Краткий исторический обзор хлебопекарного дела

Хлебопечение положило начало цивилизации - недаром в мифологии древних народов хлебопечение имеет божественное происхождение.
   Родина хлебных злаков не установлена, но предполагают, что в диком виде они росли в Средней Азии. По историческим документам известно, что финикияне занимались хлебопашеством и вывозили даже зерно в другие страны. Особенно процветало хлебопашество в древнем Египте, откуда оно перешло к грекам. От последних переняли хлебопашество римляне, которые вместе со своей культурой распространили его в Западной Европе. Все эти народы культивировали преимущественно пшеницу и ячмень. В восточную Европу привезли хлебное зерно (главным образом рожь) восточные народы при своем пришествии из Азии.
   Первоначально человек готовил себе из хлебных зерен кашу, для чего зерна толклись в деревянной ступке, превращаясь в крупу. Затем стали зерна предварительно поджаривать для облегчения дробления и придания ему сладковатого вкуса (образование декстрина). Кроме того при поджаривании легко отстают оболочки, которые после дробления зерна вполне отделяются пропусканием сквозь сито.
   Приготовленная из такого зерна каша долго существовала, особенно как продовольствие армии в походе. Известна, например, “Римская каша” Puls romana, которая изготовлялась из смеси поджаренной пшеничной крупы (bucellatum) с водой. По словам римского писателя Полибия легионы Сципиона питались исключительно зерновой кашей и жареным мясом. Тит Ливий повествует, что в поход брали иногда готовую холодную зерновую кашу, которую помещали в походные котелки. Ее ели в холодном и разогретом виде, прибавляя туда сала.
   Во время Наполеоновских войн в прошлом столетии в Испании один Канарский полк, который высадился в Кадиксе и должен был пересечь весь полуостров, ни разу не получил хлеба, а довольствовался все время привезенным с собой “goffio” по 150 гр. в сутки на человека, при чем делал все время переходы около 20 верст в день, не имея ни одного отсталого. Это доказывает, что поджаренная и толченая пшеница, сохраняя все свои питательные вещества, отлично переваривается человеческим организмом.
   Зерновую кашу стали постепенно делать гуще, зерно дробить все мельче, пока наконец не перешли к муке, из которой стали приготовлять тесто, выпекаемое в хлеб.
   Но так как тесто не подвергалось первоначально брожению, то хлеб получался плотный в виде лепешек, которые выпекались или на угольях или в горшках. Последний способ сохранился в некоторых странах и по ныне, например, на Кавказе у горцев, а также в Персии. Он состоит в том, что изготовленные из теста сырые лепешки накладываются на внутреннюю стенку большого глиняного горшка, который ставят в печь. Когда лепешка выпечется, то она отваливается и падает на дно горшка.
   Наконец люди научились подвергать тесто брожению (квашению) с помощью разрыхлителей, для придания ему пористости. Такой способ приготовления хлеба известен был в глубокой древности, так например из ветхого завета известно, что евреи отличали пресный хлеб (мацца) от квашеного. С тех пор способ приготовления хлеба мало изменился, усовершенствовалась только техника хлебопекарного дела.
   Для закваски греки употребляли сушеную смесь муки с виноградным соком, находившимся в брожении. Римляне брали для закваски, как это практикуется теперь, старое тесто, бывшее в брожении.
   Наибольшему усовершенствованию подверглось с того времени мукомольное дело. Первоначальная деревянная ступа для измельчения зерна была заменена сперва жерновами, которые растирали зерно ручным способом. В раскопках Помпеи нашли такие мельничные постава. Они состояли из двух камней, из которых нижний имел форму конуса, покоящегося на своем основании, а верхний имел снаружи цилиндрическую форму, а внутри состоял из двух воронкообразных конусов, соприкасающихся вершинами (оба конуса были соединены внутри каналом). Нижняя воронка надевалась с помощью металлического кольца на конус нижнего жернова, а в верхнюю воронку насыпалось зерно, которое, проходя между обоими камнями, перемалывалось.
   Полученная смесь муки и крупки пропускалась сквозь сито, при чем получалось несколько сортов муки. Так, например, у римлян мука делилась на несколько сортов:
Сорт высший - flos farinae siligo.
Сорт farina simila,
Сорт farina cibaria,
Отруби furfur.
   Приготовленный хлеб выпекался в печах, очень сходных по своему устройству с нашей “русской печью”, что видно из раскопок Помпеи, где нашли даже хлеб в печах. Приготовление теста производилось большей частью ручным способом, но на некоторых древних фресках изображено некоторое подобие тестомесилки.
   Первоначально не существовало отдельных хлебопекарен, а в каждом хозяйстве приготовлялся хлеб для свой надобности, причем хлебопечением занимались обыкновенно женщины и рабы. В средние века каждый замок или монастырь имели свою мукомольню и хлебопекарню. Таким образом стали вырабатываться специалисты мукомолы и пекаря. Из них то и образовались в средние века цехи мукомолов и пекарей, когда вокруг замков и монастырей стали развиваться города.
   Для защиты своих интересов городские ремесленники, из которых состояли преимущественно городские жители, образовали в VIII веке в Западной Европе братства (Genossenschaften), которые в 12 столетии вылились в более организованную форму - цехов, имевших известные, Императором дарованные привилегии и утвержденный устав, так например цехи имели монополию хлебопечения в городах, и никто не имел право продавать хлеб, выпеченный в другом городе. Затем без согласия цеха никто не имел право открывать новой булочной в городе и т.д. Но в то же время булочные цехи подвергались большим ограничениям, так например каждый булочник обязан был печь определенное , указанное ему количество хлеба, чтобы не было перепроизводства хлеба, но чтобы для всех горожан хватало хлеба. По воскресеньям и праздникам, когда большинство жителей сами пекли себе хлеб, не все городские пекарни имели право печь хлеб, а только очередные, чтобы не было перепроизводства хлеба.
   В виду важности хлебопекарного производства для народного продовольствия, уже в древние времена промышленное хлебопечение было под контролем правительства. В Европе уже в 10 столетии существовали в в городах особые учреждения, которые владели хлебным делом, контролируя хлебный товар, отпускаемый пекарнями в продажу, в отношении веса и доброкачественности. Когда образовались цехи, то они приняли в них участие.
   Цена хлеба ежегодно точно устанавливалась правительством при участии представителей цеха. Для контроля веса хлеба в каждом городе имелись специально для этой цели весы, на которых каждый покупатель мог проверить вес хлеба. Каждый пекарь обязан был всегда иметь у себя в лавке запас печеного хлеба, а если у него такового не оказалось, не смотря на то, что у него имелся запас муки, то он подвергался штрафу.
   При изменении цен на муку цена на печеный хлеб обыкновенно не менялась или менялась с большим трудом. Поэтому пекарям того времени было иногда чрезвычайно тяжело. В случае нарушения обязательных постановлений, булочников наказывали в Средние века очень строго. Так например за уменьшение веса или прибавление к муке посторонних веществ, булочник подвергался помимо большого денежного штрафа телесному наказанию. В Германии одному булочнику суд приговорил обрезать оба уха за то, что он отпускал неполновесный хлеб. Такому же наказанию подверглись даже его подмастерья за соучастие.
