Процессы, протекающие в хлебе при черствении

При хранении хлеба ухудшаются его потребительские и вкусовые свойства: корка теряет блеск и хрупкость, слои мякиша, находящиеся под коркой, становятся сухими и жесткими, в результате чего повышается твердость изделий и их влажность приближается к равновесной.Изменение качества хлеба при хранении (черствение и усыхание) — результат сложных физико-химических, коллоидных и биохимических процессов, протекающих в углеводах и белках.Признаки черствения появляются примерно через 10—12 ч хранения хлеба при температуре 15—25 °С. Мякиш теряет эластичность, становится жестким и крошащимся, ухудшаются вкус и аромат, свойственные свежевыпеченному хлебу. Хрупкая после выпечки корка превращается в мягкую, эластичную.Черствение хлеба вызвано в основном изменениями, происходящими в углеводах и белках при его хранении. Клейстеризованный в процессе выпечки крахмал с течением времени выделяет поглощенную им влагу и переходит в кристаллическое состояние. Крахмальные зерна при этом уплотняются и значительно уменьшаются в объеме, между ними образуются воздушные прослойки. Черствеющий мякиш становится крошковатым. Свободная влага, выделенная крахмалом, при черствении хлеба впитывается белками и частично испаряется (усушка), а также остается в образовавшихся воздушных прослойках.Черствение хлебобулочных изделий зависит от многочисленных факторов: вида и сорта муки, рецептуры и технологического режима приготовления, условий хранения. Крахмал ржаной муки, клейстеризуясь, впитывает значительное количество влаги. В ржаной муке содержится много водорастворимых пентозанов (слизей), замедляющих черствение. Присутствие органических и минеральных кислот, например угольной, а также соединений, обеспечивающих кислотность 7—13 град, также тормозит процесс черствения. Пшеничный хлеб черствеет быстрее, чем ржаной.Отдельные виды дополнительного сырья при введении их в тесто способны замедлить процесс черствения готовых изделий. К такому сырью относятся различные белковые продукты (творог, отмытая клейковина, яичные продукты и др.), патока, модифицированный окисленный крахмал, мучная заварка и жиры.Жиры «маскируют» процесс черствения, т. е. не замедляя процесс старения крахмального клейстера, делают его менее заметным.Внесение поверхностно-активных веществ снижает содержание влаги, осмотически связанной с крахмалом. Это явление объясняется образованием комплекса из крахмала и поверхностно-активных веществ, что препятствует проникновению воды в микронеплотности крахмальных зерен, В результате разрушается структура гидратированных глюкозидных цепей крахмала при хранении хлеба и процесс черствения хлеба замедляется.Изменений содержания осмотически связанной белком воды при добавлении поверхностно-активных веществ практически не происходит.Гидрофобизация муки в процессе приготовления теста позволяет снизить содержание осмотически связанной влаги и влаги в микронеплотностях крахмала, потеря которой при хранении хлебцев из крахмала в течение 24 ч составляет около 27 %, а следовательно, и замедлить процесс черствения хлеба. Изменение состояния влаги в наибольшей степени происходит и крахмале, играющем, как показано многими исследователями, значительную роль в черствении хлеба.Процесс черствения хлеба можно представить как кристаллизацию высокополимеров мякиша, чем и объясняются изменения его физико-химических и гидрофильных свойств.Снижение мягкости мякиша хлеба сравнивали с увеличением плотности полимера при переходе из аморфного состояния в кристаллическое, Изменение гидрофильных свойств мякиша при черствении объясняется упорядочением и уплотнением его структуры, в результате чего уменьшается внутренняя энергия системы, расходуемая частично на кристаллизацию. Уменьшение способности водорастворимых веществ мякиша переходить в водный раствор объясняется уплотнением структуры высокополимерных компонентов хлеба.Процесс черствения хлеба по аналогии с кристаллизацией высокомолекулярных систем при охлаждении можно представить при различных температурах его хранения. Скорость процесса кристаллизации проходит через максимум, а затем понижается до нуля, т. е. до температуры, при которой снижается подвижность молекул и кристаллизации не происходит.