Розрахунок виходу виробів, Технологія та технохімічний контроль галузі, НУХТ

Вихід хліба В_х, %, залежить від виходу тіста, виготовленого з сировини, передбаченої рецептурою, технологічних затрат і втрат. Його обчислюють за формулою.

де В_б ― втрати борошна до замішування напівфабрикатів; В_т ― втрати борошна та тіста від початку замішування до посадки тістових заготовок у піч; З_бр ― затрати при бродінні напівфабрикатів; З_обр ― затрати при обробленні тіста; З_уп ― затрати при випіканні (упікання); З_укл ― зменшення маси хліба під час транспортування його від печі та укладанні на вагонетки або у контейнери; З_ус ― затрати під час зберігання хліба (усихання); В_кр ― втрати хліба у вигляді крихт або лому; В_шт ― втрати від неточності маси хліба при приготуванні штучних виробів; В_бр ― втрати від переробки браку.

Всі втрати і затрати виражають у перерахунку на масу тіста у кілограмах.

Фактично перераховані втрати і затрати встановлюють для кожного виду виробів залежно від умов виробництва й періодично контролюють. Розміри втрат і затрат приймають на підставі заводських даних або за даними джерел [8, табл. 114; 12].Середні величини втрат і затрат наведені в додатку Л.

Розрахунок виходу хлібних і булочних виробів проводять за методикою, наведеною у табл. 3.22.

Розрахунок виходу хлібних і булочних виробів

Технологія випікання хліба

Випікання є заключним етапом технологічного процесу, під час якого тістова заготовка перетворюється у виріб, придатний для споживання. У процесі випікання збільшується об’єм тістової заготовки, зменшується її маса, формується об’єм виробів, закріплюється їх форма, утворюються скоринка і м’якушка, забарвлюється поверхня, формується смак і аромат.

Це є наслідком теплофізичних, мікробіологічних, колоїдних, біохімічних, хімічних процесів, що відбуваються у тістовій заготовці під час випікання. В основі цих процесів лежить прогрівання тістової заготовки. Тепло передається тістовій заготовці випромінюванням від нагрітих до 300-400ºС стінок і склепіння пекарної камери (80-85 %), конвекцією від пароповітряного середовища пекарної камери, прогрітого до 200-250º С, а також кондукцією (теплопровідністю) від нагрітого поду печі. Для випікання 1 т хліба необхідно близько 300-550 кДж. Ця теплота витрачається на прогрівання тістової заготовки до 180º С на її поверхні та 96-97º С у центрі м’якушки, і на випаровування вологи з неї. Тістова заготовка прогрівається поступово від поверхневих шарів до центру. В міру прогрівання кожного окремого шару до певної температури в ньому відбуваються ті процеси, для яких ця температура є оптимальною.

Випікання тістових заготовок проводиться у хлібопекарських печах різної конструкції при стаціонарному або змінному температурному режимі, зі зволоженням пекарної камери або без нього. У сучасних хлібопекарських печах більшість видів хлібних виробів, окрім тих, нормативною документацією на які передбачена матова поверхня, чи поверхня, змащена яєчним мастилом, випікаються при змінному температурному режимі за зволоженням пекарної камери.

Теплофізичні процеси у тістовій заготовці. Зміна температури у тістовій заготовці відбувається пошарово. Тістова заготовка при посадці у піч має температуру 38-40º С, тоді як у зоні зволоження пекарної камери температура 100-140º С. Внаслідок різниці температур на поверхні заготовки починається конденсація пари. За 2-3 хв. перебування у цій зоні температура поверхні тістової заготовки підвищується до 70-80º С, а м’якушки – до 38-40º С.

При подальшому прогріванні тістової заготовки в зоні високих температур (230-280º С) починається випаровування вологи з її поверхні. Поверхневий шар прогрівається до температури 100° С, зневоднюється, і при температурі 105-115° С утворюється скоринка. За цей час температура в центральних шарах тістової заготовки досягає 50-60º С.

З утворенням скоринки припиняється приріст об’єму тістової заготовки. Щоб затримати цей процес, у першу зону пекарної камери подають пар, конденсація його на поверхні заготовки затримує утворення скоринки. Внаслідок різниці температур поверхневого і внутрішнього шарів виникає температурний градієнт. який обумовлює тепловий потік. спрямований від зовнішнього шару до центру. Цей потік тепла прогріває внутрішні шари заготовки, починається денатурація білків, клейстеризація крохмалю, утворення м’якушки. З часом шари тістової заготовки, що лежать безпосередньо під поверхневим, зневоднюються. Товщина скоринки збільшується.

