PROCESOS QUE OCURREN EN EL PAN DURANTE SU HORNEADO
Profe. A. Ya. Auermann. 1942 año
1.1 Calentar el pan de masa
Los productos de pan se hornean en la cámara de cocción de un horno de cocción a una temperatura de aire-vapor de 200-280 ° C. Hornear 1 kg de pan requiere aproximadamente 293-544 kJ. Este calor se gasta principalmente en la evaporación de la humedad de la pieza de masa y en calentarla a una temperatura de 96-97 ° C en el centro, en la que la masa se convierte en pan. Una gran proporción de calor (80-85%) se transfiere al pan de masa por radiación de las paredes calientes y arcos de la cámara de cocción. El resto del calor se transfiere por conducción desde el hogar caliente y por convección de las corrientes en movimiento de la mezcla de vapor y aire en la cámara de cocción.
Los trozos de masa se calientan gradualmente, comenzando desde la superficie, por lo tanto, los procesos típicos de horneado no tienen lugar simultáneamente en toda la masa de pan, sino capa por capa, primero en las capas externas, luego en las capas internas. La velocidad de calentamiento de la masa de pan en general y, en consecuencia, la duración de la cocción depende de varios factores. A medida que aumenta la temperatura en la cámara de horneado, las piezas de trabajo se calientan más rápido y se acorta el tiempo de horneado. La masa con mucha humedad y porosidad se calienta más rápido que la masa fuerte y densa.
Los trozos de masa de un grosor y peso significativos, en igualdad de condiciones, se calientan más tiempo. El pan de forma se hornea más lentamente que el pan de solera. El ajuste apretado de las piezas de masa en el fondo del horno ralentiza la cocción de los productos.
1.2 Formación de una corteza de pan duro
Este proceso ocurre como resultado de la deshidratación de las capas externas de la pieza de masa. Es importante destacar que la costra dura detiene el crecimiento de la masa y el volumen del pan, por lo que la costra no debe formarse inmediatamente, sino a los 6-8 minutos del inicio de la cocción, cuando ya se ha alcanzado el volumen máximo de la pieza.
Para ello, se suministra vapor a la primera zona de la cámara de cocción, cuya condensación en la superficie de las piezas en bruto retrasa la deshidratación de la capa superior y la formación de una costra. Sin embargo, después de unos minutos, la capa superior, que se calienta a una temperatura de 100 ° C, comienza a perder humedad rápidamente y, a una temperatura de 110-112 ° C, se convierte en una costra delgada, que luego se espesa gradualmente.
Cuando la corteza se deshidrata, parte de la humedad (alrededor del 50%) se evapora al ambiente y parte pasa a la miga, ya que cuando se calientan varios materiales, la humedad siempre pasa de las áreas más calientes (corteza) a las áreas menos calientes (miga). El contenido de humedad de la miga como resultado del movimiento de la humedad de la corteza aumenta en un 1,5-2,5%. El contenido de humedad de la corteza al final del horneado es solo del 5 al 7%, lo que significa que la corteza está prácticamente deshidratada.
Al final de la cocción, la temperatura de la corteza alcanza los 160-180 ° C. Por encima de esta temperatura, la corteza no se calienta, ya que el calor que se le suministra se gasta en la evaporación de la humedad, el sobrecalentamiento del vapor resultante y también en la formación de miga.
Los siguientes procesos tienen lugar en la capa superficial de la preforma y en la corteza: gelatinización y dextrinización del almidón, desnaturalización de proteínas, formación de sustancias aromáticas y de color oscuro y eliminación de la humedad. En los primeros minutos de horneado, como resultado de la condensación del vapor, el almidón en la superficie de la pieza de trabajo se gelatiniza, pasando parcialmente a almidón soluble y dextrinas. Una masa líquida de almidón soluble y dextrinas rellena los poros ubicados en la superficie de la pieza de trabajo, suaviza las pequeñas irregularidades y, después de la deshidratación, da brillo y brillo a la costra.
