PROCESI KOJI SE SADRŽE U KRUHU ZA VRIJEME PEČENJA
Prof. A. Ya. Auermann. 1942. godine
1.1 Zagrijavanje kruha od tijesta
Proizvodi od kruha peku se u komori za pečenje pećnice na temperaturi zračne pare od 200-280 ° C. Za pečenje 1 kg kruha potrebno je oko 293-544 kJ. Ta se toplina uglavnom troši na isparavanje vlage iz komada tijesta i na njegovo zagrijavanje na temperaturu od 96-97 ° C u sredini, pri kojoj se tijesto pretvara u kruh. Veliki udio topline (80-85%) prenosi se na tijesto-kruh zračenjem iz vrućih zidova i lukova komore za pečenje. Ostatak topline prenosi se provođenjem iz vrućeg ognjišta i konvekcijom iz pokretnih struja smjese pare i zraka u komori za pečenje.
Komadići tijesta zagrijavaju se postupno, počevši od površine, stoga se postupci tipični za pečenje ne odvijaju istovremeno u cijeloj masi kruha, već sloj po sloj - prvo u vanjskim, a zatim u unutarnjim slojevima. Brzina zagrijavanja kruha od tijesta općenito, a time i trajanje pečenja ovisi o brojnim čimbenicima. Kako temperatura u komori za pečenje raste, obratci se brže zagrijavaju i vrijeme pečenja se skraćuje. Tijesto s visokim udjelom vlage i poroznošću zagrijava se brže od jakog i gustog tijesta.
Komadići tijesta značajne debljine i težine, pod jednakim uvjetima, dulje se zagrijavaju. Kruh u obliku peče se sporije od kruha s ognjištem. Čvrsto prijanjanje dijelova tijesta na dno pećnice usporava pečenje proizvoda.
1.2 Stvaranje tvrde kore kruha
Ovaj postupak nastaje kao rezultat dehidracije vanjskih slojeva komada tijesta. Važno je napomenuti da tvrda kora zaustavlja rast volumena tijesta i kruha, pa stoga kora ne bi smjela nastajati odmah, već 6-8 minuta nakon početka pečenja, kada je maksimalni volumen komada već dostignut .
U tu svrhu para se dovodi u prvu zonu komore za pečenje, čija kondenzacija na površini slijepih mjesta odgađa dehidraciju gornjeg sloja i stvaranje kore. Međutim, nakon nekoliko minuta, gornji sloj, zagrijavajući se na temperaturu od 100 ° C, počinje brzo gubiti vlagu i na temperaturi od 110-112 ° C pretvara se u tanku koru koja se potom postupno zgušnjava.
Kada je kora dehidrirana, dio vlage (oko 50%) isparava u okolišu, a dio prelazi u mrvicu, jer kada se zagrijavaju različiti materijali, vlaga uvijek prelazi iz zagrijanijih područja (kora) u manje zagrijana područja (mrvica) ). Sadržaj vlage mrvice kao rezultat kretanja vlage iz kore povećava se za 1,5-2,5%. Do kraja pečenja sadržaj vlage u kori je samo 5-7%, što znači da je kora praktički dehidrirana.
Temperatura kore doseže 160-180 ° C do kraja pečenja. Iznad ove temperature, kora se ne zagrijava, jer se toplina koja joj se isporučuje troši na isparavanje vlage, pregrijavanje nastale pare, kao i na stvaranje mrvica.
Sljedeći procesi odvijaju se u površinskom sloju obratka i u kori: želatinizacija i dekstrinizacija škroba, denaturacija bjelančevina, stvaranje aromatičnih i tamno obojenih tvari i uklanjanje vlage. U prvim minutama pečenja, kao rezultat kondenzacije pare, škrob na površini obratka se želatinizira, djelomično prelazeći u topljivi škrob i dekstrine. Tekuća masa topljivog škroba i dekstrina ispunjava pore smještene na površini obratka, izravnava male nepravilnosti i nakon dehidracije daje kori sjaj i sjaj.
Denaturacija proteinskih tvari na površini proizvoda događa se na temperaturi od 70-90 ° C. Koagulacija proteina zajedno s dehidracijom pridonosi stvaranju guste, neelastične kore. Do određenog vremena boja kore kruha bila je povezana s količinom zaostalih, nefermentiranih šećera u tijestu u vrijeme pečenja. Za normalnu boju kore tijesto prije pečenja mora sadržavati najmanje 2-3% nefermentiranih šećera. Što je tijesto veće sposobnosti stvaranja šećera i plinova, to je intenzivnija boja kore kruha.
