Описание экспериментальной установки. «Исследование расстойки и выпечки хлеба»

Лабораторная работа

«Исследование расстойки и выпечки хлеба»

Цель работы: изучение процессов расстойки и выпечки хлеба, выбор оптимального режима выпечки хлеба.

Задачи работы:

1. Определение продолжительности и угловой скорости перемешивания ингредиентов и замеса теста, продолжительности расстойки и выпечки

2. Экспериментальное измерение температур на периферии и в центре тестовой заготовки в процессе выпечки и отключении нагрева печи.

3. Определение увеличения объема тестовой заготовки до момента завершения ее окончательной расстойки и выпечки. Оценка влажности, потерь и упека хлеба при выпечке

4. Расчет количества энергии, затраченного на расстойку и выпечку хлеба.

Основные сведения

Основными операциями по приготовлению теста являются загрузка ингредиентов, их предварительное перемешивание, разделка приготовленного теста, деление на куски, округление кусков, предварительная расстойка и формование тестовых заготовок, окончательная расстойка и отделка поверхности тестовых заготовок.

Цель окончательной расстойки — восстановить нарушенную при формовании структуру теста и обеспечить разрыхление тестовой заготовки за счет выделения диоксида углерода. На производстве она осуществляется в специальных расстойных шкафах или в расстойно-печных агрегатах при температуре 35—40 градусов и относительной влажности воздуха 75—85%. Повышенная температура воздуха ускоряет брожение в тестовых заготовках. Достаточно высокая относительная влажность воздуха необходима для предотвращения образования на поверхности тестовых заготовок подсохшей корочки, которая при выпечке при увеличении объема тестовой заготовки разрывается. Это приводит к образованию на поверхности хлеба разрывов и трещин.

Если тестовые заготовки прошли недостаточную расстойку, то выпеченный хлеб имеет низкий объем. При этом верхняя корка формового хлеба становится очень выпуклой и отрывается с одной или двух сторон от боковых стенок, а подовый хлеб приобретает шаровидную форму и выплывы с боков. Если тестовые заготовки поступают на выпечку с избыточной расстойкой, то возможно оседание тестовых заготовок. Верхняя корка формового хлеба получается плоской или опавшей. Продолжительность окончательной расстойки обычно составляет 25 ¸ 120 минут, в зависимости от массы тестовой заготовки, условий расстойки, рецептуры теста, свойств и вида муки и других факторов. Чем больше масса тестовой заготовки, тем длительнее процесс окончательной расстойки. Тестовые заготовки, помещенные в формы расстаиваются медленнее, чем заготовки для подовых изделий. Для формового хлеба из ржаной, пшеничной муки и их смесей обычно ограничиваются одной расстойкой.

Выпечка — заключительная стадия приготовления хлебных изделий, окончательно формирующая качество хлеба. В процессе выпечки внутри тестовой заготовки протекают одновременно микробиологические, биохимические, физические и коллоидные процессы. Все изменения и процессы, превращающие тесто в готовый хлеб, происходят в результате прогревания тестовой заготовки при температуре паровоздушной среды 200 - 280 °С . Для выпечки 1 кг хлеба требуется около 293—544 кДж тепловой энергии. Это тепло расходуется в основном на испарение влаги из тестовой заготовки и на ее прогрев до температуры 96—97 °С (в центре), при которой тесто превращается в хлеб. Остальная часть тепла передается теплопроводностью от стенок формы и пода печи, за счет конвекции паровоздушной смеси в пекарной камере. Тестовые заготовки прогреваются постепенно, начиная с боковых поверхностей.Поэтому все процессы, характерные для выпечки хлеба, происходят не одновременно во всей его массе, а послойно — сначала в наружных, потом во внутренних слоях.