La desnaturalización de las sustancias proteicas en la superficie del producto se produce a una temperatura de 70-90 ° C. La coagulación de las proteínas junto con la deshidratación contribuye a la formación de una costra densa e inelástica. Hasta cierto tiempo, el color de la corteza del pan estaba asociado con la cantidad de azúcares residuales sin fermentar en la masa en el momento de la cocción. Para obtener un color normal de la corteza, la masa debe contener al menos 2-3% de azúcares sin fermentar antes de hornear. Cuanto mayor sea la capacidad de formación de azúcar y gas de la masa, más intenso será el color de la corteza del pan.
Anteriormente se creía que los productos que determinan el color de la corteza del pan son productos de color marrón de caramelización o hidratación primaria de azúcares de masa residuales no fermentados en el momento de la cocción. La caramelización y deshidratación de los azúcares en la corteza se explica por su alta temperatura. Algunos investigadores creen que los productos coloreados de la dextrinización térmica del almidón y los cambios térmicos en las sustancias proteicas de la corteza juegan un papel en el color de la corteza.
En base a una serie de estudios, se puede suponer que la intensidad del color de la corteza del pan se debe principalmente a la formación de productos de color oscuro de la interacción redox de los azúcares de masa reductores no fermentados residuales y los productos de proteólisis de proteínas contenidos en la masa, es decir, melanoidinas. Además, el color de la corteza depende del tiempo de cocción y de la temperatura en la cámara de cocción.
1.3 Movimiento interno de la humedad en el pan
Al hornear, el contenido de humedad del interior del pan cambia. Un aumento en el contenido de humedad de las capas externas del producto horneado en la fase inicial de horneado con una fuerte humidificación del ambiente gaseoso de la cámara de horneado y la subsecuente disminución en el contenido de humedad de la capa superficial hasta alcanzar la humedad de equilibrio, que ocurre cuando esta capa se convierte en una costra, se señaló anteriormente. En este caso, no toda la humedad que se evapora en el pan horneado en la zona de evaporación pasa en forma de vapor a través de los poros de la corteza hacia la cámara de horneado.
La corteza es mucho más compacta y mucho menos porosa que la miga. El tamaño de los poros en la corteza, especialmente en su capa superficial, es muchas veces menor que el tamaño de los poros en las capas de miga adyacentes. Como resultado, la corteza del pan es una capa que ofrece una gran resistencia al vapor que la atraviesa desde la zona de evaporación hasta la cámara de cocción. Parte del vapor generado en la zona de evaporación, especialmente por encima de la corteza inferior del pan, puede salir corriendo a través de los poros y orificios de migajas hacia las capas de miga adyacentes a la zona de evaporación desde el interior. Al llegar a las capas ubicadas más cerca del centro y menos calentadas, el vapor de agua se condensa, aumentando así el contenido de humedad de la capa en la que se ha producido la condensación.
Esta capa de miga, que es como una zona de condensación interna de vapores de agua en el pan horneado, corresponde a la configuración de superficies isotérmicas en el pan. Para el movimiento interno de la humedad en un material húmedo, debe haber una diferencia en el potencial de transferencia. En el pan de masa horneado, puede haber dos razones principales para la transferencia de humedad: a) la diferencia en la concentración de humedad en diferentes áreas del producto yb) la diferencia de temperatura en áreas individuales del pan de masa.
La diferencia en la concentración de humedad es un incentivo para el movimiento de la humedad en el material desde áreas con mayor concentración de humedad hacia áreas con menor concentración de humedad. Este movimiento se denomina convencionalmente concentración (concentración de difusión o concentración de conductividad de la humedad).
Las diferencias de temperatura en áreas individuales de material húmedo también hacen que la humedad se mueva de áreas del material con una temperatura más alta a áreas con una temperatura más baja. Este movimiento de humedad se denomina convencionalmente térmico.
En el pan horneado, existe simultáneamente una gran diferencia en el contenido de humedad de la corteza y la miga, y una diferencia de temperatura significativa entre las capas externa y central del pan durante el primer período de horneado.Como han demostrado los trabajos de investigadores nacionales, al hornear pan, prevalece el efecto estimulante de la diferencia de temperatura en las capas externa e interna y, por lo tanto, la humedad en la miga durante el proceso de horneado se mueve de la superficie al centro.
Los experimentos muestran que el contenido de humedad de la miga de pan en el proceso de horneado aumenta aproximadamente un 2% en comparación con el contenido de humedad original de la masa. La humedad aumenta más rápidamente en las capas externas de la miga durante el período inicial del proceso de horneado, lo que se explica por el gran papel de la conductividad térmica y de la humedad en este período de horneado debido al gradiente de temperatura significativo en la miga.
