Фактори, що впливають на усихання хлібобулочних виробів. На

швидкість остигання хліба, а значить і величину його усихання, впливають температура повітря у хлібосховищі, його відносна вологість, швидкість оми­вання хліба, що остигає, повітрям; спосіб укладання хліба, вологість хліба, йо­го форма і маса, стан пористості, пропеченість і величина упікання, наявність пакування.

Температура повітря у хлібосховищі є одним із основних факторів, від яких залежить швидкість остигання хліба і величина його усихання. Чим нижча темпе­ратура хлібосховища, тим швидше охолоджується хліб. Про це свідчать дані табл. 9.2, які були одержані у ВНДІХП. Так, при температурі 10 °С хліб остигнув до ЗО °С у центрі м'якушки майже в 2 рази швидше, ніж при ЗО °С і усихання йо­го було на 2 % меншим.

Вологість повітря впливає на швидкість випаровування вологи з поверхні продукції. Підвищення відносної вологості повітря у хлібосховищі супровод­жується зниженням різниці парціальних тисків парів на поверхні хліба і в повітрі, що знижує швидкість усихання хліба. У перший період усихання ос­новну роль відіграє температурний фактор. Внаслідок високої температури хліба на його поверхні створюється високий парціальний тиск парів води, то­му різниця між парціальним тиском на поверхні хліба і в повітрі незначна. Відносна вологість має більше значення у другий період усихання, коли хліб уже охолов.

Остигання хліба прискорюється, якщо він омивається повітрям зі швидкістю 0,3-0,5 м '. Усихання при цьому зменшується на 0,5-0,7 % порівняно з тим, ко­ли повітря у хлібосховищі нерухоме. Тому для зниження втрат доцільно у перший період усихання застосовувати вентилювання повітря у хлібосховищі.

На усихання впливає також спосіб укладання хліба. Хліб, що зберігається на стелажах, охолоджується швидше, ніж у ящиках. Щільна укладка хліба у ящики затримує його остигання і призводить до підвищення витрат на усихання при­близно на 0,6-1,0 %. Тому доцільно було б спочатку охолодити хліб, а потім зберігати в ящиках.

У другому періоді усихання хліб краще зберігати при підвищеній відносній вологості повітря у закритих контейнерах або спеціальних камерах з кон­диціюванням повітря при 20-25 °С. Чим вища вологість хліба, більша його пито­ма поверхня, менша маса, тим більша величина усихання. Подовий хліб усихає менше, ніж фермовий тієї ж маси, бо має меншу вологість, меншу питому по­верхню. Усихання обернено пропорціональне упіканню. Чим більше упікання, тим менше усихання.

Усихання значно уповільнюється при пакуванні виробів. Вологість м'якушки упакованого хліба не змінюється. Поряд з цим підвищується її жорсткість і криш-куватість. Тобто поряд з процесом усихання відбувається процес черствіння. Ці два процеси взаємопов'язані. 9.2. Черствіння хліба

Черствіння хліба обумовлюється складними процесами, які відбуваються у високополімерних речовинах м'якушки хліба і призводять до погіршення її структурно-механічних властивостей. М'якушка набуває жорсткості, втрачає

пружність та еластичність, знижується її здатність поглинати воду, рис.9.2. Скоринка хліба з хрусткої стає м'якою, еластичною.

Одночасно зі зміною структурно-ме­ханічних властивостей скоринки і м'якушки змінюється смак і аромат, з'являється спе­цифічний запах черствого хліба. У процесі черствіння відбуваються зміни у мікрострук­турі м'якушки хліба.

Процес черствіння вивчається вже більше ста років, але і на сьогодні сутність його і ме­ханізм не досить ясні. Вважається, що черствіння пов'язане зі старінням клейстери-

зованого крохмалю і денатурованих білків, а також зміною форм зв'язку води в черствому хлібі.

Роль крохмалю в процесах черствіння. Черствіння хліба пов'язане у першу чергу з процесами зміни стану крохмалю. Під час випікання зерна крох­малю частково клейстеризуються, зв'язують вільну воду тіста і воду, що виділяється внаслідок коагуляції білків. При цьому крохмаль частково перехо­дить з кристалічного стану в аморфний, зерна його набухають, збільшуються в об'ємі.