   Для наказания булочников существовали в Германии даже до 18 столетия различные позорные наказания, например выставление провинившегося булочника на показ у позорного столба, поставленного посреди большой глубокой лужи для издевательства толпы и так называемый "Wippe" или "Schopf". Это наказание состояло в то, что виновного сажали в большую корзину и выставляли в таком виде на площади напоказ, а затем публично окунали вместе с корзиной в воду.
   Все эти варварские наказания постепенно исчезли и уже в начале прошлого столетия были заменены денежными штрафами, которые практикуются и в наше время. Стеснительная регламентация цен на все хлебные пекарные изделия исчезла на западе. В Австрии и Германии от булочника требуется только, чтобы он в своей лавке вывешивал цену на простой весовой пшеничный и ржаной хлеб. Хлебные пошлины введены в Германии в 1874 году, а в 1894 году они еще повышены.
   Особенно в жалком состоянии находилось хлебное дело во Франции, где во времена королевства это вопрос настолько был неурегулирован, что, не смотря на обильные урожаи зерна в большей части Франции, в Париже и многих южных городах нередко случался голод. Неудовлетворительное решение хлебного вопроса было там именно одной из главных причин народных возмущений.
   Недостаток организации этого важного вопроса заключался главным образом: в отсутствии хороших путей сообщения, слишком больших налогов на землевладельцев и ремесленников, а в том числе и булочников, стеснительных правилах для пекарен, многочисленных дорожных пошлинах при перевозке зерновых продуктов через промежуточные города, строгой регламентации цен, иногда совершенно не соответствовавших действительной стоимости печеного хлеба и т.п. Так например в 1420 году французское правительство назначило цену за 1 setier (1,59 гектолитр) - 4 франка вместо прежних 8 франков. По этой цене булочники обязаны были в Париже продавать хлеб, между тем в действительности им невозможно было получить зерно по этой цене. Следствием этого распоряжения была полная остановка в Париже всех мельниц и пекарен, вызвавшая голод в этом городе.
   Сознавая причину народных бедствий и происходивших вследствие этого волнений, Генрих VI отменил в 1595 году все налоги на зерно, что сразу урегулировало цены на хлеб во всей Франции и народ был очень доволен. Но Людовик по совету Ришелье ввел опять прежние налоги на хлеб, особенно в Париже, который получал хлеб из северных департаментов, при чем зерно должно было совершить длинный путь, в котором на него накладывались промежуточные (транзитные) городские пошлины, подымавшие неимоверно его цену до прибытия в Париж.
   Чтобы избежать уплаты чрезмерно высокого налога на пшеницу, земледельцы крестьяне во Франции стали сеять овес, чтобы кормить им свою семью. Из овса изготовляли названный там “хлеб для голодающих”, отличающий недоброкачественностью. Последствием этих тяжелых условий явилось общее народное неудовольствие. Поэтому в 1774 году пришлось вновь отменить все налоги на хлеб.
   Людовик XV, нуждаясь в деньгах, отменил свободную торговлю хлебом и устроил хлебную монополию, продав за большие деньги единоличное право вывоза хлеба из одного департамента в другой товариществу Малиссе "Compagnie Malisset". Это бессовестное товарищество, закупая вследствие своего монопольного права зерно в департаменте богатом хлебом, по крайне низкой цене, перепродавало его в другой департамент, бедный хлебом или поставляло в город по безбожно высокой цене, наживая таким образом колоссальные проценты. Эта затея кончилась при Людовике XVI, возобновившем контракт с этим обществом, тем, что голодный народ взбунтовался в Париже и повесил всех членов правления этого товарищества на фонарных столбах города Парижа.
   Вслед за этим вспыхнула революция, давшая Франции республику, первым распоряжением которой была отмена всех налогов на хлебные продукты, причем была объявлена свободная торговля хлебом. Не смотря на это, цены на хлеб не были равномерно распределены во Франции. Так например, хлеб в Париже стоил, несмотря на свободную торговлю, вдвое дороже, чем в северных департаментах, например в Нормандии. Причина крылась главным образом в неудовлетворительных путях сообщений и только после урегулирования дорожного вопроса цена сделалась во Франции повсеместно равномерной.
   На печеный хлеб цена устанавливалась во Франции правительством, для чего в начале прошлого столетия имелся при министерстве торговли и промышленности особый чиновник "le grand panetier", устанавливавший цены на хлеб во всех департаментах. Затем эта обязанность была возложена на городские муниципалитеты, а с 1825 года на префектов полиции, которые назначали для этого особую комиссию при участии булочного цеха. Согласно существовавшего тогда положения пекари обязаны были продавать хлеб по утвержденной префектом цене, но за то они пользовались известной монополией, т. е. без согласия булочного цеха никто не мог открыть булочной выше положенного числа. Это положенное число булочных исчислялось в городах по одной на 180 жителей.
   Чтобы урегулировать еще более цены на хлеб и облегчить покупку зерна и муки булочникам, Наполеон III учредил особый союз булочников, субсидированный правительством для того, чтобы в урожайные годы булочники могли бы по крайне низкой цене заготовить муку.
   В 1863 году такса на хлеб была во Франции опять отменена, правительство сохранило за собой право регулировать цену в случае ненормального ее повышения, при чем введена невысокая пошлина на ввозимый хлеб, которая в 1894 году была повышена.
   В Англии хлебный вопрос также не был удовлетворительно решен без упорной борьбы. В 17-ом столетии, когда народ был в загоне, ему предписано было декретом Карла 1 употреблять для своей личной нужды ячмень и овес, пшеница предназначалась только для господ. Затем этот закон был уничтожен и теперь все в Англии употребляют только пшеничный хлеб. Первоначально в Англии довольствовались собственным хлебом, но по мере развития в ней промышленности, она стала ввозить чужой хлеб, при чем произошла ожесточенная борьба между землевладельцами и потребителями хлеба из за ввозных пошлин на зерно, длившаяся несколько столетий.
   В XVII столетии в Англии был обширный земледельческий класс, состоящий из мелких собственников, но по мере развития промышленности развивался класс крупных капиталистов, которые стали постепенно скупать землю у мелких владельцев, вследствие чего число землевладельцев значительно сократилось так, что в середине прошлого столетия числилось во всей Англии около 6000 землевладельцев, тогда как в 17 столетии было их около 200 тысяч.
   Чтобы поддержать отечественное земледелие, английское правительство назначило в конце 18 века при Вильгельме Оранском в 1791 году высокую ввозную пошлину на зерно, но так как собственного хлеба не хватало, то цена на него значительно повысилась, что вызвало страшное недовольство в городском населении. Чтобы несколько понизить цену, в 1790 году была назначена дифференциальная пошлина на зерно, т.е. пошлина зависела от цена хлеба на внутреннем рынке.