Під скоринкою утворюється шар, який є граничним між скоринкою і м’якушкою. Досягнувши 100°С, температура цього шару не змінюється до кінця випікання. Це зона випаровування. Тепло у цьому шарі витрачається на випаровування вологи і прогрівання шарів тіста, що лежать нижче і перетворюються у м’якушку.

У третьому періоді випікання поверхня тістової заготовки прогрівається до температури ~ 150ºС. Температура шарів м’якушки, близьких до центру, підвищується повільно і поступово.

Температура центру під кінець випікання досягає лише 95-98 °С.

Швидкість прогрівання тістової заготовки залежить від температури пекарної камери, відносної вологості її пароповітряного середовища, маси тістових заготовок, їх вологості, форми, розпушеності. Швидше прогріваються заготовки, що мають плоску форму, вищу вологість, меншу масу, краще розпушені.

Підвищення температури пекарної камери призводить до інтенсифікації прогрівання тістової заготовки. Але воно можливе лише до певної межі, інакше це може призвести до непропеченості м’якушки, засмаглої скоринки хліба.

Вологообмін у тістовій заготовці. Під час прогрівання тістової заготовки в ній відбувається зовнішній вологообмін між тістовою заготовкою і пароповітряним середовищем пекарної камери, а також внутрішній тепломасообмін, тобто переміщення вологи у середині самої заготовки.

Внаслідок зовнішнього вологообміну на поверхні холодної тістової заготовки конденсується волога.

При цьому маса заготовки збільшується на 1,3 % від початкової. Інтенсивність конденсації пари залежить від ступеню зволоження пекарної камери та температури у зоні зволоження. При подальшому прогріванні тістової заготовки сконденсована волога випаровується з поверхневого шару заготовки, а потім з шарів, що лежать під ним. Маса тістової заготовки починає зменшуватись.

Внутрішній перенос вологи у тістовій заготовці відбувається під дією двох факторів:

– градієнта вологості, який виникає внаслідок різниці в концентрації вологи в різних шарах заготовки і обумовлює переміщення вологи з шарів з більшою вологістю до шарів з меншою вологістю, тобто від шарів центральної частини заготовки у бік зони випаровування;

– температурного градієнта, який виникає внаслідок різниці температур у шарах тістової заготовки і викликає термодифузію вологи з шарів з більш високою температурою до шарів з нижчою температурою, тобто від зони випаровування до центру.

Потік вологи, викликається термодифузією, перевищує потік концентраційної дифузії вологи, внаслідок цього вологість центральних шарів м’якушки збільшується на 1 ,5-2,0 % порівняно з вологістю тіста. Під кінець випікання загальна маса готового виробу зменшується порівняно з масою тістової заготовки в основному за рахунок втрат вологи в скоринці.

У процесі прогрівання тістової заготовки втрата нею вологи відбувається з різною швидкістю. У другий період випікання, тобто у період інтенсивного прогрівання, спостерігається змінна швидкість випаровування вологи. Більш швидко випаровується вода, сконденсована на поверхні заготовки, повільніше – з макро- і мікрокапілярів, адсорбційно зв’язана волога поверхневих шарів.

Після утворення міцної скоринки інтенсивність випаровування води ще більше знижується, швидкість випаровування стає постійною. В цей період випаровується волога, що надійшла в зону випаровування з центральної частини тістової заготовки.

Зміни об’єму тістової заготовки. Готовий хліб має об’єм на 10-30 % більший за об’єм тістової заготовки перед посадкою в піч.

У перший період випікання до утворення скоринки об’єм заготовки швидко збільшується.

Зростання об’єму зумовлене продовженням спиртового бродіння, виділенням частини СО2, що міститься у тісті в розчині, тепловим розширенням парів води, спирту і газів.

З утворенням скоринки об’єм заготовки стає постійним.

Мікробіологічні процеси у тістовій заготовці. При прогріванні тістової заготовки життєдіяльність її мікроорганізмів спочатку значно активується, а потім інактивується. Цей процес відбувається пошарово, залежно від досягнутої температури у відповідному шарі тістової заготовки.

