התהליכים מתרחשים בלחם במהלך אפייתו
פרופ ' א 'יא. אוורמן. שנת 1942
1.1 חימום לחם הבצק
מוצרי לחם נאפים בתא האפייה של תנור אפייה בטמפרטורת אדי אוויר של 200-280 מעלות צלזיוס. לאפייה של 1 ק"ג לחם נדרש כ- 293-544 ק"ג. חום זה מושקע בעיקר באידוי לחות מחתיכת הבצק ובחימוםו לטמפרטורה של 96-97 מעלות צלזיוס במרכז, בו הבצק הופך ללחם. חלק גדול מהחום (80-85%) מועבר ללחם הבצק באמצעות קרינה מהקירות החמים ומהקשתות של תא האפייה. שאר החום מועבר על ידי הולכה מהאח החם והסעה מהזרמים הנעים של תערובת האדים-אוויר בתא האפייה.
חלקי הבצק מחוממים בהדרגה, החל מהשטח, ולכן התהליכים האופייניים לאפייה אינם מתרחשים בו זמנית בכל מסת הלחם, אלא שכבה אחר שכבה - תחילה בשכבות החיצוניות, ואז בשכבות הפנימיות. מהירות חימום הלחם בבצק באופן כללי, וכתוצאה מכך משך האפייה תלוי במספר גורמים. כאשר הטמפרטורה בתא האפייה עולה, חתיכות העבודה מחוממות מהר יותר וזמן האפייה מתקצר. בצק עם תכולת לחות גבוהה ונקבוביות מתחמם מהר יותר מבצק חזק וצפוף.
חתיכות בצק בעלות עובי ומשקל משמעותיים, כל שאר הדברים שווים, מתחממות יותר. לחם טופס נאפה לאט יותר מלחם האח. ההתאמה ההדוקה של חלקי הבצק בתחתית התנור מאטה את אפיית המוצרים.
1.2 היווצרות קרום לחם קשה
תהליך זה מתרחש כתוצאה מההשקיה של השכבות החיצוניות של חתיכת הבצק. חשוב לציין שהקרום הקשה עוצר את צמיחת הבצק ונפח הלחם, ולכן הקרום לא אמור להיווצר מיד, אלא 6-8 דקות לאחר תחילת האפייה, כאשר כבר הושג נפח היצירה המקסימלי. .
לשם כך, קיטור מועבר לאזור הראשון של תא האפייה, שעיבויו על פני החסר מעכב את התייבשות השכבה העליונה ואת היווצרות קרום. עם זאת, לאחר מספר דקות, השכבה העליונה, המתחממת לטמפרטורה של 100 מעלות צלזיוס, מתחילה לאבד במהירות לחות ובטמפרטורה של 110-112 מעלות צלזיוס הופכת לקרום דק, ואז מתעבה בהדרגה.
כאשר הקרום מתייבש, חלק מהלחות (כ -50%) מתאדה לסביבה, וחלקם עוברים לפירור, שכן כאשר מחממים חומרים שונים, הלחות עוברת תמיד מאזורים מחוממים יותר (קרום) לאזורים פחות מחוממים (פירור ). תכולת הלחות של הפירור כתוצאה מהעברת לחות מהקרום עולה ב 1.5-2.5%. תכולת הלחות של הקרום בסוף האפייה היא 5-7% בלבד, כלומר הקרום מיובש כמעט.
טמפרטורת הקרום מגיעה ל -160-180 מעלות צלזיוס בסוף האפייה. מעל לטמפרטורה זו, הקרום אינו מתחמם, מכיוון שהחום המסופק אליו מושקע באידוי לחות, התחממות יתר של האדים שנוצרו, וכן על היווצרות פירור.
