PROCESE CARE SE APARĂ ÎN PÂINE ÎN TIMPUL COACERII
Prof. A. Ya. Auermann. Anul 1942
1.1 Încălzirea pâinii de aluat
Produsele de pâine sunt coapte în camera de coacere a unui cuptor de copt la o temperatură a vaporilor de aer de 200-280 ° C. Coacerea 1 kg de pâine necesită aproximativ 293-544 kJ. Această căldură este consumată în principal pentru evaporarea umezelii din bucata de aluat și pentru încălzirea acesteia la o temperatură de 96-97 ° C în centru, la care aluatul se transformă în pâine. O proporție mare de căldură (80-85%) este transferată în aluatul pâinii prin radiații de pe pereții fierbinți și arcurile camerei de copt. Restul căldurii este transferat prin conducție din vatra fierbinte și convecție din curenții în mișcare ai amestecului abur-aer din camera de coacere.
Bucățile de aluat se încălzesc treptat, începând de la suprafață, prin urmare, procesele tipice pentru coacere nu au loc simultan în întreaga masă de pâine, ci strat cu strat - mai întâi în straturile exterioare, apoi în straturile interioare. Viteza de încălzire a aluatului-pâine în ansamblu și, în consecință, durata coacerii depinde de o serie de factori. Pe măsură ce temperatura din camera de coacere crește, piesele sunt încălzite mai repede și timpul de coacere este scurtat. Aluatul cu conținut ridicat de umiditate și porozitate se încălzește mai repede decât aluatul puternic și dens.
Bucățile de aluat cu grosime și greutate semnificative, toate celelalte lucruri fiind egale, se încălzesc mai mult. Pâinea în formă este coaptă mai încet decât cea din vatră. Ajustarea strânsă a bucăților de aluat pe fundul cuptorului încetinește coacerea produselor.
1.2 Formarea unei cruste de pâine tare
Acest proces are loc ca urmare a deshidratării straturilor exterioare ale bucății de aluat. Este important de reținut că crusta tare oprește creșterea volumului de aluat și pâine și, prin urmare, crusta nu trebuie să se formeze imediat, ci la 6-8 minute după începerea coacerii, când volumul maxim al piesei a fost deja atins. .
În acest scop, aburul este furnizat în prima zonă a camerei de coacere, a cărei condensare pe suprafața semifabricatelor întârzie deshidratarea stratului superior și formarea unei cruste. Cu toate acestea, după câteva minute, stratul superior, încălzindu-se la o temperatură de 100 ° C, începe să piardă rapid umezeala și la o temperatură de 110-112 ° C se transformă într-o crustă subțire, care apoi se îngroașă treptat.
Când crusta este deshidratată, o parte din umiditate (aproximativ 50%) se evaporă în mediu și o parte trece în firimituri, deoarece atunci când diferite materiale sunt încălzite, umezeala trece întotdeauna din zonele mai încălzite (crustă) în zonele mai puțin încălzite ). Conținutul de umiditate al firimii ca urmare a mișcării umezelii din crustă crește cu 1,5-2,5%. Conținutul de umiditate al scoarței până la sfârșitul coacerii este de numai 5-7%, ceea ce înseamnă că scoarța este practic deshidratată.
Temperatura crustei ajunge la 160-180 ° C până la sfârșitul coacerii. Peste această temperatură, crusta nu se încălzește, deoarece căldura furnizată acesteia este cheltuită pe evaporarea umezelii, supraîncălzirea aburului rezultat și, de asemenea, pe formarea firimiturilor.
Următoarele procese au loc în stratul de suprafață al piesei de prelucrat și în crustă: gelatinizarea și dextrinizarea amidonului, denaturarea proteinelor, formarea substanțelor aromatice și de culoare închisă și îndepărtarea umezelii. În primele minute de coacere, ca urmare a condensării aburului, amidonul de pe suprafața piesei de prelucrat este gelatinizat, trecând parțial în amidon solubil și dextrine. O masă lichidă de amidon solubil și dextrine umple porii situați pe suprafața piesei de prelucrat, netezesc nereguli minore și, după deshidratare, conferă crustei strălucire și luciu.
Denaturarea substanțelor proteice pe suprafața produsului are loc la o temperatură de 70-90 ° C. Coagularea proteinelor, alături de deshidratare, contribuie la formarea unei cruste dense, inelastice. Până la un anumit moment, culoarea crustei de pâine era asociată cu cantitatea de zaharuri reziduale, nefermentate, din aluat în momentul coacerii. Pentru o culoare normală a crustei, aluatul înainte de coacere trebuie să conțină cel puțin 2-3% zaharuri nefermentate. Cu cât capacitatea de formare a zahărului și gazului este mai mare, cu atât culoarea crustei de pâine este mai intensă.