Prije se vjerovalo da su proizvodi koji određuju boju kore kruha smeđi proizvodi karamelizacije ili primarne hidratacije zaostalih šećera od tijesta koji nisu fermentirani u vrijeme pečenja. Karamelizacija i dehidracija šećera u kori objašnjena je visokom temperaturom. Neki istraživači vjeruju da obojeni proizvodi toplinske dekstrinizacije škroba i toplinske promjene u proteinskim tvarima kore igraju ulogu u boji kore.
Na temelju niza studija može se pretpostaviti da je intenzitet boje kore kruha uglavnom posljedica stvaranja u njoj tamno obojenih proizvoda redoks interakcije zaostalih, nefermentiranih reducirajućih šećera u tijestu i proteinskih proizvoda proteina u tijestu, odnosno melanoidini. Uz to, boja kore ovisi o vremenu pečenja i temperaturi u komori za pečenje.
1.3 Unutarnje kretanje vlage u kruhu
Prilikom pečenja mijenja se sadržaj vlage u unutrašnjosti kruha. Povećanje sadržaja vlage u vanjskim slojevima pečenog proizvoda u početnoj fazi pečenja s jakim vlaženjem plinskog okruženja komore za pečenje i naknadnim smanjenjem sadržaja vlage u površinskom sloju do ravnotežne vlage, što se događa kako se ovaj sloj pretvara u koru, gore su zabilježeni. U tom slučaju, sva vlaga koja isparava u pečenom kruhu u zoni isparavanja ne prolazi u obliku pare kroz pore kora u komoru za pečenje.
Kora je puno kompaktnija i puno manje porozna od mrvice. Veličina pora u kori, posebno u njenom površinskom sloju, mnogo je puta manja od veličine pora u susjednim slojevima mrvice. Kao rezultat toga, kora kruha je sloj koji pruža veliku otpornost na paru koja prolazi kroz nju iz zone isparavanja u komoru za pečenje. Dio pare stvorene u zoni isparavanja, posebno iznad donje kore kruha, može iz nje procuriti kroz pore i rupice mrvica u slojeve mrvica susjedne zoni isparavanja iznutra. Dostižući slojeve smještene bliže središtu i manje zagrijane, vodena para se kondenzira, čime se povećava sadržaj vlage u sloju u kojem je došlo do kondenzacije.
Ovaj sloj mrvice, koji je kao da je zona unutarnje kondenzacije vodene pare u pečenom kruhu, odgovara konfiguraciji izotermnih površina kruha. Za unutarnje kretanje vlage u mokrom materijalu mora postojati razlika u potencijalnom prijenosu. U kruhu od pečenog tijesta mogu postojati dva glavna razloga za prijenos vlage: a) razlika u koncentraciji vlage u različitim dijelovima proizvoda i b) razlika u temperaturi u pojedinim dijelovima kruha od tijesta.
Razlika u koncentraciji vlage poticaj je za premještanje vlage u materijalu iz područja s većom koncentracijom vlage u područja s manjom koncentracijom vlage. Takvo se kretanje uobičajeno naziva koncentracijom (difuzija koncentracije ili koncentracijska vodljivost vlage).
Razlike u temperaturama na pojedinim područjima vlažnog materijala također uzrokuju premještanje vlage iz područja materijala s višom temperaturom u područja s nižom temperaturom. Ovo kretanje vlage uobičajeno se naziva toplinsko.
U pečenom kruhu istovremeno postoji velika razlika u sadržaju vlage u kori i mrvici te značajna temperaturna razlika između vanjskog i središnjeg sloja kruha tijekom prvog razdoblja pečenja.Kao što je pokazao rad domaćih istraživača, kod pečenja kruha prevladava stimulativni učinak temperaturne razlike u vanjskom i unutarnjem sloju, pa se stoga vlaga u mrvici tijekom postupka pečenja pomiče s površine u središte.
Pokusi pokazuju da se sadržaj vlage mrvice kruha tijekom pečenja povećava za oko 2% u odnosu na izvorni sadržaj vlage u tijestu. Vlažnost se najbrže povećava u vanjskim slojevima mrvice tijekom početnog razdoblja procesa pečenja, što se objašnjava velikom ulogom vodljivosti topline i vlage u ovom razdoblju pečenja zbog značajnog temperaturnog gradijenta u mrvici.