При зберіганні хліба відбувається зворотній процес. Клейстеризований крохмаль з аморфного стану частково переходить у кристалічний. Відбувається ретроградація крохмалю. Поняття «ретроградація крохмалю» було вперше за­пропоноване в 1902 році Л.Лінде як перехід крохмалю з аморфного стану в кри­сталічний при його старінні. Повернення крохмалю в кристалічний стан було підтверджене І.Р.Катцем (1910-1930 pp.) за допомогою рентгенографії.

Оскільки для повної клейстеризації крохмалю в тісті обмаль води, під час випікання клейстеризуються лише поверхневі шари крохмальних зерен. Тому м'якушка свіжовипеченого хліба дає рентгеноспектр, що віддзеркалює поєднання елементів аморфного і кристалічного стану крохмалю. Рентгенос­пектр черствої м'якушки хліба поєднує у собі елементи спектру свіжовипечено­го хліба і спектр, типовий для кристалічної будови нативних зерен крохмалю. Чим черствіший хліб, тим ближчий за характером до спектру крохмалю борош­на його рентгеноспектр.

Аморфна структура крохмалю стабільна при температурі, більшій 60 °С. То­му при нагріванні черствого хліба при температурі, вищій за 60 °С, віднов­люється його свіжість.

Ретроградацію крохмалю в процесі черствіння можна пояснити змінами стану складових крохмалю — амілози та амілопектину, їх оборотною агрегацією. На цей час нема єдиної думки про механізм цих змін. Одним з поширених пояс­нень процесу черствіння є наступне. При старінні розгалужені ланцюги молеку­ли амілопектину притягуються, утворюють асоціати. Поряд з цим відбувається також агрегація лінійних ланцюгів молекул амілози внаслідок можливого утво-

рення між ними водневих зв'язків по гідрок­сильних групах. При цьому утворюються агре­гати у вигляді сітчастої структури. Це обумов­лює зменшення об'єму крохмальних зерен, збільшення їх твердості, внаслідок чого м'якушка хліба стає твердою і крихкою, рис. 9.3.

Таким чином, можна припустити, що у процесі старіння м'якушки хліба відбувається агрегація молекул амілопектину і амілози. Це явище викликає ущільнення структури м'якушки, надання їй жорсткості.

Агрегацію амілози та амілопектину може гальмувати утворення комплексів крохмаль­них полісахаридів з білковими речовинами

або ліпідами. Між аміногрупами білків і гідроксильними групами крохмальних полісахаридів можливе утворення водневих зв'язків.

Дослідженнями за допомогою мікроскопу встановлено, що при черствінні відбуваються зміни у мікроструктурі м'якушки хліба. У м'якушці міжпорові стінки побудовані з суцільної маси коагульованих при випіканні білків, у середині яких вкраплені набухлі, частково клейстеризовані зерна крохмалю. У свіжому хлібі білкова маса щільно обгортає поверхню крохмальних зерен, під мікроскопом не проглядається чіткої межі між ними.

У м'якушці черствого хліба зерна клейстеризованого крохмалю прогляда­ються більш чітко внаслідок того, що навколо поверхні зерен утворюються тонкі повітряні прошарки. Утворення повітряних прошарків є наслідком зменшення об'єму крохмальних зерен у зв'язку з їх кристалізацією. У більш черствого хліба повітряні прошарки помітніші.

Вважається, що зменшення крохмальних зерен у об'ємі, утворення повітря­них прошарків між ними і зкоагульованим білком є причиною, що обумовлює підвищену здатність черствого хліба кришитись.

Під мікроскопом помітних змін у білковому комплексі при зберіганні хліба не

вдається помітити. Роль білкової фракції у процесах черствіння хліба.

Роль білків у черствінні хліба до кінця не виявлена. Дослідженнями встановлено, що денатурована у про­цесі випікання клей­ковина при старінні

віддає вологу, знижується її гідратаційна здатність, а це призводить до ущільнення структури, тобто при зберіганні хліба продовжується денатурація білків. Вивільне­на вода мігрує до фракції крохмалю (рис. 9.4). Оскільки у хлібі клейковина утворює каркас з тонких плівок, в якому розміщені частково клейстеризовані зерна крохма­лю, можна припустити, що втрата білками води впливає на жорсткість м'якушки.

Тобто процес черствіння обумовлюється як ретроградацією крохмалю, так і трансформацією клейковинних білків.

Зміни у білках м'якушки хліба відбуваються в 4-6 разів повільніше, ніж у її клейстеризованому крохмалі. Оскільки крохмалю у хлібі в 5-7 разів більше, ніж білків, то основна роль у черствінні хліба належить ретроградації крохмалю.

