Объем и формоустойчивость изделий: часть 1 | Lesaffre
+7 /812/ 667-85-70
Объем и формоустойчивость изделий: часть 1
607

Главными технологическими факторами, определяющими объем изделий, являются количество выделяемого диоксида углерода и достаточная газоудерживающая способность клейковинного каркаса. При изготовлении хлеба следует учитывать и другие факторы: высокую формоустойчивость теста при повышенной ферментативной активности, а также устойчивость к различным стрессам в случае технологии контролируемой расстойки или шокового замораживания. С этой целью пекарь должен применять сырье, соответствующее конкретным требованиям (сила муки, содержание поврежденного крахмала и т.д.) и соблюдать параметры технологического процесса при замесе, расстойке и выпечке. Для облегчения повседневной работы пекаря существуют различные технологические решения и используются многочисленные ингредиенты (эмульгаторы, окислители, ферменты и т.д.). В статье рассмотрим механизмы, влияющие на объем хлеба, критические параметры, которые необходимо соблюдать при изготовлении хлеба, а также функциональные ингредиенты.

Объем хлеба, так же как его форма и цвет, являются основными характеристиками для потребителя при первом визуальном контакте. Результат считается отличным, если изделие имеет пышный вид и правильную форму, т.е. если подъем теста был полным и равномерным во всех точках изделия. Для потребителя, в большинстве случаев, объемное и красивое изделие служит показателем отличного качества и вкуса. Таким образом, для обеспечения качества изделий пекарю необходимо использовать все средства для получения оптимального объема такой разнообразной продукции как багеты, тостовые хлеба, сдоба, слойка.

Анализ процесса подъема хлеба

Для многих видов хлебобулочных изделий, например, багетов, тостовых хлебов, некоторых видов сдобы, объем является определяющим критерием качества. На развитие теста и, следовательно, на объем готовых изделий влияют два фактора:

  • объем диоксида углерода, выделяемого во время расстойки в результате процесса брожения,
  • способность теста удерживать выделяемый газ не только во время расстойки, но и в первые минуты выпечки, когда происходит подъем и стабилизация окончательного объема тестовой заготовки.
Содержание
Выделение CO2 при брожении

Подъем теста происходит благодаря выделению диоксида углерода (CO2) на этапах брожения. В основном, брожение обеспечивают хлебопекарные дрожжи, использующие сахара в качестве питательного субстрата. Сначала дрожжи быстро потребляют сбраживаемые сахара, содержащиеся естественным образом в муке, а затем сахара, полученные из крахмала благодаря содержащимся в муке ферментам – амилазам.

Спиртовое брожение и выделение диоксида углерода

В ходе брожения дрожжи (в основном, Saccharomyces cerevisiae) превращают простые сахара (глюкоза, фруктоза), находящиеся в тесте, в спирт и диоксид углерода: идет реакция спиртового брожения.

Под действием образующегося диоксида углерода происходит подъем теста при расстойке перед посадкой в печь. Пузырьки газа, удерживаемые тестом, образуют поры, которые мы видим в мякише после выпечки.

Cахара, обеспечивающие выделение CO2

Таким образом, спиртовое брожение и, следовательно, выделение газа и набор объема тестом основаны на содержащихся в муке сахарах, которые дрожжи последовательно используют в качестве питательного субстрата.

В муке содержится несколько простых сахаров (моно- и дисахаридов), которые дрожжи используют в первую очередь. Глюкоза и фруктоза, являющиеся моносахаридами, усваиваются дрожжами напрямую. Кроме того, дрожжи могут в результате метаболизма превращать молекулу мальтозы (дисахарид, содержащийся в среде) в две молекулы глюкозы: сначала молекула мальтозы переносится в дрожжевую клетку благодаря мембранной мальтопермеазе, затем в результате гидролиза разлагается на две молекулы глюкозы благодаря содержащемуся в клетке ферменту мальтазе. В случае рецептур с содержанием сахарозы (сдоба) происходит гидролиз сахарозы на глюкозу и фруктозу благодаря внеклеточному ферменту инвертазе, выделяемому дрожжевыми клетками. Кроме последнего случая простые сахара содержатся в тесте в ограниченных количествах, и в результате ферментационного метаболизма дрожжей происходит их быстрое истощение. Выражается это во временном замедлении выделения CO2.