При температурі 35-40° С дріжджові клітини інтенсивно зброджують цукри. Диоксид вуглецю і спирт, що виділяються при бродінні, сприяють подальшому розпушенню тістової заготовки, збільшенню її в об’ємі. При 45 °С життєдіяльність дріжджів різко знижується, а при температурі біля 60° С вони відмирають.

Температура 35-40° С є оптимальною для розвитку мезофільних бактерій, а 48-54° С -термофільних молочнокислих бактерій. Внаслідок активізації бактеріальної мікрофлори накопичуються кислоти та інші продукти їх життєдіяльності, що сприяє покращанню смакових якостей виробів.

При підвищенні температури тістової заготовки частина летких органічних кислот, що містяться в ній, звітрюється, частково звітрюється розчинений у рідкій фазі тіста СО2. Внаслідок цього випечений хліб має нижчу кислотність, ніж тістова заготовка. У процесі випікання звітрюється частина спирту (50-80 % від його вмісту в тісті перед випіканням).

При температурі близько 75 °С бактерії відмирають.

Біохімічні та колоїдні процеси. Під час випікання внаслідок прогрівання тістової заготовки і дії ферментів змінюється стан біополімерів тіста: крохмалю, білків, пентозанів.

Зміни стану білків. При нагріванні в інтервалі температур 40-60° С атакуємість білків ферментами наростає. У заготовці збільшується вміст водорозчинних білків. При температурі 60-70 °С відбувається теплова денатурація білків.

У процесі денатурації білки виділяють воду, структура їх ущільнюється, вони втрачають еластичність.

Денатуровані клейковинні білки утворюють жорсткий каркас хліба, в який вкраплені клейстеризовані зерна крохмалю.

Від швидкості коагуляції білків залежить фіксація форми тістової заготовки. Під час прогрівання тістової заготовки до 60-70ºС інтенсифікується гідроліз білків протеїназою, накопичуються низькомолекулярні білкові речовини, які беруть участь у реакції меланоїдиноутворення. При 80-95° С протеїназа інактивується.

Зміни стану крохмалю. З підвищенням температури у шарах тістової заготовки зростає інтенсивність набухання зерен крохмалю. При досягненні температури 60-70 °С відбувається його клейстеризація. Відомо, що для повної клейстеризації зерна крохмалю необхідно мати майже 10-кратну кількість води по масі. В умовах тіста при випіканні крохмаль не може клейстеризуватися повністю, клейстеризуються лише поверхневі шари крохмальних зерен, які водночас поглинають воду, сконденсовану на поверхні тіста, і воду, вивільнену білками при термічній денатурації.

Внаслідок недостатньої кількості води клейстеризація відбувається повільно, і лише з підвищенням температури до 93-99 °С кількість зерен з клейстеризованим поверхневим шаром зростає майже до 100.

Клейстеризація крохмалю в умовах, коли води обмаль, сприяє утворенню сухої, еластичної м’якушки хліба.

Клейстеризований крохмаль легко деполімеризується під дією амілаз з утворенням декстринів і цукрів. У тістовій заготовці накопичуються водорозчинні речовини. Це впливає на властивості м’якушки.

При наявності у тісті активної α-амілази, під її дією накопичуються низькомолекулярні декстрини, і м’якушка хліба з такого борошна виходить липка.

У пшеничній тістовій заготовці температурний оптимум β-амілази знаходиться у межах 62-64 °С, α- амілази – 70-74 °С. β-амілаза повністю інактивується приблизно при 82-84 °С, α-амілаза зберігає у певній мірі свою активність навіть при 97-98 °С. Тобто, у певному проміжку температур у кожному шарі тістової заготовки α-амілаза залишається активною, коли β-амілаза вже інактивована. Це призводить до накопичення великої кількості низькомолекулярних декстринів, внаслідок чого погіршуються її структурно-механічні властивості.

Активність амілаз значно залежить від кислотності середовища.

При підвищенні кислотності до рН 4,5-4,6 α-амілаза інактивується вже в перші хвилини випікання.

Внаслідок того, що кислотність тіста із житнього сортового борошна у 2-3 рази вища за кислотність тіста із пшеничного сортового борошна того ж виходу, інактивація амілаз відбувається при більш низьких температурах. Так, у процесі випікання хліба із житнього обойного борошна (кислотність тіста 10-12 град) β-амілаза інактивується при 60, α-амілаза – при 71 °С.

