepelné a vlhkostní vodivosti v tomto období pečení v důsledku významného teplotního gradientu v strouhance.
Z řady prací vyplývá, že během pečení obsah vlhkosti v povrchové vrstvě těsta rychle klesá a velmi rychle dosahuje úrovně rovnovážného obsahu vlhkosti v důsledku teploty a relativní vlhkosti směsi páry a vzduchu. Hlubší vrstvy, které se později změní na vrstvu kůry, dosáhnou stejného rovnovážného obsahu vlhkosti pomaleji.
1.4 Rozpadá se
Při pečení uvnitř těsta je potlačena fermentační mikroflóra, mění se aktivita enzymů, dochází k želatinaci škrobu a tepelné denaturaci bílkovin, mění se vlhkost a teplota vnitřních vrstev těsta. Životní aktivita kvasinek a bakterií v prvních minutách pečení se zvyšuje, v důsledku čehož je aktivována fermentace alkoholu a kyseliny mléčné. Při teplotě 55-60 ° C odumírají kvasinky a netermofilní bakterie mléčného kvašení.
V důsledku aktivace kvasinek a bakterií na začátku pečení se mírně zvyšuje obsah alkoholu, oxidu uhelnatého a kyselin, což má pozitivní vliv na objem a kvalitu chleba. Aktivita enzymů v každé vrstvě pečeného produktu se nejprve zvyšuje a dosahuje maxima a poté klesá na nulu, protože enzymy, které jsou proteinovými látkami, se při zahřívání srážejí a ztrácejí vlastnosti katalyzátorů. Aktivita a-amylázy může mít významný vliv na kvalitu produktu, protože tento enzym je relativně odolný vůči teplu.
V žitném těstě, které je vysoce kyselé, se a-amyláza ničí při teplotě 70 ° C a v pšeničném těstě pouze při teplotách nad 80 ° C. Pokud těsto obsahuje hodně a-amylázy, převede významnou část škrobu na dextriny, což sníží kvalitu strouhanky. Proteolytické enzymy v chlebových těstech se inaktivují při 85 ° C.
Změna stavu škrobu spolu se změnami v bílkovinných látkách je hlavním procesem, který mění těsto na strouhanku; dějí se téměř současně. Zrna škrobu želatinují při teplotách 55-60 ° C a vyšších. Ve zrn škrobu se tvoří trhliny, do kterých proniká vlhkost, a proto se výrazně zvyšují. Během želatinace škrob absorbuje jak volnou vlhkost těsta, tak vlhkost uvolněnou sráženými bílkovinami. Ke želatinaci škrobu dochází, když je nedostatek vlhkosti (pro úplnou želatinaci škrobu musí mít těsto 2 až 3krát více vody), nezbývá žádná volná vlhkost, takže strouhanka chleba se stává suchou a nelepivou na dotek.
Obsah vlhkosti v drobe horkého chleba (obecně) stoupá o 1,5-2% ve srovnání s obsahem vlhkosti v těstě v důsledku vlhkosti přenášené z horní vrstvy obrobku. Kvůli nedostatku vlhkosti je želatinace škrobu pomalá a končí pouze tehdy, když je střední vrstva těsta zahřátá na teplotu 96-98 ° C. Teplota středu strouhanky nestoupne nad tuto hodnotu, protože strouhanka obsahuje hodně vlhkosti a teplo do ní dodávané nebude vynakládáno na ohřev hmoty, ale na její odpařování.
Při pečení žitného chleba dochází nejen k želatinizaci, ale také kyselé hydrolýze určitého množství škrobu, což zvyšuje obsah dextrinů a cukrů v těstovém chlebu. Mírná hydrolýza škrobu zlepšuje kvalitu chleba.
Změna stavu proteinových látek začíná při teplotě 50-70 ° C a končí při teplotě asi 90 ° C.Bílkovinné látky procházejí během pečení tepelnou denaturací (koagulací). Zároveň se stávají hustšími a uvolňují vlhkost absorbovanou během tvorby těsta. Sražené proteiny fixují (fixují) porézní strukturu strouhanky a tvar produktu. V produktu se vytvoří proteinová kostra, do které jsou rozptýleny zrna nabobtnaného škrobu. Po tepelné denaturaci proteinů ve vnějších vrstvách produktu se zvětšení objemu obrobku zastaví.
