PROCESSEN TIJDENS HET BAKKEN VAN BROOD
Prof. A. Ja, Auermann. 1942 jaar
1.1 Opwarmen van het deegbrood
Broodproducten worden gebakken in de bakkamer van een bakoven bij een luchtdamptemperatuur van 200-280 ° C. Voor het bakken van 1 kg brood is ongeveer 293-544 kJ nodig. Deze warmte wordt voornamelijk besteed aan het verdampen van vocht uit het deegstuk en aan het verwarmen tot een temperatuur van 96-97 ° C in het midden, waarbij het deeg in brood verandert. Een groot deel van de warmte (80-85%) wordt op het deegbrood overgedragen door straling van de hete wanden en bogen van de bakkamer. De rest van de warmte wordt overgedragen door geleiding vanuit de hete haard en door convectie door de bewegende stromen van het stoom-luchtmengsel in de bakkamer.
De deegstukken worden geleidelijk verwarmd, beginnend vanaf het oppervlak, daarom vinden de typische bakprocessen niet gelijktijdig plaats in de hele broodmassa, maar laag voor laag - eerst in de buitenste lagen, dan in de binnenste lagen. De snelheid waarmee het deegbrood in het algemeen wordt verwarmd, en bijgevolg de duur van het bakken, hangt af van een aantal factoren. Naarmate de temperatuur in de bakkamer stijgt, worden de werkstukken sneller warm en wordt de baktijd verkort. Deeg met een hoog vochtgehalte en porositeit warmt sneller op dan sterk en compact deeg.
Deegstukken met een aanzienlijke dikte en gewicht, als alle andere dingen gelijk zijn, worden langer warm. Vormbrood wordt langzamer gebakken dan haardbrood. De strakke pasvorm van de deegstukken op de bodem van de oven vertraagt het bakken van de producten.
1.2 Vorming van een harde broodkorst
Dit proces vindt plaats als gevolg van uitdroging van de buitenste lagen van het deegstuk. Het is belangrijk op te merken dat de harde korst de groei van het deeg en het broodvolume stopt, en daarom mag de korst niet onmiddellijk worden gevormd, maar 6-8 minuten na het begin van het bakken, wanneer het maximale volume van het stuk al is bereikt .
Hiertoe wordt stoom toegevoerd aan de eerste zone van de bakkamer, waarvan de condensatie op het oppervlak van de plano's de uitdroging van de toplaag en de vorming van een korst vertraagt. Na een paar minuten begint de bovenste laag, die opwarmt tot een temperatuur van 100 ° C, echter snel vocht te verliezen en bij een temperatuur van 110-112 ° C verandert in een dunne korst, die dan geleidelijk dikker wordt.
Wanneer de korst is gedehydrateerd, verdampt een deel van het vocht (ongeveer 50%) in de omgeving, en een deel gaat over in de kruimel, aangezien wanneer verschillende materialen worden verwarmd, vocht altijd van meer verwarmde gebieden (korst) naar minder verwarmde gebieden (kruimel) gaat. ). Het vochtgehalte van de kruimel als gevolg van de beweging van vocht uit de korst neemt toe met 1,5-2,5%. Het vochtgehalte van de korst aan het einde van het bakken is slechts 5–7%, wat betekent dat de korst praktisch uitgedroogd is.
Tegen het einde van het bakken bereikt de temperatuur van de korst 160-180 ° C. Boven deze temperatuur warmt de korst niet op, omdat de eraan toegevoerde warmte wordt besteed aan verdamping van vocht, oververhitting van de resulterende stoom en aan kruimelvorming.
In de oppervlaktelaag van de preform en in de korst vinden de volgende processen plaats: verstijfseling en dextrinisatie van zetmeel, denaturatie van eiwitten, vorming van aromatische en donkergekleurde stoffen en afvoer van vocht. In de eerste minuten van het bakken wordt, als gevolg van stoomcondensatie, zetmeel op het oppervlak van het werkstuk verstijfseld, dat gedeeltelijk overgaat in oplosbaar zetmeel en dextrines. Een vloeibare massa van oplosbaar zetmeel en dextrines vult de poriën op het oppervlak van het werkstuk, maakt kleine onregelmatigheden glad en geeft na uitdroging de korst een glans en glans.
Denaturatie van eiwitstoffen op het oppervlak van het product vindt plaats bij een temperatuur van 70-90 ° C. Eiwitcoagulatie, samen met uitdroging, draagt bij aan de vorming van een dichte, inelastische korst. Tot een bepaalde tijd werd de kleur van de broodkorst geassocieerd met de hoeveelheid resterende, ongegiste suikers in het deeg op het moment van bakken. Voor een normale kleur van de korst moet het deeg vóór het bakken minstens 2-3% ongegiste suikers bevatten. Hoe hoger het suiker- en gasvormend vermogen van het deeg, hoe intenser de kleur van de broodkorst.
