Випічка, теоретичні основи випічки

Тісто будь-якого складу можна розглядати, як вологе капілярно-пористе колоїдне тіло. Під дією високої температури тісто змінює свої фізичні, хімічні і колоїдні властивості. Комплекс процесів, що відбуваються при цьому, називається випічкою.

Технологічне призначення випічки-видалити з тіста надлишок вологи, створити специфічну стійку структуру і надати виробам властивий їм смак і зовнішній вигляд. Випічку з відомою умовністю можна прирівняти до сушіння при високій температурі.
Тісто за своєю структурою є пористою, губкообразной масою, структура якої зумовили проникнення всередину тесту повітря в результаті замісу. Порожнечі і пори є як би макрокапилляров і при безпосередньому з'єднанні з водою утримують останню [11].
капілярна волога є вільною вологою, легко видаляється при випічці. Колоїди борошна (білки і крохмаль) при замішуванні поглинають значну кількість води і набухають.
В процесі набухання спостерігаються дві фази. Велика частина вологи проникає всередину гелів осмотически, збільшуючи їх обсяг. Менша частина вологи адсорбується на зовнішньої і внутрішньої поверхні міцел, є гідратаціонной вологою і «обумовлює виділення тепла внаслідок стиснення (контракції) набряклого білка.
Сума осмотической і адсорбційної вологи інакше називається пов'язаної вологою, яка більш важко видаляється в процесі випічки.
При переході вологи з тіста в навколишнє середовище пекарського простору спостерігаються дві стадії:
а) міграція вологи всередині тесту (влагопроводность);
б) випаровування вологи з поверхні тесту, що межує з повітрям.
З огляду на, що для печива, пряників і галет товщина випікаються відносно невелика і вологість тесту невисока, можна вважати, що волога переміщається всередині тесту відбувається в основному у вигляді пари. Швидкість міграції залежить від різниці тиску пари або від різниці концентрації рідин. Кількість переміщуваного вологи в одиницю часу залежить від коефіцієнта влагопровідності.
Випаровування вологи з поверхні тесту в основному залежить від кількості вологи, підведеної з внутрішніх шарів.
Для вивчення кінетики процесу випічки розглянемо типову криву випічки при незмінних режимі, т. Е. При незмінних вологості і температурі пекарського простору, що, звичайно, не завжди можна здійснити на практиці (рис. 29).
На початку процесу випічки, т. Е. В період прогрівання, що відповідає відрізку кривої Wh, Wn, швидкість зневоднення29
Мал. 29. Крива випічки при незмінних режимі.
швидко збільшується і після досягнення деякого максимального значення в точці Wn починає ити на ділянці Wп Wr з рівномірною швидкістю. Далі на ділянці швидкість зневоднення при постійному режимі випічки сповільнюється, особливо після точки Wp і в разі тривалої випічки доходить до мінімального значення.
Відрізок Wп Wr або період постійної швидкості характеризується тим, що в цей-час відбувається випаровування вологи на поверхні тесту. Матеріал, т. Е. Тісто, залишається настільки вологим, що переміщення вологи від центральної частини до поверхні відбувається швидко і рівномірно, в основному у вигляді води. Зона випаровування розташована в поверхневому шарі тесту.
Період постійної швидкості зневоднення характерний тільки для тих сортів тесту, вологість яких (Wh-початкова) вище їх гигроскопической вологості (Wr,). Величина Wr для тесту не встановлена, але відомо, що вона визначається здатністю тесту пов'язувати воду. Так як при замісі крохмаль вбирає до 30% води, а білкові речовини - до 150% від своєї ваги, то лише деякі види тесту, а саме з вологістю більш 30-35%, мають на практиці період постійної швидкості сушіння. У цей період з тіста видаляється так звана вільна волога, т. Е. Волога капілярна і волога, механічно утримується тестом в порах і пустотах.
Дли таких видів, як тісто для печива і пряникові тісто, початкова вологість (Wн) нижче гигроскопической вологості (Wr)
і крива випічки з самого початку протікає в періоді падаючої 'швидкості (Wr-Wр).
