Теплофизические процессы в выпекаемой ТЗ

А) Изменение Т тестовой заготовки при выпеч­ке

прогрев ВТЗ явля­ется нестационарным. Поверхность ВТЗ быстро достигает 100 °С и к концу выпечки достигает 180 °С.

Объяснение: В неувлажненной атмосфере пекарной камеры, имеющей Т 250 °С, поверхностный слой ВТЗ интенсивно про­гревается, теряя влагу. Через 1-2 мин поверхностный слой теряет почти всю влагу и достигает равновесной влажности, которая зависит от относительной влажности и температуры пе­карной камеры. При достижении поверхностным слоем ВТЗ рав­новесной влажности происходит испарение влаги и это позволяет ему быстро прогреваться выше 100 °С

Поверхно­стные слои в момент готовности хлеба сначала прогреваются до 100 °С, затем прогрев задерживается на этом уровне и в дальнейшем опять повышается. Чем ближе к поверхно­сти слой ВТЗ, тем меньше задержка на уровне 100°С и тем выше его конечная Т.

Объяснение: Низкая влагопроводность теста и большая разность Т-­тур поверхностных и расположенных ближе к центру слоев ВТЗ вызывает термовлагопроводность, перемещение влаги в центральную часть ВТЗ. Подвод влаги к поверхности ВТЗ отстает от интенсивности обезвоживания поверхностного слоя,зона испарения постепенно углубляется. Превращение воды в пар в этой зоне при 100°С.

В отдельных слоях ВТЗ, из которых образуется корка, отме­чается задержка температуры на уровне 100 °С, т. к. до превра­щения в корку они некоторое время являются зоной испарения. Поверхность корки ВТЗ быстро обезвоживается и температура поверхности не задерживается на уровне 100 °С.

Т любого слоя ВТЗ, превращае­мого при прогреве в мякиш, к моменту окончания выпечки не пре­вышает 100 °С и остается при этом на уровне до конца выпечки.

Температура слоя, расположенного на границе корки и мя­киша, достигает 100 °С и остается на этом уровне до конца выпечки.

Объяснение: Пары воды в зоне испарения проходят через поры корки в пекарную камеру и частично в поры слоев теста образующегося мякиша, примы­кающих к корке. Вследствие того, что к обезвоженной корке примыкают слои теста (толщиной примерно 3 мм), имеющие по­ристую структуру, в хлебе образуется не поверхность испарения, а зона.

По мере нагрева ВТЗ зона испарения постепенно углубляет­ся. Внешние слои этой зоны испарения будут обезвоживаться и достигать равновесной влажности, т. е. переходить в корку. Тол­щина зоны испарения слоев, обращенных к центру хлеба, будет увеличиваться при распространении испарения.

Таким образом, Т мякиша, окруженного зоной испарения, не может пре­высить 100 °С на протяжении всего процесса выпечки. Т корки, примыкающей к зоне испарения, будет 100 °С, а Т внешней поверхности может быть намного выше 180-200 °С, чем Т поверхности корки. Это объясняет­ся тем, что часть воспринимаемого коркой тепла расходуется на прогревание паров, проходящих через поры корки.

В процессе выпечки разность между Т внешних и внутренних слоев корки растет, достигая наиб. зна­чения к концу выпечки. Разность между Т поверхно­стных и центр. слоев ВТЗ увелич. в начале выпечки, достигает наибольшего значения к се­редине и затем резко снижается, доходя к концу выпеч­ки почти до нуля.

