Procese Care Au Loc In Aluat In Timpul Coacerii

1Procese care au loc în aluat în timpul coacerii

Încălzirea bucății de aluat. Se produce ca urmare a transmiterii energiei termice de la cuptor la suprafața bucății de aluat și de aici în interiorul ei. Transferul căldurii de la camera de coacere la aluatul supus coacerii se face prin conducție de la vatră, iar la partea superioară, în principal, prin radiație pentru cuptoarele clasice, și prin convecție forțată, pentru cuptoarele mai noi, încălzite cu aer cald. În toate cazurile, în primele minute de coacere, când din motive tehnologice se face prelucrarea hidrotermică a aluatului prin introducere de abur de joasă presiune, încălzirea bucății de aluat se face pe seama căldurii de vaporizare, pe care aburul o cedează în momentul condensării lui pe suprafața aluatului.

Transformarea aluatului în produs finit are loc ca urmare a deplasării interne a căldurii recepționate de straturile superficiale de la camera de coacere. Acest transfer se face treptat, astfel că ultima porțiune de aluat care se transformă în miez este centrul bucății de aluat. Deplasarea căldurii de la exteriorul la interiorul bucății de aluat se face prin conducție, datorită fazei solide a aluatului, și prin intermediul apei care se deplasează din straturile mai calde spre cele mai reci, în urma creșterii energiei cinetice a moleculelor de apă.

Datorită faptului că aluatul este un corp umed și poros, precum și faptul că, în timpul coacerii, aluatul se transformă treptat în pâine, care este însoțită de modificarea însușirilor termofizice ale aluatului pe toată durata coacerii (capacitate termică masică, coeficient de transfer de căldură), încălzirea aluatului este nestaționară și are un caracter specific și complex.Straturile superficiale ale aluatului din care se formează coaja pâinii se încălzesc foarte repede, depășind în scurt timp temperatura de 100C și tind să atingă temperatura mediului camerei de coacere.

Straturile interioare ale cojii se încălzesc ceva mai lent și prezintă o oprire, o inflexiune în jurul temperaturii de 100C, după care își continuă încălzirea. Oprirea la 100C este caracteristică acestor straturi și ea se explică prin faptul că ele devin temporar zonă de evaporare.

Straturile de miez se încălzesc treptat până la valori ce nu depășesc 100C la sfârșitul coacerii, centrul miezului apropiindu-se de această valoare numai la sfârșitul coacerii.

Fluxurile de căldură recepționate de la camera de coacere și cele transmise în interiorul aluatului variază continuu. Ele sunt mai mari în prima parte a coacerii, când există diferențe mari de temperatură între camera de coacere și straturile superficiale ale aluatului care recepționează căldură, precum și între straturile exterioare și cele interioare ale aluatului. Spre sfârșitul coacerii, aceste diferențe de temperatură scad și, ca urmare, scad și fluxurile de căldură. Din punct de vedere practic, aceasta impune o variație în același sens a temperaturii mai mare în prima parte a coacerii și o temperatură mai scăzută în partea a doua a coacerii.

Încălzirea aluatului este influențată de:

temperatura și umiditatea relativă din camera de coacere;

masa, forma, umiditatea și gradul de afânare a aluatului.

Temperaturi mai mari în prima parte a coacerii și mai mici în cea de-a doua și crearea atmosferei umede de vapori în primele minute accelerează încălzirea.