Iz niza studija proizlazi da tijekom pečenja sadržaj vlage u površinskom sloju komada tijesta brzo opada i vrlo brzo doseže razinu ravnotežnog udjela vlage, zbog temperature i relativne vlažnosti mješavine para i zraka. Dublji slojevi i kasnije pretvarajući se u sloj kore sporije postižu isti ravnotežni sadržaj vlage.
1.4 Raspadanje
Pri pečenju unutar komada tijesta suzbija se fermentacijska mikroflora, mijenja se aktivnost enzima, dolazi do želatinizacije škroba i termičke denaturacije bjelančevina, mijenjaju se vlaga i temperatura unutarnjih slojeva tijesta-kruha. Vitalna aktivnost kvasca i bakterija u prvim minutama pečenja se povećava, uslijed čega se aktivira alkoholno i mliječnokiselinsko vrenje. Na temperaturi od 55-60 ° C kvasci i netermofilne bakterije mliječne kiseline odumiru.
Kao rezultat aktiviranja kvasca i bakterija na početku pečenja, sadržaj alkohola, ugljičnog monoksida i kiselina blago se povećava, što pozitivno utječe na volumen i kvalitetu kruha. Aktivnost enzima u svakom sloju pečenog proizvoda prvo se povećava i doseže maksimum, a zatim pada na nulu, jer se enzimi, budući da su proteinske tvari, koaguliraju zagrijavanjem i gube svojstva katalizatora. Aktivnost a-amilaze može imati značajan utjecaj na kvalitetu proizvoda, jer je ovaj enzim relativno otporan na toplinu.
U raženom tijestu, koje je visoko kiselo, a-amilaze se uništava na 70 ° C, a u pšeničnom tijestu samo na temperaturama iznad 80 ° C. Ako tijesto sadrži puno a-amilaze, tada će značajan dio škroba pretvoriti u dekstrine, što će pogoršati kvalitetu mrvice. Proteolitički enzimi u tijestima za kruh inaktiviraju se na 85 ° C.
Promjena stanja škroba, zajedno s promjenama proteinskih tvari, glavni je postupak koji tijesto pretvara u krušnu mrvicu; događaju se gotovo istodobno. Škrobna zrna želatiniziraju se na temperaturama od 55-60 ° C i više. Na škrobnim zrnima nastaju pukotine u koje prodire vlaga, zbog čega se znatno povećavaju. Tijekom želatinizacije škrob upija i slobodnu vlagu tijesta i vlagu koju ispuštaju sireni proteini. Škrobna želatinizacija nastaje kad nedostaje vlage (za potpunu želatinizaciju škroba tijesto mora sadržavati 2-3 puta više vode), ne ostaje slobodne vlage, pa mrvica kruha postaje suha i ljepljiva na dodir .
Sadržaj vlage mrvice vrućeg kruha (općenito) povećava se za 1,5-2% u odnosu na sadržaj vlage u tijestu zbog vlage koja se prenosi iz gornjeg sloja obratka. Zbog nedostatka vlage želatinizacija škroba je spora i završava tek kada se središnji sloj tijesta zagrije na temperaturu od 96-98 ° C. Temperatura središta mrvice ne raste iznad ove vrijednosti, jer mrvica sadrži puno vlage, a toplina koja joj se dostavlja neće se trošiti na zagrijavanje mase, već na njezino isparavanje.
Pri pečenju raženog kruha događa se ne samo želatinizacija, već i kisela hidroliza određene količine škroba, što povećava sadržaj dekstrina i šećera u kruhu od tijesta. Umjerena hidroliza škroba poboljšava kvalitetu kruha.
Promjena stanja proteinskih tvari započinje na temperaturi od 50-70 ° C i završava na temperaturi od oko 90 ° C.Proteinske tvari podvrgavaju se toplinskoj denaturaciji (koagulaciji) tijekom pečenja. Istodobno postaju gušći i oslobađaju vlagu koju apsorbiraju tijekom formiranja tijesta. Siri proteini popravljaju (popravljaju) poroznu strukturu mrvice i oblik proizvoda. U proizvodu se stvara proteinski okvir u koji se prošaraju zrna natečenog škroba. Nakon toplinske denaturacije bjelančevina u vanjskim slojevima proizvoda, zaustavlja se povećanje volumena obratka.
