Лекция 13. Основы производства хлеба и хлебобулочных изделий

План лекции:

1.     Этапы производства хлеба и хлебобулочных изделий

2.     Основы технологии хлеба

3.     Процессы, протекающие на отдельных стадиях: приготовление теста, расстойка его, выпечка

 Как было показано в предыдущей лекции технологическая схема производства хлеба и хлебобулочных изделий включает в себя следующие этапы: хранение и приготовление сырья к производству, приготовление и разделка теста, выпечка и хранение хлеба.

 Хранение и подготовка муки к производству

Свежемолотая мука, как было отмечено ранее, не годится для выпечки хлеба, т.к. образует мажущееся, расплывающееся тесто и хлеб получается плохого качества (малого объема, пониженного выхода и т.п.), поэтому такую муку в хлебопечении не применяют. Она должна пройти отлежку и созревание в благоприятных условиях, при которых ее хлебопекарные свойства улучшатся.

Созревание пшеничной муки проводят на мелькомбинатах в течение 1,5-2 месяца. При этом меняется влажность муки в зависимости от параметров окружающего воздуха; цвет ее становится светлее в результате окисления каротинов; увеличивается кислотность в основном за счет разложения жира и образования жирных кислот, а также в результате накопления других кислотореагирующих веществ (кислых фосфатов, продуктов гидролиза белка и др.). Следствием возрастания кислотности является глубокое изменение белков, укрепление структурно-механических свойств клейковины, уменьшение ее растяжимости и увеличение упругости. Слабая непосредственно после помола клейковина при отлежке приобретает свойства средней; средняя по силе становится сильной, а сильная – очень сильной.

Длительность созревания муки зависит от ее сорта, влажности и условий хранения. Повышение выхода муки, ее влажности и температуры хранения ускоряет процесс созревания, т.к. создаются благоприятные условия для окислительно-восстановительных процессов. Для ускорения созревания используют химические улучшители, а также пневматическое перемещение муки с помощью сжатого, особенно нагретого, воздуха.

Созреванию подвергают только пшеничную муку; ржаная мука при отлежке свои свойства не изменяет, поэтому в созревании не нуждается.

Существует два способа транспортирования и хранения муки на предприятиях: тарный, когда муку перевозят и хранят в мешках, и  бестарный, когда муку перевозят в автомуковозах и хранят в бункерах или силосах. Бестарный способ перевозки и хранения муки имеет ряд преимуществ перед тарным, т.к. позволяет механизировать и автоматизировать операции, а также снизить потери муки.

В настоящее время используется бестарный способ хранения муки в емкостях различных конструкций и размеров, изготовленных из металла, монолитного или сборного железобетона. Емкости состоят из верхней цилиндрической или прямоугольной части и нижней конусной. Емкости, у которых отношение высоты (без конусной части) к меньшему диаметру больше или равно 1,5, называются силосами. Если это отношение меньше 1,5, то такие емкости называются бункерами. В каждом силосе муку хранят только одного сорта и одной партии. Для работы предприятия склад должен обеспечивать хранение не менее 7-суточного запаса муки.

Перед подачей муки для приготовления теста производится ее подготовка к производству, которая заключается в подсортировке отдельных партий, их просеивания и магнитной очистке. Муку со слабой клейковиной смешивают с сильной; муку, темнеющую в процессе переработки, - с нетемнеющей и т.д. Соотношение компонентов в мучной смеси определяет лаборатория на основе анализа. Обычно смешивают две или три партии на специальных машина - мукосмесителях. Для просеивания муки с целью удаления случайных посторонних примесей применяют бураты, вибросита или просеиватели, рабочим органом которых являются сита из стальной сетки с ячейками определенного размера. Для очистки муки от металломагнитных примесей в выходных каналах просеивающих машин устанавливают магнитные уловители.