Влагообмен выпекаемой тестовой заготовки с паровоз­душной средой пекарной камеры. При поступлении ВТЗ в ув­лажненную среду пекарной камеры в самой начальной фазе вы­печки начинается процесс конденсации паров воды на поверхно­сти ВТЗ и сорбция их в поверхностных слоях. При этом масса ВТЗ увеличивается. Интенсивность и длительность конденсации пара на поверхности и в поверхностных слоях будет тем больше, чем выше влагосодержание газовой среды пекарной камеры, чем ниже температура этой среды и чем ниже температура этой по­верхности и поверхностных слоев ВТЗ при поступлении в пекар­ную камеру. При достижении температуры поверхности ВТЗ, превышающей температуру точки росы, конденсация влаги на ней прекращается и начинается процесс испарения влаги сначала с поверхности, а затем после достижения поверхностным слоем ВТЗ равновесной влажности (т. е. после перехода этого слоя в состояние обезвоженной корки) - из зоны испарения, располо­женной непосредственно под коркой.

Выше отмечалось, что по мере утолщения корки зона испаре­ния постепенно углубляется, оставаясь пограничной между коркой и мякишем.

Внутреннее перемещение влаги в выпекаемой тестовой заготовке. Влажность внутренних слоев ВТЗ при выпечке изме­няется. В зоне испарения ВТЗ не вся влага проходит через поры корки в пекарную камеру. Это объясняется тем, что корка более уплотнена, чем мякиш и оказывает большее сопротивление пару, проходящему из зоны испарения в пекарную камеру. Поры корки значительно меньше по своим размерам, чем поры прилегающих к ней слоев. Часть пара, образовавшегося в зоне испарения, особен­но под нижней коркой ВТЗ, может проникать из корки через поры мякиша во внутренние слои мякиша; пары воды, конденсируясь, повышают влажность этих слоев. Это слой мякиша назван слоем внутренней конденсации паров воды в вы­пекаемом хлебе.

Для переноса влаги в ВТЗ может быть две основных причины: разность концентраций влаги в раз­ных участках объема ВТЗ и разность температуры в отдельных участках ВТЗ.

Разность концентрации влаги может вызвать перемещение влаги в материале от участков с большей концентрацией влаги к участкам с меньшей ее концентрацией. Такое перемещение влаги называют концентрационным, или концентрационной диффузией, или концентрационной влагопроводностью.

Причиной перемещения влаги в материале от участков с более высокой температурой к участкам с меньшей температурой может быть разность темпера­туры в отдельных участках влажного материала. (теровалагопроводность)

При выпечке ВТЗ одновременно отмечается и большая разность влагосодержащей корки и мякиша, и значительная разность тем­пературы между ее внешними и внутренними слоями в течение первого периода выпечки. Преобладающим побуждающим дейст­вием при этом является разность температуры во внешних слоях ВТЗ. Поэтому влага в мякише при выпечке перемещается от по­верхности к центру. Влажность мя­киша хлеба в конце выпечки по сравнению с исходной влажно­стью теста повышается примерно на 2%. Наиболее быстрое воз­растание влажности во внешних слоях мякиша происходит в на­чале выпечки. Объясняется значит. гради­ентом Т в мякише хлеба в этот период выпечки и под­тверждает большое значение термовлагопроводности.

Б) Изменение влажности выпекаемой тестовой заготовки.

Глубже слои ВТЗ - медленнее они достигают той же величи­ны равновесной влажности. Влажность поверхностного слоя ВТЗ при выпечке очень быстро падает и быстро достигает уровня равновесной влажности, обусловленного Т от­носительной влажностью паровоздушной среды камеры. Глубже расположенные слои позднее превращаются в корку, медленнее достигают той же величины равновесной влажности.

Влажность внутр слоев мякиша увеличивается, нарастая от внешних слоев к внутренним. Влажность внешних слоев мякиша, расположен­ных ближе к зоне испарения, начинает даже несколько снижаться по сравнению с достигнутым максимумом в результате термовла­гопроводности. Конечная влажность этих слоев остается выше исходной влажности теста в момент начала выпечки.

Влажность центра мякиша нарастает медленнее всего и его конечная влажность может быть меньше конечной влажности слоев, прилегающих к центру мякиша Многочисленными исследованиями установлено, что к кон­цу выпечки влажность мякиша в целом повышается на 1,5-2,5 %.