На черствение хлеба влияют многие технологические факторы. Интенсивный замес опары и теста замедляет черствение изделий, так же действует и длительный процесс брожения полуфабрикатов, более длительные (в пределах возможного) расстойка и выпечка, Изделия, выпеченные при оптимальном паровом режиме, с плотной и гладкой коркой черствеют медленнее.Наиболее существенно влияют на процесс черствения хлеба условия его хранения. Для того чтобы сохранить свежесть изделий в течение длительного срока, их следует хранить при повышенной температуре и влажности воздуха, замораживать и упаковывать. Установлено, что наиболее быстро черствеют изделия, хранившиеся в интервале температур от -7 до +20 °C.Хлеб, который хранился при температуре, близкой к 60 °С, или в замороженном состоянии, практически не черствел. Замедление черствения хлеба при 60 °С и выше объясняется неустойчивостью кристаллической фазы при высокой температуре, что препятствует переходу крахмала мякиша в кристаллическое состояние. Однако хранить хлеб при 60 °С и выше невозможно, так как при таких температурах хлеб усыхает в результате усиленного испарения влаги и, кроме того, возможна его микробиологическая порча.Уменьшение степени черствения хлеба в замороженном состоянии происходит из-за понижения кинетической подвижности молекулярных цепочек и цепочек крахмала. При хранении хлеба в пределах температур от +50 до -7 °С, включая и комнатную, он черствеет.На многих хлебозаводах хлеб хранят в герметичных камерах из полиэтилена с двойным покрытием, где поддерживаются температура 27—30 °С и относительная влажность воздуха 80—85 %. Перед поступлением в камеру продукцию охлаждают до 40 °С.Изделия желательно хранить в камерах с кондиционированием воздуха; при этом отпадает необходимость в предварительном охлаждении хлеба. В камере хлеб охлаждают при температуре 18—24 °С, после чего в ней устанавливают постоянные параметры воздуха: 27—30 °С и относительную влажность 80—85 %. При удлинении срока хранения хлеба в герметичных камерах на 4—6 ч усушка снижается на 0,2 %. Хранение хлеба в закрытых контейнерах или на вагонетках с полиэтиленовыми чехлами аналогично хранению в герметичных камерах.На некоторых хлебозаводах для сохранения свежести мелкоштучных и сдобных изделий их замораживают. Мелкоштучные изделия после охлаждения замораживают при температуре от -25 до -30 °С в течение 2—3 ч, а затем хранят при температуре -18 °С до 20 сут. Перед реализацией изделия размораживают в камере с теплым воздухом (50 °С) или в специальной печи до температуры мякиша 20 °С. Замораживание изделий — наиболее эффективный, но сравнительно дорогой и сложный способ сохранения свежести продукции.В настоящее время широко применяют упаковывание хлебобулочных изделий в различные виды упаковочных материалов (целлофан, полиэтиленовую, полипропиленовую и термоусадочную пленки и др.). Все упаковочные материалы должны отвечать определенным требованиям: быть безопасными, не вступать во взаимодействие с веществами хлеба, обеспечивать герметичность. Перед упаковыванием выпеченные изделия охлаждают, а затем упаковывают в пленку (при использовании термоусадочной пленки изделия упаковывают без охлаждения). Упаковывание не только задерживает черствение изделий на 4—5 сут, но и позволяет хранить и транспортировать их с соблюдением санитарных норм.Изменение крахмала при черствении хлеба. В процессе черствения хлеба крахмалу отводится ведущая роль. Крахмал представляет собой высокомолекулярный полисахарид, зерна которого, как показали рентгенографические исследования, имеют кристаллическую структуру. При выпечке крахмальные зерна набухают и частично клейстеризуются с поглощением влаги, выделяемой коагулируемыми белками. Крахмал при этом переходит из кристаллического состояния в аморфное. При хранении хлеба происходит обратный переход крахмала в кристаллическое состояние. Это впервые установил в 1902 г. Л. Линде, который доказал, что при хранении хлеба растворимость крахмала мякиша снижается. Он ввел понятие о ретроградации крахмала. В соответствии с определением Л. Линде ретроградация крахмала — это его переход из аморфного состояния в кристаллическое при старении.При исследовании крахмала, прогреваемого при различной влажности, установлено, что в пшеничном хлебе из-за недостатка воды до состояния разрыва оболочек клейстеризуется только 5—10 % крахмала.