ОСТЫВАНИЕ И УСЫХАНИЕ ХЛЕБА

В момент выхода из печи температура корки изделия в среднем достигает 130 ⁰С, поверхности - 180 ⁰С, на границе с мякишем - 100 ⁰С, температура мякиша близка к 100 ⁰С. Влажность корки близка к нулю, а влажность мякиша - на 1-2% больше исходной влажности теста.

Попадая в хлебохранилище, в котором температура равна 18-25 ⁰С, хлеб начинает быстро остывать, теряя в массе / Остывание начинается с поверхностных слоев хлеба, постепенно перемещаясь к центру мякиша хлеба.

Проведенные исследования изменения температуры отдельных слоев батона из пшеничной муки 1 сорта при хранении в остывочном отделении показали, что быстрее всего охлаждается корка батона. Температура подкорочного слоя и мякиша изменяется медленнее.

Только за время перемещения батона из пекарной камеры на стол температура корки снизилась уже до 110 ⁰С. Температура подкорочного слоя была - 96 ⁰С, в центре мякиша - 98 ⁰С.

После остывания, батона в течение 1 ч температура в центре его мякиша была выше, чем у подкорочного слоя, на 13 ⁰С и на 16 ⁰С, чем у корки. Этот градиент температуры постепенно уменьшается за последующие 2 ч хранения батона.

Таким образом, в начальном периоде хранения батона имел место градиент температуры, способствующий перемещению влаги по направлению от центра мякиша к корке.

 

 

Рисунок 14 - Изменение температуры в отдельных слоях хлеба при остывании после выхода из печи: 1 - в центре мякиша; 2 - в подкорковом слое; 3 - корки; 4- помещения.

Температура мякиша остывающего батона по истечении 3 ч его хранения стала ниже температуры окружающей среды. Это объясняется тем, что процесс испарения влаги из хлеба продолжается, хотя и замедленно, даже после его охлаждения до температуры помещения. Тепло, расходуемое на испарение, берётся из части мякиша, прилегающего к корке, а не из воздуха, отделённого от мякиша коркой, имеющей значительно меньшую теплопроводность, чем мякиш.

Сразу же после выхода из печи начинается усыхание (усушка) хлеба вследствие испарения части влаги и легколетучих компонентов. Наряду с этим происходит и перераспределение влаги в хлебе за счёт разности концентрации и температуры во внутренних и внешних слоях изделия. Корка в момент выхода хлеба из печи практически безводна, но она быстро остывает и увлажняется до 12-14% в зависимости от температуры в хлебохранилище, массы хлеба и условий его складирования. Эта влажность сохраняется при дальнейшем хранении изделия. Влажность мякиша постепенно снижается.

Сразу после выпечки подкорковые слои мякиша могут иметь более высокую влажность, по сравнению с центральной его частью.

Однако за первые 30-60 мин хранения хлеба после выпечки влажность слоев мякиша, прилегающих к корке, снижается вследствие миграции влаги в обезвоженную корку, а также последующего испарения из неё в окружающую среду. При этом влажность внешних слоев и центра мякиша становится примерно равной и более низкой (на 1-1, 5%), чем сразу после выпечки.

При дальнейшем остывании и хранении изделия слой мякиша, смежный с коркой, теряет влагу значительно быстрее, чем центральная его часть. Длительное хранение хлеба в течение нескольких суток может привести к значительной потере влаги, вследствие чего подкорковый слой становится твердым.

При остывании изделия между коркой и мякишем имеются температурный градиент и градиент влажности. Температурный градиент после выхода из печи достигает заметной величины и снижается до нуля по мере остывания хлеба. Градиент влажности резко снижается в первые минуты после выхода изделия из печи из-за увеличения влажности корки и за время дальнейшего хранения и остывания изменяется медленно и незначительно.

Интенсивное усыхание хлеба происходит в первый период его хранения и остывания до температуры хлебохранилища вследствие повышенной температуры мякиша, создающей градиент температуры между коркой и мякишем, под влиянием которого влага перемещается к корке. После остывания изделия до температуры помещения градиент температуры равен нулю, термодиффузия влаги и усыхание изделия прекращаются.

На скорость перемещения влаги и усыхание хлеба в период его остывания оказывает влияние скорость концентрационного перемещения влаги, которая вызывается градиентом влажности и зависит от температуры продукта. Чем выше температура продукта, тем скорее идёт концентрационная диффузия влаги.