               Микини B. Руководство по хлебопекарному и дрожжевому производству.  1912 г.

Химический состав пшеничной и ржаной муки.   

Химический состав муки определяет ее пищевую ценность и хлебопекарные свойства. Химический состав муки зависит от состава зерна, из которого она получена, и сорта муки. Более высокие сорта муки получают из центральных слоев эндосперма, поэтому в них содержится больше крахмала и меньше белков, Сахаров, жира, минеральных веществ, витаминов, которые сосредоточены в его периферийных частях.
    Больше всего как в пшеничной, так и в ржаной муке содержится углеводов (крахмал, моно- и дисахариды, пентозаны, целлюлоза) и белков, от свойств которых зависят свойства теста и качество хлеба.

    Углеводы. В муке содержатся разнообразные углеводы: простые сахара, или моносахариды (глюкоза, фруктоза, арабиноза, галактоза); дисахариды (сахароза, мальтоза, раффиноза); крахмал, целлюлоза, гемицеллюлозы, пентозаны.

    Крахмал (С6Н10О5)n - важнейший углевод муки, содержится в виде зерен размером от 0,002 до 0,15 мм. Размер и форма крахмальных зерен различны для муки различных видов и сортов. Состоит крахмальное зерно из амилозы, образующей внутренную часть крахмального зерна, и амилопектина, составляющего его наружную часть.

    Количественные соотношения амилозы и амилопектина в крахмале различных злаков составляют 1:3 или 1:3,5. Амилоза отличается от амилопектина меньшей молекулярной массой и более простым строением молекулы. Молекула амилозы состоит из 300 - 8000 глюкозных остатков, образующих прямые цепи. Молекула амилопектина имеет разветвленное строение и содержит до 6000 глюкозных остатков. В горячей воде амилопектин набухает, а амилоза растворяется.

    В процессе приготовления хлеба крахмал выполняет следующие функции:
    — является источником сбраживаемых углеводов в тесте, подвергаясь гидролизу под действием амилолитических ферментов (α- и β-амилаз);
    — поглощает воду при замесе, участвуя в формировании теста;
    — клейстеризуется при выпечке, поглощая воду и участвуя в формировании мякиша хлеба;
    — является ответственным за черствение хлеба при его хранении.

    Процесс набухания крахмальных зерен в горячей воде называется клейстеризацией. При этом крахмальные зерна увеличиваются в объеме, становятся более рыхлыми и легко поддаются действию амилолитических ферментов. Пшеничный крахмал клейстеризуется при температуре 62 – 65 °С, ржаной – 50 – 55 °С.

    Состояние крахмала муки влияет на свойства теста и качество хлеба. Крупность и целость крахмальных зерен влияют на консистенцию теста, его водопоглотительную способность и содержание в нем Сахаров. Мелкие и поврежденные зерна крахмала способны больше связать влаги в тесте, легко поддаются действию ферментов в процессе приготовления теста, чем крупные и плотные зерна.

    Структура зерен крахмала кристаллическая, тонкопористая. Крахмал обладает высокой способностью связывать воду. При выпечке хлеба крахмал связывает до 80% влаги, находящейся в тесте. При хранении хлеба крахмальный клейстер подвергается «старению» (синерезису), что является основной причиной черствения хлеба.

    Целлюлозу, гемицеллюлозы, пентозаны относят в группе пищевых волокон. Пищевые волокна содержатся в основном в периферийных частях зерна и поэтому их больше всего в муке высоких выходов. Пищевые волокна не усваиваются организмом человека, поэтому они снижают энергетическую ценность муки, повышая при этом пищевую ценность муки и хлеба, так как они ускоряют перестальтику кишечника, нормализуют липидный и углеводный обмен в организме, способствуют выведению тяжелых металлов.

    Пентозаны муки могут быть растворимыми и нерастворимыми в воде. Часть пентозанов муки способна легко набухать и растворяться в воде (пептизироваться), образуя очень вязкий слизеобразный раствор. Поэтому водорастворимые пентозаны муки часто называют слизями. Именно слизи оказывают наибольшее влияние на реологические свойства пшеничного и ржаного теста. Из общего количества пентозанов пшеничной муки лишь 20 - 24% являются водорастворимыми. В ржаной муке водорастворимых пентозанов больше (около 40%). Пентозаны, нерастворимые в воде, в тесте интенсивно набухают, связывая значительное количество воды.

    Белки - это органические высокомолекулярные соединения, состоящие из аминокислот. В молекуле белка аминокислоты соединены между собой пептидными связями. Разнообразие белков определяется последовательностью размещения остатков аминокислот в полипептидной цепи (первичная структура белка). Кроме того, существуют вторичная структура белка, характеризующая тип укладки полипептидных цепей (правая α-спираль, α-структура и β-изгиб), третичная структура белка, характеризующая расположение его полипептидной цепи в пространстве, и четвертичная структура, характеризующая белки, в состав которых входит несколько полипептидных цепей, связанных между собой нековалентными связями.

    В состав белков пшеничной и ржаной муки входят белки простые (протеины), состоящие только из аминокислотных остатков, и сложные (протеиды). Сложные белки могут включать ионы металлов, пигменты, образовывать комплексы с липидами, нуклеиновыми кислотами, а также ковалентно связывать остаток фосфорной или нуклеиновой кислоты, углеводов. Их называют металлопротеиды, хромопротеиды, липопротеиды, нуклеопротеиды, фосфопротеиды, гликопротеиды.

    Технологическая роль белков муки в приготовлении хлеба велика. Структура белковых молекул и физико-химические свойства белков определяют свойства теста, влияют на форму и качество хлеба. Белки обладают рядом свойств, которые особенно важны для приготовления хлеба.

    Содержание белковых веществ в пшеничной и ржаной муке колеблется от 9 до 26% в зависимости от сорта зерна и условий его выращивания. Для белков характерны многие физико-химические свойства, из которых более всего важны растворимость, способность к набуханию, к денатурации и гидролизу.

    По растворимости белки разделяют на альбумины - растворимые в воде, проламины - растворимые в спирте, глютелины - растворимые в слабых щелочах и глобулины - растворимые в солевых растворах. Белки пшеничной и ржаной муки представлены в основном проламинами (глиадин) и глютелинами (глютенин). Содержание этих белков составляет 2/3 или 3/4 от всей массы белков муки.

    Глиадин и глютенин в воде нерастворимы и поэтому при отмывании клейковины являются основными ее компонентами. В связи с этим их называют клейковинными белками. Эти белки находятся в эндосперме зерна и поэтому их больше содержится в муке высших сортов. Альбумин и глобулин содержатся в белке зародыша и алейронового слоя зерна, поэтому их больше содержится в муке низких сортов.

    В сырой клейковине содержится 65 - 70% влаги и 35 - 30% сухих веществ, в сухой клейковине 90% белков и 10% крахмала, жира, сахара и других веществ муки, поглощенных белками при набухании. Количество сырой клейковины колеблется в широких пределах (15 - 50% от массы муки). Чем больше белков содержится в муке и чем сильнее их способность к набуханию, тем больше получится сырой клейковины. Качество клейковины характеризуется цветом, эластичностью (способность клейковины восстанавливать свою форму после растягивания), растяжимостью (способность растягиваться на определенную длину) и упругостью (способность оказывать сопротивление при деформации).

    Количество клейковины и ее свойства определяют хлебопекарное достоинство муки и качество хлеба. Желательно, чтобы клейковина была эластичной, в меру упругой и имела среднюю растяжимость.

    Значительная часть белков муки в воде не растворяется, но хорошо в ней набухает. Белки особенно хорошо набухают при температуре около 30° С, поглощая при этом воды в 2 - 3 раза больше их собственной массы.

    Необратимая денатурация (изменение естественной структуры белка) происходит под действием некоторых реагентов или при нагревании свыше 60° С. Денатурированный белок теряет способность к растворимости и набуханию. Начальную стадию денатурации белков иногда специально вызывают при сушке и горячем кондиционировании зерна, чтобы несколько укрепить слабую клейковину. Значительная денатурация портит хлебопекарные свойства белковых веществ (клейковина становится неэластичной и короткорвущейся). Во время выпечки хлеба белки денатурируются полностью, свернувшийся белок образует при этом прочный каркас, закрепляющий форму изделия.