На скорость ретроградации крахмала хлеба также влияет степень изменения водородных связей гидроксильных групп амилоз-ной и амилопектиновой фракций крахмала, способность его к гидратации, а также температура храпения хлеба. Установлено, что две макромолекулы крахмала, имеющие по три полярные группы —ОН, образуют между собой водородные связи, в результате чего возникают ассоциаты. Продолжительность существования ассоциатов зависит от внешних условий,Черствение хлеба, по мнению некоторых исследователей, можно представить как самопроизвольную кристаллизацию высокополимеров при охлаждении. Скорость кристаллизации зависит от двух процессов: образования ядер и дальнейшего их роста.Процесс кристаллизации прекращается при высоких температурах вследствие термодинамической неустойчивости кристаллической фазы и при низких температурах, так как повышается вязкость жидкости, а также теряется кинетическая подвижность высокополимеров, поэтому скорость кристаллизации зависит от температуры. Кристаллизация высокополимеров — экзотермический процесс, который может идти в обратном направлении.Способность высокополимеров к кристаллизации и рекристаллизации была использована для изучения процесса черствения хлеба путем проведения дифференциального термического анализа хлеба в процессе его хранения при различных температурах: -1; +10; +21; +32 и +43 °С.Скорость изменения крахмала при -1 и +10 °С практически одинакова, но при +21 °С она выше, чем при +32 °С, т. е. при повышении температуры хранения скорость старения крахмала ниже, так же как и при хранении хлеба. Одновременно было отмечено, что при хранении хлеба при повышенных температурах кристаллизация крахмала протекает не столь интенсивно, как при низких температурах.Изменение белковых веществ при черствении хлеба. Наличие белка в пшеничной муке оказывает существенное влияние на качество хлеба и сохранение его свежести.Добавление в тесто сухой сублимированной клейковины в количестве 5 % к массе муки увеличивает объем изделий и сжимаемость мякиша, в результате чего он становится более эластичным и приобретает мелкую равномерную структуру. Через 3, 24 и 48 ч хранения хлеб с добавлением клейковины характеризуется как более свежий.При повышении содержания белковых веществ в хлебе черствение его при хранении замедляется. Мягкость мякиша при этом не зависит прямо от содержания белка в хлебе.При определении константы времени для хлеба с разным содержанием белка было установлено, что скорость черствения его обратно пропорциональна содержанию белка в муке.В процессе черствения хлеба, происходят изменения в белковой фракции мякиша, что приводит к уплотнению структуры и снижению гидратационной способности. Мякиш хлеба имеет губчатую структуру, основу которой составляют коагулированные белковые вещества. В них вкраплены крахмальные зерна, поэтому в процессе черствения хлеба изменяются физические свойства белковых веществ. Ho эти изменения происходят в 4—6 раз медленнее старения крахмала, массовая доля которого в муке в 5—7 раз больше массовой доли белка.Изменение вкуса и аромата хлеба. При черствении хлеба его вкус и аромат теряются, что связано с протекающими в нем биохимическими и другими процессами.Ароматические вещества улетучиваются из корки хлеба в окружающую среду. Отдельные компоненты диффундируют из корки в мякиш. Ароматические вещества могут адсорбироваться на крахмале и белке, т. е. переходить в связанное состояние.Ухудшение аромата при увеличении длительности хранения хлеба может происходить также вследствие окисления альдегидов на воздухе.Изменение аромата хлебобулочных изделий в процессе хранения зависит также от их сорта и условий хранения,Теоретические аспекты процесса черствения хлеба. Приведенные выше данные показывают, что существенную роль в черствении хлеба играет кристаллизация крахмала и изменение белковых веществ.Ho существуют и другие объяснения процесса черствения хлеба.М. И. Княгиничев рассматривает процесс черствения хлеба как изменение форм влаги (связанной и свободной) при выпечке и хранении хлеба. Это обусловлено образованием микро- и макрополостей при выпечке хлеба. Он считает, что при выпечке хлеба усиливается диффузия водь; в межмолекулярные пространства крахмала и белка; отдельные звенья молекул (глюкозные и аминокислотные остатки) приходят в движение, молекулы становятся гибкими, при этом образуются микро- и макрополости (рис. 11.1).