 Хранение и подготовка дополнительного сырья к производству

Вода. Качество питьевой воды определяется ГОСТ 2874-82. На каждом хлебозаводе должен быть запас холодной воды, рассчитанный на 8 ч работы предприятия, и запас горячей воды на 4 ч работы.

Для приготовления теста на 100 кг муки расходуют от 35 до 75 л питьевой воды. Количество воды в тесте зависит от вида муки и изделий, влажности ее, количества сахара и жира, добавляемых по рецептуре, которые как бы разжижают тесто.

Соль. В рецептуру почти всех хлебобулочных изделий входит поваренная соль в количестве от 1 до 2,5% к массе муки. Она улучшает вкус изделий, существенно влияет на физические свойства теста, укрепляя ее клейковину. Состояние же дрожжей в присутствии соли ухудшается, т.к. она задерживает процессы спиртового и молочнокислого брожения в тесте. Качество поваренной соли должно соответствовать ГОСТ 13830.

Соль доставляют на хлебозавод в мешках или насыпью и хранят в отдельных помещениях. Раствор соли готовят в солерастворителе, который представляет собой бак из двух отделений. Одно заполнено слоем соли, в который поступает вода, образуя насыщенный раствор 26%-й концентрации; второе служит отстойником раствора соли после фильтрации.

Дрожжи. В хлебопечении применяют прессованные, сушеные и жидкие дрожжи и дрожжевое молоко.

Прессованные дрожжи представляют собой выращенные в особых условиях дрожжевые клетки, выделенные из среды, в которой они размножались. В соответствии с ГОСТ 171 влажность их составляет до 75%, поэтому они являются скоропортящимся продуктом и требуют хранения при температуре 0-4^оС в течение не более 12 сут. В связи с этим при необходимости дрожжи сушат до влажности 8-10%. Сушеные дрожжи могут храниться до года.  Важным показателем качества  дрожжей является их подъемная сила. Хорошие дрожжи поднимают тесто за 60-65 мин. Расход прессованных дрожжей для приготовления пшеничного теста составляет 0,5-3% к массе муки и зависит от ряда факторов: подъемной силы дрожжей, длительности процесса брожения теста и способа его приготовления, количества сахара и жира, содержащихся в тесте, т.к. они угнетают деятельность дрожжей.

Жидкие дрожжи представляют собой мучную среду, в которой находятся активные дрожжевые клетки и молочнокислые бактерии. Их готовят непосредственно на хлебозаводе. Они применяются для разрыхления пшеничного теста в количестве 20-35% к массе муки.

Дрожжевое молоко – это жидкая суспензия дрожжей в воде, полученная при сепарировании культурной среды после размножения в ней дрожжей на дрожжевых предприятиях. Его доставляют на хлебозавод в термоизолированных цистерная – молоковозах, из которых оно поступает в приемные металлические емкости, оборудованные мешалками, где хранится в течение 1,5-2 сут при температуре 6-10^оС. Качество дрожжевого молока должно соответствовать ОСТ 18-369.

Сахар-песок. В хлебопечении применяют сахар-песок и сахарную пудру, качество которых должно соответствовать ГОСТ 21 и ГОСТ 22. Сахар-песок добавляют в тесто при приготовлении булочных и сдобных изделий в количестве 2,5-30% к массе муки, сахарную пудру используют для отделки поверхности сдобных изделий.

Сахар-песок оказывает существенное влияние на качество теста и готового хлеба. Он разжижает тесто, поэтому надо делать поправку на количество вносимой воды; его добавление в небольшом количестве (до 10%) ускоряет брожение теста, а при повышенной дозировке – угнетает. Поэтому, если по рецептуре требуется большое количество сахара и жира, то их вносят в тесто в конце брожения. Эта операция называется отсдобкой.

На хлебозаводе, как правило, хранят 15-суточный запас сахара-песка, который обычно поступает в мешках. При подготовке к производству сахар-песок растворяют в воде в бачках с мешалками при температуре около 40^оС до концентрации раствора 55%, а затем перекачивают в сборники. Возможно поступление сахара на завод в виде сахарного сиропа.