В) Изменение объема и формы выпекаемой тестовой заго­товки. При помещении в печь по мере прогревания объем ВТЗ растет: вначале выпечки увеличение идет быстро и значительно, затем постепенно замедляется и к концу выпечки прекращается. От изменения объема ВТЗ в значительной мере зависят реологи­ческие свойства мякиша хлеба, его форма и внешний вид. Эти изменения ВТЗ являются следствием протекающих в них процес­сов: физических, микробиологических, коллоидных и др

Увеличение объема объясняется увели­чением пор ВТЗ вследствие термического расширения содержа­щихся в них газов воздуха и диоксида углерода, находящихся в ВТЗ в момент посадки в печь, образовавшегося СО₂ при броже­нии теста в начале выпечки и выделении части СО₂, содержаще­гося в тесте в виде раствора.

По мере прогревания ВТЗ при 35-40 °С в ней уси­ливается жизнедеятельность м/о-ов. При дальнейшем повышении Т эти процессы прекращаются. Прогрев ВТЗ по все­му объему происходит с разной интенсивностью, а поэтому и про­цессы, протекающие в отдельных слоях, также различаются.

При прогреве слоев ВТЗ до 79 °С содержащиеся в них спир­ты начинают переходить в парообразное состояние с последую­щим термическим расширением выделившихся паров.

Определяющим фактором, влияющим на увеличение объема ВТЗ в печи, является термическое расширение газообразных продуктов в порах и увеличение давления в них.

Процесс формообразования батонообразных изде­лий имеет 4 этапа. На первом этапе, в зоне увлажнения ВТЗ расплывается под влиянием выпадающих на ее поверхности паров конденсата. При повышении температуры поверхности ВТЗ с 28-30 °С до 50-57 °С изменяются ее реологические свойства. Высота ВТЗ уменьшает­ся, ширина и длина увеличиваются.

Интенсивное увеличение объема происходит на втором этапе формообразования, при этом увеличиваются размеры ВТЗ: высота, ширина и длина. Т поверхности повышается с 50—57 °С до 85-90 °С, изменяется Т поле ВТЗ, на поверхности и во внутренних слоях происходят микробиологические, колло­идные, биохимические и физические процессы. На поверхности ВТЗ образуется эластичная пленка, способствующая повышению газо- и формоудерживающей способности. Одновременно обра­зуется и оболочка из мякиша, которая по своим реологическим свойствам отличается от свойств теста. По мере прогрева ВТЗ увеличивается давление газов в порах вследствие их термическо­го расширения и дополнительного их образования. Если напря­жение стенок пор становится меньше предела их прочности, то при увеличении давления стенки могут разрываться и газы будут проникать в соседние поры или улетучиваться из ВТЗ.

К концу второго этапа реологические свойства оболочки мя­киша изменяются, повышаются ее упругие свойства. В результате этого постепенно замедляется увеличение ширины и длины ВТЗ, а к концу второго этапа - полностью прекращается. Продолжается только рост высоты ВТЗ.

После прекращения прироста ширины и длины ВТЗ и начала их уменьшения, начинается третий этап формообразования.

На третьем этапе увеличивается высота ВТЗ, а ширина и длина - уменьшаются. В конце его начинается образование кор­ки, после ее образования прекращается изменение ширины, дли­ны и высоты. Начинается четвертый этап формообразования.

4ый этап начинается, когда Т поверхности ВТЗ прогревается до 105-115 °С. При ней образует­ся тонкий обезвоженный светло-желтый слой - корка. Т центральных слоев достигает 60-70 °С, тесто переходит в состояние мякиша.

На 4ом этапе формообразования форма ВТЗ стабили­зируется. Продолжается улетучивание газов через разрывы сте­нок пар.

В отдельных случаях к концу четвертого этапа может на­блюдаться незначительное уменьшение размера изделия по сравнению с размером ВТЗ в конце третьего периода.