У житніх тістових заготовках, що випікаються, спостерігається кислотний гідроліз крохмалю, внаслідок якого вміст водорозчинних сполук і декстринів у житньому хлібі збільшується. У процесі випікання високомолекулярні пентозани частково гідролізуються з утворенням водорозчинних пентозанів і пентоз.

Основним цукром м’якушки є мальтоза (50 % від вмісту всіх цукрів). Поряд з мальтозою у м’якушці міститься невелика кількість галактози, ксилози і арабінози. Гексози і пентози, що накопичуються в тістовій заготовці, беруть участь у реакції меланоїдиноутворення в процесі випікання, що обумовлює формування кольору скоринки.

Забарвлення скоринки, смак і аромат виробів. Характерною ознакою готовності виробу є колір його скоринки. Залежно від сорту борошна і виду виробів він буває від золотистого до темно-коричневого.

Однією з причин потемніння скоринки є карамелізація цукрів і продуктів гідролізу крохмалю під дією високої температури і зневоднення скоринки. Але основною причиною забарвлення скоринки хліба є утворення темнозабарвлених сполук внаслідок реакції меланоїдиноутворення. Реакція меланоїдиноутворення – це окисно-відновна взаємодія редукувальних цукрів і продуктів гідролітичного розпаду білків з утворенням темнозабарвлених речовин – меланоїдинів.

Для одержання забарвленої скоринки необхідно, щоб у тісті перед випіканням містилось не менше 2,5-3 % незброджених цукрів.

Оскільки у житньому тісті більше цукрів і продуктів гідролізу білків житні сорти хліба мають темніше забарвлення, ніж пшеничні.

Реакція Майяра протікає з утворенням понад 50 різних проміжних продуктів, серед яких – фурфурол, оксиметилфурфурол, альдегіди, кетони тощо.

Меланоїдини і проміжні продукти, особливо леткі альдегіди, надають хлібним виробам специфічного смаку і аромату. Частина ароматоутворювальних сполук, що утворились у скоринці, мігрує у м’якушку.

Поняття “режим випікання” включає такі параметри, як температура і вологість середовища пекарної камери по зонах, тривалість випікання. Режим випікання має забезпечити пропеченість хліба, його максимальний об’єм, формування м’якушки з оптимальними структурно-механічними властивостями, достатнє забарвлення скоринки, необхідний смак і аромат, мінімальну втрату маси у процесі випікання. Режим випікання встановлюють для кожного виду виробів технологічною інструкцією.

Для більшості виробів з пшеничного борошна режим випікання передбачає три-чотири температурні зони. У пекарній камері тістові заготовки послідовно проходять зону зволоження, зону інтенсивного теплообміну з високою температурою, зону пониженої температури.

Зволоження тістової заготовки. Основною метою зони зволоження є максимальна конденсація пари на поверхні тістової заготовки.

У поверхневому шарі тістової заготовки крохмаль клейстеризується, крохмальний клейстер закриває поверхневі пори і при подальшому випіканні забезпечує утворення гладкої блискучої скоринки хліба.

Зволоження поверхні тістових заготовок на початку випікання здійснюється обприскуванням водою перед посадкою в піч і подачею пари низького тиску 0,105-0,140 МПН в зону зволоження.

Вважається, що для зволоження 1 т виробів необхідно подати в пекарну камеру 30-40 кг пари. Практично внаслідок значних втрат у сучасних печах витрати пари складають 200-400 кг на 1 т.

Біля 70-80 % пари втрачається внаслідок вентиляції пекарної камери.

Відносну вологість і температуру в зоні зволоження підтримують залежно від виду виробів. Так, вироби з гребінцем потребують більшої вологості повітря у цій зоні, ніж батони.

При випіканні тістових заготовок, змазаних яєчним мастилом, пекарна камера не зволожується.

Температура випікання. У пекарній камері печі створюють кілька зон з різною температурою і вологістю пекарного середовища, рис. 3.

У першій зоні температура 100-140° С, відносна вологість 70-85 %. Випікання триває 2-3 хв. У цей період відбувається конденсація пари на поверхні тістової заготовки.

