Физико-химические процессы, вызывающие изменения массы тестовой заготовки при выпечке

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство Образования и науки

Российской Федерации

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Московский государственный университет

Реферат

на тему: Физико-химические процессы, вызывающие изменения массы тестовой заготовки при выпечке

Выполнил студент:

Понкрашова Анна Николаевна

группы: 12-тпм-19

Проверила: Белявская И.Г.

Москва 2014г

Физико-химические процессы, вызывающие изменение массы тестовой заготовки при выпечке

В процессе выпечки происходят физико-химические изменения теста. Особенно значительные изменения претерпевают белки и крахмал муки, играющие основную роль в образовании структуры хлеба. При прогреве теста до температуры 50--70°С белковые вещества теста денатурируются и коагулируют, освобождая при этом воду, поглощенную при набухании, а крахмал набухает и частично клейстеризуется освободившейся водой.

Обезвоженные и коагулированные белки клейковины и частично клейстеризованный крахмал образуют пористый скелет, на поверхности которого адсорбируется жир в виде тонких пленок.

Режимы выпечки хлеба устанавливаются отдельно для разных видов изделий, так как скорости тепломассообменных процессов зависят от многочисленных факторов: сорта муки и влажности теста, массы и формы изделия, способа выпечки (на поду или в форме), параметров газовой среды пекарной камеры и др.

Продолжительность выпечки меньше для изделий из пшеничной муки, более высокой влажности теста и меньшей массы, продолговатой формы, но одинаковой массы, подовых. Высокая температура и относительная влажность паровоздушной среды в пекарной камере ускоряют выпечку.

Решающим фактором, влияющим на продолжительность выпечки, является масса тестовой заготовки. Для выпечки, например, мелкоштучных изделий (до 100 г) требуется 8--12 мин, для изделий массой 200 г--14 мин, для пшеничных батонов по 0,4--0,5 кг -- 15--17 мин, батонов по 0,8--1,0 кг -- 28--30 мин. Ржаные формовые хлебцы массой 1,0 кг выпекаются 55--60 мин. хлеб хранение температура тесто

При выпечке протекают различные взаимосвязанные процессы, причиной которых являются физические явления-- прогрев теста и вызываемый им внутренний тепломассообмен в тесте - хлебе и внешний между тестом-хлебом и паровоздушной средой пекарной камеры.

При наблюдении во время выпечки за состоянием и поведением тестовой заготовки в пекарной камере вначале отмечается сравнительно быстрое увеличение ее объема, а затем постепенное замедление и полное прекращение его прироста. Бледная корочка постепенно изменяет цвет, проходя целую гамму окрасок от слабо-кремовой до ярко-коричневой.

Прогрев теста-хлеба, как уже указывалось, является основной причиной всех процессов и изменений, сопровождающих выпечку хлеба. Тестовые заготовки, имеющие после расстойки температуру около 30°С, попадая в увлажненную и нагретую паровоздушную среду пекарной камеры, начинают быстро прогреваться. На поверхности куска теста в начальной стадии выпечки конденсируется пар из окружающей среды, ускоряя прогрев теста.

В процессе выпечки происходит постепенное обезвоживание поверхностных слоев и образование корочки на поверхности теста. Очень важно, чтобы образование корочки происходило не сразу, а постепенно, так как появление ее препятствует увеличению объема тестовых заготовок. Поэтому процесс выпечки вначале ведут при невысокой температуре с увлажнением среды пекарной камеры, что способствует образованию тонкой корочки в более поздний период.

В процессе выпечки происходят химические изменения теста. Отмечается уменьшение количества сахаров в хлебе, что объясняется частичным разложением их под влиянием высокой температуры среды пекарной камеры. Решающая роль в окраске корочки хлеба принадлежит продуктам взаимодействия редуцирующих сахаров с продуктами распада белков, т. е. меланоидинам. Наряду с этим на цвет корочки и изделий в целом оказывает влияние двууглекислая сода, наличие которой придает изделиям в процессе выпечки желтоватый цвет.

Общее содержание белков в хлебе в процессе выпечки почти не изменяется, но по отдельным видам белков наблюдаются значительные количественные изменения. Такие изменения, претерпеваемые отдельными видами белка, являются результатом температурного воздействия на них в процессе выпечки.

Количество нерастворимого крахмала уменьшается, что объясняется частичным гидролизом его в процессе выпечки и образованием растворимого крахмала и декстринов.

Количество жира также уменьшается, что следует объяснить выделением жира из теста в результате непрочной адсорбции его на поверхности мицелл.

