Общие сведения об остывании и усыхании хлеба

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

На рис. 43 показано послойное изменение температуры в вынутом из печи пшеничном батоне из муки I сорта, хранившемся отдельно от других батонов па столе в помещении с температурой воздуха 24-26 °С. График, приведенный на рис. 43, показывает, что быстрее всего охлаж­дается корка батона.

Только за время перемещения батона из пекарной камеры па стол температура корки снизилась уже до 110 °С. Температура нодкорочного слоя была ~96 °С, в центре мякиша -98 °С.

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

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

Отметим, что температура мяки­ша остывающего батона но истече­нии 3 ч его остывания стала несколь­ко ниже температуры окружающего пространства. Причина этого на пер­вый взгляд парадоксального явления установлена еще в 1929 г. Она заклю­чается в том, что процесс испарения

2 3 4 5 6 7 8

охранения, ч влаги из хлеба продолжается, хотя и

замедленно, даже после охлаждения

Рис. 43. Изменение температуры в отде-
льных слоях хлеба при остывании после-

выхода из печи:

1-в центре мякиша;2-вслед мякиша, прилегающем к корке, 3 - корки; 4 - помещения

го от мякиша, коркой, имеющей значительно меньшую теплопровод­ность, чем мякиш.

Сразу же после выхода из печи начинается его усыхапие (усушка) вследствие испарения части влаги и очень небольшой доли легколету­чих компонентов хлеба. Наряду с этим происходит и перераспределе­ние влаги в хлебе. Корка в момент выхода хлеба из печи практически почти безводна, но она быстро остывает, и влага из мякиша в результате разности концентрации и температуры во внутренних и внешних слоях хлеба устремляется в корку, повышая ее влажность.

Остывание корки и увлажнение ее до 12-14% происходит в зависи­мости от температуры в хлебохранилище, массы штуки хлеба и условий его складирования обычно за первые 2-4 ч храпения хлеба после вы­печки.

Влажность корки 12-14%, примерно соответствующая равновес­ной, сохраняется при дальнейшем храпении хлеба. Влажность мякиша хлеба при его хранении постепенно снижается.

Сразу после выпечки слои мякиша, прилегающие к корке, могут иметь влажность, несколько превышающую влажность самой цен­тральной части мякиша. Это, как отмечено в главе VIII, является след­ствием термовлагопроводности из зоны мякиша, непосредственно при­легающей к корке, к прилегающим к ней слоям мякиша, а также пере­мещения части пара из зоны испарения в прилегающие к ней менее нагретые слои мякиша и конденсации в этих слоях.

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

При дальнейшем остывании и хранении хлеба слой мякиша, смеж­ный с коркой, теряет влагу значительно скорее, чем центральная его часть. Длительное хранение хлеба в течение нескольких суток может привести к тому, что подкорковый слой мякиша вследствие значитель­ной потери влаги станет твердым, не поддающимся деформации при легком нажиме на поверхность хлеба¹.

В процессе остывания хлеба между коркой и мякишем имеется температурный градиент, вскоре после выхода хлеба из печи достигающий заметной величины, но падающий до нуля по мере остывания хлеба. Градиент влажности, резко снижаю­щийся в первые несколько минут после выхода хлеба из печи вследствие увеличе-

¹ Так, по данным ВНИИХПа, влажность подкоркового слоя мякиша за 3 сут хранения
после выпечки снизилась с 44% (через 3 ч после выпечки) до 18%, а толщина этого затвер­
девшего слоя достигала 4-5 мм.

ния за это время влажности корки, незначительно и очень медленно изменяется во время дальнейшего остывания и хранения хлеба.

Одним из основных факторов, обусловливающих интенсивное усыхание хлеба в первый период его хранения и остывания до температуры хлебохранилища, явля­ется повышенная температура мякиша, создающая градиент температуры между коркой и мякишем; этот температурный градиент вызывает перемещение влаги к корке.

Когда хлеб остынет до температуры помещения, температурный градиент ра­вен нулю, термодиффузия влаги прекращается, так же как и интенсивное усыхание хлеба, несмотря на оставшийся значительный градиент влажности между мякишем и коркой.

Из этого, однако, нельзя делать вывод, что только одна термовлагопроводность форсирует усыханис хлеба в период его остывания. Это неверно уже потому, что и скорость концентрационного перемещения влаги, вызываемого градиентом влаж­ности, также зависит от температуры продукта. Чем выше температура продукта, тем скорее идет концентрационная диффузия влаги. Это особенно важно для про­дуктов, оказывающих большое сопротивление диффузии влаги; к ним относится и хлеб.

Наряду с термовлагопроводностью и концентрационным перемещением влаги в хлебе решающим фактором, определяющим скорость усыхания хлеба в зависимо­сти от его температуры, является скорость влагоотдачи или так называемой внеш­ней диффузии паров влаги через пленку неподвижного воздуха, окружающего по­верхность сохнущего продукта.

В сушильной технике общепринято полагать, что вокруг сушимого (или, как в нашем примере, естественно сохнущего) продукта имеется тонкая пленка практи­чески неподвижного воздуха. Считают, что толщина этой неподвижной пленки уме­ньшается при увеличении скорости воздуха, омывающего продукт.

Через эту неподвижную пленку (слой Пекле) пары влаги, отдаваемой продук­том, диффундируют в воздух, циркулирующий вокруг. Диффузия паров влаги через пленку неподвижного воздуха носит название внешней диффузии влаги.