De varios trabajos se deduce que durante el horneado, el contenido de humedad de la capa superficial de un trozo de masa cae rápidamente y alcanza muy rápidamente el nivel de contenido de humedad de equilibrio, debido a la temperatura y la humedad relativa de la mezcla de vapor y aire. Las capas más profundas y que luego se convierten en una capa de corteza alcanzan el mismo contenido de humedad de equilibrio más lentamente.
1.4 Desmoronándose
Al hornear dentro de la pieza de masa, se suprime la microflora fermentativa, cambia la actividad enzimática, se produce la gelatinización del almidón y la desnaturalización térmica de las proteínas, la humedad y la temperatura de las capas internas de la masa-pan cambian. La actividad vital de las levaduras y las bacterias en los primeros minutos de horneado aumenta, como resultado de lo cual se activa la fermentación del alcohol y del ácido láctico. A 55-60 ° C, la levadura y las bacterias del ácido láctico no termofílico mueren.
Como consecuencia de la activación de levaduras y bacterias al inicio de la cocción, el contenido de alcohol, monóxido de carbono y ácidos aumenta ligeramente, lo que repercute positivamente en el volumen y la calidad del pan. La actividad de las enzimas en cada capa del producto horneado primero aumenta y alcanza un máximo, y luego desciende a cero, ya que las enzimas, al ser sustancias proteicas, se coagulan al calentarse y pierden las propiedades de catalizadores. La actividad de la a-amilasa puede tener un efecto significativo sobre la calidad del producto, ya que esta enzima es relativamente resistente al calor.
En la masa de centeno, que es muy ácida, la a-amilasa se destruye a 70 ° C, y en la masa de trigo solo a temperaturas superiores a 80 ° C. Si la masa contiene mucha a-amilasa, convertirá una parte significativa del almidón en dextrinas, lo que degradará la calidad de la miga. Las enzimas proteolíticas de la masa de pan se inactivan a 85 ° C.
Un cambio en el estado del almidón, junto con cambios en las sustancias proteicas, es el proceso principal que convierte la masa en pan rallado; suceden casi simultáneamente. Los granos de almidón se gelatinizan a temperaturas de 55-60 ° C y superiores. Se forman grietas en los granos de almidón, en los que penetra la humedad, por lo que aumentan significativamente. Durante la gelatinización, el almidón absorbe tanto la humedad libre de la masa como la humedad liberada por las proteínas cuajadas. La gelatinización del almidón ocurre cuando hay falta de humedad (para una gelatinización completa del almidón, la masa debe contener 2-3 veces más agua), no queda humedad libre, por lo que la miga del pan se vuelve seca y no pegajosa al tacto.
El contenido de humedad de la miga de pan caliente (en general) aumenta en un 1,5-2% en comparación con el contenido de humedad de la masa debido a la humedad transferida desde la capa superior de la pieza de trabajo. Debido a la falta de humedad, la gelatinización del almidón es lenta y termina solo cuando la capa central de la masa se calienta a una temperatura de 96-98 ° C. La temperatura del centro de la miga no supera este valor, ya que la miga contiene mucha humedad y el calor que se le suministra no se gastará en calentar la masa, sino en su evaporación.
Al hornear pan de centeno, no solo se produce la gelatinización, sino también la hidrólisis ácida de una cierta cantidad de almidón, lo que aumenta el contenido de dextrinas y azúcares en el pan de masa. La hidrólisis moderada del almidón mejora la calidad del pan.
El cambio en el estado de las sustancias proteicas comienza a una temperatura de 50-70 ° C y termina a una temperatura de aproximadamente 90 ° C.Las sustancias proteicas sufren desnaturalización térmica (coagulación) durante la cocción. Al mismo tiempo, se vuelven más densos y liberan la humedad absorbida por ellos durante la formación de la masa. Las proteínas cuajadas fijan (fijan) la estructura porosa de la miga y la forma del producto. Se forma una estructura proteica en el producto, en la que se intercalan granos de almidón hinchado. Después de la desnaturalización térmica de las proteínas en las capas externas del producto, se detiene el aumento del volumen de la pieza de trabajo.
