Биохимические процессы, происходящие при выпечке

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное агентство по образованию

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Московский государственный университет пищевых производств»

 

 

 

Кафедра «Технология переработки растительного сырья»

 

 

 

Реферат

на тему «Биохимические процессы, протекающие при выпечке»

 

 

 

 

                                                                       Выполнил студент: гр. 11-ТПМ-1

                                                                       Косарева Д.А.

                                                                       Проверил  доц.,к.т.н.:

                                                                       Белявская И.Г.

 

 

                                        

 

                                                   Москва 2014

 

Содержание

• Биохимические процессы, протекающие при выпечке…………
• Физико-химические процессы……………………………………
• Коллоидные процессы…………………………………………..
• Увеличение объема выпекаемых изделий……………………..
• Влияние режима выпечки на качество хлебного продукта…….
• Упек…………………………………………………………………..
• Определение готовности выпекаемого хлеба…………………

 

Список используемой литературы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Биохимические процессы, протекающие при выпечке 

В тесте, а затем и мякише, образующимся из него, наблюдаются следующие биохимические процессы и изменения.  
     Брожение, вызываемое дрожжами и кислотообразующими бактериями, длится при выпечке теста до тех пор, пока температура отдельных слоев теста-мякиша не достигнет уровня, при котором жизнедеятельность этих бродильных микроорганизмов прекращается.  
     Поэтому в начальном периоде выпечки в тесте-мякише продолжают образовываться незначительное количество спирта, углекислого газа, молочной и уксусной кислоты и других продуктов брожения.  
     При выпечке теста-хлеба содержащийся в нем крахмал, прошедший первые стадии процесса клейстеризации, частично гидролизуется. В результате этого содержание крахмала в тесте-хлебе при выпечке в известной степени снижается.  
     До той поры, пока амилазы теста еще не инактивированы вследствие повышения температуры теста, они вызывают гидролиз крахмала. В процессе выпечки хлеба атакуемость крахмала амилазами возрастает. Объясняется это тем, что крахмал даже в начальных стадиях его клейстеризации во много раз легче гидролизуется b-амилазой.  
     a-амилаза в процессе выпечки инактивируется при значительно более высокой температуре, чем b-амилаза. В интервале времени выпечки, когда b-амилаза уже инактивирована, а a-амилаза еще активна, в мякише хлеба накапливается значительное количество декстринов, придающих мякишу липкость и сыроватость на ощупь.  
     Этому способствует и то, что действие a-амилазы на крахмал понижает его водоудерживающую способность. Поэтому при выпечке хлеба из пшеничной муки, смолотой из проросшего зерна, следует повышать кислотность теста, снижающую температуру инактивации a-амилазы. Ржаная мука даже из непроросшего зерна содержит известное количество активной a-амилазы, поэтому ржаное тесто и готовится при более высокой кислотности.  
     Если выпекать хлеб из ржаного теста с кислотностью около 4°, то a-амилаза также способна сохранять известную активность до конца выпечки, т.е. до температуры выше 96 °C. Поэтому действие амилолитических ферментов в тесте-хлебе при выпечке существенно влияет на качество хлеба. Сахара, образующиеся в тесте-хлебе при выпечке в результате амилолиза крахмала, в первой части периода выпечки частично расходуются на брожение.  
     В процессе выпечки происходит также частичный гидролиз высокомолекулярных пентозанов ржаного теста, превращающихся в водорастворимые, относительно низкомолекулярные пентозаны. Таким образом, в процессе выпечки хлеба резко увеличивается количество водорастворимых углеводов, в основном обуславливающее увеличение общего содержания водорастворимых веществ. Белково-протеиназный комплекс теста –хлеба в процессе выпечки также претерпевает ряд изменений, связанных с его прогревом.  
     В выпекаемом тесте-хлебе до определенной степени его прогрева происходит протеолиз. В условиях теста из пшеничной муки влажностью 48% и pH, в конце брожения равным 5.85, температурный оптимум для накопления в тесте водорастворимого азота при длительности прогрева 30 мин лежит около 60 °C, а при 15 мин прогрева – около 70 °C. Повышение влажности водно-мучной среды до 70 % снижает этот оптимум до 50 °C.  
     Следует также отметить, что температура инактивации ферментов в тесте-хлебе при выпечке зависит от скорости прогрева выпекаемого продукта. Чем быстрее происходит теста-хлеба, тем выше температура, при которой инактивируются ферменты. Начиная с 70 °C белки прогреваемого пшеничного теста подвергаются термической денатурации.  
     Биохимические процессы, происходящие при выпечке хлеба в его корке, также существенно влияют на качество хлеба. В корке содержится значительно больше водорастворимых веществ и декстринов. Однако ферментативный гидролиз играет при этом не ведущую роль. Корка и поверхностные слои теста, из которых она образуется, прогреваются очень быстро, в связи с чем и ферменты инактивируются очень скоро. Накопление декстринов и вообще водорастворимых веществ в корке хлеба при выпечке в значительной мере объясняется термическим изменением крахмала и, в частности, его термической декстринизацией (температура поверхности корки достигает 180 °C, а середины корки – 130 °C).  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Физико-химические процессы