Anterior, se credea că produsele care determină culoarea crustei de pâine sunt produse de culoare maronie, de caramelizare sau hidratare primară a zaharurilor reziduale din aluat care nu au fost fermentate în momentul coacerii. Caramelizarea și deshidratarea zaharurilor din crustă s-au explicat prin temperatura sa ridicată. Unii cercetători consideră că produsele colorate de dextrinizare termică a amidonului și modificările termice ale substanțelor proteice ale scoarței joacă un rol în culoarea scoarței.
Pe baza mai multor studii, se poate presupune că intensitatea culorii crustei de pâine se datorează în principal formării de produse de culoare închisă a interacțiunii redox a zaharurilor reziduale, nefermentate din aluatul reducător și a produselor de proteoliză proteică conținute în aluat, adică melanoidine. În plus, culoarea crustei depinde de timpul de coacere și de temperatura din camera de coacere.
1.3 Mișcarea internă a umezelii în pâine
La coacere, conținutul de umiditate din interiorul pâinii se schimbă. O creștere a conținutului de umiditate al straturilor exterioare ale produsului copt în faza inițială de coacere cu o umidificare puternică a mediului gazos al camerei de coacere și scăderea ulterioară a conținutului de umiditate al stratului de suprafață până la echilibrul de umiditate, care are loc deoarece acest strat se transformă într-o crustă, au fost notate mai sus. În acest caz, nu toată umezeala care se evaporă în pâinea coaptă din zona de evaporare trece sub formă de abur prin porii crustei în camera de coacere.
Crusta este mult mai compactă și mult mai puțin poroasă decât firimitul. Mărimea porilor din scoarță, în special în stratul său de suprafață, este de multe ori mai mică decât mărimea porilor din straturile adiacente de firimituri. Drept urmare, crusta de pâine este un strat care oferă o mare rezistență la aburul care trece prin ea din zona de evaporare în camera de coacere. O parte din aburul generat în zona de evaporare, în special deasupra crustei inferioare a pâinii, se poate repezi din el prin pori și găuri de firimituri în straturile de firimituri adiacente zonei de evaporare din interior. Ajungând la straturile situate mai aproape de centru și mai puțin încălzite, vaporii de apă se condensează, crescând astfel conținutul de umiditate al stratului în care s-a produs condensul.
Acest strat de firimituri, care este ca o zonă de condensare internă a vaporilor de apă din pâinea coaptă, corespunde configurației suprafețelor izoterme din pâine. Pentru mișcarea internă a umezelii într-un material umed, trebuie să existe o diferență în potențialul de transfer. În pâinea de aluat coaptă, pot exista două motive principale pentru transferul de umiditate: a) diferența de concentrație de umiditate în diferite părți ale produsului și b) diferența de temperatură în părți individuale ale pâinii de aluat.
Diferența de concentrație de umiditate este un stimulent pentru a muta umezeala din material din zonele cu o concentrație mai mare de umiditate în zonele cu o concentrație mai mică de umiditate. Această mișcare se numește în mod convențional concentrație (difuzie de concentrație sau conductivitate de umiditate de concentrație).
Diferențele de temperatură din zonele individuale ale materialului umed determină, de asemenea, deplasarea umidității din zonele materialului cu o temperatură mai ridicată în zonele cu o temperatură mai scăzută. Această mișcare a umezelii se numește în mod convențional termică.
La pâinea coaptă, există simultan o diferență mare în conținutul de umiditate al crustei și firimiturilor și o diferență semnificativă de temperatură între straturile exterioare și centrale ale pâinii în timpul primei perioade de coacere.După cum au arătat lucrările cercetătorilor interni, la coacerea pâinii predomină efectul stimulator al diferenței de temperatură în straturile exterioare și interioare și, prin urmare, umezeala din firimituri în timpul procesului de coacere se mută de la suprafață la centru.
Experimentele arată că conținutul de umiditate a firimiturilor de pâine în timpul coacerii crește cu aproximativ 2% comparativ cu conținutul original de umiditate al aluatului. Umiditatea crește cel mai rapid în straturile exterioare ale firimitului în perioada inițială a procesului de coacere, ceea ce se explică prin rolul mare al conductivității termice și a umidității în această perioadă de coacere datorită gradientului semnificativ de temperatură din firimit.
