"Процессы, происходящие в хлебной печи"

"Процессы, происходящие в хлебной печи". Из книги Проф. Неймана "Зерно и хлеб". 1929 г.


Изменения теста в процессе выпечки.
Изменения, которые тесто претерпевает при выпечке, естественно такие же, какие происходят в муке при нагревании. Мы знаем, что зерна крахмала во влажном состоянии клейстеризуются при 65° Цельсия, что белковые вещества свертываются приблизительно при той же температуре, переходя из вязкого состояния набухания в твердое. Так как крахмал и белок являются основными составными частями муки, то эти изменения мы будем считать самыми важными. Протекают же они следующим образом.
Первое воздействие печного тепла выразится в том, что заключающиеся в тесте бродильные газы расширяются, значит занимают больше места. Тем самым вязкая, сопротивляющаяся масса теста поднимается еще выше; благодаря увеличению пор тесто еще больше расширяется. Практики говорят: "хлеб поднимается в печи".
В это же время на тех местах, где тесто сильнее всего подвергается действию тепла, следовательно на нижней стороне хлеба, соприкасающейся с подом, и на поверхности, на которую действует верхний жар, почти моментально происходит клейстеризация крахмала и свертывание клейковины. В течение нескольких минут происходит настолько полное испарение воды, что вся поверхность хлеба покрывается крепкой, хотя еще растяжимой и эластичной пленкой. С постепенным проникновением тепла в более глубокие слои все новые и новые части поверхности превращаются в такую вязкую оболочку.
Но в то же время все внешние слои, по мере того как они становятся суше и не могут использовать продолжающее притекать тепло на испарение воды, нагреваются все сильнее, при этом происходят изменения, которые должны вызываться действием более высокой температуры на крахмал и белковые вещества.


Что касается крахмала, то нам известно, что он, при нагревании до более высоких температур, переходит в декстрины. В процессе выпечки происходит такое же образование декстринов. Оно распространяется на все части куска теста, нагревающиеся достаточно для того, чтобы произошли эти изменения, т. е. на всю верхнюю оболочку. Находящимся в печи водяным паром декстрины сейчас же растворяются и фиксируются тонким слоем, на поверхности. Благодаря этому, поверхность приобретает свой глянец.
Превращения белка клейковины, происходящие благодаря высокой температуре, химически более подробно не изучены. Белок окрашивается, сначала без особых вещественных изменений, при нагревании, во все более темный тон; при слишком сильном нагревании получаются, благодаря отщеплению летучих азотистых соединений, потери азота и происходит частичное разложение белка.
При дальнейшем нагревании внешние слои теста теряют столько воды, что становятся плотной, больше не тянущейся массой, называемой „коркой". Одновременно с превращением крахмала в декстрин корка принимает желтую (до коричневой) окраску. Она становится тем темнее, чем дольше действует тепло и чем оно становится сильнее. Наряду с декстринами появляются тогда и все более богатые углеродом продукты типа карамели, которые известны под названием колер и представляют собой темнокорич-невую субстанцию. Наконец, образуются продукты неизвестного состава, которые окрашены тем темнее, чем сильнее нагревание, и затем при слишком сильном нагреве может произойти обугливание.
Схематически это представляется приблизительно так:

Температура
Процессы, происходящие в тесте

30
Набухание, образование газа, энзиматическое образование сахара.

45— 50°
Усиление этих процессов. Умерщвление бродильных грибков.

50— 60°
Энергичная деятельность энзимов. Давление углекислоты. Начало клейстеризации.

60— 80°
Клейстеризация крахмала. Свертывание белка. Ослабление и окончание деятельности энзимов.

100°
Образование водяного пара, распределение его по всему мякишу. Отвердевание отдающей воду корки.

110—120°
Образование декстринов (светлые, желтые декстрины).

130—140°
Образование декстринов (коричневые декстрины).

140—150°
Образование карамели (приобретение коричневой окраски).

150—200°
Продукты обжига, образующиеся при поджаривании (темно-коричневые).