Modificarea umidității aluatului în timpul coacerii.este rezultatul schimbului de umiditate a acestuia cu mediul camerei de coacere și al deplasării interioare a umidității. Schimbul de umiditate cu camera de coacere constă, la început, în condensarea pe suprafața aluatului a vaporilor de apă introduși pentru prelucrarea hidrotermică a aluatului, respectiv pentru menținerea stratului superficial cât mai mult timp în stare extensibilă și apoi în evaporarea apei din straturile exterioare care se transformă în coajă. Deplasarea interioară a umidității are loc prin difuzie, datorită diferențelor de umiditate dintre straturile aluatului, și prin termodifuzie, datorită diferențelor de temperatură dintre acestea. La începutul coacerii, datorită încălzirii mai puternice a straturilor exterioare ale aluatului și a umectării lor în urma condensării aburului, umiditatea se deplasează prin ambele mecanisme de la exteriorul la interiorul bucății de aluat, rolul principal avându-l termodifuzia. Acest lucru face ca, la sfârșitul coacerii, umiditatea miezului să fie cu 1,5 – 2,5% mai mare decât umiditatea inițială a aluatului. În partea a doua de coacere, ca urmare a deshidratării straturilor exterioare, fluxul de umiditate prin difuzie este dirijat spre exterior, iar cel prin termodifuzie spre interior. Aceste fluxuri devin practic egale și umiditatea miezului în acest timp, practic, nu se modifică.

Procesele biochimice. Amiloliza și proteoliza continuă și la coacere. Intensitatea lor este determinată de modificarea substratului și de influența temperaturii aluatului asupra enzimelor.

Hidroliza amidonului sub acțiunea amilazelor este facilitată de gelatinizarea amidonului și de atingerea temperaturii lor optime de activare. După acest moment, hidroliza se diminuează și se oprește la atingerea temperaturii de inactivare a amilazelor:de 75C pentru -amilază și 85C pentru -amilază. Reducerea timpului de acțiune a -amilazei și deci a cantității de dextrine formate, lucru foarte important în cazul făinurilor obținute din grâu încolțit, se obține prin mărirea acidității, respectiv prin coborârea pH-ului aluatului.

O evoluție asemănătoare are procesul de proteoliză; el este favorizat de coagularea termică a proteinelor și de creșterea temperaturii aluatului. După atingerea temperaturii maxime, situată în domeniul de temperatură a coagulării maxime a proteinelor de 60-70C, la 80-85C proteoliza încetează.

Procesele microbiologice. Sunt provocate de microbiota aluatului, și continuă în prima parte a coacerii, până la distrugerea termică a acesteia. La început, activitatea ei se accelerează odată cu atingerea optimului de temperatură situat, pentru drojdii și bacteriile lactice mezofile, în jurul valorii de 35 C și, pentru bacteriile termofile, la 48-54C, după care își reduce activitatea și încetează complet, drojdia la 50C, bacteriile la 60C.

Cu toate că activitatea bacteriilor lactice continuă și la coacere, aciditatea pâinii este mai mică decât a aluatului introdus la coacere, ca urmare a pierderii prin volatilizarea unei părți a dioxidului de carbon și a acizilor volatili.

Formarea cojii. Are loc în urma evaporării apei din straturile superioare ale bucății de aluat. Ea contribuie la fixarea formei și a volumului pâinii.

Culoarea pâinii este dată în cea mai mare parte de melanoidine, substanțe care se formează printr-o reacție neenzimatică de tip Maillard din zaharuri reducătoare, și substanțe cu gruparea amino liberă, în principal aminoacizi rezultați în urma proceselor biochimice. Intensitatea reacției este influențată de concentrația reactanțlor, zaharurile reducătoare și aminoacizii din aluatul supus coacerii și de temperatură. Reacția are loc după ce stratul exterior al aluatului atinge temperatura de 100C și intensitatea ei crește cu temperatura. În formarea culorii cojii mai intervine, cu rol secundar, procesul de caramelizare a zaharurilor.

Formarea culorii normale a cojii are loc la temperatura de 130-170C. La temperaturi peste 170-175C, coaja începe să se carbonizeze.

Pentru ca pâinea să rezulte cu coaja normal colorată, este necesar ca aluatul să conțină în momentul introducerii în cuptor 2-3% zaharuri nefermentate față de substanța uscată.

Formarea aromei și gustului pâinii, ca urmare a continuării unor transformări chimice, petrecute încă din faza de fermentație a aluatului în urma cărora rezultă, pe lângă alcool etilic, o serie foarte mare de alte substanțe, dintre care cele mai importante sunt trecute în tabel.