Крахмал

После истощения простых сахаров главным источником сахаров, необходимых для спиртового брожения дрожжей, становится крахмал – полисахарид, содержащийся в больших количествах в муке. Однако для усвоения дрожжами требуется предварительный гидролиз крахмала на более мелкие молекулы ферментами амилазами. Амилазы бывают двух видов, взаимно дополняющих друг друга: альфа-амилаза (эндоферменты), способная осуществлять гидролиз углеводных связей, внутри цепей амилозы и амилопектина, и бета-амилаза (экзоферменты), воздействующая на углеродные цепи связи с концов. При этом бета-амилазы содержатся в достаточном количестве в муке естественным образом, тогда как содержание альфа-амилаз в муке часто недостаточно и приходится их добавлять. Действие амилаз начинается с момента замеса вплоть до денатурации под действием тепла во время выпечки. Таким образом, в результате разложения крахмала появляются новые простые сахара (мальтоза и глюкоза), немедленно используемые дрожжами в качестве питательного субстрата, и таким образом, процесс брожения и образования диоксида углерода снова усиливается.

При этом в естественном виде гранулы крахмала имеют очень высокую прочность и в таком состоянии практически недоступны для воздействия ферментов. При помоле зерна на мельнице под давлением жерновов часть гранул крахмала подвержена механическим повреждениям (от простых царапин, сплющивания с нарушением внутренних связей до полного разрушения). Крахмал с такими повреждениями становится уязвимым для воздействия ферментов.

Удержание диоксида углерода клейковиной, содержащейся в тесте

В то время как углеводы, содержащиеся в муке, играют основную роль в выделении диоксида углерода, необходимого для подъема теста, удержание газа в тесте обеспечивают белки. Вязкий и эластичный клейковинный каркас состоит из глютенинов и глиадинов. Между ними возникают многочисленные связи, среди которых дисульфидные мостики (прочные ковалентные связи), играющие основную роль в обеспечении сцепления клейковинного каркаса.

Образование клейковинного каркаса

Клейковинный каркас постепенно формируется в ходе замеса теста, происходящего в несколько этапов:

  • перемешивание ингредиентов, в результате которого происходит дисперсия воды между частицами муки и ее поглощение белками клейковины и крахмалом;
  • собственно замес, в ходе которого в тестомесе тесто подвергается разрезанию, растяжению, сжатию и взбиванию (идет поглощение воздуха). В ходе данного этапа происходит формирование клейковинного каркаса путем разматывания белковых клубков и постепенного выстраивания белков в виде более или менее параллельных пленок. Воздух, поглощенный тестом образует микропоры, которые затем заполняет диоксида углерода, выделяющийся при брожении. Правильно сформированный клейковинный каркас позволяет удерживать оптимальное количество газа и является основным фактором, влияющим на развитие изделий.

При этом необходимо избегать перезамеса, приводящего к слишком сильному растяжению белковых волокон, ослаблению клейковинного каркаса и липкости теста. Кроме того, на качество клейковинного каркаса теста влияет скорость замеса. При медленном замесе ограничивается развитие клейковинного каркаса и поглощение воздуха тестом. Интенсивный замес производится на высокой скорости (после перемешивания ингредиентов на низкой скорости в течение нескольких минут). Данный метод замеса позволяет получить очень растяжимое тесто с отлично развитым клейковинным каркасом, которое поглощает много воздуха. При этом изделия имеют равномерную и однородную пористость. Однако несмотря на большой объем такие изделия имеют менее выраженный вкус по сравнению с изделиями, полученными при медленном замесе, т.к. при интенсивном замесе происходит окисление летучих соединений. Поэтому для получения удовлетворительного объема и вкуса используется улучшенный замес на промежуточной скорости, или увеличение продолжительности замеса на 1-й скорости и сокращения продолжительности замеса на 2-й скорости.

Смягчение клейковины

Мука из некоторых видов сильных сортов пшеницы может иметь «короткую» клейковину со сниженной растяжимостью. В таком случае в процесс замеса между перемешиванием и собственно замесом полезно включать этап автолиза. При данном методе тесто изготавливается только из муки и воды и после этапа перемешивания (2-3 минут) отдыхает от 15 минут до нескольких часов. В течение указанного времени происходит гидролиз белков протеазами, содержащимися в муке. Это позволяет ослабить клейковинный каркас и увеличить растяжимость клейковины, что способствует увеличению объема изделий (растяжимость теста уменьшает сопротивление давлению газа).