Рис. 1. Результаты численного расчета послойного изменения температур внутри тестовой заготовки при плотной поставке на под печи при выпечке хлеба

Продолжительность выпечки зависят от ряда факторов. При повышении температуры в пекарной камере ускоряется прогревание заготовок и сокращается продолжительность выпечки. Тесто высокой влажности и пористости прогревается быстрее, чем крепкое и плотное тесто. Тестовые заготовки значительной толщины и массы при прочих равных условиях прогреваются дольше. Формовой хлеб выпекается медленнее, чем подовый.
Процесс образования твердой хлебной корочки происходит в результате обезвоживания наружных слоев тестовой заготовки. Твердая корка прекращает рост объема теста и хлеба, поэтому она должна образовываться не сразу, а через 6—8 мин, когда достигнут максимальный объем заготовки. В конвейерных промышленных пекарных установках в первую зону пекарной камеры специально подают пар, конденсация которого на поверхности заготовок задерживает обезвоживание верхнего слоя и образование корки. Однако через несколько минут верхний слой, прогреваясь до температуры 100°С, начинает быстро терять влагу и при температуре —112°С превращается в тонкую корку, которая постепенно утолщается.
При обезвоживании корки часть влаги (около 50 %) испаряется в окружающую среду, а часть переходит в мякиш, так как влага при нагревании различных материалов всегда переходит от более нагретых участков (корки) к менее нагретым (мякишу). Влажность мякиша в результате перемещения влаги из корки повышается на 1,5—2,5%. Влажность корки к концу выпечки составляет всего 5—7 %, т. е. корка практически обезвоживается.
Температура корки к концу выпечки 160—240 °С. Выше этой температуры корка обычно не нагревается, так как подводимое к ней тепло расходуется на испарение влаги, перегрев проникающего пара, а также на образование мякиша. При этом в поверхностном слое заготовки и в корке происходят клейстеризация и декстринизация крахмала, денатурация белков, образование ароматических и темноокрашенных веществ и удаление влаги. 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, расположенные на поверхности заготовки, сглаживает мелкие неровности и после обезвоживания придает корке блеск и глянец. Денатурация (свертывание) белковых веществ на поверхности изделия происходит при температуре 70—90°С. Наряду с обезвоживанием верхнего слоя свертывание белков способствует образованию плотной неэластичной корки.

При выпечке внутри тестовой заготовки подавляется бродильная микрофлора. Вначале выпечки жизнедеятельность дрожжей и бактерий повышается, в результате чего активизируются спиртовое и молочнокислое брожение. При температуре 55—60 °С отмирают дрожжи и нетермофильные молочнокислые бактерии. В результате активизации дрожжей и бактерий в начале выпечки незначительно увеличивается содержание спирта, оксида углерода и кислот, что положительно влияет на объем и качество хлеба.
Активность ферментов в каждом слое выпекаемого изделия сначала повышается и достигает максимума, а затем падает до нуля, так как ферменты, являясь белковыми веществами, при нагревании свертываются и теряют свойства катализаторов. Значительное влияние на качество изделия может оказывать активность а-амилазы, так как этот фермент сравнительно устойчив к нагреванию.. Крахмальные зерна при температуре 55—60 °С и выше клейстеризуются. В зернах крахмала образуются трещины, в которые проникает влага, отчего они значительно увеличиваются в объеме. При клейстеризации крахмал поглощает как свободную влагу теста, так и влагу, выделенную свернувшимися белками. При уменьшении влаги свободной влаги, поэтому мякиш хлеба становится сухим и не липким.

Влажность мякиша горячего хлеба (в целом) повышается на 1,5—2,5 % за счет влаги, перешедшей из верхнего слоя заготовки. Из-за недостатка влаги клейстеризация крахмала идет медленно и заканчивается только при нагревании центрального слоя теста-хлеба до температуры 96—98 °С. Выше этого значения температура центра мякиша не поднимается, так как мякиш содержит много влаги, и подводимое к нему тепло затрачивается не на нагревание влаги, а ее испарение. При выпечке ржаного хлеба происходит не только клейстеризация, но и кислотный гидролиз некоторого количества крахмала, что увеличивает содержание декстринов и сахаров в тесте-хлебе.
Объем выпеченного изделия обычно на 10—30 % больше объема тестовой заготовки перед посадкой ее в печь. Увеличение объема происходит главным образом в первые минуты выпечки в результате перехода спирта в парообразное состояние при температуре 79 °С, а также теплового расширения паров и газов в тестовой заготовке. Увеличение объема теста-хлеба улучшает внешний вид, обеспечивает необходимую пористость и повышает усвояемость изделия. Достаточно высокая температура пода и стенок формы (около 200°С) вызывает интенсивное образование паров и газов в нижних слоях теста. Пары, устремляясь вверх, увеличивают объем заготовки. Уменьшение массы теста при выпечке - упек, 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 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 %.