Період падаючої швидкості, на думку проф. А. В. Ликова- [11] ділиться на дві зони: зовнішній дифузії (зона влагоотдачи) і внутрішньої дифузії (зона влагопровідності). Швидкість сушіння вже залежить не тільки від випаровування вологи з поверхні або від влагоотдачи, але і від швидкості переміщення вологи всередині тесту, або-від його влагопровідності. Особливо ця залежність характерна для режиму випічки при високих температурах і для тонких зразків матеріалу, наприклад печива.
На кордоні з точкою Wr кривої зона випаровування починає поступово заглиблюватися всередину випікається тесту, т. Е. В цей час починає утворюватися скоринка. При вологості, близькій до нуля, зона випаровування доходить до середини вироби. Швидкість поглиблення поверхні зони випаровування залежить від режиму сушіння і коефіцієнта влагопровідності. Так як останній постійний і майже не змінюється зі зменшенням вологості, то освіту скоринки залежить виключно від температури і часу випічки.
У період падаючої швидкості випічки з тіста видаляється вже не вільна, а зв'язана волога, т. Е. Волога мікрокапілярів, осмотична та адсорбційна волога, міцно пов'язана з колоїдами тесту.
Точка Wp на кривій швидкості випічки відповідає рівноважної вологості готового випеченого вироби. Практично для печива і пряників вона становить 7-7,5% при звичайній відносної вологості повітря 60% і температурі 25 °. На практиці затяжні сорти печива і галети випікаються з вологістю вище рівноважної, а пісочне печиво і вафлі - нижче рівноважної вологості.
Розглянемо якісний вплив головних вирішальних факторів на процес випічки, а саме відносну вологість, швидкість, і напрямок повітря та температуру випічки.
Проведені в 1941 р інж. Перельмітер роботи по вивченню режиму пекарної камери з відносною вологістю повітря 11-23% показали, що ці умови призводять до підвищення влагоотдачи при випічці печива і пряників.
Те ж підтвердили в своїй роботі, інженери Рапопорт і Самойлович, які змінювали вологість пекарського простору в інтервалі від 11 до 90% в різних зонах печі. Автори прийшли до висновку, що зволоження в першій третині печі 25-35% є оптимальним, прискорює випічку і зменшує запроторив виробів.
У більш пізній роботі Рапопорт, Істоміна, Пукало і Капелінская (1948) рекомендували режим випічки зі змінними значеннями температури і відносної вологості пекарної камери, який коротко зводиться до наступного.
У перший період випічки температура камери не повинна перевищувати 160-170 ° при зволоженні камери до 40-70%. Період випічки - близько 1 хвилини. Другий період випічки - період постійної швидкості випаровування, бажано проводити при максі-бітної температурі 300-400 ° і малої відносної вологості середовища (ср = 5-10%). Період Еипечкі -1,0-1,5 хвилини. У третьому періоді випічки, коли швидкість випаровування падає, режим випічки такий: температура 180-200 ° і відносна вологість φ = 10-15%.
Таким чином, при даному режимі, рекомендованому авторами для затяжних сортів печива, час випічки скорочується до 2- 3 хвилин, що різко підвищує продуктивність печі і дозволяє значно скоротити розміри проектуються печей.
Застосовуючи цей же режим з невеликими коливаннями для випічки цукрових сортів печива, автори домоглися скорочення часу випічки до 1,5-2 хвилин і для пряників - до 5,5-6,5 хвилин.
Ці, вкрай цікаві експерименти, проведені на напівзаводські дослідної печі, заслуговують самого серйозної уваги, будучи базою для забезпечення стахановських темпів роботи на ділянці випічки, який раніше був у цьому відношенні найбільш вузьким місцем виробничого процесу.
Свого часу ми вказували [16], що регулювання вологості повітря в пекарному просторі необхідно для правильної випічки, так як в залежності від відносної вологості повітря процес видалення вологи з виробів протікає по різному Якщо вироби настільки швидко втрачають вологу, що дегідратація зовнішнього шару випереджає міграцію вологи з внутрішньої частини печива, це призводить до стиснення поверхні і утворення щільного шару, що утрудняє подальше видалення вологи.
