Изменение температуры различных слоев куска теста-хлеба в процессе его выпечки, собственно, и вызывает и обусловли­вает протекание в этих слоях теста-хлеба тех процессов, которые приводят к образованию из куска теста штуки хлеба, к образова­нию из теста корки и мякиша хлеба.

Именно поэтому изучение изменения температуры разных слоев выпекаемого куска теста-хлеба издавна привлекало внима­ние исследователей и нашло отражение во многих рабо­тах. Тот факт, что далеко не полный перечень работ, включающих данные по температуре разных слоев (корки и мя­киша) хлеба, охватывает около трех десятков наименований, сви­детельствует о том внимании, которое оказывается этому ре­шающему для процесса выпечки фактору.

Исходя из данных экспериментальных работ последних лет, их анализа и принятых нами представ­лений о механизме процесса выпечки, мы считаем возможным изменения в процессе выпечки температуры отдельных слоев куска теста-хлеба представить в виде составленного нами гра­фика (рис. 72). На этом графике, составленном для иллюстрации выпечки при постоянной температуре в неувлажненной пекарной камере, на оси абсцисс отложено время выпечки (τо — значение времени в момент начала выпечки;τ_гот — значение времени готовности хлеба в результате выпечки).

На оси ординат отложены значения температуры (в ° С) от­дельных слоев куска теста-хлеба в процессе его выпечки.

Кривые этого графика наглядно свидетельствуют о том, что температурное поле куска теста-хлеба в процессе его выпечки непрерывно меняется, что свидетельствует о неустановив­шемся режиме процесса его прогрева.

Если к этому прибавить, что в процессе выпечки—в первой его части — мы имеем еще и непрерывное изменение размеров (объема) изделия, то станет очевидной сложность математиче­ского исследования процесса прогрева хлеба при его выпечке.

Внимательное рассмотрение температурных кривых отдельных слоев куска теста-хлеба в процессе его выпечки приводит к следующим выводам:

     1. Температура любого слоя мякиша (кривые 6, 7, 8, 9) до самого конца выпечки не пре­вышает 100°, приближаясь к этой величине в центральной части мякиша лишь к самому концу выпечки.

2. Температура внешних слоев куска теста-хлеба, из ко­торых образуется корка хлеба, превышает 100°, доходя на по­верхности до — 180°.

Во внутренних слоях корки, граничащих с мякишем, конечная температура незначительно превышает 100°. Промежуточ­ные слои корки имеют соответ­ственно промежуточные значе­ния конечной температуры.

Характерным для темпера­турных кривых (2, 3 и 4) раз­ных слоев корки является изве­стная «задержка» кривой на уровне 100°. Задержка эта тем длительнее, чем дальше слой корки отстоит от поверхности хлеба.

3. Температура слоя, распо­ложенного к концу выпечки на границе корки и мякиша, дости­гает 100° и остается на этом уровне до конца процесса вы­печки
4. Разность температур между внешними и внутренни­ми слоями корки в процессе выпечки возрастает, достигая наибольшего значения к концу выпечки.
5. Разность температур между внешними (прилегающими к корке) и центральными слоями мякиша возрастает в первой части процесса выпечки, достигает наибольшего значения примерно к середине процесса выпечки и затем резко снижается, доходя к концу выпечки почти до нуля. 

Характер изменения температурного поля теста-хлеба в процессе его выпечки и в первую очередь тот факт, что температура мякиша не превышает 100°, в то время как температура корки , выше 100°, не могут быть объяснены без увязки процесса про­грева с процессом испарения влаги из выпекаемого хлеба, с про­цессом образования на хлебе корки.

Рассматривая принятый нами при составлении графика 72 простейший случай выпечки хлеба в неувлажненной атмосфере пекарной камеры (при постоянной температуре), мы можем пред­ставить себе процесс образования корки следующим образом.

Попадая в неувлажненную атмосферу пекарной камеры, имеющей температуру 250°, поверхностный слой куска теста на­чинает интенсивно прогреваться, быстро теряя при этом влагу. По истечении буквально 1—2 мин. поверхностный слой теста те­ряет почти всю удалимую из него влагу и достигает равновесной влажности теста, отвечающей относительной влажности и тем­пература атмосферы пекарной камеры.

Достижение поверхностным слоем выпекаемого теста вели­чины этой равновесной влажности и, следовательно, прекраще­ние испарения в этом слое влаги позволяет этому слою быстро перегреваться и выше 100°, не задерживаясь на этой темпера­туре, что мы и видим на графике — по кривой 1.