Под режимом выпечки понимают ее продолжительность, а также температуру и влажность среды в разные периоды выпечки или в разных зонах пекарных камер с перемещением тестовых заготовок. Режим выпечки каждого вида изделия имеет свои особенности, на него влияют физические свойства теста, степень расстойки заготовок и другие факторы

Описание экспериментальной установки

Изучение процессов расстойки и выпечки хлебапроизводитсяна домашнейэлектрической печи EBM8000 для расстойки и выпечки различных видов хлебобулочных изделий (рис.2). Снаружи пекарной камеры печи находятся трубчатые электронагреватели, режимы работы которых задаются микропроцессорными регуляторами температуры печи. В нижней части печи установлено устройство сопряжения привода с ведущим валом дежи. Дежа устанавливается вертикально до вхождения радиальных кулачков привода в муфту дежи и неподвижно закрепляется внутри печи боковыми прижимами. Как и в промышленных печах в используемой печи большая доля тепла (80—85 %) передается тесту-хлебу путем теплового излучения от раскаленных стенок.

Для того, чтобы измерить температуры в свободном объеме печи и в тестовой заготовке используются три ХА термопары, установленные как показано на рис.3. Во время эксперимента показания термопар отображаются на цифровых индикаторах двух 2-х канальных измерительных приборов ТРМ 200 и лицевой панели компьютерной системы измерения. Один из каналов ТРМ служит для измерения силы тока для определения мощности электрической энергии, потребляемой печью в режимах приготовления теста, формирования тестовой заготовки, ее расстойки и выпечки хлеба, три остальных для измерения температур.

Внешний вид электропечи с программируемыми режимами приготовления теста, расстойки и выпечки хлеба. А- съемная крышка печи, В – смотровое окно, C - нагревательный элемент, D – дежа (форма для хлеба), E –форма для кекса, F - тестомешалка, G –ведущий вал, Н –мерная чашка, L- двойная мерная ложка, J – панель управления , K- ЖК дисплей, M – индикатор цвета корочки, N – индикатор размера выпечки , O – индикатор формы, P – кнопка задержки пуска, Q – кнопка массы выпечки , R – кнопка вызова меню, S –кнопка цвете корочки, T-кнопка пуска и выключения работы печи , U – список программ.

Рисунок 3. Схема экспериментальной установки

Требования безопасности

1. Электрическая печь не предназначена для использования неопытными людьми и людьми с ограниченными возможностями в присутствии лица ответственного за безопасность работы.

2. Установку можно подключать к электрической сети с переменным напряжением 220 В и частотой 50 Гц только через заземленную розетку. Нельзя трогать печь при повреждении шнура электропитания и корпуса печи.

3. Перед загрузкой, выгрузкой и обслуживанием печи убедитесь, что установка выключена из сети.

4. Производите загрузку дежи ингредиентами и выемку хлеба вне печи, не превышая их количеств, указанных в рецептах выбранной программы выпечки.

5. Не трогайте металлические и движущиеся части печи руками и другими предметами.

6. Во время работы печи корпус и другие ее части нагреваются. Поэтому, пользуйтесь только выключателями, необходимыми кнопками и прихватками. Перед выемкой дежи выдержите некоторое время для остывания печки и извлеките термопары из мякиша хлеба.

7. Не закрывайте воздушные щели для циркуляции воздуха.