Такого же смягчения клейковины можно добиться благодаря использованию жидкой опары (пулиша), приготовленной из смеси муки, воды и дрожжей (мука:вода = 1:1), которую затем добавляют в замес вместе с остальными ингредиентами.

Другим способом смягчения клейковины является добавление дезактивированных дрожжей (RS 190 Star), ограничивающих возникновение дисульфидных мостиков между волокнами клейковины. Таким образом, улучшается скольжение белковых цепей относительно друг другу и, как следствие, увеличивается объем и уменьшается сжатие тестовых заготовок.

Формоустойчивость теста способствует набору объема

Формоустойчиврость теста – это его способность выдерживать без повреждений высокую ферментативную активность при брожении и расстойке, выпечке замороженных полуфабрикатов, механические удары и стрессы, вызванные технологическим процессом (контролируемая расстойка, шоковое замораживание и т.д.). Это свойство дает пекарю возможность гибко организовать свою работу и, несмотря на отклонения во времени, получить качественные готовые изделия. Формоустойчивость является определяющим параметром развития теста и, следовательно, объема готовых изделий, который мы должны обеспечить при выпечке хлеба.

Формоустойчивость зависит от нескольких факторов:

  • хлебопекарной силы, т.е. количества и качества белков, составляющих клейковину и улучшающих формоустойчивость,
  • теста на заквасках и с применением опары имеют несколько лучшую формоустойчивость, чем теста, полученные безопарным методом. Однако при этом кислотность теста не должна быть слишком высокой во избежание повреждения клейковинного каркаса.

Структура крахмального зерна

Крахмальные зерна представляют собой высокоорганизованные структуры, состоящие из двух видов цепей:

  • цепей амилозы, линейно соединяющих отдельные молекулы глюкозы по биохимическим связям α-1,4. В такую цепь может входить до 600 молекул глюкозы.
  • цепей амилопектина, также состоящих из молекул глюкозы ветвистой структуры, соединенных связями α-1,6 (5% связей) и α-1,4.

Данные цепи образуют зерна, наблюдаемые в микроскоп. Их форма и размер зависят от конкретного биологического вида сырья. Например, гранулы крахмала из риса образуют многоугольники размером 3-8 мкм, тогда как гранулы крахмала из пшеницы имеют округлую линзовидную форму двух размеров: 25-35 мкм и 2-8 мкм. Содержание амилозы и амилопектина также различно в зависимости от вида зерновых. Например, пшеничный крахмал на четверть состоит из амилозы, а рисовый на 20%. Некоторые сорта кукурузы могут содержать до 50% амилозы. Такое разнообразие дает различные технологические свойства разным видам зерна (набухание, клейстеризация, ретроградация, вязкость и т.д.).

Контроль параметров, обеспечивающих объем изделий

Ниже рассмотрены основные технологические параметры, влияющие на процессы брожения и формирования клейковинного каркаса, в основном определяющие объем изделий.

Качество муки

Определяющую роль в формировании объема изделий играет основной ингредиент теста – мука. Есть несколько основных параметров состава муки, определяемых агрономическими факторами (вид пшеницы, климатические условия при выращивании и сборе урожая, условия хранения) и условиями помола (смеси различных сортов зерна, способы помола, время выдерживания или созревания перед применением и т.д.).

Глиадины и глютенины

Пшеничная мука состоит из двух видов белков: растворимых (альбумины и глобулины) и нерастворимых (глиадины и глютенины). Вязкость и эластичность теста зависит от количества и соотношения между глиадинами и глютенинами, формирующими клейковинный каркас. Глиадины придают клейковинному каркасу растяжимость (свойство удлиняться без разрыва), а глютенины эластичность (свойство тестовой заготовки возвращаться в изначальную форму после растяжения или деформации). Для получения удовлетворительного объема изделий соотношение эластичность/растяжимость должно быть сбалансированным.

Следует отметить, что белки таких зерновых как рожь малопригодны для формирования прочного клейковинного каркаса, способного удерживать диоксид углерода, образующийся при брожении.

Поврежденный крахмал

Для обеспечения достаточного питательного субстрата при брожении дрожжей необходимо, чтобы не менее 5% зерен крахмала были повреждены. При этом их содержание не должно превышать 10% во избежание получения липкого теста в связи с большей способностью удержания воды.