В начале выпечки тесто поглощает влагу в результате конденсации паров воды из пекарной камеры; в этот период масса куска теста – хлеба несколько увеличивается. После прекращения конденсации начинается испарение влаги с поверхности. Часть влаги при образовании корки испаряется в окружающую среду, а часть (около 50 %) переходит в мякиш. Вследствие этого содержание влаги в мякише горячего хлеба на 1,5...2,5 % выше содержания влаги в тесте.

 

3.Коллоидные процессы 

Коллоидные процессы, протекающие при прогревании хлеба, очень существенны, так как именно они обусловливают переход теста в мякиш хлеба.  
     Изменение температуры теста резко влияет на ход коллоидных процессов, происходящих в нем. Клейковина теста имеет максимум набухаемости примерно при 30 °C. Дальнейшее повышение температуры ведет к снижению ее способности набухать. Примерно при 60-70 °C белковые вещества теста (его клейковина) денатурируется и свертываются, освобождая при этом воду, поглощенную при набухании.  
     Крахмал муки по мере повышения температуры набухает все более и более энергично. Особенно интенсивно возрастает набухание при 40-60 °C. В этом же температурном интервале начинается и клейстеризация крахмала, сопровождающаяся набуханием его. Однако процесс клейстеризации очень сложен. Согласно работам В.И.Назарова нельзя отождествлять клейстеризацию с набуханием. Если бы клейстеризация крахмала ограничивалась только набуханием, то тепловой эффект процесса клейстеризации был бы положительным. Однако клейстеризация крахмала происходит с явно выраженным эндотермическим эффектом, который, по Назарову, объясняется затратой тепла на разрушение внутренней мицеллярной структуры крахмального зерна и разделение более крупных мицеллярных агрегатов на отдельные составляющие их мицеллы или менее крупные группы мицелл.  
     Следствием этого является повышение осмотического давления внутри крахмального зерна, а вызываемый этим давлением интенсивный приток воды внутрь зерна приводит к разрыву оболочки крахмального зерна и полному ее разрушению. Зерна крахмала остаются в хлебе в полуоклейстеризованном состоянии, сохраняя частично свою кристаллическую структуру.  
    В температурном интервале 50-70 °C, следовательно, одновременно протекают процессы коагуляции (термической коагуляции) белков и клейстеризации крахмала. Основная часть воды, впитанной белками теста при их набухании, переходит к клейстеризующемуся крахмалу.  
     Не менее важно и то, что процессы клейстеризации крахмала и коагуляции белков обуславливают переход переход теста при выпечке в состояние мякиша хлеба, резко изменяя при этом физические свойства теста и как бы фиксируя пористую структуру теста, которую оно имело к этому моменту.  
     Переход теста в мякиш происходит не одновременно по всей его массе, а начинается с поверхностных слоев и по мере прогревания распространяется по направлению к центру куска хлеба. Если в середине выпечки вынуть хлеб из печи и разрезать его, можно увидеть, что в центральной части хлеба сохранилось еще не изменившееся тесто, окруженное слоем уже образовавшегося мякиша. Границей между хлебом и мякишем. Границей между мякишем и тестом в пшеничном хлебе будет изотермическая поверхность, температура которой будет примерно 69 °C. 

 

 

 

4. Увеличение объема выпекаемых изделий  
 
     Объем выпеченного изделия на 10-30% больше объема тестовой заготовки перед посадкой ее в печь. Увеличение объема продукта происходит главным образом в первые минуты выпечки в результате остаточного спиртового брожения, перехода 9спирта в парообразное состояние при температуре 79 °C, а также теплового расширения паров и газов в тестовой заготовке. Увеличение объема теста-хлеба улучшает внешний вид, обеспечивает необходимую пористость и повышает усвояемость изделия.  
     Степень увеличения объема выпекаемого куска хлеба зависит от состояния теста, способа посадки заготовок на под печи, режима выпечки и других факторов. Достаточно высокая температура пода в первой зоне печи (около 200 °C) вызывает интенсивное образование паров и газов в нижних слоях теста. Пары, устремляясь вверх, увеличивают объем заготовки. При посадке заготовки на холодный под отмечается расплывчатость изделий и уменьшение их объема. Хорошее увлажнение в первой зоне задерживает образование твердой корки и способствует приросту объема хлеба. Посадка тестовых заготовок на под печи с перевертыванием уплотняет тесто, удаляет из него часть газов и несколько снижает объем изделия.  
 