התהליכים הבאים מתרחשים בשכבת פני השטח של העבודה ובתוך הקרום: ג'לטיניזציה ודקסטריניזציה של עמילן, דנטורציה של חלבונים, היווצרות חומרים ארומטיים בצבע כהה והסרת לחות. בדקות הראשונות של האפייה, כתוצאה מעיבוי קיטור, עמילן על פני היצירה הוא ג'לטין, ועובר חלקית לעמילן ומסיסים מסיסים. מסה נוזלית של עמילן מסיס ודקסטרינים ממלאת את הנקבוביות הנמצאות על פני היצירה, מחליקה אי סדרים קלים ולאחר התייבשות מעניקה לקרום ברק וברק.
דנטורציה של חומרי חלבון על פני המוצר מתרחשת בטמפרטורה של 70-90 מעלות צלזיוס. קרישת חלבון, יחד עם התייבשות, תורמים להיווצרות קרום צפוף ולא אלסטי. עד לזמן מסוים, צבע קרום הלחם נקשר לכמות הסוכרים הנותרים והמסוססים בבצק בזמן האפייה. לקבלת צבע נורמלי של הקרום, הבצק לפני האפייה חייב להכיל לפחות 2-3% סוכרים לא מותססים. ככל שיכולתו של הבצק ליצור סוכר וגז גבוהה יותר, כך צבע קרום הלחם עז יותר.
בעבר האמינו כי המוצרים הקובעים את צבע קרום הלחם הם מוצרים בצבע חום של קרמליזציה או הידרציה ראשונית של סוכרי בצק שנותרו שלא הותססו בזמן האפייה. קרמול והתייבשות של סוכרים בקרום הוסבר על ידי הטמפרטורה הגבוהה שלו. יש חוקרים הסבורים כי מוצרים צבעוניים של דקסטרניזציה תרמית של עמילן ושינויים תרמיים בחומרים החלבוניים של הקרום ממלאים תפקיד בצבע הקרום.
בהתבסס על מספר מחקרים, ניתן להניח כי עוצמת צבע קרום הלחם נובעת בעיקר מהיווצרות מוצרים בצבע כהה של אינטראקציה של חמצון מחדש של סוכרי בצק מפחיתה שיורי, ללא תסיסה, ומוצרי חלבון חלבונים הכלולים בצק, כלומר מלנואידים. בנוסף, צבע הקרום תלוי בזמן האפייה ובטמפרטורה בתא האפייה.
1.3 תנועה פנימית של לחות בלחם
בעת האפייה מתחלפת הלחות שבפנים הלחם. עלייה בתכולת הלחות של השכבות החיצוניות של המוצר האפוי בשלב הראשוני של האפייה עם לחות חזקה של הסביבה הגזית של תא האפייה והירידה שלאחר מכן בתכולת הלחות של שכבת השטח ללחות שיווי משקל, המתרחשת כאשר שכבה זו הופכת לקרום, צוינו לעיל. במקרה זה, לא כל הלחות המתנדפת בלחם האפוי באזור האידוי עוברת בצורה של אדים דרך נקבוביות הקרום לתא האפייה.
הקרום הרבה יותר קומפקטי והרבה פחות נקבובי מהפירור. גודל הנקבוביות בקרום, במיוחד בשכבת פני השטח שלו, קטן פי כמה מגודל הנקבוביות בשכבות הפירורים הסמוכות. כתוצאה מכך, קרום הלחם הוא שכבה המציעה עמידות רבה לאדים העוברים דרכה מאזור האידוי לחדר האפייה. חלק מהאדים הנוצרים באזור האידוי, במיוחד מעל קרום הלחם התחתון, יכולים לזרום ממנו דרך הנקבוביות וחורי הפירורים לשכבות הפירורים הסמוכות לאזור האידוי מבפנים. הגעה לשכבות הממוקמות קרוב יותר למרכז ופחות מחומם, אדי מים מתעבים, ובכך מגדילים את תכולת הלחות של השכבה בה התרחש העיבוי.
שכבת פירורים זו, שהיא, כביכול, אזור של עיבוי פנימי של אדי מים בלחם אפוי, מתאימה לתצורה של משטחים איזותרמיים בלחם. לתנועה פנימית של לחות בחומר רטוב, חייב להיות הבדל בפוטנציאל ההעברה. בלחם בצק אפוי יכולות להיות שתי סיבות עיקריות להעברת הלחות: א) ההבדל בריכוז הלחות באזורים שונים של המוצר וב) ההבדל בטמפרטורה באזורים בודדים של לחם הבצק.