Арабиноксиланы

В муке содержатся ксиланы, входящие в семейство сахаров C5 (ксилоза) в группе гемицеллюлоз. Данные сахара не усваиваются дрожжами и способны захватить в 10 раз больше воды, чем собственный вес: несмотря на то, что содержание ксиланов в муке не превышает 2-3%, они способны связать до 25% воды, содержащейся в тесте. Удерживаемая таким образом вода недоступна для формирования клейковинного каркаса из белков. Арабиноксиланы (основные ксиланы, содержащиеся в зерновых) ухудшают качество клейковинного каркаса и его реологические свойства и приводят к снижению объема изделий.

Полярные жиры

Несмотря на низкое содержание в муке (1,4-2%), жиры имеют определяющее значение для характеристик теста. В частности, полярные жиры (0,6-1% от массы муки), содержащие фосфо- и гликолипиды, воздействуют на вязкость и пластичность теста. Несмотря на то, что механизмы их действия не до конца изучены, гидрофильная часть этих жиров может образовывать нековалентные связи с белками. Тогда скопление гидрофобных окончаний между белковыми пленками создает скользящую плоскость, позволяющую деформировать тесто под действием сил, возникающих при замесе или давления диоксида углерода при брожении. Кроме того, полярные жиры являются ПАВ на межфазовой границе и могут стабилизировать структуру пор. При удалении полярных жиров из муки объем изделий значительно уменьшается независимо от действующих механизмов.

Другие ингредиенты

Вода

Количество добавляемой в замес воды имеет определяющее значение для консистенции теста. Слишком большое количество воды приводит к получению «мягкого», т.е. слабого теста: с ним труднее работать, увеличивается риск оседания и, следовательно, уменьшения объема готовых изделий. При недостаточном количестве воды получается крутое тесто, что отрицательно влияет на его развитие, снижая растяжимость. Консистенцию теста в зависимости от количества добавленной воды измеряют на фаринографе.

Измерение реологических свойств клейковины.

  • Свойства вязкости и эластичности теста (Альвеограф Шопена)
    Вязкость и эластичность клейковины определяется путем измерения «силы» (или способности к деформированию) муки (W) или соотношения «эластичность/растяжимость (P/L). Данные параметры определяют при помощи альвеографа Шопена. Альвеограф Шопена измеряет и регистрирует деформацию хлебопекарного теста: под давлением увеличивающегося объема воздуха происходит образование пузыря до разрыва.
  • Консистенция теста (Фаринограф Брабендера)
    Параметры консистенции теста в процессе замеса измеряются при помощи фаринографа. В первую очередь данный прибор служит для определения способности муки поглощать воду с целью получения желаемой консистенции теста. Кроме того, прибор позволяет измерить сопротивление теста при замесе, в частности его формоустойчивость, т.е. время, в течение которого сопротивление не уменьшается. Конкретнее, сопротивление показывает усилие, оказываемое тестомесом на тесто во время замеса и измеряемое сверхчувствительным датчиками. Его значение в зависимости от времени выводится на диаграмму. Единицей измерения является Единица Брабендера (UB) или единица фаринографа (UF). Измеряются следующие параметры:
  • время развития теста, соответствующее времени от начала замеса до достижения максимальной консистенции (сопротивления);
  • время стабильности: время, в течение которого сохраняется консистенция теста;
  • степень падения или разница между оптимальной консистенцией и консистенцией через 12 минут.

Соль

Соль оказывает разнонаправленное влияние на технологические параметры, определяющие объем хлеба. Соль замедляет работу дрожжей, что выражается в снижении количества выделяемого диоксида углерода и увеличении продолжительности подъема тестовых заготовок. При этом соль создает электрические связи с белками и таким образом усиливает клейковинный каркас и, следовательно, его способность удерживать газ. В конечном итоге, оптимального объема готовых изделий можно добиться при дозировке соли 1-1,5% от массы муки.

Понравился материал?
Поставь лайк
Поделитесь:
ВКонтакте
Много полезного в рамках консультации с технологами
Получите консультацию у нашего технолога!
Связаться с нами
Lesaffre https://lesaffre.ru/wp-content/themes/lesafre/wspr-images/logo.svg
Россия 197342 Санкт-Петербург ул. Белоостровская, д. 13 +78126678570
Россия 394028 Воронеж ул. Димитрова, 106 +78126678570
Россия 640006 Курган ул. Куйбышева, 122 +78126678570
Россия 301605 Тульская область, г. Узловая ул. Дружбы, стр. 2 +78126678570
Россия 141410 Московская область, г. Химки ул. Марии Рубцовой, д. 7 +78126678570
market.ru@lesaffre.com