Выc. t
Образование угля (черная пористая масса),




Были попытки точнее определить характер этих различных, в зависимости от действия температуры распада, продуктов в корке и было изолировано вещество, которое надо считать носителем горько-ароматического вкуса корки хлеба. Химический состав этого, называемого ассамаром вещества еще никак не могут установить. Но для понимания вещественных изменений, происходящих при образовании корки, достаточно, если мы будем знать, что, в зависимости от высоты температуры, могут появиться всевозможные продукты разложения крахмала, начиная от светло-желтых декстринов и кончая темно-коричневыми продуктами обжига, образующиеся при поджаривании.


Температура корки должна достигать в нормально топящейся печи 180—200° Ц: О том, что она в отдельных местах или выше или ниже, мы уже говорили. Соответственно этому мы найдем наибольшее изменение вещества и тем самым и более темную окраску на нижней части и на верхней корке каравая хлеба, в то время как слабее нагревающиеся боковые стенки (где происходит только образование декстринов) будут светлее.
Задачей пекаря поэтому является так поставить процесс выпечки, посредством регулирования тепла и испарения воды в печи, чтобы корка образовалась постепенно, чтобы переход темных слоев в светлые хлеба происходил равномерно.
Совершенно иначе протекают изменения, которые претерпевает
при выпечке внутренняя часть теста, образующая „мякиш" хлеба. Печной жар недостаточно быстро проникает во внутренность хлеба и очень быстро образующаяся на поверхности хлеба сухая пленка является таким плохим проводником тепла, что повышение температуры внутри хлеба еще больше замедляется. Для понимания изменений составных частей муки необходимо знание кривой температуры. Уже более ранними опытами было установлено, что температура внутренности хлеба не превышает 100° Ц. Как достигается эта температура во время выпечки, показывает термометр сопротивления.


Рис. 156. Кривая температуры внутри различных хлебов.



На диаграмме (рис. 156) дана кривая температуры внутри различных хлебов.
Кривая 1—ржаной хлеб из 2 кг теста, кривая 2—пшеничный хлеб такого же веса, кривая 3—ржаной хлеб весом в 1 кг, кривая 4— пшеничный хлеб весом в 60 г („Шриппе" или „Земмель"). Температура в градусах по Цельсию дана на ординате (вертикальной линии), время выпечки в минутах на абсциссе (горизонтальной линии).

Изучая эти кривые, мы видим сначала, что повышение температуры зависит от величины хлеба, с чем связано также лучшее образование больших хлебов. У маленьких хлебцев температура поднимается быстро и уже, через 7—8 минут достигает 60—65°. С величиной хлеба снижается скорость нагревания; у хлеба в 2 кг
60—65° достигаются лишь по прошествии 17, иногда 27 - 28 минут и именно потому (на что ясно указывают кривые), что особенно замедляется нагревание. Разница в возрастании температуры у хлебов различной величины всегда резко выражена.
Следует указать на то, что различная степень разрыхления хлеба не оказывает существенного влияния на возрастание температуры. Так ржаной хлеб в 2 кг (1) выпекается из более крутого, разрыхленного закваской теста, пшеничный же хлеб такого же веса (2)— из разрыхленного дрожжами теста, дающего сильно разрыхленный мякиш.
Достойно внимания, что температура внутри хлеба только на очень короткий срок держится на уровне или около температуры кипения воды; часто она даже не достигает последней, хотя хлеб может быть уже совсем готов. Превышения температуры кипения воды не наблюдалось, вопреки данным некоторых французских авторов, устанавливавших температуры в 102—103°. Пшеничный хлеб готов уже при 95°; большие пшеничные хлеба (2) достигают этой точки через 35 минут. Хлеб был оставлен дальше в печи для сравнения с ржаным хлебом такого же веса, который выпекается в течение одного часа; температура и в этом случае не превышала 100° Ц.
Все это может дать нам ясную картину изменений, происходящих внутри хлеба. Тот факт, что температура здесь не превышает 100° Ц, точки кипения воды, и что она на этом уровне вообще держится сравнительно недолго (10—15 минут), указывает на то, что здесь не может происходить глубокого вещественного изменения, какое мы наблюдали в корке. Происходит только клейстеризация крахмала, при чем ограниченное количество воды, имеющееся в распоряжении крахмала, полностью связывается. При этом мягкое, набухшее тесто образует хотя и связанную, слипающуюся, но уже не вязкую массу — мякиш, плотность и эластичность которого повышаются свертывающеюся, отлагающейся в клейстеризованном крахмале клейковиной.
Это процесс, который должен быть связан с изменением молекулярного комплекса крахмала и который переводит тесто из набухшего состояния в „плотный раствор" клейстера. Это изменение состояния происходит разумеется не сразу, а протекает постепенно. Уже при 50° приблизительно крахмал начинает сильнее набухать и с дальнейшим повышением температуры набухание увеличивается; при 65° Ц начинается клейстеризация, которая должна заканчиваться при температуре около 80° Ц. Дальнейшее повышение температуры имеет следствием лишь незначительную, около 1 %, отдачу воды, которая содействует уплотнению массы.
Клейстеризация крахмала впрочем тоже происходит не полная. Как в более глубоких слоях (3—4 мм) корки, так и в мякише наблюдаются всегда значительные количества неизмененных или лишь частично затронутых крахмальных зерен. Хотя такие зерна потеряли свою форму и частично разъедены, но собственно не клейстеризованы. При этом между большими и маленькими зернами нет никакой разницы. Маурицио изолировал из хлебного мякиша некоторые характерные формы измененных зерен крахмала (рис. 157).