Ми пояснюємо вищевказане явище тим, що в тесті, що представляє собою колоїдну систему, під дією високої температури утворюється корочка на поверхні, більш щільна для затяжних сортів і галет і менш щільна для цукрових сортів печива. Дифузія вологи через щільну корочку проходить з великим утрудненням, ніж через тісто. Підвищуючи вологість повітря пічного простору, особливо на початку його, де швидкість зневоднення постійна, що залежить виключно від випаровування з поверхні, ми не створюємо перешкод у вигляді скоринки для вільної дифузії рідини з внутрішньої частини тесту до поверхні.
Зволожуючи пекарное простір на початку печі ми уповільнюємо процес випічки, але це компенсується з надлишком його прискоренням на решті печі і в цілому загальна тривалість останньої все-таки знижується. Наголошуємо, що зволоження особливо цінно для затяжного печива і галет, так як запобігає викривлення і розтріскування.
Вплив швидкості повітря і його направлення на процес випічки до цих пір мало досліджений. Можна лише відзначити, що підвищення швидкості повітря збільшує швидкість сушіння, але тільки і період постійної швидкості зневоднення. В цей же період має значення напрямок повітря. Якщо повітря рухається перпендикулярно до поверхні випікається вироби, то швидкість зневоднення вище, ніж в разі, якщо він рухається паралельно. Для періоду падаючої швидкості вплив швидкості повітря і його напрямок втрачають своє значення.
Зміна температури тесту
Тісто подається в пекарню камеру при температурі, близької до температури виробничого приміщення, т. Е. 25-35 °.
Звичайна техмпература спеціальних бісквітних печей - від 220 до 240 ° - іноді, при форсованої випічці збільшується до 300 °.
Температура пекарної камери на протязі печі не однакова. Вона залежить від конструкції печі, методу обігріву і регулювання температури в залежності від встановленого технологічного режиму для даного виду виробів, що випікаються.
Це ілюструється наступними кривими зміни температури пекарського простору (рис. 30). З них видно, наскільки30
Мал. 30. Крива зміни температури пекарського простору.
різний тепловий режим для різного типу печей, але спільним є те, що тісто, потрапляючи в піч, починає негайно піддаватися дії високої температури, і що наростання температури всередині виробів, що випікаються виражається складною кривою. Хоча вологе тісто має і високу теплопровідність, але через незначну товщини виробів, що випікаються підвищення температури в першій фазі випічки (від початкової температури до точки кипіння води) відбувається рівномірно по всій товщині виробів і в основному залежить від часу. Чим товщі випікається виріб, тим довший перша фаза. Так, наприклад, для досягнення температури, близької до 100 °, всередині випікається вироби потрібно для вафель близько 20 секунд, для печива - від 1,5 до 2 хвилин, для тістечок за весь час випічки температура лише наближається до 100 °.
Температура випікаються неоднакова в різних точках виміру: температура скоринки різко відрізняється від температури центральної зони випікаються (рис. 31).31.1
Мал. 31. Криві зміни температури виробів в залежності від часу випічки:
/-Температура скоринки вафель; // - Температура печива в зоні на 1 мм нижче верхньої скоринки: /// - то ж в зоні на 3 мм нижче верхньої скоринки; IV-то ж для центру печива; V-температура центральної зони тістечок.
На думку більшості дослідників, температура внутрішньої частини печива, галет і пряників близька до точки кипіння води. Температура скоринки, в залежності від температури печі і часу випічки, досягає 140-180 °.
Зміні вологості тесту
Процес випічки можна розглядати, як окремий випадок сушки при високих температурах. Випаровування вологи з тіста або десорбція вологи залежить від її переміщення з найбільш вологою центральної зони до поверхні (скоринці) і випаровування в навколишнє середовище, т. Е. Пекарное простір. Випаровування не може тривати нескінченно, т. Е. До повного зневоднення тесту, бо це і не потрібно, так як печиво після випічки неминуче * зволожиться за рахунок поглинання вологи з повітря і досягне рівноважної вологості, що становить близько 10% при відносній вологості повітря 60- 70%. Здавалося б, ця межа є оптимальним для побудови режиму випічки. Але на практиці-пісочний сорти печива випікаються до вологості 6-8%, а затяжні сорти і галети - до вологості більш 10-12%.