Жир вносят в тесто в количестве до 20-30%. Для приготовления большинства изделий используют маргарин, для некоторых видов сдобных изделий – животное масло, для горчичного хлеба и горчичных баранок – растительное (горчичное) масло. Растительные масла применяются также при разделке теста, для смазки форм и листов. Качество маргарина должно соответствовать ГОСТ 240, подсолнечного масла – ГОСТ 1128.

Жиры повышают энергетическую ценность изделий, улучшают вкусовые кчества, увеличивают объем хлеба, повышают пластичность теста, несколько укрепляют клейковину. В то же время они снижают интенсивность брожения теста. Твердые жиры растапливают в бачках с водяной рубашкой и мешалкой. Температура маргарина при этом не должна превышать 40-45^оС, иначе произойдет расслоение массы на жир и воду, что нарушит равномерное распределение жира в тесте.

 Приготовление теста 

Для каждого сорта хлеба существуют унифицированные рецептуры, в которых указывается сорт муки и расход каждого вида сырья (в кг на 100 кг муки). На их основании лаборатория хлебозавода составляет производственную рецептуру, в которой указывается дозировка муки, дополнительного сырья, растворов полуфабрикатов (закваски, заварки, жидких дрожжей) на замес одной порции опары (закваски) и теста в зависимости от мощности завода, его оборудования, принятого способа тестоведения, а также технологический режим приготовления изделий (температура, влажность, кислотность полуфабрикатов, продолжительность брожения, обминок, условия расстойки и выпечки).

В настоящее время в хлебопекарной промышленности применяются различные способы приготовления пшеничного теста, классификация которых дана на рис. 20.

Традиционными способами приготовления пшеничного теста являются опарный и безопарный. Перечень и соотношение рецептурных компонентов в тесте для различных видов и сортов хлебных изделий могут быть весьма различными.

Опарные способы предполагают приготовление теста в две фазы: первая –   приготовление опары и вторая – приготовление теста. В зависимости от количества муки и воды в опаре, различаются способы приготовления на большой густой опаре (65-70% муки от общего ее количества расходуется на замес опары), на густой опаре (45-55% муки вносится в опару) и на жидкой опаре (30% муки расходуется на опару). Приготовлению опары может предшествовать еще одна фаза (малая опара).

 Замес теста, Это короткая, но весьма важная технологическая операция. Длительность замеса пшеничного теста составляет 7-8 мин, для ржаного – 5-7 мин. Цель замеса – получить однородную массу теста с определенными структурно-механическими свойствами. При замесе протекают физико-механические и коллоидные процессы, которые взаимно влияют друг на друга. Коллоидные процессы, или процессы набухания, связаны с основными составными частями муки – белками и крахмалом. Белки пшеничной муки, поглощая влагу, резко увеличиваются в объеме и образуют клейковинный каркас, внутри которого находятся набухшие зерна крахмала и частицы оболочек. Слипание частиц в сплошную массу, происходящее в результате механического перемешивания, приводит к образованию теста. Однако чрезмерный замес может вызвать разрушение уже образовавшейся структуры теста, что приведет к ухудшению качества хлеба.

Тесто после замеса состоит из трех фаз: твердой, жидкой и газообразной. Твердая фаза в пшеничном тесте состоит из набухших нерастворимых в воде белков, зерен крахмала и частиц оболочек. Она преобладает над жидкой фазой, в состав которой входят водорастворимые вещества (сахар, соль, водорастворимые белки и др.). Кроме того, основная часть жидкой фазы пшеничного теста связана набухшими белками. Газообразная фаза представлена пузырьками воздуха, захваченными тестом при замесе. В ржаном тесте отсутствует клейковинный каркас, значительная часть белков (до 97%) неограниченно набухает, превращаясь в жидкую фазу, в состав которой входят также слизи и большое количество декстринов, сахаров и других веществ. Этим объясняется липкость ржаного теста.