Može se pretpostaviti da je konačni sadržaj vlage na unutarnjoj površini sloja uz mrvicu približno jednak početnom sadržaju vlage u tijestu (W0) plus povećanje zbog unutarnjeg kretanja vlage (W0 + DW), dok vanjska površina ovog sloja uz koru ima sadržaj vlage jednak ravnotežnoj vlažnosti. Na temelju toga, na grafikonu za ovaj sloj uzima se vrijednost konačnog sadržaja vlage, prosjek između vrijednosti (W0 + DW) i W0R.
Sadržaj vlage u pojedinačnim slojevima mrvice također se povećava tijekom postupka pečenja, a nakupljanje vlage događa se prvo u vanjskim slojevima mrvice, a zatim zahvaća sve dublje smještene slojeve. Kao rezultat toplinskog kretanja vlage (vodljivosti toplinske vlage), sadržaj vlage vanjskih slojeva mrvice, smještenih bliže zoni isparavanja, čak počinje nešto smanjivati u odnosu na postignuti maksimum. Međutim, konačni sadržaj vlage u tim slojevima i dalje je veći od izvornog sadržaja vlage u tijestu na početku pečenja. Sadržaj vlage u središtu mrvice gradi se najsporije, a konačni sadržaj vlage može biti nešto manji od konačnog sadržaja vlage u slojevima uz središte mrvice.
1.5 Vitalna aktivnost fermentacijske mikroflore tijesta tijekom postupka pečenja
Vitalna aktivnost fermentacijske mikroflore tijesta (stanice kvasca i bakterije koje stvaraju kiseline) mijenja se kako se komad tijesta-kruha zagrijava tijekom postupka pečenja.
Kada se tijesto zagrije na oko 35 ° C, stanice kvasca maksimalno ubrzavaju fermentaciju i proces stvaranja plinova koje uzrokuju. Do približno 40 ° C, aktivnost kvasca u pečenom tijestu i dalje je vrlo intenzivna. Kada se tijesto zagrije na temperaturu iznad 45 ° C, stvaranje plina uzrokovano kvascem naglo se smanjuje.
Prije se vjerovalo da na temperaturi tijesta od oko 50 ° C kvasac odumire.
Vitalna aktivnost mikroflore tijesta koja stvara kiselinu, ovisno o temperaturnom optimumu (koji je oko 35 ° C za netermofilne bakterije i oko 48-54 ° C za termofilne bakterije), prvo se forsira kako se tijesto zagrijava gore, a zatim, nakon postizanja temperature iznad optimalne, zaustavlja se.
Vjerovalo se da kada se tijesto zagrije na 60 ° C, flora tijesta koja stvara kiselinu potpuno odumire. Međutim, rad brojnih istraživača sugerira da su u mrvici običnog raženog kruha od brašna za tapete, iako u oslabljenom, ali održivom stanju, sačuvane pojedinačne stanice i kvasca i bakterija koje stvaraju kiseline.
Iz činjenice da se mali dio održive fermentativne mikroflore tijesta zadržava u mrvici kruha tijekom pečenja, ni na koji način ne proizlazi da fermentativni mikroorganizmi mogu u svim uvjetima podnijeti temperaturu od 93-95 ° C , koja se postiže u središtu kruha tijekom pečenja.
Također se pokazalo da je ključanje mrvice kruha, istucanog u suvišnoj vodi, ubilo sve vrste fermentativnih mikroorganizama.
Očito, očuvanje dijela fermentirajuće mikroflore tijesta u mrvici kruha u održivom stanju može se objasniti i vrlo beznačajnom količinom slobodne vode i vrlo kratkotrajnim porastom temperature njegovog središnjeg dijela iznad 90 ° C.
Iz gornjih podataka proizlazi da se temperaturni optimi za fermentacijsku mikrofloru tijesta, određeni u uvjetima okoline, u konzistenciji različitoj od tijesta, mogu podcijeniti u usporedbi s optimama koje rade u uvjetima pečenog tijesta -kruh.
Očito treba uzeti u obzir da kada se tijesto zagrije na oko 60 ° C, vitalna aktivnost kvasca i bakterija koje ne stvaraju termofilnu kiselinu u tijestu praktički prestaje. Termofilne bakterije mliječne kiseline poput Delbrückove bakterije mogu biti fermentativno aktivne čak i pri višim temperaturama (75-80 ° C).
Gore opisane promjene u vitalnoj aktivnosti fermentacijske mikroflore pečenog komada tijesta događaju se postupno, dok se zagrijava, šireći se od površinskih slojeva do središta.
Pogledajte nastavak ...