Tabel 4.8.1 Unele dintre substanțele aromatice din pâine

După unii autori, se consideră că metil glioxalul, furfurolul, împreună cu unele aldehide și cetone ar fi principalele substanțe volatile care formează aroma pâinii și că ele s-ar găsi în cea mai mare parte în coajă. Formarea unei cantități suficiente de substanțe aromatice este condiționată de stadiul anterior de fermentație a aluatului, forma și mărimea pâinii.

O fermentație corectă a aluatului permite acumularea unor cantități suficiente de acizi și substanțe care contribuie la formarea aromei pâinii. Desfășurarea în atmosferă umedă a primei faze de coacere contribuie la declanșarea reacției Maillard și la formarea compușilor aromei. Pentru obținerea cojii rumene și crocante, restul procesului de coacere trebuie să se desfășoare în mediu uscat, o astfel de coajă prezentând garanția unei arome complete a produsului. Totodată forma simetrică și îngrijită a pâinii, care nu permite crăparea cojii, asigură menținere aromei formate în timpul coacerii iar greutatea mai mare a produsului accentuează aroma și gustul, datorită perioadei prelungite de coacere pe care o necesită.

Modificarea volumului aluatului în timpul coacerii. La introducerea aluatului în cuptor, acesta își marește volumul, apoi creșterea devine mai lentă și la un moment dat se oprește. Luând în considerare acest lucru, procesul de coacere se împarte în două perioade:

perioada volumului variabil;

perioada volumului constant.

Creșterea volumului aluatului în prima perioadă este condiționată de creșterea volumului și presiunii gazelor și de capacitatea aluatului de a reține gazele. Volumul și presiunea gazelor cresc pe seama formării unei noi cantități de dioxid de carbon, a dilatării termice a gazelor prezente în aluat în momentul introducerii acestuia în cuptor, trecerii în stare gazoasă a alcoolului și dioxidului de carbon existenți în stare dizolvată în aluat. Creșterea volumului și presiunii gazelor în aluat determină apariția unor tensiuni de întindere exercitate asupra cojii. Aceste tensiuni vor putea fi preluate și coaja va rezulta fără crăpături, dacă ea este suficient de extensibilă. Este și scopul pentru care în prima parte a coacerii se crează o atmosferă umedă de vapori care, condensând pe suprafața aluatului, vor întârzia deshidratarea și, deci, rigidizarea cojii. Capacitatea aluatului de a reține gazele depinde de calitatea făinii și de modul în care a fost condus procesul tehnologic până în acest moment.

Încetinirea și apoi oprirea creșterii volumului aluatului, odată cu creșterea temperaturii acestuia, se datorează rigidizării cojii și formării unui strat de miez cu structură rezistentă sub coajă.

Durata volumului variabil este foarte importantă pentru volumul produsului. O durată prea mică sau prea mare a volumului variabil conduce la pâine cu volum redus, în primul caz datorită unui timp mai scurt de formare și acumulare a gazelor de fermentare, în al doilea caz datorită înrăutățirii însușirilor reologice ale aluatului sub acțiunea căldurii care reduce capacitatea aluatului de reținere a gazelor.

Regimul optim de coacere. Din punct de vedere al regimului de coacere, procesul de coacere poate fi împărțit în două perioade.

Prima perioadă cuprinde perioada de coacere până când în centrul bucății de aluat se atinge temperatura de 50-60C. Ea coincide cu perioada creșterii în volum a bucății de aluat și se subîmparte în două părți. Prima parte a acestei perioade de coacere are durata de 2-3 min și decurge într-o atmosferă umedă, =70-80%, și la temperatură relativ scăzută a mediului camerei de coacere, 110-112C, dar cu aflux de căldură intens de la vatră (temperatura vetrei 200-210C). Scopul acestei prime părți a coacerii este prelucrarea hidrotermică a aluatului, respectiv condensarea vaporilor introduși în camera de coacere pe suprafața bucății de aluat pentru menținerea cojii în stare extensibilă, care să permită creșterea în volum a aluatului. Condensarea vaporilor are loc până când suprafața aluatului, încălzindu-se, atinge temperatura punctului de rouă. Peste acest moment introducerea aluatului în camera de coacere nu este rațională. În condiții optime pe 1 m2 suprafață de aluat condensează 0,14- 0,16 kg abur. De cantitatea de abur condensată este legat și luciul cojii. Încălzirea bucății de aluat la partea superioară, în această fază a procesului de coacere, se face în principal pe seama căldurii de condensare a aburului.