Брожение теста охватывает период времени с момента его замеса до деления на куски. Цель брожения – разрыхление теста, придание ему определенных структурно-механических свойств, необходимых для последующих операций, а также накопление веществ, обуславливающих вкус и аромат хлеба, его окраску.

Комплекс процессов, одновременно протекающих на стадии брожения и взаимно влияющих друг на друга, объединяют под общим понятием созревание теста. Оно включает в себя микробиологические (спиртовое и молочнокислое брожение), коллоидные, физические и биохимические процессы.

Спиртовое брожение вызывается дрожжами, в результате которого сахар превращается в спирт и диоксид углерода. Источником сахаров являются собственные сахара муки, но главную массу составляет мальтоза, образовавшаяся в тесте при расщеплении крахмала. Скорость брожения зависит от температуры, кислотности среды, количества дрожжей и ускоряется при увеличении количеств дрожжей и повышении их активности, при достаточном содержании сбраживаемых сахаров, аминокислот, фосфорнокислых солей. Повышенное содержание соли, сахара, жира тормозит газообразование в тесте. Брожение ускоряется при добавлении в тесто амилолитических ферментных препаратов.

Молочнокислое брожение вызывается молочнокислыми бактериями, которые попадают в тесто из воздуха с мукой и расщепляют глюкозу до молочной кислоты. Существуют два вида молочнокислых бактерий: гомоферментативные, образующие только молочную кислоту, и гетероферментативные, которые наряду с молочной кислотой вырабатывают другие кислоты (уксусную, янтарную, лимонную и др.). При снижении температуры и влажности теста последние начинают развиваться с большей скоростью, в результате резко возрастает кислотность теста и ухудшается вкус хлеба. Поэтому кислотность теста является признаком его созревания, а кислотность хлеба – один из показателей его качества, включенный в стандарт.

Коллоидные процессы, начавшиеся на стадии замеса, продолжаются в процессе брожения. В зависимости от свойств муки возможно ограниченное и неограниченное набухание белков. При ограниченном набухании белки только увеличиваются в размерах, а при неограниченном – меняется форма белковой молекулы. У муки с сильной клейковиной почти до конца брожения происходит ограниченное набухание, при этом свойства теста улучшаются. У муки со слабой клейковиной наблюдается неограниченное набухание и тесто разжижается, поэтому продолжительность брожения теста из такой муки должно быть сокращено.

В результате физических процессов повышается температура теста на 1-2^оС и происходит увеличение его объема за счет насыщения диоксидом углерода.  

Биохимические процессы, протекающие в тесте, - одни из важнейших, т.к. от них зависят и микробиологические, и коллоидные, и физические превращения. Суть их состоит в том, что под действием ферментов муки, дрожжей и микроорганизмов происходит расщепление составных компонентов муки, прежде всего белков и крахмала. При интенсивном разложении белков, особенно в слабой муке, тесто расплывается и хлеб получается неудовлетворительного качества. При расщеплении крахмала ферментами идет образование мальтозы, которая расходуется на брожение теста и участвует в процессе выпечки, определяя вкус и аромат хлеба.

Интенсивность протекания всех рассмотренных процессов зависит от температуры. Оптимальная температура для спиртового брожения в тесте около 35^оС, а для молочнокислого – 35-40^оС, поэтому повышение температуры теста влечет за собой усиление нарастания кислотности. Оптимальная температура брожения теста 26-32^оС. Повышенную температуру можно рекомендовать для приготовления теста из сильной муки, тесто из слабой муки следует готовить при более низких температурах.

Обминка теста. В процессе брожения тесто, которое готовится порционно, подвергается обминке, т.е. кратковременному повторному промессу в течение 1,5-2,5 мин. При этом происходит равномерное распределение пузырьков диоксида углерода в массе теста, улучшается его качество. Мякиш хлеба приобретает мелкую, тонкостенную и равномерную пористость.