    Под действием протеолитических ферментов сложная структура белковой молекулы упрощается, уменьшается ее способность к набуханию, увеличивается растворимость белков. Белки ржаной муки по составу и свойствам отличаются от белков пшеницы. Около половины ржаных белков растворимы в воде или в растворах солей. Белки ржаной муки имеют большую пищевую ценность, чем пшеничные (содержат много незаменимых аминокислот), однако технологические свойства их значительно ниже.

    Белковые вещества ржи клейковину не образуют. В ржаном тесте большая часть белков находится в виде вязкого раствора, поэтому ржаное тесто лишено упругости и эластичности, свойственных пшеничному тесту.

    Жиры являются сложными эфирами глицерина и высших жирных кислот. В состав жиров муки входят главным образом жидкие ненасыщенные кислоты (олеиновая, линолевая и линоленовая). Содержание жира в разных сортах пшеничной и ржаной муки 0,8 - 2,0% на сухое вещество. Чем ниже сорт муки, тем выше содержание жира в ней.

    К жироподобным веществам относятся фосфолипиды, пигменты и некоторые витамины. Жироподобными эти вещества называются потому, что они, как и жиры, в воде не растворяются, но растворимы в органических растворителях.

    Фосфолипиды имеют сходное с жирами строение, но, кроме глицерина и жирных кислот, содержат еще фосфорную кислоту и азотистые вещества. В муке содержится 0,4 - 0,7% фосфолипидов. Красящие вещества муки (пигменты) состоят из хлорофилла и каротиноидов. Хлорофилл, содержащийся в оболочках, - вещество зеленого цвета, каротиноиды имеют желтую и оранжевую окраску. При окислении каротиноидные пигменты обесцвечиваются. Это свойство проявляется при хранении муки, которая светлеет в результате окисления кислородом воздуха каротиноидных пигментов.

    Ферменты - вещества белковой природы, способные катализировать (ускорять) различные реакции. Ферменты вырабатываются живыми клетками в ничтожных количествах, однако ввиду высокой активности вызывают изменения в огромной массе вещества. Действие ферментов специфично. Каждый фермент катализирует только определенную реакцию для одного вещества, а чаще для группы веществ сходного строения.

    Все ферменты чувствительны к температуре и реакции среды. Для каждого фермента существует значение температуры и кислотности среды, при которых он наиболее активен (оптимальные условия). При определенных значениях температуры и кислотности фермент разрушается (инактивируется). Нагревание до 70 - 80° С разрушает почти все ферменты, они свертываются и теряют каталитические свойства. На активность многих ферментов влияет присутствие определенных химических веществ. Некоторые из них активируют ферменты (активаторы), другие - снижают их активность (ингибиторы).

    В зерне находятся разнообразные ферменты, сосредоточенные главным образом в зародыше и периферийных (краевых) частях зерна. Поэтому в муке низших сортов содержится больше ферментов, чем в муке высших сортов. Ферментная активность разных партий одного и того же сорта муки неодинакова. Она зависит от условий произрастания, хранения, сушки и кондиционирования зерна. Активность ферментов проросшего зерна повышенная. Прогревание зерна при высушивании или кондиционирование снижают ферментную активность. В процессе хранения зерна и муки она также несколько уменьшается.

    Ферменты активны только в растворе, поэтому при хранении сухого зерна и муки их действие почти не проявляется. После замеса полуфабрикатов многие ферменты начинают катализировать реакции разложения сложных веществ муки. Активность, с которой происходит разложение сложных нерастворимых веществ муки на более простые водорастворимые вещества под действием ее собственных ферментов, называется автолитической активностью (автолиз - саморазложение).

    Автолитическая активность муки - важный показатель ее хлебопекарных свойств. Как низкая, так и высокая автолитическая активность муки отрицательно влияют на качество теста, хлеба. Желательно, чтобы автолитический процесс разложения белков и крахмала теста происходил с определенной, умеренной скоростью. Для того чтобы регулировать автолитические процессы в производстве хлеба, необходимо знать свойства важнейших ферментов муки, действующих на белки, крахмал и другие компоненты муки.

    Амилолитические ферменты (амилазы). Амилолитические ферменты (α- и β-амилазы) действуют на крахмал. α-Амилаза превращает крахмал главным образом в декстрины, образуя небольшое количество мальтозы. β-Амилаза действует на крахмал или на декстрины, образуя значительное количество мальтозы. При совместном действии обеих амилаз крахмал гидролизуетсяется почти полностью, так как декстрины осахариваются сравнительно легко. Особенно легко осахаривается клейстеризованный крахмал, так как рыхлые набухшие крахмальные зерна быстро поддаются действию ферментов.

    Чувствительность α- и β-амилаз к условиям среды различна, α-Амилаза более чувствительна к кислотности среды и менее чувствительна к температуре по сравнению с β-амилазой. Температура инактивации этих ферментов в зависимости от кислотности среды соответственно равна 70 - 95 и 60 - 84° С. Оптимальная температура осахаривания пшеничного крахмала под совместным действием α- и β-амилаз 63—65° С. В кислой среде амилазы инактивируются при более низкой температуре.

    Технологическое значение амилаз различно. β-Амилаза, осахаривая крахмал, содержащийся в тесте, способствует накоплению сахаров, необходимых для спиртового брожения в тесте, а α-амилаза, превращая крахмал в декстрины, ухудшает качество хлебных изделий. По сравнению с крахмалом декстрины плохо набухают в воде. Мякиш с большим содержанием декстринов становится липким и влажным даже при нормальной влажности хлеба.

    β-Амилаза содержится в муке всех видов и сортов, а α-амилаза - в муке из не созревшего или проросшего зерна.

    В ржаной муке нормального качества всегда содержится α-амилаза, что значительно влияет на ее хлебопекарные свойства.

    Протеолитические ферменты (протеиназы). Протеолитичёские ферменты действуют на белки и продукты их гидролиза. В зерне и муке всегда содержатся протеиназы, активность которых обычно невысока. Считают, что зерновые протеиназы не разрушают полностью белковую молекулу, но изменяют ее сложную структуру, отчего меняются свойства белков и теста. Значительно активны протеиназы зерна проросшего, не созревшего и в особенности зерна, пораженного клопом-черепашкой. Повышенная активность протеиназ ухудшает качество клейковины, лишает ее эластичности, упругости и способности к набуханию. Умеренное воздействие протеиназ на белки необходимо для «созревания» теста. Клейковина становится более пластичной, что улучшает структуру пористости и повышает объем хлеба.

    Зерновые протеиназы наиболее активны в слабокислой среде при температуре 45 - 47° С. Активность протеиназ значительно снижается в присутствии окислителей, например иодата калия (KJO3), который применяется для улучшения качества хлеба при переработке слабой муки, а также при добавлении поваренной соли. Активность протеиназ значительно увеличивается в присутствии восстановителей, например глютатиона, который содержится в дрожжах и способен улучшить качество хлеба при переработке муки с чрезмерно крепкой, крошащейся клейковиной.

    Липаза всегда содержится в муке, она катализирует расщепление жиров на глицерин и жирные кислоты. Липаза имеет большое значение при хранении муки, так как увеличение кислотности муки при хранении связано главным образом с действием этого фермента.