Рис. 157. Крахмальные зерна из середины опытного хлеба из пшеничной муки (по Маурцио).

В ограниченном количестве происходит в мякише хлеба и образование декстринов. Декстринированию крахмала способствует и его ускоряет присутствие кислоты, так что в хлебах, разрыхленных закваской, встречается большее содержание декстринов и при том более темно окрашенных.
Вообще же параллельно протекают и химические превращения, находящиеся в связи с содержанием в тесте энзимов и микро организмов.
Дрожжи и их энзим брожения, а также кислотообразующие микроорганизмы начинают прекращать работу лишь при 50° Ц. Из температурных кривых мы видим, что эта температура достигается лишь через 15—20 минут; в меньших хлебах раньше, в больших — позже. Следовательно в этот период мы имеем внутри выпекающегося теста брожение и, так как высокие температуры побуждают микроорганизмы к особенно энергичной деятельности, то — даже более сильное брожение. Практики с этим явлением хорошо знакомы. Они знают, что хлеб в печи поднимается не только мгновенно, благодаря расширению имеющихся газов, но что в течение первой части процесса выпечки происходит постоянное сильное газообразование. Они знают,что это „брожение в печи" очень важно для успешнои выпечки хлеба, И считаются с ним при регулировании температуры печи и при определении готовности идущего в печь хлеба.
Наряду с действием энзимов брожения происходят изменения под влиянием расщепляющих и инвертирующих энзимов дрожжей и муки.
Эти энзимы действуют еще дольше, чем организмы брожения. Установлено, что диастатические энзимы действуют еще вплоть до 80° Ц, даже то, что они при более высоких температурах в 60—70° Ц действуют еще энергичнее. И в печи мы должны считаться с дальнейшим расщеплением (крахмала), с образованием растворимых веществ (сахара, декстринов).


Этому процессу благоприятствуют еще продолжающееся набухание и клейстеризация.
Получается, что, несмотря на происходящее во время брожения расходование растворимых углеводов, содержание последних в хлебе почти не понижено по сравнению с тестом.
Можно также выразить в цифрах разобранные физические и химические изменения теста во время процесса выпечки. Они находят себе выражение в свойствах и составе хлеба; особенно влияют они на вкус хлеба. Они определяют также внешний вид хлеба, для ценности которого, как средства питания, внешность имеет большое значение. Но об этом мы еще поговорим подробнее, разбирая отдельные сорта хлеба.