Поверхневі шари тесту, втрачаючи вологу, поступово утворюють скоринку. Випаровування відбувається не на геометричній поверхні виробів, що випікаються, а займає деякий поверхневий шар, так звану зону випаровування. У період постійної швидкості випаровування глибина зони не змінюється. Коли тісто досягає критичної вологості, починається період падаючої швидкості зневоднення, і зона випаровування поступово поглиблюється всередину матеріалу. Так як деякі види виробів, що випікаються дуже тонкі, наприклад вафлі, то зона випаровування швидко доходить до їх середини.
Випічка переривається раніше, ніж тісто повністю позбудеться вологи. Тому випечені вироби в зламі показують відмінну один від одного по вологості, кольором і структурою корочку і центральну частину, або м'якуш.
За даними Д. С. Перельмітер вологість всередині випечених виробів розподілена по зонах:
За даними С. А. Рапопорт (1948) вологість тесту в умовах додаткового зволоження в перші хвилини випічки зростає за рахунок конденсації пари і поглинання його тестом, як колоїдно-капілярно-пористим матеріалом (рис. 32).32
Мал. 32. Криві кінетики випічки затяжного печива.
За дослідженнями того ж автора, для затяжного печива встановлено, що в момент його виймання з печі вологість центру печива вище, ніж первісна вологість тесту, приблизно на 2% (рис. 33).
Автор пояснює це явище тим, що при наявності великого температурного градієнта має місце переміщення вологи від нагрітої частини до холодної, або термодифузія вологи від скоринки до центральної частини. Це явище докладно викладено проф. Личаним [І].
У вищезгаданій роботі С. А. Рапопорт були виведені криві, що характеризують швидкість випічки, т. Е. Залежність між33
Мал. 33. Поле вологості затяжного Рис. 34. Крива швидкості випічки затя- печива в момент виїмки з печі. жного печива при температурі 210 °
і відносній вологості 20-25%.
вологістю матеріалу і швидкістю зневоднення (а% / хв. "рис. 34).
На початку процесу, т. Е. В період прогрівання тіста, швидкість випічки швидко збільшується і, досягнувши свого граничного значення, починає плавно знижуватися в міру підвищення температури і зниження вологості. Однак не всі криві швидкості випічки однакові і змінюються в залежності від режиму випічки.
Вплив різних факторів на умови випічки
При підвищенні температури швидкість випічки збільшується внаслідок зменшення опору, створюваного міграцією вологи.
Підвищення температури не може бути безмежним, тому що в лом випадку поверхню печива починає обвуглюватися, а нижні шари перетворюються в щільну кірку, що утрудняє міграцію вологи. Підвищення температури без зволоження в початковій зоні випічки швидше шкідливо, ніж корисно. Різке підвищення температури створює умови для термодифузії, внаслідок якої буде підвищуватися вологість внутрішньої частини тесту.
При збільшенні товщини виробів кількість що залишається в них вологи, за інших рівних умов, зростає. Швидкість випічки обернено пропорційна квадрату товщини випікається вироби.
Чим більше вологим надходить тісто для випічки, тим вологіше воно виходить з печі.
Щільність тесту грає важливу роль при випічці. Дрібнопористу, важке тісто випікається набагато повільніше, ніж легке, добре розпушеному тісто.
Цю залежність щодо пряникового тесту вивчив-В.С. Липец, в результаті чого їм встановлена ​​залежність часу випічки від щільності пряників при постійній температурі ,.
Температура печі 220 °.
Щільність (вага в г) пряників Час випічки
3276хв 44
3417"10
3607"30
3837,, 50
3958"20
4108"■ 40
4289"00
Форма виробу і його величина також впливають на швидкість випічки, так як остання при інших рівних умовах пропорційна відношенню поверхні до об'єму. Д. З Перельмітер вказує, що при рівних площах поверхонь печива випікатися буде краще то з них, у якого периметр буде відносно великим. Ідеальною формою в цьому випадку буде вузький прямокутник.
