Хлеб, вынутый из печи, остывает, теряет в весе от усыхания и, наконец, после определенного времени начинает черстветь.

ОСТЫВАНИЕ И УСЫХАНИЕ ХЛЕБА И ВЛИЯНИЕ НА ЭТИ ПРОЦЕССЫ РАЗЛИЧНЫХ ФАКТОРОВ

Температура корки хлеба вынутого из печи достигает на по­верхности 130—180° и на границе с мякишем 100°. Таким обра­зом, средняя температура всей корки обычно колеб­лется в пределах 110-114°. Влажность корки в этот момент практически равна нулю (незначитель­ным количеством прохо­дящего через корку пара можно пренебречь). Тем­пература мякиша близка к 100°, а влажность его превышает на 1—2% ис­ходную влажность теста.

Попадая в хлебохра­нилище, температура в котором обычно равна 18-25, хлеб быстро на­чинает остывать, теряя в весе за счет усыхания.

Совершенно естественно, что остывание начинается с поверхностных слоев хлеба, постепенно распро­страняясь к центру мяки­ша хлеба.

В табл. 75 и на рис. 108 показано послойное изменение темпе­ратуры в вынутом из печи пшеничном батоне из муки первого сорта, хранившемся отдельно от других батонов на столе в по­мещении с температурой воздуха 24—26°.

Температура мякиша остывшего хлеба измерялась в трех точ­ках: в точке № 1 — непосредственно под коркой хлеба, в точке № 2 — на расстоянии .3,5 см от поверхности хлеба и в точке № 3 — в центре мякиша.

Разность температуры в поверхностных и центральных слоях мякиша достигает (см. рис. 108) в первый период остывания хлеба 13°, постепенно снижаясь по мере дальнейшего остывания хлеба. В результате создается известный градиент температуры, вызывающий перемещение влаги по направлению от центра мя­киша к корке хлеба.

Отметим еще тот факт, что температура мякиша остываю­щего хлеба по истечении определенного времени хранения падает несколько ниже температуры окружающего пространства. При­чина этого, на первый взгляд парадоксального, явления пере­охлаждения хлеба против температуры помещения, в котором он остывает, установлена нами еще в 1929 г. Она заключается в том, что процесс испарения из хлеба влаги продолжается, хотя замедленно, и после охлаждения хлеба до температуры поме­щения. Тепло, расходуемое на процесс испарения, очевидно, берется из части мякиша, прилегающей к корке, а не из воздуха, отделенного от мякиша коркой, имеющей значительно меньшую теплопроводность, чем мякиш.

График, приведенный на рис. 108, и цифры табл. 75 хорошо характеризуют изменение температуры различных слоев отдельно хранившегося батона.

При храпении хлеба в производственных условиях в хлебо­хранилище, хлебозаводов или пекарни, в лотках на полках ваго­неток или просто на полках стеллажей хлеб, естественно, осты­вает медленнее.

Ниже в табл. 76 мы приводим данные, характеризующие изменение температуры в центре мякиша и усушку формового ржаного хлеба из обойной муки развесом 1,53—1,89 кг при хра­нении его в производственных условиях. Данные эти являются средними для 120 наблюдений, проведенных в апреле — мае 1945 г. в Москве, Ленинграде, Свердловске, Киеве и Нижнем Тагиле. Температура в хлебохранилищах колебалась в пределах 19-27°.

Сводка этих материалов сделана Научно-исследовательскими институтами хлебопекарной промышленности и торговли и обще­ственного питания.

Данные, приведенные в табл. 76, иллюстрируются графиком (рис. 109).

Сразу же после выхода хлеба из печи начинается снижение влажности всего хлеба — его усыхание, или усушка, за счет потери части влаги испарением. Наряду с этим происходит и пераспределение влаги в хлебе. Корка в момент выхода хлеба из печи практически безводна; она быстро остывает, и влага из мякиша в результате разности ее концентрации и температу­ры во внутренних и внешних слоях хлеба, устремляется в корку, резко повышая ее влаж­ность.

За изменением температуры и влажности корки после выхода хлеба из печи мож­но проследить по табл. 77 и рис. 110.