Eerder werd aangenomen dat de producten die de kleur van de broodkorst bepalen, bruinkleurige producten zijn van karamelisatie of primaire hydratatie van resterende deegsuikers die tijdens het bakken niet gefermenteerd waren. Karamelisatie en uitdroging van suikers in de korst werd verklaard door de hoge temperatuur. Sommige onderzoekers geloven dat gekleurde producten van thermische dextrinisatie van zetmeel en thermische veranderingen in de eiwitstoffen van de korst een rol spelen bij de kleur van de korst.
Op basis van een aantal onderzoeken kan worden aangenomen dat de intensiteit van de kleur van de broodkorst voornamelijk te wijten is aan de vorming van donkergekleurde producten van de redox-interactie van resterende, ongefermenteerde reducerende deegsuikers en eiwitproteolyseproducten erin. in het deeg, dat wil zeggen, melanoidines. Daarnaast is de kleur van de korst afhankelijk van de baktijd en de temperatuur in de bakkamer.
1.3 Interne beweging van vocht in brood
Bij het bakken verandert het vochtgehalte van de binnenkant van het brood. Een toename van het vochtgehalte van de buitenste lagen van een gebakken product in de beginfase van het bakken met een sterke bevochtiging van de gasvormige omgeving van de bakkamer en een daaropvolgende afname van het vochtgehalte van de oppervlaktelaag tot evenwichtsvocht, dat optreedt aangezien deze laag verandert in een korst, werden hierboven opgemerkt. In dit geval gaat niet al het vocht dat in het gebakken brood in de verdampingszone verdampt, in de vorm van stoom door de poriën van de korst naar de bakkamer.
De korst is veel compacter en veel minder poreus dan de kruimel. De poriegrootte in de korst, vooral in de oppervlaktelaag, is vele malen kleiner dan de poriegrootte in de aangrenzende kruimellaag. Het resultaat is dat de broodkorst een laag is die een grote weerstand biedt tegen stoom die er doorheen gaat vanuit de verdampingszone naar de bakkamer. Een deel van de stoom die wordt gegenereerd in de verdampingszone, vooral boven de bodemkorst van het brood, kan van binnenuit door de poriën en kruimelgaten naar de kruimellaag naast de verdampingszone stromen. Bij het bereiken van de lagen die dichter bij het midden liggen en minder verhit zijn, condenseert waterdamp, waardoor het vochtgehalte van de laag waarin de condensatie is opgetreden toeneemt.
Deze kruimellaag, die als het ware een zone is van interne condensatie van waterdamp in gebakken brood, komt overeen met de configuratie van isotherme oppervlakken in brood. Voor de interne beweging van vocht in een nat materiaal moet er een verschil in overdrachtspotentieel zijn. Bij gebakken deegbrood kunnen er twee hoofdredenen zijn voor de overdracht van vocht: a) het verschil in vochtconcentratie in verschillende delen van het product en b) het verschil in temperatuur in afzonderlijke delen van het deegbrood.
Het verschil in vochtconcentratie is een prikkel voor het verplaatsen van vocht in het materiaal van gebieden met een hogere vochtconcentratie naar gebieden met een lagere vochtconcentratie. Deze beweging wordt conventioneel concentratie genoemd (concentratiediffusie of concentratie vochtgeleiding).
Temperatuurverschillen in afzonderlijke gebieden met nat materiaal zorgen er ook voor dat vocht zich verplaatst van delen van het materiaal met een hogere temperatuur naar gebieden met een lagere temperatuur. Deze beweging van vocht wordt conventioneel thermisch genoemd.
Bij gebakken brood is er tegelijkertijd een groot verschil in vochtgehalte van de korst en kruim, en een significant temperatuurverschil tussen de buitenste en centrale lagen van het brood tijdens de eerste bakperiode.Zoals de werken van huisonderzoekers hebben aangetoond, overheerst bij het bakken van brood het stimulerende effect van het temperatuurverschil in de buitenste en binnenste lagen, en daarom beweegt het vocht in de kruimel tijdens het bakproces van het oppervlak naar het midden.
Experimenten tonen aan dat het vochtgehalte van de broodkruimel tijdens het bakken met ongeveer 2% toeneemt in vergelijking met het oorspronkelijke vochtgehalte van het deeg. Vocht neemt het snelst toe in de buitenste lagen van de kruimel tijdens de beginperiode van het bakproces, wat wordt verklaard door de grote rol van thermische en vochtgeleiding in deze bakperiode als gevolg van de significante temperatuurgradiënt in de kruimel.