Щелочность хлеба при выпечке значительно снижается, очевидно, вследствие взаимодействия щелочных химических разрыхлителей с веществами, имеющими кислую реакцию, а также частично в результате улетучивания аммиака, образовавшегося при разложении углекислого аммония. Содержание минеральных веществ в процессе выпечки не изменяется. Количество органического фосфора снижается.

Оптимальный режим выпечки

При выборе оптимального режима выпечки необходимо учитывать влияние параметров паро-воздушной среды пекарной камеры на коллоидные и физико-химические процессы, протекающие в тесте, которые предопределяют, в конечном итоге, получение изделий со строго определенными качественными показателями. Наряду с этим необходимо обеспечить оптимальные условия для теплообмена в пекарной камере, позволяющие наиболее производительно и экономично вести процесс.

Результаты экспериментальных исследований позволяют рекомендовать следующий оптимальный режим выпечки печенья.

1. Вначале процесс выпечки должен происходить при высокой относительной влажности (60--70%) и сравнительно низкой температуре (не выше 160°С) среды пекарной камеры, благоприятствующих протеканию коллоидных и физико-химических процессов в оптимальных условиях.

Высокая относительная влажность среды пекарной камеры, достигаемая искусственным увлажнением, интенсифицирует прогрев теста, способствующий началу процесса денатурации белков и частичной клейстеризации крахмала, а также разложению химических разрыхлителей с выделением газообразных продуктов, разрыхляющих тесто.

Невысокая температура в сочетании с высокой относительной влажностью среды пекарной камеры исключает возможность образования корочки на поверхности изделий в первом периоде выпечки. Эластичная пленка, образующаяся на поверхности изделий, не оказывает значительного сопротивления рас-ширяющимся газам внутри тестовых заготовок, что способствует постепенному подъему изделий и, следовательно, образованию пористой структуры.

2. Второй период выпечки характеризуется переменным температурным режимом среды пекарной камеры, с постепенным увеличением температуры до 350--400°С.

Относительная влажность среды пекарной камеры может быть снижена, поэтому увлажнения пекарной камеры в этом периоде выпечки не производят.

Во втором периоде выпечки продолжаются и в основном завершаются коллоидные и физико-химические процессы в тесте, связанные с денатурацией и коагуляцией белка, частичной клейстеризацией крахмала и разложением химических разрыхлителей.

3. Третий период выпечки характеризуется постоянной температурой, сниженной до 250°С. В этом периоде происходит окончательная фиксация структуры изделий с образованием корочки на их поверхности и завершается процесс удаления избытка влаги.

Продолжительность выпечки печенья обычно колеблется в пределах 4--5 мин. При оптимальном режиме длительность выпечки сокращается до 3,5 мин.

Для выпечки галет и крекеров обычно применяется переменный температурный режим с обязательным увлажнением среды пекарной камеры. Первые 4 мин температура среды пекарной камеры постепенно повышается с 230 до 260°С, затем постепенно снижается до 205 °С. Общая продолжительность процесса выпечки для простых галет 12--15 мин, диетических галет и крекеров 5--10 мин. Более продолжительная выпечка галет по сравнению с печеньем объясняется тем, что влажность и толщина тестовых заготовок этих изделий выше, а максимальная температура среды пекарной камеры ниже.

Для выпечки мучных кондитерских изделий применяются печи различных конструкций, которые можно классифицировать по способу обогрева пекарной камеры:

а) жаровые, аккумулирующие тепло стенками пекарной камеры в процессе непосредственного сгорания в ней топлива;

б) канальные, где теплоносителем является газ, образующийся при сгорании топлива и передающий тепло в пекарную камеру через стенки каналов;
в) с пароводяным обогревом, где теплоотдающей поверхностью являются трубки Перкинса;

г) туннельные с непосредственным сжиганием газа в пекарных камерах при помощи горелок или обогреваемые электричеством при помощи теплоотдающих поверхностей в виде элементов сопротивления.

Помимо физических явлений (прогрев, тепломассообмен, изменение влажности и др.), выпечка сопровождается микробиологическими, коллоидно-химическими и биохимическими процессами, играющими важную роль в превращении теста в хлеб и обусловливающими его пищевые и вкусовые достоинства.