ההבדל בריכוז הלחות הוא תמריץ לתנועת הלחות בחומר מאזורים עם ריכוז לחות גבוה יותר לאזורים עם ריכוז לחות נמוך יותר. תנועה זו נקראת בדרך כלל ריכוז (דיפוזיה בריכוז או מוליכות לחות ריכוזית).
הבדלי טמפרטורה באזורים בודדים של חומר רטוב גורמים גם לחות לנוע מאזורי החומר עם טמפרטורה גבוהה יותר לאזורים עם טמפרטורה נמוכה יותר. תנועת לחות זו נקראת בדרך כלל תרמית.
בלחם אפוי יש בו זמנית הבדל גדול בתכולת הלחות של הקרום והפירור, והפרש טמפרטורה משמעותי בין השכבות החיצוניות והמרכזיות של הלחם בתקופת האפייה הראשונה.כפי שהראו עבודותיהם של חוקרים מקומיים, בעת אפיית לחם, ההשפעה המגרה של הפרש הטמפרטורה בשכבות החיצוניות והפנימיות שוררת, ולכן הלחות בפירור בתהליך האפייה עוברת מהמשטח למרכז.
ניסויים מראים שתכולת הלחות בפירור הלחם במהלך האפייה עולה בכ -2% בהשוואה לתכולת הלחות המקורית של הבצק. הלחות גוברת במהירות הגבוהה ביותר בשכבות החיצוניות של הפירור במהלך התקופה הראשונית של תהליך האפייה, מה שמוסבר על ידי התפקיד הגדול של מוליכות תרמית ולחות בתקופת אפייה זו עקב שיפוע הטמפרטורה המשמעותי בפירור.
ממספר מחקרים עולה כי במהלך האפייה תכולת הלחות של שכבת פני השטח של חתיכת בצק יורדת במהירות ומגיעה מהר מאוד לרמת תכולת הלחות בשיווי משקל בשל הטמפרטורה והלחות היחסית של תערובת האדים-אוויר. שכבות עמוקות יותר ובהמשך הופכות לשכבת קרום לאט יותר באותה תכולת לחות בשיווי משקל.
1.4 מתפורר
בעת אפייה בתוך חתיכת הבצק, מדכאים את המיקרופלורה של התסיסה, משתנה פעילות האנזים, ג'לטיניזציה של עמילן ודנטורציה תרמית של חלבונים, לחות וטמפרטורה של השכבות הפנימיות של לחם הבצק משתנים. הפעילות החיונית של שמרים וחיידקים בדקות הראשונות של האפייה גוברת, וכתוצאה מכך מופעלת תסיסה של אלכוהול וחומצה לקטית. ב 55-60 מעלות צלזיוס, שמרים וחיידקי חלב חומצה לקטית שאינם תרמופיליים מתים.
כתוצאה מהפעלת שמרים וחיידקים בתחילת האפייה, תכולת האלכוהול, הפחמן החד חמצני והחומצות עולה מעט, מה שמשפיע לטובה על נפח הלחם ואיכותו. פעילותם של האנזימים בכל שכבה של המוצר האפוי עולה תחילה ומגיעה למקסימום, ואז צונחת לאפס, שכן אנזימים, שהם חומרים חלבוניים, מתכרבלים בחימום ומאבדים את תכונות הזרזים. לפעילות הא-עמילאז יכולה להיות השפעה משמעותית על איכות המוצר, מכיוון שאנזים זה עמיד יחסית לחום.
בבצק שיפון שהוא חומצי מאוד נהרס א-עמילאז בטמפרטורה של 70 מעלות צלזיוס ובבצק חיטה רק בטמפרטורות מעל 80 מעלות צלזיוס. אם הבצק מכיל הרבה א-עמילאז, הוא יהפוך חלק משמעותי מהעמילן לדקסטרינים, מה שיפגע באיכות הפירור. אנזימים פרוטאוליטיים בבצק לחם מושבתים ב 85 מעלות צלזיוס.