Din mai multe lucrări rezultă că în timpul coacerii, conținutul de umiditate al stratului de suprafață al unei bucăți de aluat scade rapid și atinge foarte repede nivelul conținutului de umiditate de echilibru datorită temperaturii și umidității relative a amestecului abur-aer. Straturile mai adânci și transformarea ulterioară într-un strat de crustă ating mai încet același conținut de umiditate în echilibru.
1.4 Prăbușirea
La coacerea în interiorul bucății de aluat, microflora de fermentație este suprimată, se modifică activitatea enzimei, se produce gelatinizarea amidonului și denaturarea termică a proteinelor, se schimbă umiditatea și temperatura straturilor interioare ale aluatului-pâine. Activitatea vitală a drojdiei și a bacteriilor în primele minute de coacere crește, în urma căreia se activează fermentarea alcoolului și a acidului lactic. La 55-60 ° C, drojdia și bacteriile lactice non-termofile mor.
Ca urmare a activării drojdiei și a bacteriilor la începutul coacerii, conținutul de alcool, monoxid de carbon și acizi crește ușor, ceea ce are un efect pozitiv asupra volumului și calității pâinii. Activitatea enzimelor din fiecare strat al produsului copt crește mai întâi și atinge maximul, apoi scade la zero, deoarece enzimele, fiind substanțe proteice, se îndoaie când sunt încălzite și pierd proprietățile catalizatorilor. Activitatea a-amilazei poate avea un efect semnificativ asupra calității produsului, deoarece această enzimă este relativ rezistentă la căldură.
În aluatul de secară, care este foarte acid, a-amilaza este distrusă la 70 ° C, iar în aluatul de grâu numai la temperaturi peste 80 ° C. Dacă aluatul conține o mulțime de a-amilază, va transforma o parte semnificativă a amidonului în dextrine, ceea ce va degrada calitatea firimitului. Enzimele proteolitice din aluatele de pâine sunt inactivate la 85 ° C.
O modificare a stării amidonului, împreună cu modificările substanțelor proteice, este principalul proces care transformă aluatul în pesmet; se întâmplă aproape simultan. Boabele de amidon se gelatinizează la temperaturi de 55-60 ° C și peste. Se formează fisuri în boabele de amidon, în care pătrunde umezeala, motiv pentru care cresc semnificativ. În timpul gelatinizării, amidonul absoarbe atât umezeala liberă a aluatului, cât și umezeala eliberată de proteinele coagulate. Gelatinizarea amidonului apare atunci când există o lipsă de umiditate (pentru gelatinizarea completă a amidonului, trebuie să fie de 2-3 ori mai multă apă în aluat), nu mai rămâne umezeală liberă, astfel încât firimitul de pâine devine uscat și lipicios la atingere.
Conținutul de umiditate al firimiturilor de pâine fierbinte (în general) crește cu 1,5-2% comparativ cu conținutul de umiditate al aluatului datorat umezelii transferate din stratul superior al piesei de prelucrat. Din cauza lipsei de umiditate, gelatinizarea amidonului este lentă și se termină numai atunci când stratul central al aluatului este încălzit la o temperatură de 96-98 ° C. Temperatura centrului firimiturilor nu crește peste această valoare, deoarece firimiturile conțin multă umiditate, iar căldura furnizată nu va fi cheltuită pentru încălzirea masei, ci pentru evaporarea acesteia.
La coacerea pâinii de secară, se produce nu numai gelatinizarea, ci și hidroliza acidă a unei anumite cantități de amidon, ceea ce crește conținutul de dextrine și zaharuri din pâinea de aluat. Hidroliza moderată a amidonului îmbunătățește calitatea pâinii.
Schimbarea stării substanțelor proteice începe la o temperatură de 50-70 ° C și se termină la o temperatură de aproximativ 90 ° C.Substanțele proteice suferă denaturare termică (coagulare) în timpul coacerii. În același timp, ele devin mai dense și eliberează umezeală absorbită de acestea în timpul formării aluatului. Proteinele hrănite fixează (fixează) structura poroasă a firimii și forma produsului. În produs se formează un cadru proteic, în care sunt intercalate boabe de amidon umflat. După denaturarea termică a proteinelor din straturile exterioare ale produsului, creșterea volumului piesei de prelucrat se oprește.