Partea a doua a primei perioade de coacere durează de la sfârșitul prelucrării hidrotermice până la atingerea în centrul bucății de aluat a temperaturii de 50-60C. Ea are loc în absența aburului, deoarece în această fază aburul nu mai are rol tehnologic, în plus el ar diminua transferul de căldură prin radiație, întârziind formarea cojii și la temperatură mai mare a camerei de coacere, de 220-280C. Această temperatură este necesară pentru a asigura un transfer maxim de căldură aluatului supus coacerii, realizând un T între camera de coacere și aluat suficient de mare. Valoarea temperaturii variază cu:gradul de încărcare a vetrei, masa și forma produsului. Încărcarea mai mare a vetrei, aluaturi preparate din făinuri de calitatea slabă, suprafermentat sau de consistență mică și produse de masă mare reclamă temperaturi mai mari ale camerei de coacere. La sfârșitul acestei perioade, produsul are volum și formă stabilizate.

Perioada a doua de coacere are rolul să desăvârșească procesul de coacere, de formare și de colorare a cojii; de aceea, aportul de căldură nu trebuie să fie prea mare iar umiditatea relativă din camera de coacere să fie cât mai mică. Temperatura optimă pentru această perioadă de terminare a coacerii este de 180-200C. Creșterea temperaturii peste aceste valori conduce la îngroșarea cojii și la creșterea nejustificată a pierderilor la coacere.

Durata de coacere. Este un parametru important al procesului tehnologic. Ea influențează calitatea produsului, pierderile la coacere și, deci, randamentul în pâine, productivitatea cuptorului și consumul de combustibil. Durata de coacere este influențată de: masa și forma produsului , însușirile și compoziția aluatului supus coacerii, încărcarea vetrei, caracteristicile cuptorului și regimul de coacere.

Determinarea sfârșitului coacerii. O determinare justă a momentului când pâinea este gata în decursul procesului de coacere are o mare însemnătate. De apracierea justă a momentului când pâinea este gata depinde calitatea pâinii: grosimea și culoarea cojii și proprietățile fizice ale miezului (elasticitatea lui și starea uscată a acestuia la pipăit).

Nu mai puțin important este faptul că, fiecare minut de menținere peste necesar a pâinii în cuptor mărește pierderea la coacere și, deci, se micșorează randamentul pâinii și se mărește consumul de combustibil.

Se face organoleptic și prin determinarea tenperaturii centrului miezului. Organoleptic, pâinea se consideră coaptă dacă coaja este rumenă, la balansarea în mână pare ușoară în raport cu mărimea ei, produce un sunet clar, deschis la lovirea cojii de vatră, miezul este elastic. Măsurarea temperaturii centrului miezului are la bază observația că centrul miezului atinge temperatura de 93-97C numai la sfârșitul coacerii. În acest scop, termometrul se introduce în pâine, prin partea laterală a cojii, paralel cu coaja inferioară, la jumătatea înălțimii, astfel ca rezervorul termometrului să ajungă în mijlocul bucății de pâine.obținerea unei temperaturi în centrul miezului de 93-97C indică o pâine coaptă.

Pierderi la coacere. În timpul coacerii, pâinea pierde din masa sa. Aceste pierderi sunt inevitabile și constau din umiditate (95-96%), datorită evaporării apei din straturile care se transformă în coajă, și substanță uscată (4-5%), datorită pierderii substanțelor volatile existente în aluat.

Pierderile la coacere sunt cele mai mari pierderi tehnologice. Ele reprezintă 60-65% din totalul acestora și au valori de 6-13% pentru pâine în raport cu aluatul supus coacerii.

Coacerea se realizează în cuptorul tip tunel.