Єдиної думки про ступінь міграції вологи між крохмалем і білками немає. Припускається, що міграція між цими двома компонентами є двосторонньою, однаково важливою.

Вважається, що певну роль у черствінні хліба відіграють пентозани. Гідрато-вані пентозани немов «огортають» молекули амілози та амілопектину і тим са­мим запобігають утворенню ними асоціатів, тобто знижують швидкість ретро­градації крохмалю.

Є наукові дані про те, що при підвищенні вмісту білків у хлібі черствіння його при зберіганні уповільнюється.

Старіння м'якушки залежить не лише від вмісту власних білків борошна. Внесення в тісто білкових збагачувачів — соєвого борошна, сухого молока тощо, також сприяє уповільненню черствіння.

Роль води у процесах черствіння хліба. М.І. Княгінічев пов'язує черствіння із структуруванням води у мікропорожнинах, що утворюються між молекулами біополімерів при випіканні та зберіганні хліба.

При випіканні хліба збільшується дифузія води у міжмолекулярні простори крохмалю і білків. У цих умовах молекули набувають гнучкості, між їх ланцюгами утворюються мікро- і макропорожнини (рис. 9.5), заповнені водою. У свіжовипе-

ченому хлібі стінки пор — це набухла система, в якій частина молекул води зв'язана, друга — розподілена у міжмолекулярних просторах денатурованого білку і частково клейстеризованого крохмалю. Ця система розглядається як на­бухлий безструктурний еластичний драгль.

При охолодженні та зберіганні хліба гнучкі ланцюги молекул крохмалю збли­жуються і утворюють механічно міцну сітку, яка утримується міжмолекулярними ван-дерваальсовими силами.

Вода, яка міститься у мікропорожнинах, що утворилися, знаходиться в упо­рядкованому стані завдяки високій полярності її молекул і електростатичним си-

лам поверхні мікропорожнин, стінки яких утворені молекулами крохмалю та білків. У результаті цього виникає єдина структурна система молекул води, крох­малю і білків, хліб набуває ознак черствості.

При освіжуванні хліба шляхом нагрівання структура води в мікропорожнинах руйнується і ланцюги високополімерів можуть повернутись у стан, притаманний свіжовипеченому хлібу.

Багато досліджень присвячено вивченню зміни співвідношення вільної та зв'язаної води у хлібі. Зміни цього співвідношення впливають на властивості м'якушки, а при зберіганні характеризують ступінь збереження свіжості. Так, дослідженнями, проведеними в КТІХПІ В.Г.Юрчак, Н.І.Берзіною, І.М.Ройтером при вивченні впливу різних технологічних факторів на ступінь черствіння хліба і вміст зв'язаної води, встановлено, що погіршення стислості м'якушки хліба су­проводжується зменшенням вмісту в ньому зв'язаної води (габл. 9.3).

Очевидно, зниження кількості зв'язаної води є наслідком змін, які відбува­ються в крохмалі та білках при зберіганні хліба.

Роль температури в процесах черствіння. Вплив температури при зберіганні хліба на його черствіння досліджено досить глибоко. Встановлено,

що черствіння уповільнюється при більш високій температурі та прискорюється при її зни­женні.

На рис. 9.6 показана стислість м'якушки батонів з пшеничного борошна 1 сорту при зберіганні їх протягом 6 год після випікання при різній тем­пературі.

В межах температур від 1 до 10 °С швидкість черствіння суттєво не змінюється. В разі підвищення температури з 10 до 30 °С черствіння уповільнюється.

Про це свідчить вища стислість м'якушки на пе-

нетрометрі.

Деякі дослідники вважають, що черствіння хліба подібне до процесів крис­талізації високополімерних систем при охолодженні. Швидкість процесу крис­талізації зростає зі зниженням температури, проходить через максимум, після чо­го знижується до нуля, тобто до температури, при якій рухливість молекул стає надто низькою для того, щоб відбулася кристалізація.

Дані, наведені в т абл. 9.4, підтверджують, що черствіння хліба підлягає цій закономірності. Хліб зберігає свіжість в інтервалі температур від 60 до 90 °С і від -20 °С і нижчій. При зниженні температури зберігання з 50 до -2 °С

швидкість черствіння хліба зростає до максимуму, після чого зменшується, а при -20 °С призупиняється. Найшвидше черствіють вироби в інтервалі тем­ператур від +24 до -7 °С.