    Липоксигеназа окисляет жирные ненасыщенные кислоты муки в присутствии кислорода до пероксидов (перекисей), которые способствуют увеличению силы муки при ее хранении.

    О-дифенолоксидаза (полифенолоксидаза) окисляет фенолы в хиноны, которые конденсируясь, превращаются в меланины. Цвет образовавшихся меланинов зависит от их молекулярной массы. Чем крупнее молекула, тем темнее окраска. По мере увеличения молекулярной массы цвет меняется от розового до черного.

    Меланины вызывают потемнение теста и мякиша хлеба при переработке некоторых партий муки.

                                                                                          Промышленное хлебопечение.

  Процессы происходящие в хлебе при его выпечке

     1.1 Прогревание теста-хлеба

     Хлебные изделия выпекают в пекарной камере хлебопекарной печи при температуре паровоздушной среды 200-280 °C. Для выпечки 1 кг хлеба требуется около 293-544 кДж. Это тепло расходуется в основном на испарение влаги из тестовой заготовки и на ее прогревание до температуры 96-97 °C в центре, при которой тесто превращается в хлеб. Большая доля тепла (80-85%) передается тесту-хлебу путем излучения от раскаленных стенок и сводов пекарной камеры. Остальная часть тепла передается теплопроводностью от горячего пода и конвекцией от движущихся токов паровоздушной смеси в пекарной камере.
     Тестовые заготовки прогреваются постепенно, начиная с поверхности, поэтому процессы, характерные для выпечки, происходят не одновременно во всей массе хлеба, а послойно – сначала в наружных слоях, потом во внутренних слоях. Быстрота прогревания теста-хлеба в целом, а, следовательно, и 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. Плотная посадка тестовых заготовок на под печи замедляет выпечку изделий.

1.2 Образование твердой хлебной корки

    Это процесс происходит в результате обезвоживания наружных слоев тестовой заготовки. Важно отметить, что твердая корка прекращает рост объема теста и хлеба, и поэтому корка должна образовываться не сразу, а через 6-8 минут после начала выпечки, когда максимальный объем заготовки будет уже достигнут.

     С этой целью в первую зону пекарной камеры подают пар, конденсация которого на поверхности заготовок задерживает обезвоживание верхнего слоя и образование корки. Однако через несколько минут верхний слой, прогреваясь до температуры 100 °C, начинает быстро терять влагу и при температуре 110-112 °C превращается в тонкую корку, которая затем 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 из 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 %, то есть корка практически обезвоживается.

     Температура корки к концу выпечки достигает 160-180 °C. Выше этой температуры корка не нагревается, так как подводимое к ней тепло расходуется на испарение влаги, перегрев полученного пара, а также на образование мякиша.

     В поверхностном слое заготовки и в корке происходят следующие процессы: клейстеризация и декстринизация крахмала, денатурация белков, образование ароматических и темно-окрашенных 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 белковых веществ на поверхности изделия происходит при температуре 70-90 °C. Свертывание белков наряду с обезвоживанием способствует образованию плотной неэластичной корки. До определенного времени окраску корки хлеба связывали с количеством остаточных, несброженных сахаров в тесте к моменту выпечки. Для нормальной окраски корки в тесте перед выпечкой должно содержаться не менее 2-3 % несброженных сахаров. Чем выше сахаро- и газообразующая способность теста, тем интенсивнее окраска корки хлеба.

    Ранее было принято считать, что продуктами, обуславливающими окраску корки хлеба, являются коричнево окрашенные продукты карамелизации или первичной гидратации остаточных, не сбреженных к моменту выпечки сахаров теста. Карамелизацию и дегидратацию сахаров в корке объясняли ее высокой температурой. Некоторые исследователи считают, что в окраске корки играют роль окрашенные продукты термической декстринизации крахмала и термического изменения белковых веществ корки.

     Исходя из ряда работ, можно считать, что интенсивность окраски корки хлеба в основном обусловлена образованием в ней темно-окрашенных продуктов окислительно-восстановительного взаимодействия остаточных, несброженных восстанавливающих сахаров теста и содержащихся в тесте продуктов протеолиза белков, то есть меланоидинов. Кроме того, окраска корки зависит от продолжительности выпечки и от температуры в пекарной камере.

1.3 Внутреннее перемещение влаги в хлебе

    При выпечке влажность внутренней части хлеба изменяется. Повышение влажности внешних слоев выпекаемого изделия в начальной фазе выпечки при сильном увлажнении газовой среды пекарной камеры и последующее понижение влажности поверхностного слоя до равновесной влажности, происходящее по мере превращения этого слоя в корку, были отмечены выше. При этом не вся влага, испаряющаяся в выпекаемом хлебе в зоне испарения, проходит в виде пара через поры корки в пекарную камеру.

     Корка значительно более уплотнена и значительно менее пориста, нежели мякиш. Размеры пор в корке, особенно в ее поверхностном слое, во много раз меньше размера пор в прилегающих к ней слоях мякиша. Вследствие этого корка хлеба представляет собой слой, оказывающий большое сопротивление пару, проходящему через него из зоны испарения в пекарную камеру. Часть пара, образовавшегося в зоне испарения, особенно над нижней коркой хлеба, может устремляться из нее через поры и скважины мякиша в слои мякиша, прилегающие изнутри к зоне испарения. Доходя до слоев, расположенных ближе к центру и менее нагретых, пары воды конденсируются, тем самым повышая влажность слоя, в котором произошла конденсация.

    Этот слой мякиша, представляющий собой как бы зону внутренней конденсации паров воды в выпекаемом хлебе, по расположению соответствует конфигурации изотермичских поверхностей в хлебе. Для внутреннего перемещения влаги во влажном материале должна иметь место разность потенциалов переноса. В выпекаемом тесте-хлебе для переноса влаги может быть две основных причины: а) разность концентрации влаги в различных участках продукта и б) разность температуры в отдельных участках теста-хлеба.

     Разность концентрации влаги является побуждающим моментом для перемещения влаги в материале от участков с большей концентрацией влаги к участкам с меньшей ее концентрацией. Такое перемещение условно называют концентрационной (концентрационная диффузия или концентрационная влагопроводность).

     Разность температуры в отдельных участках влажного материала также является причиной перемещения влаги от участков материала с более высокой температурой к участкам с меньшей температурой. Такое перемещение влаги условно называют тепловым.

     В выпекаемом хлебе одновременно наблюдаются и большая разность влагосодержания корки и мякиша, и значительная разность температуры между внешними и центральными слоями хлеба в течение первого периода выпечки. Как показали работы отечественных исследователей, при выпечке хлеба преобладает побуждающее действие разности температуры во внешних и внутренних слоях, и поэтому влага в мякише в процессе выпечки перемещается от поверхности к центру.

     Опыты показывают, что влажность мякиша хлеба в процессе выпечки по сравнению с исходной влажностью теста повышается примерно на 2 %. Наиболее быстро влажность возрастает во внешних слоях мякиша в начальный период процесса выпечки, что объясняется большой ролью термовлагопроводности в этом периоде выпечки вследствие значительного градиента температуры в мякише.

     Из ряда работ следует, что в процессе выпечки влажность поверхностного слоя куска теста быстро падает и очень быстро достигает уровня равновесной влажности, обусловленного температурой и относительной влажностью паровоздушной смеси. Глубже расположенные и позднее превращающиеся в корку слои более замедленно достигают той же величины равновесной влажности.