Uit een aantal werken volgt dat tijdens het bakken het vochtgehalte van de oppervlaktelaag van een deegstuk snel daalt en door de temperatuur en relatieve vochtigheid van het stoom-luchtmengsel zeer snel het evenwichtsvochtgehalte bereikt. Diepere lagen die later in een korstlaag veranderen, bereiken langzamer hetzelfde evenwichtsvochtgehalte.
1.4 Afbrokkelen
Bij het bakken in het deegstuk wordt fermentatieve microflora onderdrukt, veranderingen in de enzymactiviteit, zetmeelverstijfseling en thermische denaturatie van eiwitten treden op, vochtigheid en temperatuur van de binnenste lagen van het deegbrood veranderen. De vitale activiteit van gist en bacteriën in de eerste minuten van bakken neemt toe, waardoor de alcohol- en melkzuurgisting geactiveerd wordt. Bij 55-60 ° C sterven gist en niet-thermofiele melkzuurbacteriën af.
Als gevolg van de activering van gist en bacteriën aan het begin van het bakken, neemt het gehalte aan alcohol, koolmonoxide en zuren licht toe, wat een positief effect heeft op het volume en de kwaliteit van het brood. De activiteit van enzymen in elke laag van het gebakken product neemt eerst toe en bereikt een maximum, en daalt vervolgens tot nul, aangezien enzymen, die eiwitstoffen zijn, bij verhitting coaguleren en de eigenschappen van katalysatoren verliezen. De activiteit van a-amylase kan een significant effect hebben op de kwaliteit van het product, aangezien dit enzym relatief hittebestendig is.
In roggedeeg, dat zeer zuur is, wordt a-amylase vernietigd bij 70 ° C en in tarwedeeg alleen bij temperaturen boven 80 ° C. Als het deeg veel a-amylase bevat, zet het een aanzienlijk deel van het zetmeel om in dextrines, waardoor de kwaliteit van de kruimel afneemt. Proteolytische enzymen in brooddeeg worden geïnactiveerd bij 85 ° C.
Een verandering in de staat van zetmeel, samen met veranderingen in eiwitstoffen, is het belangrijkste proces dat het deeg in broodkruim verandert; ze gebeuren bijna gelijktijdig. Zetmeelkorrels verstijfselen bij temperaturen van 55-60 ° C en hoger. Er ontstaan scheuren in de zetmeelkorrels, waarin vocht binnendringt, waardoor ze aanzienlijk toenemen. Tijdens het verstijfselen absorbeert zetmeel zowel het vrije vocht van het deeg als het vocht dat vrijkomt door de gestremde eiwitten. Zetmeelverstijfseling treedt op als er een gebrek aan vocht is (voor volledige zetmeelverstijfseling moet het deeg 2-3 keer meer water bevatten), er is geen vrij vocht meer over, zodat het kruim van het brood droog en niet plakkerig wordt. .
Het vochtgehalte van de kruimel van heet brood (in het algemeen) stijgt met 1,5-2% in vergelijking met het vochtgehalte van het deeg als gevolg van vocht dat wordt overgedragen van de bovenste laag van het werkstuk. Vanwege het gebrek aan vocht verloopt de verstijfseling van zetmeel traag en eindigt deze pas wanneer de centrale laag van het deeg wordt verwarmd tot een temperatuur van 96-98 ° C. De temperatuur van het midden van de kruimel stijgt niet boven deze waarde, aangezien de kruimel veel vocht bevat en de warmte die eraan wordt toegevoerd niet zal worden besteed aan het verwarmen van de massa, maar aan de verdamping ervan.
Bij het bakken van roggebrood treedt niet alleen verstijfseling op, maar ook zure hydrolyse van een bepaalde hoeveelheid zetmeel, waardoor het gehalte aan dextrine en suikers in deegbrood toeneemt. Matige hydrolyse van zetmeel verbetert de kwaliteit van het brood.
De verandering in de toestand van eiwitstoffen begint bij een temperatuur van 50-70 ° C en eindigt bij een temperatuur van ongeveer 90 ° C.Eiwitstoffen ondergaan tijdens het bakken thermische denaturatie (coagulatie). Tegelijkertijd worden ze dichter en geven ze vocht af dat door ze wordt opgenomen tijdens de vorming van het deeg. Gestremde eiwitten fixeren (fixeren) de poreuze structuur van de kruim en de vorm van het product. In het product wordt een eiwitraamwerk gevormd, waarin korrels gezwollen zetmeel zijn gestrooid. Na thermische denaturatie van eiwitten in de buitenste lagen van het product stopt de toename van het volume van het werkstuk.