Внешняя диффузия через неподвижную пленку воздуха при одинаковой по­верхности испарения и скорости воздуха, омывающего сохнущий продукт, зависит от разности парциальных давлений пара, насыщающего воздух при температуре продукта, находящегося по одну сторону пленки, и пара, содержащегося в омываю­щем продукт воздухе по другую сторону пленки.

Парциальное же давление водяного пара резко возрастает по мере повышения температуры продукта.

Следует заметить, что скорость испарения влаги с поверхности хлеба можно было бы точно выразить формулой, принятой для испарения со свободной поверх­ности воды, только в том случае, если бы поверхностные слои хлеба, отдающие влагу окружающему воздуху, не обладали способностью коллоидно связывать воду и вла-госодержание их достаточно быстро повышалось вследствие перемещения влаги из прилегающих к ним слоев мякиша хлеба (т. е. благодаря термовлагопроводности и концентрационному перемещению влаги).

Таким образом, температура остывающего после выхода из печи хлеба является фактором, обусловливающим испарение воды с поверх­ности хлеба (внешнюю диффузию) и перемещение влаги внутри хлеба (тепловое и концентрационное) и, следовательно, в основном опреде­ляющим скорость усыхапия хлеба. После того как хлеб остынет до тем-

нературы хлебохранилища, этот фактор перестает ускорять процесс усыхания хлеба и последний протекает значительно медленнее. При ис­следовании процесса усыхания хлеба для его характеристики можно использовать кривую усушки и (по терминологии сушильной техники) кривые сушки и скорости сушки.

Общая масса хлеба или других видов хлебных изделий ( g_хл ) состо­ит из массы абсолютно сухих веществ (g_св) и массы влаги (g_ал).

В хлебопекарной промышленности влажность (W) хлеба и хлеб-пых изделий или их мякиша принято выражать в процентах к их общей массе. При этом

W_хл = (g_вл /g_хл) *100

В исследованиях процессов сушки и в их терминологии принято понятие суммарной (интегральной) влажности сушимого материала (W^c). Величина W⁰ сушимого материала отражает массу содержащейся в нем влаги, выраженную в процентах к массе содержащихся в нем абсо­лютно сухих веществ.

Применительно к процессу естественного усыхания хлеба после выхода его из пекарной камеры

 

W^c_хл = (g_вл /g_св) *100%

Поэтому численные значения W^c сушимых или сохнущих материа­лов значительно выше соответствующих значений W.

Для взаимопересчетов значений этих показателей используют формулу

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

Для графической характеристики процесса усыхания хлеба при хранении его после выпечки можно использовать описываемые ниже кривые.

Кривые усушки отражают изменения (нарастание) численных зна­чений усушки хлеба (снижения g_хл), как функцию т хранения его после выпечки. Численное значение g_хп при этом снижается за счет испарения из него части g_вл ¹.

Величину снижения g_хл за определенный период храпения, а следо­вательно, и величину усыхания определяют взвешиванием хлеба в мо-

¹ В начальном периоде хранения хлеба после выпечки, когда он еще не остыл, из него наряду с влагой испаряется очень небольшая доля и легколетучих компонентов. В общей массе усушки их доля не более 2%.

 

96 120'

48 72 т хранения, ч

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 и особенно при длительном хранении хлеба интервалы между оп­ределениями его массы мо­гут быть увеличены (до 8,12 и даже 24 ч).

Рис. 44. Кривые усушки (1) и сушки (2) хлеба, хранившегося после выпечки 120 ч

Это обусловлено практическим постоянством скорости усыхания хлеба в этом периоде.

Кривые сушки отображают изменения W^c хлеба как функцию х — его хранения после выпечки.

Целесообразно, чтобы частота и моменты определения численных значений W^c_хл совпадали с приведенными выше для определения чис­ленных значений усушки по изменению,g_хл.

Кривые скорости сушки характеризуют скорость изменения сум­марной влажности сушимого (или сохнущего) материала d W^c /dτ как функцию W^c (или W^c - W^c _{равновесн}).

При исследовании процесса усыхания хлеба, проводившемся во ВНИИХПе, в течение 120 ч велись наблюдения за изменением массы 467 штук смешанного ржано-пшеничпого хлеба из обойной муки (70% ржаной и 30% пшеничной), хранившегося на одной вагонетке в обыч­ных условиях хлебохранилища хлебозавода.

На основе полученных экспериментальных данных были построе­ны кривые усушки и сушки (рис. 44) и кривая скорости сушки (рис. 45). В процессе естественного усыхапия хлеба есть момент, начиная с которого скорость усыхания, быстро падающая по мере остывания хлеба, делается практически постоянной. Особенно четко этот момент, соответствующий W^c ≈ 85%, виден па кривой скорости сушки (см. рис. 45). Обычно переход к постоянной скорости усыхапия совпадает с моментом, когда температура хлеба становится равной температуре окружающего хлеб пространства.

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

Рис. 45. Кривая скорости сушки хлеба, хранившегося после выпечки

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

Как видно из графиков на рис. 44

и 45, скорость усыхания наибольшая в первом периоде усыхапия п на­много ниже во втором периоде; поэтому основным путем снижения по­терь при усыхании хлеба является сокращение длительности первого периода.

Наиболее эффективным способом сокращения длительности пер­вого периода является ускорение охлаждения хлеба после выхода из печи до температуры воздуха в хлебохранилище.