5. Влияние режима выпечки на качество хлебного продукта  
 
     Под режимом выпечки понимают ее продолжительность, а также температуру и влажность среды в разных зонах пекарной камеры. Все изделия выпекают при переменном режиме, в результате в пекарной камере должно быть несколько зон различной влажности и температуры среды. Для большинства изделий (подовый хлеб, булочные изделия и др.) рекомендуется режим, при котором тестовые заготовки последовательно проходят зоны увлажнения, высокой и пониженной температуры.  
     В зоне увлажнения, которая иногда вынесена за пределы печи, должна поддерживаться по сравнению с другими зонами сравнительно высокая влажность среды (64-80 %) и низкая температура (120-160 °C). Более высокая температура задерживает конденсацию пара на поверхности тестовых заготовок. Конденсация пара ускоряет прогревание теста-хлеба, способствует увеличению объема изделия, улучшает вкус, аромат и состояние его поверхности, снижает упек. Прогревание заготовки ускоряется в связи с тем, что при конденсации пара выделяется скрытая теплота парообразования (22736.6 кДж).  
     Большее увеличение объема тестовой заготовки объясняется тем, что увлажнение задерживает образование твердой корки, препятствующей расширению паров и газов. Состояние поверхности улучшается в результате образования слоя жидкого крахмального клейстера на увлажненной поверхности заготовки. Клейстер сглаживает неровности, закрывает поры, а в дальнейшем обеспечивает гладкую блестящую корку, хорошо задерживающую ароматические вещества. Недостаточное увлажнение вызывает дефекты подовых изделий.  
     Расход пара на выпечку 1 т булочных изделий теоретически составляет 40 кг, а практически в результате значительной потери пара в хлебопекарных печах колеблется в пределах 200-300 кг. Для большего увлажнения перед посадкой в печь тестовые заготовки часто опрыскивают водой. Под печи в зоне посадки подовых изделий должен быть хорошо разогрет (температура 180-200 °C). В зоне увлажнения тестовые заготовки находятся 2-5 минут. В это период заготовки несколько увеличиваются в объеме и нагреваются до температуры 35-40 °C в центре и 70-80 °C на поверхности.  
     В зоне высокой температуры (270-290 °C) среду пекарной камеры не увлажняют. Увлажненная ранее тестовая заготовка, попадая в эту зону, сначала интенсивно увеличивается в объеме в результате перехода спирта в пар и теплового расширения паров и газов. А затем достигнутый объем заготовки быстро фиксируется (закрепляется) в результате образования твердой корки. Поверхность тестовой заготовки в этой зоне нагревается до температуры 100-110 °C, а центральные слои мякиша – до температуры 50-60 °C. При такой температуре начинается клейстеризация крахмала и свертывание белков, следовательно, в зоне высокой температуры происходит начальное образование мякиша и корки.  
     Эта часть выпечки занимает 15-22% общей продолжительности выпекания изделий. В зоне пониженной температуры (220-180 °C) происходит основная часть выпечки, в которой продолжаются и заканчиваются процессы образования корки и мякиша. Снижение температуры в этой зоне уменьшает упек, но в то же время процесса выпечки не замедляет, так как температура среды пекарной камеры, от которой мякиш получает тепло, остается выше температуры корки. Независимо от температуры в камере корка при выпечке хлеба не нагревается выше температуры 160-180 °C.  
     Режим выпечки каждого вида хлебного изделия имеет свои особенности, на него влияют физические свойства теста, степень расстойки заготовок и другие факторы. Так, заготовки из слабого теста (или получившие длительную расстойку) выпекают при более высокой температуре, чтобы предупредить расплывчатость изделий.  
     Если изделия выпекают из моложавого теста, то температуру среды пекарной камеры несколько снижают, а продолжительность выпечки соответственно увеличивают для того, чтобы необходимые процессы созревания и разрыхления продолжались и в первые минуты выпечки. Изделия меньшей массы и толщины прогревают и выпекают быстрее, чем изделия большего развеса и толщины.  
     Если хлеб большой массы выпекать при высокой температуре, то корка может подгореть, в то время как мякиш еще не пропечется. Изделия с большим содержанием сахара выпекают при более низкой температуре и дольше, чем изделия, в которых содержится мало сахара, иначе корка хлеба получится слишком темной.  
     Регулирование режима выпечки в хлебопекарных печах осуществляют в соответствии с технологическими требованиями. С технологической точки зрения необходимо, чтобы конструкция печей обеспечивала оптимальный режим выпечки изделий широкого ассортимента. Важно, чтобы естественная вентиляция пекарной камеры для снижения потерь тепла, пара, ароматических веществ и уменьшения упека была минимальной. Тепловая инерция печи должна быть незначительной, что необходимо для ускорения нагревания холодной печи после длительного перерыва в работе, а также для быстрого изменения температуры.  
 