Остывание корки и увлажнение ее до∼ 12 % идут очень быстро, и на этом уровне (примерно соответствующем равновесной влаж­ности корки) влажность корки остается довольно устойчивой и при даль­нейшем остывании хлеба.

На рис. 111 приведены кривые, характеризую­щие изменение влажности центральной части мяки­на и слоя мякиша, приле­гающего к корке (табл.78).

Как видно из данных таблицы, через 5 мин. после выпечки хлеба вла­жность слоя мякиша, при­легающего к корке, на 1,6% превышает влажность центральной его части. Это следует, очевидно, объяснить термовлагопроводностью в процессе выпечки из зоны, пограничной с коркой, в слои мякиша, прилегающие к корке. При дальнейшем остывании и хранении хлеба слой мякиша, смежный с коркой, теряет влагу значительно скорее, чем центральная его часть.

Таким образом, в процессе остывания хлеба между коркой и мякишем хлеба имеется температурный градиент, устанавливаю­щийся вскоре после выхода хлеба из печи и достигающий замет­ной величины, но постепенно падающий до нуля по мере осты­вания хлеба; градиент влажности, резко падающий в первые несколько минут после выхода хлеба из печи вследствие увели­чения за это время влажности корки, очень незначительно и очень медленно меняется во время дальнейшего остывания и хра­нения хлеба.

Одним из основных факторов, обусловливающих интенсивное усыхание хлеба в первый период его хранения и остывания до температуры хлебохранилища, является повышенная температура мякиша, создающая градиент температуры между коркой и мя­кишем. Этот градиент температуры вызывает перемещение влаги в корке. Когда хлеб остывает до температуры помещения, темпе­ратурный градиент равен нулю, термовлагопроводность прекра­щается, так же как и интенсивное усыхание хлеба, несмотря на остающийся значительный градиент влажности между его мяки­шем и коркой.

Из этого, однако, нельзя делать вывода, что одна только термовлагопроводность обусловливает форсированное усыхание хлеба в период его остывания. Это неверно уже потому, что и скорость концентрационного перемещения влаги, вызываемого градиентом влажности, также зависит от температуры продукта. Чем выше температура продукта, тем скорее идет концентраци­онная диффузия влаги. Это особенно важно для продуктов, ока­зывающих большое сопротивление диффузии влаги, к ним отно­сится и хлеб.

Наряду с термовлагопроводностью и концентрационным пере­мещением влаги в хлебе решающим фактором, определяющим скорость усыхания хлеба в. зависимости от его температуры, яв­ляется скорость так называемой внешней диффузии паров влаги через пленку неподвижного воздуха, окружающую поверхность сохнущего продукта.

В сушильной технике общепринято использование гипотезы, предполагающей, что вокруг сушимого (или в нашем примере естественно сохнущего) продукта имеется тонкая пленка практи­чески неподвижного воздуха. Считают, что толщина этой подвиж­ной пленки уменьшается при увеличении скорости воздуха, омы­вающего продукт.

Через эту неподвижную пленку (слой Пекле) пары влаги, отдаваемой продуктом, диффундируют в воздух, циркулирующий вокруг. Диффузия паров влаги через пленку неподвижного воз­духа носит название внешней диффузии влаги.

Хорошо изучена внешняя диффузия влаги со свободной по­верхности воды через прилегающую к ней неподвижную пленку воздуха. При постоянной скорости воздуха над водой скорость испарения воды может быть выражена следующим уравнением:

Из этой формулы можно заключить, что внешняя диффузия через неподвижную пленку воздуха при одинаковой поверхности испарения и скорости воздуха, омывающего сохнущий продукт, зависит от разности парциальных давлений пара, насыщающего воздух при температуре продукта, находящегося по одну сторону пленки, и пара, содержащегося в омывающем продукт воздухе, по другую сторону пленки.

Парциальное же давление водяного пара резко возрастает по мере повышения температуры продукта. Достаточно указать, что парциальное давление пара при 20° равно 17,5 мм рт. ст., а при 70° равно уже 233,7 мм рт. ст. (при 100° и при нормальном барометрическом давлении упругость пара равна 760 мм рт. ст.).