שינוי במצב העמילן, יחד עם שינויים בחומרי החלבון, הוא התהליך העיקרי שהופך את הבצק לפירורי לחם; הם קורים כמעט בו זמנית. דגני עמילן ממצים ג'לטין בטמפרטורות של 55-60 מעלות צלזיוס ומעלה. בגרגרי העמילן נוצרים סדקים שלתוכם חודרת לחות ולכן הם גדלים משמעותית. במהלך ג'לטיזציה, עמילן סופג גם את הלחות החופשית של הבצק וגם את הלחות שמשחררים החלבונים המסולסלים. ג'לטיניזציה של עמילן מתרחשת כאשר חסר לחות (לקבלת ג'לטין מלא של עמילן, חייבים להיות פי 2-3 יותר מים בבצק), לא נותרה לחות חופשית ולכן פירור הלחם הופך יבש ולא דביק ל לגעת.
תכולת הלחות של פירור הלחם החם (באופן כללי) עולה ב -1.5-2% בהשוואה לתכולת הלחות של הבצק עקב לחות המועברת מהשכבה העליונה של החומר. בגלל היעדר לחות, ג'לטין של עמילן איטי ומסתיים רק כאשר מחממים את השכבה המרכזית של הבצק לטמפרטורה של 96-98 מעלות צלזיוס. הטמפרטורה של מרכז הפירור אינה עולה מעל ערך זה, שכן הפירור מכיל לחות רבה, והחום המסופק אליו לא יושקע על חימום המסה, אלא על אידויו.
בעת אפיית לחם שיפון, לא רק ג'לטיניזציה מתרחשת, אלא גם הידרוליזה חומצית של כמות מסוימת של עמילן, המגדילה את תכולת הדקסטרינים והסוכרים בלחם הבצק. הידרוליזה מתונה של עמילן משפרת את איכות הלחם.
השינוי במצב חומרי החלבון מתחיל בטמפרטורה של 50-70 מעלות צלזיוס ומסתיים בטמפרטורה של כ- 90 מעלות צלזיוס.חומרי חלבון עוברים דנטורציה תרמית (קרישה) במהלך האפייה. במקביל, הם הופכים לצפופים יותר ומשחררים לחות הנספגת על ידם במהלך היווצרות הבצק. חלבונים מרופדים מקבעים (מתקנים) את המבנה הנקבובי של הפירור ואת צורת המוצר. במוצר נוצרת מסגרת חלבונית, אליה משולבים גרגרי עמילן נפוח. לאחר דנטורציה תרמית של חלבונים בשכבות החיצוניות של המוצר, הגידול בנפח החומר נפסק.
ניתן להניח שתכולת הלחות הסופית של המשטח הפנימי של השכבה הסמוכה לפירור תהיה שווה בערך לתכולת הלחות הראשונית של הבצק (W0) בתוספת עלייה בגלל תנועת הלחות הפנימית (W0 + DW), בעוד המשטח החיצוני של שכבה זו הסמוכה לקרום יש תכולת לחות שווה לחות שיווי משקל. בהתבסס על כך, בגרף לשכבה זו לוקחים את ערך תכולת הלחות הסופית, הממוצע בין הערכים (W0 + DW) ו- W0Р.
תכולת הלחות של השכבות הבודדות של הפירור עולה גם בתהליך האפייה, ועליית הלחות מתרחשת תחילה בשכבות החיצוניות של הפירור, ואז לוכדת שכבות הממוקמות יותר ויותר עמוק יותר. כתוצאה מהתנועה התרמית של הלחות (מוליכות לחות תרמית), תכולת הלחות של השכבות החיצוניות של הפירור, קרוב יותר לאזור האידוי, אפילו מתחילה לרדת מעט מול המקסימום שהושג. עם זאת, תכולת הלחות הסופית של שכבות אלה עדיין גבוהה יותר מתכולת הלחות המקורית של הבצק בעת תחילת האפייה. הלחות במרכז הפירור מצטברת בצורה האיטית ביותר, והלחות הסופית שלה עשויה להיות מעט פחותה מהלחות הסופית בשכבות הסמוכות למרכז הפירור.