Изменение температуры теста-хлеба

Прогрев теста-хлеба, как уже указывалось, является основной причиной всех процессов и изменений, сопровождающих выпечку хлеба. Тестовые заготовки, имеющие после расстойки температуру около 30°С, попадая в увлажненную и нагретую паровоздушную среду пекарной камеры, начинают быстро прогреваться. На поверхности куска теста в начальной стадии выпечки конденсируется пар из окружающей среды, ускоряя прогрев теста. Спустя некоторое время температура поверхностного слоя достигает температуры точки росы, соответствующей моменту прекращения конденсации и началу испарения влаги. Испарение происходит при атмосферном давлении, в связи с чем этот слой прогревается до 100°С и при такой температуре остается до момента, когда влажность его достигнет равновесной. В дальнейшем, до окончания выпечки, температура поверхности изделия будет непрерывно возрастать.

Из-за пористой структуры теста испарение влаги из поверхностного слоя происходит не с какой-то ровной плоскости (зеркала испарения, как с поверхности жидкости), а из ограниченного объема или зоны, располагающейся под коркой по всему периметру изделия. Влагопроводность теста невелика, поэтому подвод влаги из глубинных слоев теста к зоне испарения отстает от интенсивного обезвоживания, и зона испарения начинает медленно углубляться к центру изделия, в связи с чем постепенно увеличивается толщина корки. Толщина зоны испарения и всей корки зависит в основном от состояния и размера пор мякиша хлеба.

Внешний слой зоны испарения, достигнув равновесной влажности, будет прогреваться дальше при непрерывном повышении температуры до какой-то средней температуры мякиша и температуры паровоздушной среды. Внутренний слой зоны испарения на всем протяжении периода выпечки, как бы долго она не продолжалась, не прогревается выше 100°С, потому что он постоянно соприкасается с влажными слоями теста, переходящего в мякиш.

Следовательно, при выпечке испарение влаги происходит при температуре 100°С только в зоне испарения, расположенной на границе перехода корки в мякиш. Температура мякиша приближается к 100°С, причем слои, лежащие ближе к корке, имеют температуру несколько выше, чем центральные. Таким образом, в тесте-хлебе возникает температурный градиент, вызывающий тепловой поток, направленный от внешних слоев к центральным.

Влагообмен. Благодаря тепловому потоку при выпечке происходит влагообмен между тестом-хлебом и паровоздушной средой пекарной камеры и внутреннее перемещение влаги в хлебе. Оба процесса протекают одновременно и взаимосвязанно.

Внешний влагообмен в начале выпечки проявляется в виде поглощения влаги в результате конденсации паров воды из среды пекарной камеры. В этот период выпечки масса куска теста-хлеба несколько увеличивается. После прекращения конденсации при температуре поверхности, соответствующей температуре точки росы, начинается испарение влаги сначала с поверхности, а потом из зоны испарения. Часть пара из зоны испарения прорывается через поры корки в пекарную камеру, а часть проникает в глубь изделия.

Внутренний перенос влаги в тесте-хлебе обусловлен двумя факторами: наличием теплового потока, вызывающего термодиффузию влаги в виде жидкости, и возникновением градиента влажности, обусловливающего концентрационную диффузию влаги также в виде жидкости. Разность концентрации вызывает миграцию влаги в противоположном направлении (тер- мовлагодиффузия). Одновременно влага из зоны испарения в виде пара частично удаляется через пористую корку в пекарную камеру, а большая часть также в виде пара проникает через поры зоны испарения к слою мякиша, образуя в нем зону конденсации.

Изменение влажности теста-хлеба. Перечисленные виды миграции влаги приводят к изменению влажности хлеба: в корке она достигает равновесной, в слоях зоны испарения становится ниже, а в слоях зоны конденсации и далее за ней, к центру изделия, -- выше исходной влажности теста.

К концу выпечки масса готового изделия уменьшится по сравнению с исходной массой тестовой заготовки на величину потерь, в основном влаги.

Микробиологические процессы

При выпечке изменяются условия жизнедеятельности микроорганизмов. Дрожжи вызывают интенсивное спиртовое брожение при температуре 35°С, которое продолжается до 40°С. При дальнейшем прогреве брожение будет затухать, а при 45°С интенсивность его резко упадет. При 50°С дрожжи отмирают.

Кислотообразующие бактерии прекращают жизнедеятельность при прогреве теста-хлеба до 60°С. Лишь термофильные кислотообразующие бактерии проявляют некоторую активность при более высокой температуре.