 Разделка теста 

Она включает деление теста на куски, округление, предварительную расстойку, формование тестовых заготовок и окончательную расстойку.

Деление теста на куски. Эта операция должна обеспечить получение заданной массы хлеба. Допустимое отклонение массы отдельных кусков не должно превышать ±1,5%.  Деление осуществляется на тестоделительных машинах по объемному принципу. Существуют делительные машины, отсекающие тесто от жгута, разделяющие его на куски мерными карманами при различном нагнетании теста (шнековом, валковом, лопастном и др.) и штампующие куски теста.

Округление кусков теста. Этот процесс необходим для придания кускам теста шарообразной формы, для сглаживания неровностей на поверхности кусков и создания пленки, которая препятствует выходу газов из теста в процессе предварительной расстойки. Наличие пленки дает равномерную пористость мякишу при выпечке. При производстве круглых подовых изделий эта операция является операцией окончательного формования кусков теста, после которой они поступают на окончательную расстойку. При производстве многих видов изделий округление является лишь первой операцией формования. Округление ведут в тестоокруглительных машинах различных видов: с конической, цилиндрической и плоской рабочей поверхностью.

Предварительная расстойка. Это кратковременный процесс отлежки кусков теста в течение 5-8 мин в определенных условиях, в результате которого ослабевают возникшие в тесте при делении и округлении внутренние напряжения и восстанавливаются частично разрушенные отдельные звенья клейковинного структурного каркаса. Предварительная расстойка осуществляется на ленточных транспортерах или шкафах, внутри которых устанавливают систему ленточных транспортеров или цепной люлечный конвейер. Брожение на этой стадии не играет практической роли, поэтому здесь не нужно создавать особых температурных условий.

Формование тестовых заготовок. Это процесс придания кускам теста формы, соответствующей данному сорту изделий. Он осуществляется на специальных формовочных машинах.

Окончательная расстойка. Цель этого процесса – брожение теста, которое необходимо для восполнения диоксида, удаленного в процессе деления, округления и формования. Если выпекать хлеб без окончательной расстойки, то он получается низкого объема, с плотным, плохо разрыхленным мякишем, с разрывами и трещинами в корке. В процессе расстойки формируется структура пористости будущего изделия. Поверхность тестовых заготовок становится гладкой, эластичной и газонепроницаемой. Для ускорения брожения и предотвращения заветривания наружных слоев теста окончательная расстойка проводится в атмосфере воздуха определенной температуры (35-40^оС) и относительной влажности (75-85%). Длительность расстойки колеблется от 25 до 120 мин в зависимости от массы кусков, условий расстойки, свойств муки, рецептуры теста и ряда других факторов. На современных тесторазделочных поточных линиях эта операция проводится в конвейерных шкафах окончательной расстойки и в расстойных универсальных агрегатах.

 Выпечка хлеба

Процессы, происходящие при выпечке хлеба. Изменения. Характеризующие переход тестовой заготовки в процессе выпечки в хлеб, является результатом целого комплекса процессов – физических, микробиологических, коллоидных и биохимических. В основе всех процессов лежат физические явления – прогревание теста и вызываемый им внешний влагообмен между тестом – хлебом и паровоздушной средой пекарной камеры и внутренний тепломассообмен в тесте-хлебе.

Физические процессы. В начале выпечки тесто поглощает влагу в результате конденсации паров воды из среды пекарной камеры; в этот период масса куска теста-хлеба несколько увеличивается. После прекращения конденсации начинается испарение влаги с поверхности, которая к этому времени прогревается до 100^оС, превращаясь в сухую корку. Часть влаги при образовании корки испаряется в окружающую среду, а часть (около 50%) переходит в мякиш, т.к. влага при нагревании переходит от более нагретых тел (корка) к менее нагретым (мякиш). Вследствие этого содержание влаги в мякише горячего хлеба на 1,5-2,5% выше содержания ее в тесте. Обезвоженная корка прогревается в процессе выпечки до 160-180^оС, а температура в центре мякиша поднимается до 95-97^оС. Выше этой температуры он не прогревается из-за высокой влажности. (45-50%).