1.4 Образование мякиша

     При выпечке внутри тестовой заготовки подавляется бродильная микрофлора, изменяется активность ферментов, происходит клейстеризация крахмала и тепловая денатурация белков, изменяется влажность и температура внутренних слоев теста-хлеба. Жизнедеятельность дрожжей и бактерий в первые минуты выпечки повышается, в результате чего активизируются спиртовое и молочнокислое брожение. При температуре 55-60 °C 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 a-амилазы, так как этот фермент сравнительно устойчив к нагреванию.

    В ржаном тесте, имеющем высокую кислотность, a-амилаза разрушается при температуре 70 °C, а в пшеничном только при температуре более 80 °C. Если в тесте содержится много a-амилазы, то она превратит значительную часть крахмала в декстрины, что ухудшит качество мякиша. Протеолитические ферменты теста-хлеба инактивируются при температуре 85 °C.

     Изменение состояния крахмала вместе с изменениями белковых веществ является основным процессом, превращающим тесто в хлебный мякиш; происходят они почти одновременно. Крахмальные зерна при температуре 55-60 °C и выше клейстеризуются. В зернах крахмала образуются трещины, в которые проникает влага, отчего они значительно увеличиваются. При клейстеризации крахмал поглощает как свободную влагу теста, так и влагу, выделенную свернувшимися белками. Клейстеризация крахмала происходит при недостатке влаги (для полной клейстеризации крахмала в тесте должно быть в 2-3 раза больше воды), свободной влаги уже не остается, поэтому мякиш хлеба становится сухим и нелипким на ощупь.

     Влажность мякиша горячего хлеба (в целом) повышается на 1,5-2 % по сравнению с влажностью теста за счет влаги, перешедшей из верхнего слоя заготовки. Из-за недостатка влаги клейстеризация крахмала идет медленно и заканчивается только при нагревании центрального слоя хлеба-теста до температуры 96-98 °C. Выше этого значения температура центра мякиша не поднимается, так как мякиш содержит много влаги, и подводимое к нему тепло будет затрачиваться не нагревание массы, а на 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. Умеренный гидролиз крахмала улучшает качество хлеба.

     Изменение состояния белковых веществ начинается при температуре 50-70 °C и заканчивается при температуре около 90 °C. Белковые вещества в процессе выпечки подвергаются тепловой денатурации (свертыванию). При этом они уплотняются и выделяют влагу, поглощенную ими при образовании теста. Свернувшиеся белки фиксируют (закрепляют) пористую структуру мякиша и форму изделия. В продукте образуется белковый каркас, в который вкраплены зерна набухшего крахмала. После тепловой денатурации белков в наружных слоях изделия прекращается прирост объема заготовки.

     Конечная влажность внутренней поверхности слоя, прилегающей к мякишу может быть принята примерно равной исходной влажности теста (W0) плюс прирост за счет внутреннего перемещения влаги (W0+DW), в то время как наружная поверхность этого слоя, прилегающая к корке, имеет влажность, равную равновесной влажности. Исходя из этого, на графике для данного слоя принято значение конечной влажности, среднее между значениями (W0+DW) и W0Р.

     Влажность отдельных слоев мякиша также увеличивается в процессе выпечки, причем нарастание влажности происходит сначала во внешних слоях мякиша, затем захватывает все более глубоко расположенные слои. В результате теплового перемещения влаги (термовлагопроводности) влажность внешних слоев мякиша, ближе расположенных к зоне испарения, начинает даже несколько снижаться против достигнутого максимума. Однако конечная влажность этих слоев остается все же выше исходной влажности теста в момент начала выпечки. Влажность центра мякиша нарастает медленнее всего, и его конечная влажность может быть несколько меньше конечной влажности слоев, прилегающих к центру мякиша.

1.5 Жизнедеятельность бродильной микрофлоры теста в процессе выпечки

    Жизнедеятельность бродильной микрофлоры теста (дрожжевых клеток и кислотообразующих бактерий) изменяется по мере прогревания куска теста-хлеба в процессе выпечки.

     Дрожжевые клетки при прогревании теста примерно до 35 °C ускоряют вызываемый ими процесс брожения и газообразования до максимума. Примерно до 40 °C жизнедеятельность дрожжей в выпекаемом куске теста еще очень интенсивна. При прогревании теста до температуры свыше 45 °C газообразование, вызываемое дрожжами, резко снижается.

     Ранее было принято считать, что при температуре теста около 50 °C дрожжи отмирают.

     Жизнедеятельность кислотообразующей микрофлоры теста в зависимости от температурного оптимума (лежащего для нетермофильных бактерий около 35 °C, а для термофильных около 48-54 °C) по мере прогревания теста сначала форсируется, а затем, после достижения температуры свыше оптимальной прекращается.

     Считалось, что при прогревании теста до 60 °C кислотообразующая флора теста полностью отмирает. Однако проведенные рядом исследователей работы позволяют считать, что в мякише обычного ржаного хлеба из обойной муки сохраняются хотя и в ослабленном, но жизнеспособном состоянии отдельные клетки как дрожжей, так и кислотообразующих бактерий.

    Из факта сохранения в мякише хлеба в процессе выпечки незначительной части жизнеспособной бродильной микрофлоры теста, ни в какой мере не следует, что бродильные микроорганизмы могут при всех условиях выдерживать температуру 93-95 °C, которая достигается в центре хлеба при выпечке

     Также было показано, что кипячение мякиша хлеба, растертого в избытке воды, убивало все виды бродильных микроорганизмов.

     Очевидно, сохранение части бродильной микрофлоры теста в мякише хлеба в жизнеспособном состоянии может быть объяснено как очень незначительным количеством свободной воды, так и очень кратковременным подъемом температуры его центральной части выше 90 °C.

     Из вышеприведенных данных следует, что и температурные оптимумы для бродильной микрофлоры теста, определенные в условиях среды, по консистенции отличной от теста, могут оказаться заниженными по сравнению с оптимумами, действующими в условиях выпекаемого теста-хлеба.

     Очевидно, следует считать, что при прогревании теста примерно до 60 °C жизнедеятельность дрожжей и нетермофильных кислотообразующих бактерий теста практически приостанавливается. Термофильные молочнокислые бактерии типа бактерий Дельбрюка могут находиться в бродильно-активном состоянии и при более высоких температурах (75-80 °C).

     Описанные выше изменения в жизнедеятельности бродильной микрофлоры выпекаемого куска теста происходят постепенно, по мере его прогревания, распространяясь от поверхностных слоев к центру.

1.6 Биохимические процессы, происходящие в тесте-хлебе при выпечке

     В тесте, а затем и мякише, образующимся из него, наблюдаются следующие биохимические процессы и изменения.

     Брожение, вызываемое дрожжами и кислотообразующими бактериями, длится при выпечке теста до тех пор, пока температура отдельных слоев теста-мякиша не достигнет уровня, при котором жизнедеятельность этих бродильных микроорганизмов прекращается.

     Поэтому в начальном периоде выпечки в тесте-мякише продолжают образовываться незначительное количество спирта, углекислого газа, молочной и уксусной кислоты и других продуктов брожения.