1.5 פעילות חיונית של המיקרופלורה התסיסה של הבצק בתהליך האפייה
הפעילות החיונית של המיקרופלורה התסיסה של הבצק (תאי שמרים וחיידקים יוצרי חומצה) משתנה כאשר נתח לחם הבצק מתחמם בתהליך האפייה.
כאשר מחממים את הבצק לכ- 35 מעלות צלזיוס, תאי השמרים מאיצים את תהליך התסיסה והיווצרות הגז שהם גורמים למקסימום. עד כ- 40 מעלות צלזיוס, פעילות השמרים בבצק האפוי עדיין אינטנסיבית מאוד. כאשר מחממים את הבצק לטמפרטורות מעל 45 מעלות צלזיוס, היווצרות הגז הנגרמת על ידי השמרים מופחתת בצורה חדה.
בעבר האמינו כי בטמפרטורת בצק של כ- 50 מעלות צלזיוס מתים שמרים.
הפעילות החיונית של המיקרופלורה המתהווה חומצה של הבצק, בהתאם לטמפרטורה האופטימלית (שהיא כ- 35 מעלות צלזיוס לחיידקים שאינם תרמופיליים, וכ- 48-54 מעלות צלזיוס לחיידקים תרמופיליים), נאלצת תחילה כשהבצק מתחמם למעלה, ואז, לאחר שהגיע לטמפרטורה מעל האופטימלי, הוא נעצר.
האמינו שכאשר מחממים את הבצק ל 60 מעלות צלזיוס, הפלורה היוצרת חומצה של הבצק גוועת לחלוטין. עם זאת, העבודה שבוצעה על ידי מספר חוקרים מעלה כי בפירור לחם שיפון רגיל העשוי מקמח טפט, אם כי במצב מוחלש, אך בר קיימא, נשמרים תאים בודדים של שמרים וחיידקים יוצרי חומצה.
מהעובדה שחלק קטן מהמיקרו-פלורה התסיסה הקיימת של הבצק נשמר בפירורי הלחם במהלך האפייה, אין זה נובע מכך שמיקרואורגניזמים תוססים יכולים, בכל התנאים, לעמוד בטמפרטורה של 93-95 ° C. , שמושג במרכז הלחם במהלך האפייה.
כמו כן, הוצג כי הרתחת פירור הלחם, שנפלט בעודף מים, הרגה את כל סוגי המיקרואורגניזמים התסיסיים.
ברור שהשימור של חלק מהמיקרופלורה התסיסה של הבצק בפירורי הלחם במצב בר קיימא יכול להיות מוסבר הן בכמות קטנה מאוד של מים חופשיים והן בעלייה קצרת טווח מאוד של הטמפרטורה של החלק המרכזי שלה מעל 90 מעלות צלזיוס
מהנתונים שלעיל עולה כי אופטימת הטמפרטורה למיקרופלורת התסיסה של הבצק, הנקבעת בתנאי הסביבה, בעקביות שונה מהבצק, עשויה להתגלות כמעיטה בהשוואה לאופטימה הפועלת בתנאים של את לחם הבצק האפוי.
ברור שיש לקחת בחשבון שכאשר מחממים את הבצק לכ- 60 מעלות צלזיוס הפעילות החיונית של שמרים וחיידקים שאינם יוצרים חומצה תרמופילית של הבצק נפסקת כמעט. חיידקי חומצה לקטית תרמופילית כמו חיידקי דלברוק יכולים להיות פעילים באופן תסיסה גם בטמפרטורות גבוהות יותר (75-80 מעלות צלזיוס).
השינויים שתוארו לעיל בפעילות החיונית של המיקרופלורה התסיסה של פיסת הבצק האפויה מתרחשים בהדרגה, כשהיא מתחממת ומתפשטת משכבות השטח למרכז.
ראה המשך ...