Следует заметить, что скорость испарения влаги с поверхно­сти хлеба можно было бы точно выразить формулой, приведен­ной выше для испарения со свободной поверхности воды только в том случае, если бы поверхностные слои хлеба, отдающие влагу окружающему воздуху, не обладали способностью коллоидно связывать воду я достаточно быстро повышали свое влагосодер­жание за счет перемещения влаги из прилегающих к ним слоев мякиша хлеба (т. е. за счет термовлагопроводности и концентра­ционного перемещения влаги).

Таким образом, температура остывающего после выхода из печи хлеба является фактором, обусловливающим испарение воды с поверхности хлеба (внешнюю диффузию) и перемещение влаги внутри хлеба (тепловое и концентрационное) и, следова­тельно, в основном определяющим скорость усыхания хлеба. После того как хлеб остынет до температуры хлебохранилища, температура хлеба перестает действовать ускоряюще на процесс его усыхания, и последний протекает значительно медленнее.

При исследовании процесса усыхания хлеба для его харак­теристики можно использовать кривую усушки и по аналогии с терминологией сушильной техники кривые сушки и скорости сушки.

Кривая усушки — является графическим выражением зависимости

Такого рода кривая усушки приведена, например, на рис. 109.

Кривая сушки для характеристики процесса естествен­ного усыхания хлеба имеет то же значение, что и в сушильном деле. Кривая сушки является графическим отображением зави­симости

Кривая скорости сушки может выражать скорость сушки либо как функцию абсолютной влажности материала (W_а), либо как функцию времени сушки (т).

При исследовании процесса усыхания хлеба, проводившемся во ВНИИХП в 1944 г., в течение 5 суток велись наблюдения за изменением веса 467 штук смешанного ржано-пшеничного хлеба из обойной муки (70% ржаной и 30% пшеничной), хра­нившегося на одной вагонетке в обычных условиях хлебохрани­лища хлебозавода. Температура воздуха в хлебохранилище ко­лебалась первые сутки в пределах 21—23°, в последующие дни постепенно снизилась до 12°.

Суммарная поверхность всех 467 штук хлеба была равна 46,15 м². Исходная абсолютная влажность хлеба была Равна 94,7%.

Основные результаты этого опыта сведены в табл. 79.

В процессе естественного усыхания хлеба есть момент τ_к, начиная с которого скорость усыхания, быстро падающая по мере остывания хлеба, делается практически постоянной.

Особенно четко этот момент т_к, отвечающий Wa ≅ 85 %, виден на кривой скорости сушки, приведенной на рис. 113.

Сопоставляя эти данные (т_к и Wa) с температурой воздуха в хлебохранилище и температурой центра хлеба, легко заметить, что т_к примерно совпадает с моментом, когда температура хлеба делается равной температуре окружающего хлеб пространства.

Таким образом все время усыхания хлеба может быть подразделено на два периода: 1-й период — переменной скорости усыхания (от т₀ до т_к) и 2-й период — период постоянной
скорости усыхания хлеба.

В первом периоде ско­рость усыхания падает в результате падения тем­пературы хлеба и темпе­ратурного градиента в нем. Во втором периоде температура хлеба при­мерно равна температуре окружающего хлеб воз­духа и практически по­стоянна, .вследствие чего усыхание идет с постоян­ной скоростью, обуслов­ленной гидрофильными свойствами хлеба, его размерами, формой и параметрами окружающей среды (температурой, влажностью и скоростью движения воздуха).

Как видно из графиков, приведенных на рис. 112 и 113, ско­рость усыхания наибольшая в первом периоде усыхания и на­много ниже во втором периоде; поэтому основным путем сниже­ния потерь на усыхании хлеба является сокращение длительно­сти первого периода.

Наиболее эффективным способом сокращения длительности первого периода является ускорение охлаждения хлеба прсле его выхода из печи до температуры воздуха в хлебохранилище.

Ниже мы кратко рассмотрим влияние на усыхание хлеба температуры, относительной влажности и скорости движения воздуха в хлебохранилище, выпечки хлеба в формах или на поду, увлажнения поверхности хлеба в конце выпечки, или сразу после выхода из печи, и свойств хлеба.