4.Кінетика процесу випікання хліба

4.1. Зміна температур шарів тіста-хліба в процесі випікання

На рис.3 приведені типові криві, які відображають залежність температури в різних по висоті точках тіста-хліба від тривалості процесу випікання.

Для запису температурних кривих використовують автоматичні багатоточкові потенціометри з датчиками температури – диференційними мідно-константановими мікротермопарами за спеціальною методикою [4].

Рис.3. Температурні криві шарів тіста-хліба при випіканні

Т

25

емпература поверхневих шарів t_пов в пекарній камері швидко підвищується від температури тіста до температури 100°С, потім зростання уповільнюється. Деяке уповільнення біля 100° фіксує проходження зони випаровування через даний шар в момент t_випар. Температура шарів, з яких утворюється скоринка, (t_пов, t_к, t_пш) в процесі перевищує температуру фазового перетворення, досягаючи, наприклад, для поверхневого шару значних величин (›150°), які залежать від температури пекарної камери.

Температура підкіркового шару t_пш, який лежить на границі зони випаровування (пунктир) і м’якушу, в процесі випікання досягає температури фазового перетворення рідини при відповідному тиску і залишається на цьому рівні майже до кінця процесу, що є температурною границею зони випаровування (≈100°).

Температура поверхневих шарів тіста-хліба, що межують з підкірковим шаром, але розташовані ближче до поверхні хліба (t_к) і утворять темнопофарбований шар кірки згодом, також перевищує температуру фазового перетворення з внутрішньою температурною границею (≈110°).

Температура будь-якого шару тіста-м’якуша t_м повільно зростає від температури тіста до температури, яка сягає для всіх шарів в кінці процесу для готового хліба значення 96-98°. Це на кілька градусів менше температури фазового перетворення, не досягаючи її, бо зона випаровування не доходить до центра виробу.

Важливим показником специфіки прогрівання може слугувати температурне поле тіста-хліба, тобто, сукупність миттєвих значень температури по висоті у певні моменти часу, що визначається з температурних кривих.

4.2. Вологовіддача при випіканні

Таким чином, дослідження засвідчують, що в тісті-хлібі, що випікається, має місце не поверхня, а зона випаровування, яка розповсюджується на глибину приблизно 10-15 мм від поверхні зразка. Зона випаровування на внутрішній границі, що межує з зоною м’якуша, має температуру, що дорівнює температурі фазового перетворення вологи при відповідному тиску. При випіканні зона випаровування поступово поглиблюється. Її зовнішні шари зневоджуються, досягаючи величини рівноважної вологості, відповідної до умов середовища пекарної камери, і переходять у темнопофарбовану скоринку. З внутрішнього боку, який межує з м’якушем, глибина зони випаровування буде збільшуватися за рахунок розповсюдження випаровування на ближні шари м’якушу.

Волога в тісті-хлібі випаровується тільки в зоні випаровування, яка охоплює скоринку і підкіркові шари, де температура перевищує температуру фазового перетворення.

Н

26

аявність двох періодів процесу випікання підтверджується будовою кривих зміни товщини скоринки δ (аналогічно зони випаровування) у часі (рис.4).

Рис.4. Кінетика утворення скоринки (зони випаровування) при випіканні

В І періоді процесу випаровування і переміщення вологи у вигляді пари відбувається в основному всередину зразка, товщина скоринки змінюється за законом параболи з перемінною швидкістю [4].

В ІІ періоді процесу випікання після τ_к товщина скоринки (зона випаровування) змінюється за лінійним законом з постійною швидкістю, при тому майже вся волога з зони при випаровуванні виходить у навколишнє середовище і становить втрати від упікання. Коефіцієнти в₁ і в₂ характеризують швидкість поглиблення зони випаровування (товщини скоринки).

В процесі випікання маса тіста-хліба зменшується внаслідок втрати вологи при зневодженні його поверхневих шарів.

Упікання – це кількість випареної вологи в процесі випікання в кг на 1 кг гарячого хліба або у % відносно маси тіста (технологічне) або гарячого хліба (теплотехнічне упікання).

Криву вологовіддачі (рис.5) при випіканні можна отримати експерементально шляхом періодичного зважування зразка або при безперервній реєстрації маси зразка, який знаходиться на платформі вагів в пекарній камері, за допомогою електронного потенціометра за спеціальною методикою [4].

27

Рис. 5. Крива вологовіддачі тіста-хліба у незволоженому (1) та зволоженому (2) середовищі пекарної камери

В незволоженому середовищі пекарної камери маса тіста-хліба змінюється від маси тіста g_т в І періоді процесу з перемінною швидкістю за законом параболи до моменту τ_к, а в ІІ періоді – за лінійним законом з постійною швидкістю вологовіддачі до маси гарячого хліба g_гх.

При зволоженні пекарної камери насиченою парою на початку процесу випікання відбувається конденсація пари на поверхні тістової заготовки, маса тіста-хліба збільшується до маси (g_m+g_к) за рахунок сконденсованої вологи g_k. Потім починається процес випаровування сконденсованої вологи, а вже опісля – зневоднення поверхневих шарів. В цьому разі величина упікання Δg₂, що дорівнює різниці між масою тіста g_т і гарячого хліба g_гх, значно менше Δg₁, а маса гарячого хліба g_гх2 буде перевищувати g_гх1.

Таким чином при зволоженні пекарної камери величина упікання зменшується, а сам процес процес випікання закінчується раніше (τ_вип2 ‹ τ_вип1) за рахунок теплотехнічного ефекту при конденсації пари на поверхні тістової заготовки, коли їй передається питома теплота пароутворення (так звана “схована”). Відомо [4], що коефіцієнт тепловіддачі при конденсації пари дорівнює приблизно 1200 Вт/(м²*К), тоді як сумарний коефіцієнт тепловіддачі випромінюванням і конвекцією звичайно складає 45-60 Вт/(м²*К).

28

Контрольні питання

1. Як можна отримати температурні криві шарів тіста-хліба при випіканні ?

2. Чи досягає температура шарів м’якушу в кінці процесу випікання температури фазового перетворення ?

3. Як змінюється температура поверхневих шарів при випіканні ?

4. Як змінюється температура підкіркового шару при випіканні ?

5. Чому температура шарів м’якушу не досягає температури фазового перетворення (≈100°) в кінці процесу випікання ?

6. Яка температура вважається кінцевою для м’якуша готового хліба ?

7. Як змінюється товщина скоринки при випіканні ?

8. Чому змінюється маса тіста-хліба при випіканні ?

9. З яких шарів тіста-хліба випаровується волога ?

10. Що таке упікання ?

11. В яких одиницях визначається упікання ?

12. Як змінюється вологовіддача у зволоженому середовищі пекарної камери ?

13. Як отримати криву вологовіддачі тіста-хліба ?

14. Як можна зменшити упікання ?

15. В чому полягає теплотехнічний ефект конденсації пари на поверхні тістової заготовки ?

29