Ввиду сравнительно плохой влагопроводности теста и боль­шого температурного градиента (большой разности температур) между поверхностным и ниже расположенными слоями выпе­каемого теста, подвод влаги к поверхности хлеба не успевает за интенсивностью обезвоживания поверхностного слоя, и поверх­ность (точнее зона) испарения начинает постепенно углубляться внутрь хлеба.

Превращение воды в пар в этой зоне, в слое между уже об­разовавшейся обезвоженной корочкой и глубже расположен­ными слоями теста (позднее мякиша), происходит при 100°.

Пары воды, образующиеся в зоне испарения, частично про­ходят через поры (скважины) обезвоженной корочки, оставаясь в состоянии паров, в пекарную камеру, а частично, как будет установлено ниже, устремляются в поры и скважины слоев теста (мякиша), примыкающих к корке.

Пористая структура теста (позднее мякиша хлеба), примы­кающего к уже обезвоженной корочке, приводит к тому, что в выпекаемом хлебе имеет значение не поверхность испарения, не «зеркало испарения», как при испарении с поверхности воды, а зона испарения, распространяющаяся на слой теста (мякиша) определенной толщины (вероятно, 1—3 мм¹), непосредственно граничащий с коркой.

Зона испарения, температура, в пределах которой будет равна 100°, будет по мере прогрева выпекаемого теста-хлеба по­степенно углубляться. Внешние слои теста этой зоны испарения будут обезвоживаться и достигать величины равновесной влаж­ности, т. е. переходить в корку. С внутренней же стороны, обра­щенной к центру хлеба, зона испарения будет компенсировать свою толщу распространением испарения на ближайшие приле­гающие к ней слои мякиша.

Таким образом, 1) вода в хлебе испаряется при температуре 100° только в зоне испарения, расположенной между коркой и мякишем, 2) корка представляет собою практически обезвожен­ный внешний слой хлеба, из которого испарена вся удалимая влага и через который влага, испаряемая из хлеба при выпечке, проходит в виде пара.

Исходя из такого представления о механизме испарения влаги и образования корки при выпечке, делается очевидным, что тем­пература мякиша, окруженного зоной испарения (температура в которой равна 100°), не может превысить 100°, как бы долго процесс выпечки ни длился.

Температура внутренней поверхности корки, примыкающей к зоне испарения, естественно, также будет равна 100°. Темпе­ратура же внешней поверхности корки может быть намного выше и будет зависеть от температуры пекарной камеры и от толщины корки. Чем толще корка и чем выше температура пекарной ка­меры, тем выше будет температура поверхности корки.

Однако температура поверхности корки всегда значительно ниже температуры пекарной камеры, так как часть тепла, вос­принимаемого коркой извне, расходуется на перегревание паров воды, следующих из зоны испарения через поры корки в пекар­ную камеру. На нашем графике (рис. 72) мы приняли конечную температуру поверхности корки равной 180°, однако в отдельных случаях (при очень высокой температуре выпечки и очень толстой корке) она может доходить до 200 °.

Естественно, что промежуточные слои корки имеют соответ­ственно промежуточные значения температуры, а среднюю тем­пературу корки, для технических расчетов можно принять за

где t_пк — температура поверхности корки.

Задержка температурных кривых тех слоев, из которых обра­зуется корка на уровне 100°, может быть объяснена тем, что эти слои до того, как превратиться в корку, известное время являют­ся зоной испарения, температура в пределах которой неизменно равна 100°.

Обезвоживание поверхностных слоев корки идет так быстро, что кривая 1 температуры поверхности хлеба вообще не имеет задержки на уровне 100°, а кривая 2 слоя, расположенного близко к поверхности, имеет еле заметную приостановку. Чем дальше от поверхности корки, тем более заметна и длительна при­остановка кривой температуры на уровне 100°. Кривая 5 харак­теризует изменение температуры слоя, который перед концом выпечки вошел в зону испарения и остался в ней до самого конца выпечки, сохранив поэтому до конца выпечки температуру 100°.

Имеющиеся экспериментальные данные по изменению тем­пературы в отдельных слоях и точках выпекаемого хлеба позво­ляют говорить о том, что в хлебе в процессе его выпечки точки, имеющие одинаковую температуру, расположены по изотерми­ческим поверхностям (практически — по изотермическим слоям) параллельно поверхности хлеба, с некоторым смещением в сто­рону нижней корки.

В качестве примера приводим на рис. 73 изотермы (линии се­чения изотермических поверхностей) поперечного и продольного разреза батона в момент примерно половины процесса выпечки.

Расположение изотермических поверхностей, как видно на рис. 73, очень хорошо повторяет внешний контур хлеба и отобра­жает интенсивность прогрева с разных сторон (в большинстве случаев интенсивность прогрева снизу несколько меньшая, чем интенсивность прогрева сверху).