6. Упек  
 
     Упек – уменьшение массы теста при выпечке, которое определяется разностью между массой тестовой заготовки перед посадкой в печь и вышедшим из печи готовым горячим изделием, выраженное в процентах к массе заготовки.  
     Основная причина упека – испарение влаги при образовании корок. В незначительной степени (на 5-8 %) упек обусловлен удалением из тестовой заготовки спирта, оксида углерода, летучих кислот и других летучих веществ. Исследования показали, что в течение выпечки из теста-хлеба удаляется 80 % спирта, 20 % летучих кислот и практически все количество углекислоты. Величина упека для разных видов хлебных изделий находится в пределах 6-12 %. Прежде всего размер упека зависит от формы и массы тестовой заготовки, а также от способа выпечки изделия (в формах или на поду печи).  
     Чем меньше масса изделия, тем больше его упек (при прочих равных условиях), так как упек происходит за счет обезвоживания корок, а удельное содержание корок у мелкоштучных изделий выше, чем у крупных. Формовые изделия имеют меньший упек, так как боковые и нижние корки формового хлеба тонкие и влажные. Все корки подового хлеба, особенно нижняя, сравнительно толстые, с низкой влажностью.  
     Упек одного и того же изделия в разных печах может быть различен в зависимости от режима выпечки и конструкции печи. Изделие, выпеченное при оптимальных условиях, в зоне увлажнения имеет меньший упек, чем изделие, выпеченное с недостаточным увлажнением. Опрыскивание поверхности изделий водой перед их выходом из печи снижает упек на 0,5 %. Кроме того, эта операция способствует образованию глянца на поверхности.  
     Рациональный температурный режим выпечки способствует получению тонкой корки и снижению упека. Упек должен быть равномерным по ширине пода печи, иначе изделия будут иметь разные массу толщину корок. На хлебозаводах устанавливают оптимальную величину упека для каждого вида изделия применительно к местным условиям. Чрезмерное снижение упека ухудшает состояние корок, они становятся очень тонкими и бледными. Повышение упека приводит к утолщению корок, снижению выхода изделия. Упек – наибольшая технологическая затрата в процессе выпечки.  
 
7. Определение готовности выпекаемого хлеба  
 
     Точное определение готовности выпекаемого изделия имеет важное значение. Непропеченный хлеб имеет липкий, заминающийся мякиш, а иногда и внешние дефекты. Излишняя длительность выпечки увеличивает упек, снижает производительность печи, вызывает перерасход топлива. Объективным показателем готовности изделий является температура центра мякиша, которая в конце выпечки должна составлять 96-97 °C. На производстве готовность изделий определяют, в частности, органолептически по следующим признакам:  
- цвету корки (окраска должна быть светло-коричневой);  
- состоянию мякиша (мякиш готового хлеба должен быть относительно сухим и эластичным). Определяя состояние мякиша, горячий хлеб разламывают, избегая сминания. Состояние мякиша – основной признак готовности хлеба;  
- относительной массе. Масса пропеченного изделия меньше, чем масса неготового изделия вследствие разницы в упеке. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список используемой литературы

1. Технология пищевых производств/Л.П. Ковальская, И.С. Шуб, Г.М. Мелькина и др.; Под ред. Л.П. Ковальской. – М.: Колос, 1999. – 752 с.: ил. – (Учебники и учеб. пособия для студентов высших учебных заведений).

2.Общая технология пищевых производств/[Н.Н.Назаров, А.С. Гинзбург, С.М. Гребенюк и др.]; под ред. Н.И.Назарова. – М.: Легкая пищевая пром-сть, 1981. – 360 с.

3.Лабораторный практикум по курсу “Научные основы производства продуктов питания”: Учеб. пособие/Н.Г. Кульнева, В.А. Голыбин, Ю.И. Зелепукин; Воронеж. гос. технол. Акад. Воронеж, 2000. 83 с.

4.Ауэрман Л. Я. Технология хлебопекарного производства: Учебник.- 9-е изд.; перераб. и доп. /Под общ. ред. Л.И. Пучковой. – СПб: Профессия, 2005.416 с., ил.

5.Пучкова Л.И. Лабораторный практикум по технологии хлебопекарного производства.- изд.:Легкая и пищевая промышленность,1982.- 232с.