Фізико-хімічні зміни складу тіста при випіканні
Аналізуючи зміни, що відбуваються всередині тіста при випіканні, ми помічаємо, що в основному вони пов'язані з підвищенням температури на поверхні і всередині тесту.
Перший період підвищення температури - прогрівання тіста. Так як вироби випікаються на спеціальних аркушах, суцільних або дірчастих, або в формах, то прогрівання йде нерівномірно. Оскільки листи і форми повністю або частково є вологоізоляцією, через яку випаровування не відбувається, то ця обставина збільшує температуру випаровується поверхні тесту і відбивається На зовнішньому вигляді випечених виробів.
При наявності вологоізоляції у нижній поверхні швидкість випічки в цілому зменшується, але не в два рази, а значно менше. У той же час швидкість сушіння, віднесена до одиниці поверхні випаровування, майже подвоюється.
При прогріванні галетного тесту в інтервалі 30-70 ° в ньому посилюється ензиматична діяльність і швидко збільшується кількість продуктів гідролізу крохмалю і цукрів. Ензим диастаз (або амілаза) гідролізує крохмаль, утворюючи декстрини і мальтозу.
Максимум діяльності діастаза спостерігається в інтервалі 45- '65 °, причому сахарообразованіе особливо посилюється в момент утворення клейстеру, коли зерна крохмалю розрихлюються і ензиму легше проникнути всередину. Інвертують ензими дріжджів і борошна (інвертаза) діють при температурі не вище 80 °, причому особливо енергійно при 60-70 °. Протеолітичні ензими, що розщеплюють білки на амінокислоти, мають максимум дії при 45 °. При підвищенні температури всередині тесту понад 80 ° діяльність ензимів припиняється.
У перші хвилини прогрівання тіста спостерігається швидкий розпад вуглекислого амонію при температурі, близькій до 60 °:
(NH4)2Колорадо3 = 2NH3 + N20 + С02
При цьому відбувається розпушення випікається вироби. Продукти розпаду - аміак, вуглекислота і вода - до кінця випічки майже цілком видаляються з тіста.
В інтервалі 55-80 ° всередині випікається вироби починається часткова клейстеризація крохмалю пшеничного борошна та інших видів крохмалю, додатково вводяться в рецептуру. Залежність між природою крохмалю, початком його клейстеризації і температурою видно з запропонованої таблиці.
При нагріванні крохмальні зерна жадібно поглинають воду, розбухають і, нарешті, утворюють в'язкі колоїдні розчини. Крохмальний клейстер є водним розчином амілози, змішаний зі слизових, клейким і в'язким нерозчинним амілопектину. Так як в звичайному тесті води є відносно небагато, то виходить дуже густий клейстер, який в подальшому, при охолодженні, застигає і утворює щільний холодець.
Через нестачу води при випічці крохмальні зерна клей-стерізуются лише частково тільки з поверхні. Але крохмаль володіє великою гігроскопічністю. Тому одночасно з клей-стерізаціей спостерігається інший, вкрай важливий для випічки, процес дегідратації або зневоднення клейковини.
Клейковина під дією високої температури випічки сама чю собі здатна зневоднюється.
Білкові речовини борошна, стійко утримують в собі воду в результаті набухання, при нагріванні понад певної температури віддають воду назад.
Воднорастворімие білки, лейкозін і елестін згортаються при нагріванні до 75-90 °, причому незворотного згортання піддаються 85-90% цих білків. Основні білки борошна - гліадин і глютенін - майже повністю згортаються при нагріванні до температури понад 80 °.
Так як гігроскопічність крохмалю, особливо в період його клейстеризації, дуже висока, не виключена можливість поглинання крохмалем вологи, що віддається білками. Таким чином, усередині тесту відбувається перерозподіл води, і крохмаль є як би регулятором поступового зневоднення випікається вироби в цілому, сповільнюючи інтенсивну вологовіддача.