У другій зоні випікання здійснюється при високій температурі (240-280° С), без зволоження пароповітряного середовища. У цій зоні температура в центрі тістової заготовки досягає 50-60 °С, а на її поверхні – 105-115 °С, відбувається інтенсивний теплообмін між поверхневими шарами тістової заготовки і пароповітряною сумішшю пекарної камери, утворюється скоринка, що закріплює об’єм виробу. Поглиблюється пошарова денатурація білків і клейстеризація крохмалю, починає формуватися м’якушка хліба.

У третій зоні печі випікання відбувається вже при стабільних формі та об’ємі виробів. У цій зоні температуру пекарної камери знижують до 220-180° С. Температура скоринки підвищується до 150-170, а в центральній частині – до 85-90° С. У цій зоні продовжуються процеси формування м’якушки. Тривалість випікання у третій зоні пекарної камери становить 40-60 % від загального терміну випікання.

В останній зоні випікання температура пекарної камери 180-150° С. В ній центр м’якушки прогрівається до 95-97° С, закінчується процес формування м’якушки і перетворення тістової заготовки в готовий до вживання виріб.

Режим випікання корегують також залежно від хлібопекарських властивостей борошна. Так, тістові заготовки з борошна із низькою формоутримувальною здатністю випікають при вищій температурі, щоб запобігти їх розпливанню.

Залежно від конструкції печі, в ній може біти різна кількість температурних зон. Так, у тунельних печах площею 25 м2 їх три, а площею 40-50 м2 – п’ять.

Особливості випікання житніх і житньо-пшеничних сортів хліба

У житньому тісті білки не утворюють клейковинного каркасу, поряд з β-амілазою активна α-амілаза. Тому тістова заготовка під час прогрівання може розпливатись. Щоб закріпити форму виробів, у першій зоні печі встановлюють температуру 250-280, іноді 300-320 °С, тобто проводять “обжарку” тістової заготовки. Тривалість її 4-5 хв. За цей період на поверхні заготовки утворюються тонка скоринка. Відносна вологість у пекарній камері становить 20-30 %. Висока температура в першій зоні покращує також смак і аромат готового хліба.

У наступних зонах пекарної камери температура знижується спочатку до 230-240, а пізніше до 180-200 °С. Под печі перед посадкою на нього тістових заготовок має бути підігрітим до 180-200 °С, інакше біля нижньої скоринки можуть виникнути під час випікання підриви.

Тривалість випікання коливається в широких межах (від 8 до 80 хв і більше). Залежить від виду виробів, маси, форми, рецептури, способу випікання, теплового режиму печі, щільності посадки, СМВ тіста.

Подові вироби випікаються швидше, ніж у формах, внаслідок того, що останні поглинають частину теплоти.

Вироби, що містять значну кількість цукру, випікають при більш низьких температурах пекарної камери триваліший час, щоб запобігти надмірному забарвленню скоринки. Так, наприклад, здобні вироби масою 50-100 г випікають 8-15 хв, а подовий хліб – 40-60 хв, булочні вироби – 18-25 хв. Від тривалості випікання залежить продуктивність печі, величина упікання, вихід хліба.

Визначення готовності хліба. На сьогодні готовність виробів визначають в основному органолептично за кольором скоринки, станом м’якушки, її еластичності, сухості на дотик, налипання на дерев’яну шпильку, занурену в хліб, тощо. Об’єктивним вважається метод визначення температури центральної частини м’якушки гарячого хліба. Для більшості видів виробів вона знаходиться в межах 95-97 °С. Температура в центрі м’якушки здобних виробів може бути 100 °С внаслідок великої кількості цукру, розчини якого мають температуру кипіння вищу, ніж води.

Витрати на упікання є основними технологічними затратами у виробництві хліба.

Упіканням називають різницю між масою тістової заготовки перед посадкою у піч і масою гарячого хліба на виході з печі. Упікання виражають у процентах до маси тістової заготовки перед посадкою в піч.

Зменшення маси тістової заготовки під час випікання відбувається в результаті утворення зневодненої скоринки на її поверхні, а також випаровування з тіста диоксиду вуглецю, спирту, летких кислот.

Величина упікання для різних видів хлібобулочних виробів коливається в межах 6,0-14 % і залежить від конструктивних особливостей печі, маси, форми і рецептури виробів, способу випікання, температури пекарної камери у другому періоді, відносної вологості пароповітряного середовища пекарної камери, питомої поверхні хліба.