Скорость усыхания хлебобулочных изделий в зависимости от их температуры наряду с термовлагопроводностью и концентрационной диффузией существенно влияет на скорость влагоотдачи (внешней диффузии паров влаги через пленку неподвижного воздуха, окружающего поверхность сохнущего изделия).

Таким образом, температура остывающего изделия после выпечки является фактором, обусловливающим испарение воды с поверхности изделия (внешнюю диффузию) и перемещение влаги внутри него (тепловое и концентрационное) и определяющим скорость усыхания изделия.

Для характеристики процесса усыхания хлеба Л.Я. Ауэрман предложил использовать понятия и терминологию сушильной техники.

Общая масса хлебобулочных изделий (g_ХЛ) состоит из массы абсолютно сухих веществ (g_СВ) и массы влаги (g_BJI).

В хлебопекарной промышленности влажность (W) хлебобулочных изделий или их мякиша принято выражать в процентах к их общей массе по формуле.

W_ХЛ = (g_BJI /g_ХЛ)100

В исследованиях процессов сушки принято понятие суммарной (интегральной) влажности сушимого материала (W^c), которая отражает массу содержащейся в нём влаги, выраженную в процентах к массе содержащихся в нём абсолютно сухих веществ.

Применительно к процессу естественного усыхания после выхода из печи

W^С_ХЛ = (g_BJI /g_ХЛ)100%

 

Поэтому численные значения W^С сохнущих материалов выше значений W.

Для взаимопересчётов значений этих показателей используют формулу

W = W^c/(100 + W^c) 100% и W^c = W/(100 - W) 100%.

Для графической характеристики процесса усыхания при хранении после выпечки Л. Я. Ауэрманом предположено использовать кривые сушки, кривые усушки и скорости усушки.

Кривые усушки отражают изменения (нарастание) численных значений усушки хлеба (снижения g_ХЛ), как функцию хранения его после выпечки. Численное значение g_XЛ при этом снижается за счёт испарения из него части влаги и небольшой доли легколетучих компонентов g_вл.

Величину снижения g_ХЛ за определенный период хранения, а следовательно, и величину усыхания определяют взвешиванием хлеба в мо мент выхода из печи и повторным взвешиванием его через заданный период хранения. В начальном периоде хранения хлеба, до его остывания, повторные определения его массы взвешиванием должны повторяться более часто (через 0, 5-1, 0 ч), чем у уже остывшего хлеба. При дальнейшем хранении хлеба интервалы между определениями его массы могут быть увеличены (до 8, 12 и даже 24 ч), т.к. в этом периоде скорость усыхания постоянна.

 

Рисунок 15 - Кривые усушки (1) и сушки (2) хлеба, хранившегося 120 ч после выпечки

Кривые сушки отображают изменения W^c хлеба как функцию — его хранения после выпечки. При этом частота и моменты определения численных значений W^с должны совпадать с приведенными выше для определения численных значений усушки по изменению g_XJl.

Кривые скорости сушки характеризуют скорость изменения суммарной влажности сохнущего материала dW^c/d как функцию W^c (или W^c - W^c_{paвновесн}).

В ГосНИИХП проводились исследования процесса усыхания 467 буханок ржано-пшеничного хлеба (70% ржаной обойной и 30% пшеничной) в течение 120 ч, хранившегося на одной вагонетке в остывочном отделении хлебозавода.

На основании полученных экспериментальных данных были построены кривые усушки и сушки и кривая скорости сушки.

По мере остывания хлеба скорость усыхания сначала быстро падает и в момент, когда W^c 85%, делается практически постоянной. Обычно переход к постоянной скорости усыхания совпадает с моментом, когда температура хлеба становится равной температуре среды.

Таким образом, все время усыхания хлеба может быть подразделено на два периода: первый — период переменной скорости усыхания и второй — период постоянной скорости усыхания хлеба.

В первом периоде скорость усыхания уменьшается в результате снижения температуры хлеба и температурного градиента в нём. Во втором периоде температура хлеба примерно равна температуре воздуха и практически постоянна, вследствие чего усыхание идет с постоянной скоростью, обусловленной гидрофильными свойствами изделия, его размерами, формой и параметрами окружающей среды (температурой, относительной влажностью и скоростью движения воздуха).

Рисунок 16 - Кривая скорости сушки хлеба, хранившегося после выпечки

Наибольшая скорость усыхания наблюдается в первом периоде усыхания и несколько ниже во втором периоде. Из этого следует, что для снижения усушки следует сокращать продолжительность первого периода, а для этого целесообразно ускорять охлаждение хлеба после выпечки до температуры воздуха в остывочном помещении.