     При выпечке теста-хлеба содержащийся в нем крахмал, прошедший первые стадии процесса клейстеризации, частично гидролизуется. В результате этого содержание крахмала в тесте-хлебе при выпечке в известной степени снижается.

     До той поры, пока амилазы теста еще не инактивированы вследствие повышения температуры теста, они вызывают гидролиз крахмала. В процессе выпечки хлеба атакуемость крахмала амилазами возрастает. Объясняется это тем, что крахмал даже в начальных стадиях его клейстеризации во много раз легче гидролизуется b-амилазой.

     a-амилаза в процессе выпечки инактивируется при значительно более высокой температуре, чем b-амилаза. В интервале времени выпечки, когда b-амилаза уже инактивирована, а a-амилаза еще активна, в мякише хлеба накапливается значительное количество декстринов, придающих мякишу липкость и сыроватость на ощупь.

     Этому способствует и то, что действие a-амилазы на крахмал понижает его водоудерживающую способность. Поэтому при выпечке хлеба из пшеничной муки, смолотой из проросшего зерна, следует повышать кислотность теста, снижающую температуру инактивации a-амилазы. Ржаная мука даже из непроросшего зерна содержит известное количество активной a-амилазы, поэтому ржаное тесто и готовится при более высокой кислотности.

     Если выпекать хлеб из ржаного теста с кислотностью около 4°, то a-амилаза также способна сохранять известную активность до конца выпечки, т.е. до температуры выше 96 °C. Поэтому действие амилолитических ферментов в тесте-хлебе при выпечке существенно влияет на качество хлеба. Сахара, образующиеся в тесте-хлебе при выпечке в результате амилолиза крахмала, в первой части периода выпечки частично расходуются на брожение.

     В процессе выпечки происходит также частичный гидролиз высокомолекулярных пентозанов ржаного теста, превращающихся в водорастворимые, относительно низкомолекулярные пентозаны. Таким образом, в процессе выпечки хлеба резко увеличивается количество водорастворимых углеводов, в основном обуславливающее увеличение общего содержания водорастворимых веществ. Белково-протеиназный комплекс теста –хлеба в процессе выпечки также претерпевает ряд изменений, связанных с его прогревом.

     В выпекаемом тесте-хлебе до определенной степени его прогрева происходит протеолиз. В условиях теста из пшеничной муки влажностью 48% и pH, в конце брожения равным 5.85, температурный оптимум для накопления в тесте водорастворимого азота при длительности прогрева 30 мин лежит около 60 °C, а при 15 мин прогрева – около 70 °C. Повышение влажности водно-мучной среды до 70 % снижает этот оптимум до 50 °C.

     Следует также отметить, что температура инактивации ферментов в тесте-хлебе при выпечке зависит от скорости прогрева выпекаемого продукта. Чем быстрее происходит теста-хлеба, тем выше температура, при которой инактивируются ферменты. Начиная с 70 °C белки прогреваемого пшеничного теста подвергаются термической денатурации.

     Биохимические процессы, происходящие при выпечке хлеба в его корке, также существенно влияют на качество хлеба. В корке содержится значительно больше водорастворимых веществ и декстринов. Однако ферментативный гидролиз играет при этом не ведущую роль. Корка и поверхностные слои теста, из которых она образуется, прогреваются очень быстро, в связи с чем и ферменты инактивируются очень скоро. Накопление декстринов и вообще водорастворимых веществ в корке хлеба при выпечке в значительной мере объясняется термическим изменением крахмала и, в частности, его термической декстринизацией (температура поверхности корки достигает 180 °C, а середины корки – 130 °C).

1.7 Коллоидные процессы, протекающие в тесте-хлебе при выпечке

     Коллоидные процессы, протекающие при прогревании хлеба, очень существенны, так как именно они обусловливают переход теста в мякиш хлеба.

     Изменение температуры теста резко влияет на ход коллоидных процессов, происходящих в нем. Клейковина теста имеет максимум набухаемости примерно при 30 °C. Дальнейшее повышение температуры ведет к снижению ее способности набухать. Примерно при 60-70 °C белковые вещества теста (его клейковина) денатурируется и свертываются, освобождая при этом воду, поглощенную при набухании.

     Крахмал муки по мере повышения температуры набухает все более и более энергично. Особенно интенсивно возрастает набухание при 40-60 °C. В этом же температурном интервале начинается и клейстеризация крахмала, сопровождающаяся набуханием его. Однако процесс клейстеризации очень сложен. Согласно работам В.И.Назарова нельзя отождествлять клейстеризацию с набуханием. Если бы клейстеризация крахмала ограничивалась только набуханием, то тепловой эффект процесса клейстеризации был бы положительным. Однако клейстеризация крахмала происходит с явно выраженным эндотермическим эффектом, который, по Назарову, объясняется затратой тепла на разрушение внутренней мицеллярной структуры крахмального зерна и разделение более крупных мицеллярных агрегатов на отдельные составляющие их мицеллы или менее крупные группы мицелл.

     Следствием этого является повышение осмотического давления внутри крахмального зерна, а вызываемый этим давлением интенсивный приток воды внутрь зерна приводит к разрыву оболочки крахмального зерна и полному ее разрушению. Зерна крахмала остаются в хлебе в полуоклейстеризованном состоянии, сохраняя частично свою кристаллическую структуру.

    В температурном интервале 50-70 °C, следовательно, одновременно протекают процессы коагуляции (термической коагуляции) белков и клейстеризации крахмала. Основная часть воды, впитанной белками теста при их набухании, переходит к клейстеризующемуся крахмалу.

     Не менее важно и то, что процессы клейстеризации крахмала и коагуляции белков обуславливают переход переход теста при выпечке в состояние мякиша хлеба, резко изменяя при этом физические свойства теста и как бы фиксируя пористую структуру теста, которую оно имело к этому моменту.

     Переход теста в мякиш происходит не одновременно по всей его массе, а начинается с поверхностных слоев и по мере прогревания распространяется по направлению к центру куска хлеба. Если в середине выпечки вынуть хлеб из печи и разрезать его, можно увидеть, что в центральной части хлеба сохранилось еще не изменившееся тесто, окруженное слоем уже образовавшегося мякиша. Границей между хлебом и мякишем. Границей между мякишем и тестом в пшеничном хлебе будет изотермическая поверхность, температура которой будет примерно 69 °C.

2 Увеличение объема выпекаемых изделий

     Объем выпеченного изделия на 10-30% больше объема тестовой заготовки перед посадкой ее в печь. Увеличение объема продукта происходит главным образом в первые минуты выпечки в результате остаточного спиртового брожения, перехода 9спирта в парообразное состояние при температуре 79 °C, а также теплового расширения паров и газов в тестовой заготовке. Увеличение объема теста-хлеба улучшает внешний вид, обеспечивает необходимую пористость и повышает усвояемость изделия.

     Степень увеличения объема выпекаемого куска хлеба зависит от состояния теста, способа посадки заготовок на под печи, режима выпечки и других факторов. Достаточно высокая температура пода в первой зоне печи (около 200 °C) вызывает интенсивное образование паров и газов в нижних слоях теста. Пары, устремляясь вверх, увеличивают объем заготовки. При посадке заготовки на холодный под отмечается расплывчатость изделий и уменьшение их объема. Хорошее увлажнение в первой зоне задерживает образование твердой корки и способствует приросту объема хлеба. Посадка тестовых заготовок на под печи с перевертыванием уплотняет тесто, удаляет из него часть газов и несколько снижает объем изделия.