Aangenomen kan worden dat het uiteindelijke vochtgehalte van het binnenoppervlak van de laag grenzend aan de kruimel ongeveer gelijk is aan het aanvankelijke vochtgehalte van het deeg (W0) plus een toename door de interne beweging van vocht (W0 + DW), terwijl het buitenoppervlak van deze laag grenzend aan de korst heeft een vochtgehalte gelijk aan evenwichtsvochtigheid. Op basis hiervan wordt op de grafiek voor deze laag de waarde van het uiteindelijke vochtgehalte genomen, het gemiddelde tussen de waarden (W0 + DW) en W0Р.
Het vochtgehalte van de afzonderlijke lagen van de kruim neemt ook toe tijdens het bakproces, en de toename van het vocht vindt eerst plaats in de buitenste lagen van de kruimel, en vangt vervolgens steeds dieper gelegen lagen op. Als gevolg van de thermische beweging van vocht (thermische vochtgeleiding) begint het vochtgehalte van de buitenste lagen van de kruim, dichter bij de verdampingszone, zelfs enigszins af te nemen tegen het bereikte maximum. Het uiteindelijke vochtgehalte van deze lagen is echter nog steeds hoger dan het oorspronkelijke vochtgehalte van het deeg wanneer het bakken begint. Het vochtgehalte van het midden van de kruimel bouwt het langzaamst op en het uiteindelijke vochtgehalte kan iets lager zijn dan het uiteindelijke vochtgehalte van de lagen grenzend aan het midden van de kruim.
1.5 Vitale activiteit van de fermenterende microflora van het deeg tijdens het bakproces
De vitale activiteit van de fermenterende microflora van het deeg (gistcellen en zuurvormende bacteriën) verandert als een stuk deegbrood tijdens het bakproces opwarmt.
Wanneer het deeg wordt verwarmd tot ongeveer 35 ° C, versnellen gistcellen de fermentatie en gasvorming die ze veroorzaken tot een maximum. Tot ca. 40 ° C is de gistactiviteit in het gebakken deeg nog zeer intens. Wanneer het deeg wordt verwarmd tot temperaturen boven de 45 ° C, wordt de gasvorming veroorzaakt door de gist sterk verminderd.
Eerder werd aangenomen dat bij een deegtemperatuur van ongeveer 50 ° C gist sterft.
De vitale activiteit van de zuurvormende microflora van het deeg, afhankelijk van het temperatuuroptimum (dat is ongeveer 35 ° C voor niet-thermofiele bacteriën en ongeveer 48-54 ° C voor thermofiele bacteriën), wordt eerst geforceerd terwijl het deeg opwarmt omhoog, en dan, na het bereiken van de temperatuur boven het optimale, stopt het.
Aangenomen werd dat wanneer het deeg wordt verwarmd tot 60 ° C, de zuurvormende flora van het deeg volledig sterft. Het werk van een aantal onderzoekers suggereert echter dat in de kruimel van gewoon roggebrood gemaakt van behangmeel, hoewel in een verzwakte, maar levensvatbare toestand, individuele cellen van zowel gist- als zuurvormende bacteriën worden bewaard.
Uit het feit dat een klein deel van de levensvatbare fermentatieve microflora van het deeg tijdens het bakken in het broodkruim wordt vastgehouden, volgt op geen enkele manier dat fermentatieve micro-organismen onder alle omstandigheden de temperatuur van 93-95 ° C kunnen weerstaan. , die tijdens het bakken in het midden van het brood wordt bereikt.
Er werd ook aangetoond dat het koken van de broodkruimels, gestampt in overtollig water, alle soorten fermentatieve micro-organismen doodde.
Het is duidelijk dat het behoud van een deel van de fermenterende microflora van het deeg in de broodkruimel in een levensvatbare staat kan worden verklaard door zowel een zeer kleine hoeveelheid vrij water als een zeer korte stijging van de temperatuur van het centrale deel erboven. 90 ° C.
Uit de bovenstaande gegevens volgt dat de temperatuuroptima voor de fermenterende microflora van het deeg, bepaald onder de omstandigheden van de omgeving, in consistentie anders dan die van het deeg, onderschat kan blijken te zijn in vergelijking met de optima die werken onder de omstandigheden van het gebakken deegbrood.
Het is duidelijk dat wanneer het deeg wordt verwarmd tot ongeveer 60 ° C, de vitale activiteit van gist en niet-thermofiele zuurvormende bacteriën van het deeg praktisch stopt. Thermofiele melkzuurbacteriën zoals Delbrück-bacteriën kunnen zelfs bij hogere temperaturen (75-80 ° C) fermentatief actief zijn.
De hierboven beschreven veranderingen in de vitale activiteit van de fermenterende microflora van het gebakken stuk deeg treden geleidelijk op, terwijl het opwarmt, en verspreiden zich van de oppervlaktelagen naar het midden.
Zie vervolg ...