Збереження хлібом свіжості при температурі 60 °С і вище обумовлене нестійкістю кристалічної форми крохмальних молекул при високій температурі, що перешкоджає кристалізації крохмалю. На жаль, зберігати хліб при темпера­турі 60 °С практично недоцільно. При підвищеній температурі відбувається ве­лике усихання хліба і можлива його мікробіологічна порча. При низьких темпера­турах (глибокому заморожуванні) знижується кінетична рухливість молекуляр­них ланцюгів амілози і амілопектину крохмалю, що запобігає ретроградації крохмалю та ущільненню білку. Тому ефективним способом запобігання черствінню може бути заморожування виробів. Охолоджений після випікання хліб швидко заморожують при температурі -(20-30) °С зі швидкістю циркуляції повітря до 3 м/с. Заморожені вироби зберігають при температурі від -15 до -20 °С. Щоб запобігти глибоким змінам у біополімерах хліба, його не рекомендується зберігати в замороженому стані довше 10 діб. Розморожені вироби практично зберігають якість свіжих.

Фактори, що обумовлюють сповільнення черствіння. Черствіння хліба зумовлене його висиханням і старінням високополімерів — крохмалю та білку. В результаті цих процесів знижується гідрофільність колоїдів хліба, погіршується здатність м'якушки до набухання та поглинання води, змінюється його мікрост­руктура. Факторами, що впливають на черствіння, є якість хліба, склад рецепту­ри, параметри технологічного режиму виробництва хліба, умови зберігання.

Технологічний процес приготування хліба повинен забезпечити високу якість продукції. Хліб, що має великий об'єм, добре розвинену пористість, суху еластичну м'якушку, краще зберігає свіжість. Сповільнюють процес черствіння технологічні заходи, при застосуванні яких зростає ступінь набухання колоїдів борошна, поглиблюється ферментативний гідроліз крохмалю та білків у процесі приготування тіста. Повільніше черствіє хліб, виготовлений на великих рідкій або густій опарах, на рідких дріжджах. Ефективні в цьому відношенні підсилена механічна обробка тіста, оптимальні режими вистоювання і випікання хліба, а та­кож дотримання норм зволоження пекарної камери.

Краще зберігають свіжість вироби, виготовлені з високобілкового борошна або з доданням білків. Білки роблять структуру м'якушки хліба міцнішою, підси­люються гідратаційні зв'язки. Це уповільнює втрату вологи при зберіганні хліба.

Цукор і продукти гідролізу крохмалю — мальтозна і глюкозна патоки здатні затримувати процес черствіння. Сповільнюють черствіння хліба, підвищуючи

його гідрофільні властивості, ферментні препарати, гідрофільні колоїди — кар-бюлоза, метилцелюлоза, Na-карбоксиметилцелюлоза, жири. Поверхнево-ак­тивні речовини утворюють комплекси з крохмальними полісахаридами, тим са­мим перешкоджають агрегації амілози та амілопектину крохмалю, що відбу­вається при старінні м'якушки хліба.

Процес ретроградації крохмалю затримується при додаванні до нього пен­тозанів. Тому житній і житньо-пшеничний хліб, у якому міститься більше пенто­занів, ніж у пшеничному, повільніше черствіє.

Ефективно затримує процес черствіння ферментний препарат Новаміл, що містить мальтогенну а-амілазу. Цей фермент, маючи температурний оптимум 54-75 °С, проявляє найбільшу активність при температурі клейстеризації крох­малю. Він гідролізує амілозу і амілопектин з утворенням переважно мальтози і низькомолекулярних декстринів, але надмірної деполімеризації крохмалю не відбувається, тому що мальтогенна амілаза швидко інактивується при темпера­турі, вищій за 75 °С.

Внаслідок накопичення в м'якушці мальтози і низькомолекулярних декст­ринів у хлібі збільшується кількість зв'язаної води, затримується процес ретро­градації крохмалю.

Застосування Новамілу може подовжити тривалість зберігання виробами свіжості до 3-х діб.

Для зменшення усихання хліба рекомендується його швидко охолодити і зберігати при підвищеній відносній вологості повітря у спеціально пристосова­них для цієї мети зашторених вагонетках, закритих контейнерах або в камерах з кондиціонуючими пристроями.

Значно сповільнюється процес черствіння при пакуванні виробів. Паку­вальні матеріали не повинні впливати на їх органолептичні властивості, пропус­кати вологу і леткі речовини.

Одним з ефективних способів зберігання свіжості виробів є їх заморожуван­ня. При надмірно низьких температурах відсутні умови для переходу високо-полімерних сполук у кристалічний стан.