Lze předpokládat, že konečný obsah vlhkosti na vnitřním povrchu vrstvy sousedící s drobenkou je přibližně stejný jako počáteční obsah vlhkosti v těstě (W0) plus zvýšení v důsledku vnitřního pohybu vlhkosti (W0 + DW), zatímco vnější povrch této vrstvy v sousedství kůry má obsah vlhkosti rovný rovnovážná vlhkost. Na základě toho se v grafu pro tuto vrstvu vezme hodnota konečného obsahu vlhkosti, průměr mezi hodnotami (W0 + DW) a W0Р.
Během procesu pečení se také zvyšuje obsah vlhkosti v jednotlivých vrstvách strouhanky a ke zvýšení vlhkosti dochází nejprve ve vnějších vrstvách strouhanky, poté zachycuje stále hlouběji uložené vrstvy. V důsledku tepelného pohybu vlhkosti (tepelná vodivost vlhkosti) se obsah vlhkosti ve vnějších vrstvách strouhanky, blíže k odpařovací zóně, dokonce začne poněkud snižovat proti dosaženému maximu. Konečný obsah vlhkosti v těchto vrstvách je však při zahájení pečení stále vyšší než původní obsah vlhkosti v těstě. Obsah vlhkosti ve středu drobky roste nejpomaleji a její konečný obsah vlhkosti může být o něco menší než konečný obsah vlhkosti ve vrstvách sousedících se středem drobky.
1.5 Životně důležitá aktivita fermentující mikroflóry těsta během procesu pečení
Životní aktivita fermentující mikroflóry těsta (kvasinkové buňky a kyselinotvorné bakterie) se mění, jak se kousek těsta během procesu pečení zahřívá.
Když se těsto zahřeje na asi 35 ° C, kvasinkové buňky maximálně urychlují proces fermentace a tvorby plynu, který způsobují. Až do přibližně 40 ° C je aktivita kvasnic v upečeném těstě stále velmi intenzivní. Když se těsto zahřeje na teplotu nad 45 ° C, tvorba plynu způsobená kvasinkami se výrazně sníží.
Dříve se věřilo, že při teplotě těsta asi 50 ° C kvasnice odumírají.
Životní aktivita kyselinotvorné mikroflóry těsta, v závislosti na teplotním optimu (což je asi 35 ° C pro netermofilní bakterie a asi 48-54 ° C pro termofilní bakterie), je nejprve vynucena, když se těsto zahřeje, a poté po dosažení teploty nad optimem se zastaví.
Věřilo se, že když se těsto zahřeje na 60 ° C, kyselinotvorná flóra těsta úplně odumře. Práce provedená řadou vědců však naznačuje, že v drobe běžného žitného chleba vyrobeného z tapetové mouky, i když v oslabeném, ale životaschopném stavu, jsou zachovány jednotlivé buňky kvasinek i kyselinotvorných bakterií.
Ze skutečnosti, že malá část životaschopné fermentační mikroflóry těsta se během pečení zadržuje v drobku chleba, z toho v žádném případě nevyplývá, že fermentační mikroorganismy vydrží za všech podmínek teplotu 93-95 ° C, které je během pečení dosaženo ve středu chleba.
Bylo také prokázáno, že vaření strouhanky chleba, rozdrcené v přebytečné vodě, zabilo všechny druhy fermentačních mikroorganismů.
Je zřejmé, že zachování části fermentující mikroflóry těsta v drobečku chleba v životaschopném stavu lze vysvětlit jak velmi malým množstvím volné vody, tak velmi krátkodobým zvýšením teploty jeho střední části nad 90 ° C.
Z výše uvedených údajů vyplývá, že teplotní optimum pro fermentující mikroflóru těsta, určené za podmínek prostředí, v konzistenci odlišné od těsta, se může ukázat jako podhodnocené ve srovnání s optimy působícími za podmínek upečeného těsta.
Je zřejmé, že je třeba vzít v úvahu, že když se těsto zahřeje na asi 60 ° C, vitální aktivita kvasinek a netermofilní kyselinotvorných bakterií těsta se prakticky zastaví. Termofilní bakterie mléčného kvašení, jako jsou bakterie Delbrück, mohou být fermentačně aktivní i při vyšších teplotách (75-80 ° C).
Výše popsané změny vitální aktivity fermentující mikroflóry upečeného kousku těsta se objevují postupně, jak se zahřívá a šíří se z povrchových vrstev do středu.
Viz pokračování ...