Білкові речовини, втрачаючи вологу, зменшуються в об'ємі, тверднуть, стають рогоподібними і втрачають в подальшому здатність до набухання, якщо їх знову ввести в зіткнення з водою, т. Е. Згортаннябілків є незворотнім. Цим пояснюється, між іншим, специфічна властивість так званої мертвої борошна і борошна з відходів печива, які покращують якість звичайних затяжних сортів печива.
Майже одночасно зі згортанням білків в тесті спостерігається його розпушення вуглекислотою, в результаті розкладання основного хімічного розпушувача - бікарбонату натрію;
2NaНС03 = Na2С03 + N20 + С02
В результаті випічки печиво стає пористим, причому основний твердий скелет печива складається з скоринки, що охоплює з усіх боків губчасту масу з рогоподібних білків, на яких нашаровується клейстерізованний крохмаль у вигляді густого холодцю та інші види сировини, що входять в рецептуру тіста. Чим рівномірніше розподілені пори по всій товщі печива, ніж ці пори дрібніше і більш однакові за розмірами, тим вище якість печива. Погано промешенное, непрокатанное і невилежавшееся тісто дає печиво з великими порами, або кавернами, так як опір зовні прикладеним силам не однаково в різних частинах тесту.
При температурі, близькій до 100 °, т. Е. До точки кипіння води, починається зневоднення печива.
Нарешті, остання стадія випічки - освіту кольору або відтінку печива. Температура зовнішнього шару печива досягає 140-180 °. Висока температура посилює фарбування скоринки печива. У тих випадках, коли ми маємо справу з тестом, виготовленим тільки з борошна і води, кольоровість скоринки залежить від зміни крохмалю. Нижче наводиться колориметрична шкала кольоровості скоринки такого печива внаслідок карамелізації декстринів, що утворюються з крохмалю.
Температура (в °С) Процеси, що відбуваються в крохмалі при нагріванні
110-120 Освіта декстринів (світлі, жовті декстрини)
130-140 Освіта декстринів (коричневі декстрини)
140- 150 Освіта карамелі (коричневе забарвлення)
130-200 Продукти випалу, що утворюються при смаженні темнокоричневой ікраска)
Вище 200 ° Освіта вугілля (чорна пориста маса)
Але до складу звичайного печива входять багато видів сировини, які, в свою чергу, не залишаються байдужими до нагрівання. На колір або відтінок печива впливають такі чинники:
а) Наявність в печиво соди викликає пожовтіння внутрішньої частини печива і повідомляє поверхні жовтувато-рожевий колір. Очевидно, це пояснюється дією соди на глюкозу. Остання дуже чутлива до лугів, навіть слабким, особливо при нагріванні. Продукти розпаду глюкози пофарбовані в коричневий колір.
б) Наявність в печиво значної кількості цукрів, особливо инверта, який вже при температурі близько 100 ° починає розкладатися, приймаючи буро-коричневий, а в сильному разведеніі- золотисто-жовтий колір.
Таким чином, колір, або колір, залежить в основному від рецептури печива.
Дріжджові галети, в яких мало сахарози, немає инверта і патоки і які випікаються при невисокій температурі, пофарбовані в золотисто-жовтий колір. Додаток дріжджів (ензиму інвертази) підсилює забарвлення.
Пісочні сорти печива з великим вмістом сахарози і глюкози при наявності соди, випікати при високій температурі, фарбуються в коричнево-жовтий колір. М'ятний пряник без соди, зі значною кількістю сахарози і випікати при невисокій температурі, фактично майже не фарбується.
Затяжні сорти печива і галет рекомендуються на початку випічки обдувати парою або змочувати водою, молоком або сумішшю молока і яєць. При цьому утворюються при випічці декстрини розчиняються і утворюють на поверхні виробу тонку глянсову корочку, поліпшує зовнішній вигляд виробу. Зміни кольору білка не вивчені, але відомо, що при сильному нагріванні відбувається відщеплення летких азотистих речовин, часткове розкладання білка і його потемніння.

Додати коментар

Вашу адресу електронної пошти не буде опублікований. Обов'язкові поля позначені *