Se puede suponer que el contenido de humedad final de la superficie interna de la capa adyacente a la miga es aproximadamente igual al contenido de humedad inicial de la masa (W0) más un aumento debido al movimiento interno de humedad (W0 + DW), mientras que la superficie externa de esta capa adyacente a la corteza tiene un contenido de humedad igual a humedad de equilibrio. En base a esto, en el gráfico de esta capa, se toma el valor del contenido de humedad final, el promedio entre los valores (W0 + DW) y W0Р.
El contenido de humedad de las capas individuales de la miga también aumenta durante el proceso de horneado, y el aumento de humedad se produce primero en las capas exteriores de la miga, luego captura capas cada vez más profundas. Como resultado del movimiento térmico de la humedad (conductividad térmica de la humedad), el contenido de humedad de las capas externas de la miga, más cercanas a la zona de evaporación, incluso comienza a disminuir algo contra el máximo alcanzado. Sin embargo, el contenido de humedad final de estas capas es aún mayor que el contenido de humedad original de la masa cuando comienza la cocción. El contenido de humedad del centro de la miga crece más lentamente, y su contenido de humedad final puede ser ligeramente menor que el contenido de humedad final de las capas adyacentes al centro de la miga.
1.5 Actividad vital de la microflora fermentadora de la masa durante el proceso de horneado
La actividad vital de la microflora fermentadora de la masa (células de levadura y bacterias formadoras de ácido) cambia a medida que el trozo de pan se calienta durante el proceso de horneado.
Cuando la masa se calienta a unos 35 ° C, las células de levadura aceleran al máximo el proceso de fermentación y formación de gases que provocan. Hasta aproximadamente 40 ° C, la actividad de la levadura en la masa horneada sigue siendo muy intensa. Cuando la masa se calienta a temperaturas superiores a 45 ° C, la formación de gas provocada por la levadura se reduce drásticamente.
Anteriormente, se creía que a una temperatura de la masa de aproximadamente 50 ° C, la levadura muere.
La actividad vital de la microflora formadora de ácido de la masa, dependiendo de la temperatura óptima (que es de aproximadamente 35 ° C para las bacterias no termófilas y aproximadamente 48-54 ° C para las bacterias termófilas), se fuerza primero a medida que la masa se calienta y luego, después de alcanzar la temperatura por encima de la óptima, se detiene.
Se creía que cuando la masa se calentaba a 60 ° C, la flora formadora de ácido de la masa se extingue por completo. Sin embargo, el trabajo realizado por varios investigadores sugiere que en la miga de pan de centeno común hecho con harina de papel tapiz, aunque en un estado debilitado pero viable, se conservan células individuales de levadura y bacterias formadoras de ácido.
Del hecho de que una pequeña parte de la microflora fermentativa viable de la masa se retenga en la miga de pan durante el horneado, no se sigue de ninguna manera que los microorganismos fermentativos puedan, en todas las condiciones, soportar la temperatura de 93-95 ° C, que se logra en el centro del pan durante el horneado.
También se demostró que hervir la miga de pan, machacada en exceso de agua, mataba todo tipo de microorganismos fermentativos.
Evidentemente, la conservación de una parte de la microflora fermentadora de la masa en la miga de pan en un estado viable puede explicarse tanto por una cantidad muy pequeña de agua libre como por un aumento a muy corto plazo de la temperatura de su parte central por encima de los 90 ° C.
De los datos anteriores se deduce que la temperatura óptima para la microflora fermentadora de la masa, determinada en las condiciones del entorno, en una consistencia diferente a la de la masa, puede resultar subestimada en comparación con la óptima que actúa en las condiciones del pan de masa horneado.
Obviamente, debe considerarse que cuando la masa se calienta a aproximadamente 60 ° C, la actividad vital de la levadura y las bacterias formadoras de ácido no termófilo de la masa prácticamente se detiene. Las bacterias termofílicas del ácido láctico, como las bacterias Delbrück, pueden ser fermentativamente activas incluso a temperaturas más altas (75-80 ° C).
Los cambios descritos anteriormente en la actividad vital de la microflora fermentadora del trozo de masa horneada ocurren gradualmente, a medida que se calienta, extendiéndose desde las capas superficiales hacia el centro.
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