Conținutul final de umiditate al suprafeței interioare a stratului adiacent firimitului poate fi presupus a fi aproximativ egal cu conținutul de umiditate inițial al aluatului (W0) plus o creștere datorată mișcării interne a umidității (W0 + DW), în timp ce suprafața exterioară a acestui strat adiacentă crustei are un conținut de umiditate egal cu umiditatea de echilibru. Pe baza acestui lucru, pe graficul acestui strat, se ia valoarea conținutului final de umiditate, media dintre valorile (W0 + DW) și W0Р.
Conținutul de umiditate al straturilor individuale ale firimitului crește, de asemenea, în timpul procesului de coacere, iar creșterea umidității are loc mai întâi în straturile exterioare ale firimii, apoi captează straturi situate din ce în ce mai profund. Ca rezultat al mișcării termice a umidității (conductivitatea termică a umidității), conținutul de umiditate al straturilor exterioare ale firimii, mai aproape de zona de evaporare, începe chiar să scadă oarecum în raport cu maximul atins. Cu toate acestea, conținutul final de umiditate al acestor straturi este încă mai mare decât conținutul original de umiditate al aluatului la începutul coacerii. Conținutul de umiditate din centrul firimii crește cel mai încet, iar conținutul său final de umiditate poate fi puțin mai mic decât conținutul final de umiditate al straturilor adiacente la centrul firimii.
1.5 Activitatea vitală a microflorei de fermentare a aluatului în timpul procesului de coacere
Activitatea vitală a microflorei de fermentare a aluatului (celule de drojdie și bacterii care formează acid) se schimbă pe măsură ce bucata de aluat de pâine se încălzește în timpul procesului de coacere.
Când aluatul este încălzit la aproximativ 35 ° C, celulele de drojdie accelerează fermentarea și procesul de formare a gazelor pe care le determină la maxim. Până la aproximativ 40 ° C, drojdia în aluatul copt este încă foarte intensă. Când aluatul este încălzit la temperaturi de peste 45 ° C, formarea de gaz cauzată de drojdie este redusă brusc.
Anterior, se credea că la o temperatură a aluatului de aproximativ 50 ° C, drojdia se stinge.
Activitatea vitală a microflorei formatoare de acid a aluatului, în funcție de temperatura optimă (care este de aproximativ 35 ° C pentru bacteriile non-termofile și de aproximativ 48-54 ° C pentru bacteriile termofile), este mai întâi forțată pe măsură ce aluatul se încălzește. sus, și apoi, după ce a atins temperatura peste cea optimă, se oprește.
Se credea că, atunci când aluatul este încălzit la 60 ° C, flora formatoare de acid a aluatului se stinge complet. Cu toate acestea, munca efectuată de un număr de cercetători sugerează că în firimiturile de pâine obișnuită de secară făcute din făină de tapet, deși într-o stare slăbită, dar viabilă, se păstrează celule individuale atât de drojdie, cât și de bacterii care formează acid.
Din faptul că o mică parte din microflora fermentativă viabilă a aluatului este reținută în firimiturile de pâine în timpul coacerii, nu rezultă în niciun fel că microorganismele fermentative pot rezista, în toate condițiile, la temperatura de 93-95 ° C , la care se ajunge în centrul pâinii în timpul coacerii.
S-a mai arătat că fierberea firimiturilor de pâine, bătută în exces de apă, a ucis toate tipurile de microorganisme fermentative.
Evident, conservarea unei părți a microflorei de fermentare a aluatului în firimiturile de pâine într-o stare viabilă se poate explica atât printr-o cantitate foarte mică de apă gratuită, cât și printr-o creștere pe termen scurt a temperaturii părții sale centrale de mai sus 90 ° C.
Din datele de mai sus, rezultă că temperatura optimă pentru microflora de fermentare a aluatului, determinată în condițiile mediului, în consistență diferită de aluat, se poate dovedi a fi subestimată în comparație cu optima care acționează în condițiile aluatul-pâine coaptă.
Evident, ar trebui să se ia în considerare faptul că, atunci când aluatul este încălzit la aproximativ 60 ° C, activitatea vitală a drojdiei și a bacteriilor care formează acid non-termofil al aluatului se oprește practic. Bacteriile termofile ale acidului lactic, cum ar fi bacteriile Delbrück, pot fi active fermentativ chiar și la temperaturi mai ridicate (75-80 ° C).
Modificările descrise mai sus în activitatea vitală a microflorei de fermentare a bucății de aluat coapte apar treptat, pe măsură ce se încălzește, răspândindu-se de la straturile de suprafață la centru.
Vezi în continuare ...