Биохимические и микробиологические процессы. В первые минуты выпечки спиртовое брожение внутри теста ускоряется и при 35^оС достигает максимума. В дальнейшем брожение затухает и при 50^оС прекращается, т.к. дрожжевые клетки отмирают, а при 60^оС приостанавливается жизнедеятельность кислотообразующих бактерий. В результате остаточной деятельности микрофлоры во время выпечки в тесте-хлебе увеличивается содержание спирта, диоксида углерода и кислот, что повышает объем хлеба и улучшает его вкус. Кроме того, в первые минуты выпечки происходит тепловое расширение воздуха и газов внутри теста, что существенно влияет на увеличение его объема.

Биохимические процессы связаны с изменением состояния крахмала и белков, и при температуре 70-80^оС они прекращаются. Крахмал при выпечке клейстеризуется и энергично разлагается, причем его гидролиз в ржаном тесте идет интенсивнее, чем в пшеничном. Белки при выпечке также расщепляются с образованием промежуточных продуктов. Глубина и интенсивность расщепления крахмала и белков влияют на характер протекания химических процессов, определяющих цвет корки пшеничного хлеба, его вкус и аромат. Это связано с тем, что в результате окислительно-восстановительного взаимодействия образовавшиеся сахара вступают в реакцию с продуктами разложения белков и образуют темноокрашенные вещества – меланоидины и ароматические соединения. Цвет же ржаного хлеба обусловлен в основном содержанием других соединений - меланинов, образующихся в хлебе при участии некоторых аминокислот и ферментов.

Коллоидные процессы. Белки и крахмал при выпечке претерпевают существенные изменения. При 50-70^оС одновременно протекают процессы денатурации 9свертывания) белков и клейстеризация крахмала. Белки при этом выделяют воду, поглощенную при замесе теста, уплотняются, теряют эластичность и растяжимость. Прочный каркас свернувшихся белков закрепляет форму хлеба. Влага, выделенная белками, поглощается крахмалом. Однако этой влаги недостаточно для полной клейстеризации крахмала, и процесс протекает сравнительно медленно и заканчивается при прогреве мякиша до 95-97^оС. Клейстеризуясь, крахмальные зерна прочно связывают влагу, поэтому мякиш хлеба кажется более сухим, чем тесто.

Режимы выпечки определяются степенью увлажнения среды пекарной камеры, температурой в различных ее зонах и продолжительностью процесса. Режим выпечки зависит от сорта хлеба, вида и массы изделия, качества теста, свойств муки, а также от конструкции печи. Решающим фактором является масса тестовой заготовки. Продолжительность выпечки колеблется от 8-12 мин для мелкоштучных изделий до 1 ч для ржаного хлеба массой 1 кг.

Для большинства пшеничных и ржаных изделий режим выпечки включает три периода. В первый период выпечка протекает при высокой относительной влажности (до 80%) и сравнительно низкой температуре паровоздушной среды пекарной камеры (110-120^оС) и длится 2-3 мин. За это время тестовая заготовка увеличивается в объеме, а пар. Конденсируясь, улучшает состояние ее поверхности. В конце первого периода необходим интенсивный подвод теплоты для повышения температуры до 240-280^оС. Второй период идет при высокой температуре в несколько пониженной относительной влажности газовой среды. При этом образуется корка, закрепляются объем и форма изделий. Третий период – это завершающий этап выпечки. Он характеризуется менее интенсивным подводом теплоты (180^о var container = document.getElementById('nativeroll_video_cont'); if (container) { var parent = container.parentElement; if (parent) { const wrapper = document.createElement('div'); wrapper.classList.add('js-teasers-wrapper'); parent.insertBefore(wrapper, container.nextSibling); } }