3 Влияние режима выпечки на качество хлебного продукта

     Под режимом выпечки понимают ее продолжительность, а также температуру и влажность среды в разных зонах пекарной камеры. Все изделия выпекают при переменном режиме, в результате в пекарной камере должно быть несколько зон различной влажности и температуры среды. Для большинства изделий (подовый хлеб, булочные изделия и др.) рекомендуется режим, при котором тестовые заготовки последовательно проходят зоны увлажнения, высокой и пониженной температуры.

     В зоне увлажнения, которая иногда вынесена за пределы печи, должна поддерживаться по сравнению с другими зонами сравнительно высокая влажность среды (64-80 %) и низкая температура (120-160 °C). Более высокая температура задерживает конденсацию пара на поверхности тестовых заготовок. Конденсация пара ускоряет прогревание теста-хлеба, способствует увеличению объема изделия, улучшает вкус, аромат и состояние его поверхности, снижает упек. Прогревание заготовки ускоряется в связи с тем, что при конденсации пара выделяется скрытая теплота парообразования (22736.6 кДж).

     Большее увеличение объема тестовой заготовки объясняется тем, что увлажнение задерживает образование твердой корки, препятствующей расширению паров и газов. Состояние поверхности улучшается в результате образования слоя жидкого крахмального клейстера на увлажненной поверхности заготовки. Клейстер сглаживает неровности, закрывает поры, а в дальнейшем обеспечивает гладкую блестящую корку, хорошо задерживающую ароматические вещества. Недостаточное увлажнение вызывает дефекты подовых изделий.

     Расход пара на выпечку 1 т булочных изделий теоретически составляет 40 кг, а практически в результате значительной потери пара в хлебопекарных печах колеблется в пределах 200-300 кг. Для большего увлажнения перед посадкой в печь тестовые заготовки часто опрыскивают водой. Под печи в зоне посадки подовых изделий должен быть хорошо разогрет (температура 180-200 °C). В зоне увлажнения тестовые заготовки находятся 2-5 минут. В это период заготовки несколько увеличиваются в объеме и нагреваются до температуры 35-40 °C в центре и 70-80 °C на поверхности.

     В зоне высокой температуры (270-290 °C) среду пекарной камеры не увлажняют. Увлажненная ранее тестовая заготовка, попадая в эту зону, сначала интенсивно увеличивается в объеме в результате перехода спирта в пар и теплового расширения паров и газов. А затем достигнутый объем заготовки быстро фиксируется (закрепляется) в результате образования твердой корки. Поверхность тестовой заготовки в этой зоне нагревается до температуры 100-110 °C, а центральные слои мякиша – до температуры 50-60 °C. При такой температуре начинается клейстеризация крахмала и свертывание белков, следовательно, в зоне высокой температуры происходит начальное образование мякиша и корки.

     Эта часть выпечки занимает 15-22% общей продолжительности выпекания изделий. В зоне пониженной температуры (220-180 °C) происходит основная часть выпечки, в которой продолжаются и заканчиваются процессы образования корки и мякиша. Снижение температуры в этой зоне уменьшает упек, но в то же время процесса выпечки не замедляет, так как температура среды пекарной камеры, от которой мякиш получает тепло, остается выше температуры корки. Независимо от температуры в камере корка при выпечке хлеба не нагревается выше температуры 160-180 °C.

     Режим выпечки каждого вида хлебного изделия имеет свои особенности, на него влияют физические свойства теста, степень расстойки заготовок и другие факторы. Так, заготовки из слабого теста (или получившие длительную расстойку) выпекают при более высокой температуре, чтобы предупредить расплывчатость изделий.

     Если изделия выпекают из моложавого теста, то температуру среды пекарной камеры несколько снижают, а продолжительность выпечки соответственно увеличивают для того, чтобы необходимые процессы созревания и разрыхления продолжались и в первые минуты выпечки. Изделия меньшей массы и толщины прогревают и выпекают быстрее, чем изделия большего развеса и толщины.

     Если хлеб большой массы выпекать при высокой температуре, то корка может подгореть, в то время как мякиш еще не пропечется. Изделия с большим содержанием сахара выпекают при более низкой температуре и дольше, чем изделия, в которых содержится мало сахара, иначе корка хлеба получится слишком темной.

     Регулирование режима выпечки в хлебопекарных печах осуществляют в соответствии с технологическими требованиями. С технологической точки зрения необходимо, чтобы конструкция печей обеспечивала оптимальный режим выпечки изделий широкого ассортимента. Важно, чтобы естественная вентиляция пекарной камеры для снижения потерь тепла, пара, ароматических веществ и уменьшения упека была минимальной. Тепловая инерция печи должна быть незначительной, что необходимо для ускорения нагревания холодной печи после длительного перерыва в работе, а также для быстрого изменения температуры.

4 Упек

     Упек – уменьшение массы теста при выпечке, которое 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 (на 5-8 %) 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 %. Прежде всего размер упека зависит от формы и массы тестовой заготовки, а также от способа выпечки изделия (в формах или на поду печи).

     Чем меньше масса изделия, тем больше его упек (при прочих равных условиях), так как упек происходит за счет обезвоживания корок, а удельное содержание корок у мелкоштучных изделий выше, чем у крупных. Формовые изделия имеют меньший упек, так как боковые и нижние корки формового хлеба тонкие и влажные. Все корки подового хлеба, особенно нижняя, сравнительно толстые, с низкой влажностью.

     Упек одного и того же изделия в разных печах может быть различен в зависимости от режима выпечки и конструкции печи. Изделие, выпеченное при оптимальных условиях, в зоне увлажнения имеет меньший упек, чем изделие, выпеченное с недостаточным увлажнением. Опрыскивание поверхности изделий водой перед их выходом из печи снижает упек на 0,5 %. Кроме того, эта операция способствует образованию глянца на поверхности.

     Рациональный температурный режим выпечки способствует получению тонкой корки и снижению упека. Упек должен быть равномерным по ширине пода печи, иначе изделия будут иметь разные массу толщину корок. На хлебозаводах устанавливают оптимальную величину упека для каждого вида изделия применительно к местным условиям. Чрезмерное снижение упека ухудшает состояние корок, они становятся очень тонкими и бледными. Повышение упека приводит к утолщению корок, снижению выхода изделия. Упек – наибольшая технологическая затрата в процессе выпечки.

5 Определение готовности выпекаемого хлеба

     Точное определение готовности выпекаемого изделия имеет важное значение. Непропеченный хлеб имеет липкий, заминающийся мякиш, а иногда и внешние дефекты. Излишняя длительность выпечки увеличивает упек, снижает производительность печи, вызывает перерасход топлива. Объективным показателем готовности изделий является температура центра мякиша, которая в конце выпечки должна составлять 96-97 °C. На производстве готовность изделий определяют, в частности, органолептически по следующим признакам:

- цвету корки (окраска должна быть светло-коричневой);

- состоянию мякиша (мякиш готового хлеба должен быть относительно сухим и эластичным). Определяя состояние мякиша, горячий хлеб разламывают, избегая сминания. Состояние мякиша – основной признак готовности хлеба;

- относительной массе. Масса пропеченного изделия меньше, чем масса неготового изделия вследствие разницы в упеке.

                                                                                         Проф. А.Я.Ауэрманн. 1942 г