Биохимические процессы

Существенную роль играют биохимические процессы, происходящие при выпечке в корке. Под влиянием тепла корка прогревается от 130°С в середине до 160--180°С на поверхности, в ней быстрее, чем в мякише, прекращаются микробиологические и биохимические изменения, но одновременно интенсифицируются термические процессы, в результате которых декстринизируется крахмал, карамелизуются несброженные сахара и изменяются белковые вещества. До недавнего времени перечисленными изменениями объясняли образование цвета корки изделий из пшеничной муки. Однако эти взгляды экспериментально не подтвердились. Показано, что термическая карамелизация сахаров и декстринизация крахмала влияют на потемнение корки, но не они обусловливают образование яркой с глянцем окраски. Впервые объяснено, что интенсивность окраски корки пшеничного хлеба в основном объясняется образованием при высокой температуре корки меланоидинов -- темноокрашенных комплексных соединений редуцирующих Сахаров и аминокислот. Следует попутно заметить, что меланоидины участвуют в образовании не только цвета корки, но и вкуса и аромата хлеба.

Образование корки

Корка образуется в результате прогрева тестовой заготовки и изменений крахмала и белка при нагревании.

В первые минуты выпечки в результате конденсации пара крахмал на поверхности заготовки клейстеризуется, переходя частично в растворимый крахмал и декстрины.

Жидкая масса растворимого крахмала и декстринов заполняет поры на поверхности заготовки, сглаживает мелкие неровности и после обезвоживания придает корке блеск и глянец.

Образование мякиша.

Основную роль в образовании мякиша хлеба играют коллоидные процессы, протекающие при прогревании тестовой заготовки и связанные главным образом с изменением состояния крахмала и белковых веществ. Эти изменения происходят почти одновременно. Крахмальные зерна при температуре 55-60°С и выше клейстеризуются, т.е. переходят из кристаллического состояния в аморфное.

Упек хлеба

Этим термином называют потери массы теста при выпечке. Количественно упека выражают как разность между массой теста и массой горячего хлеба в процентах к массе теста. Подавляющая доля этих потерь приходится на влагу (около 95%), а остальная часть -- на спирт, углекислый газ, летучие кислоты, альдегиды и т. д. Упек составляет от 6 до 14% и зависит от многочисленных факторов: конструктивных особенностей печи, массы изделий, способа выпечки и т. п.

Хранение хлеба

В процессе остывания происходит перераспределение влаги внутри хлеба, часть ее испаряется в окружающую среду, а влажность корки и слоев, лежащих под ней и в центре изделия, выравнивается. В результате влагообмена внутри изделия и с внешней средой масса хлеба уменьшается на 2...4 % по сравнению с массой горячего хлеба. Этот вид потерь называется усушкой. Для снижения усушки хлеб стремятся как можно быстрее охладить, для этого понижают температуру и относительную влажность воздуха хлебохранилища, уменьшают плотность укладки хлеба, обдувают хлеб воздухом температурой 20 °С. На усушку влияют также влажность мякиша, так как увеличение влажности хлеба вызывает возрастание потерь на усушку, и масca хлеба: чем больше масса хлеба, тем меньше усушка. У подового хлеба усушка меньше, чем у формового.

При хранении в результате физико-химических процессов, связанных с изменением структуры клейстеризованного крахмала, хлеб черствеет. Клейстеризованный во время выпечки крахмал с течением времени стареет - выделяет поглощенную им влагу и переходит в прежнее состояние, свойственное для крахмала муки. Крахмальные зерна при этом уплотняются и значительно уменьшаются в объеме, между ними образуются воздушные прослойки. Эффективным способом сохранения свежести хлеба является упаковка в целлофан, парафинированную бумагу, лакированный целлофан и др. Перспективной считается упаковка, пропитанная сорбиновой кислотой, которая предотвращает плесневение хлеба и увеличивает срок хранения.

При хранении в результате физико-химических пpoцессов связанных с изменением структуры клейстеризованного крахмала, хлеб черствеет. Клейстеризованный во время выпечки крахмал с течением времени стареет - выделяет поглощенную им влагу и переходит в прежнее состояние, свойственное для крахмала муки. Крахмальные зерна при этом уплотняются и значительно уменьшаются в объеме, между ними образуются воздушные прослойки. Полностью предотвратить черствение хлеба не удается, но известны приемы его замедления, например глубокое замораживание (при-18...-30 С) и последующее хранение в таком виде; завертывание хлеба во влагонепроницаемую обертку; добавление молока, сыворотки, сахара, жира и других компонентов; интенсивный замес теста и длительная выпечка хлеба. Эффективным способом сохранения свежести хлеба является упаковка в целлофан, парафинированную бумагу, лакированный целлофан и др.

Размещено на Allbest.ru