Брожение теста при производстве хлеба (технология и оборудование)

Брожение начинается с момента замеса и продолжается в период нахождения теста в бродильных емкостях (дежах, бункерах, корытах) и при последующих технологических операциях.

Цель брожения—накопление в полуфабрикатах и тесте вкусовых и ароматических веществ и приведение теста по газообразующей способности и физическим свойствам в наилучшее состояние для разделки и выпечки. На завершающих этапах производства — расстойке тестовых заготовок и выпечке— основной задачей брожения является разрыхление теста углекислым газом и создание мякиша с хорошо развитой тонкостенной пористостью. Совокупность всех процессов, обусловливающих оптимальные свойства теста для разделки и выпечки, принято называть созреванием теста.

При брожении теста происходят различные сложные процессы: микробиологические, вызывающие спиртовое и кислотообразующее брожение, коллоидные, физические и биохимические.

Спиртовое брожение. Этот вид брожения вызывается дрожжами, зимазный комплекс которых переводит моносахара в спирт и углекислый газ по схеме анаэробного дыхания:

С6Н12О6 -> 2С2Н5OН + 2СO2.

При этом выделяется 107 кДж/моль тепла. Образующийся углекислый газ и является разрыхлителем теста. Однако при накоплении углекислого газа может затормозиться жизнедеятельность дрожжей. Поэтому бродящее пшеничное тесто подвергают кратковременной одно- или двукратной обминке (перемешиванию), углекислый газ удаляется, структура теста при этом улучшается.

Дрожжи в первую очередь сбраживают собственные сахара муки (глюкозу, фруктозу, сахарозу), а затем уже с помощью зимазного комплекса ферментов переводят мальтозу, образующуюся в тесте при гидролизе крахмала, в глюкозу и сбраживают ее. Поэтому на ход брожения существенное влияние оказывает сахарообразующая способность муки, т. е. способность амилолитических ферментов гидролизовать крахмал в мальтозу. При недостаточной активности этих ферментов брожение замедляется. Тогда технологическими приемами повышают атакуемость крахмала амилазами, например, путем превращения части крахмала муки в клейстеризованное состояние воздействием на муку горячей водой или методом электроконтактного прогрева водно-мучной смеси.

На интенсивность брожения влияет и ряд других фактов: температура и кислотность среды, содержание в тесте соли, сахара и т. д. Оптимальными являются температура 28—30°С, кислотность по показателю рН от 4 до 6. Соль и сахар, вносимые в тесто, задерживают брожение вследствие повышения осмотического давления среды.

Кислотообразующее брожение. Такое брожение вызывается различными бактериями, название которых обычно совпадают с наименованием кислоты, которую они продуцируют (молочнокислые, уксуснокислые и т. д.). В выброженных полуфабрикатах из пшеничной муки накапливаются молочная, уксусная, янтарная, муравьиная, лимонная, иногда масляная и некоторые другие кислоты. Главную роль в брожении пшеничного теста играет молочная кислота, на долю которой приходится до 70% общего содержания кислот, на втором месте стоит уксусная кислота, остальные кислоты составляют примерно десятую часть от общего количества. В полуфабрикатах из ржаной муки роль молочной и уксусной кислот примерно одинакова, а других органических кислот — менее существенна.

В пшеничном и ржаном тесте молочную и частично уксусную кислоту продуцируют молочнокислые нетермофильные бактерии, имеющие температурный оптимум около 35°С. В полуфабрикатах из ржаной муки доля уксусной кислоты значительно выше, чем в пшеничных, в связи с присутствием в них уксуснокислых бактерий.

В пшеничные полуфабрикаты кислотообразующие бактерии поступают в основном с мукой и частично с остатками в бродильных емкостях полуфабрикатов предыдущего приготовления.

В полуфабрикаты из ржаной муки кислотообразующие бактерии вносятся с заквасками.

Накопление органических кислот в тесте имеет большое значение. Вкус и аромат хлеба в значительной степени обусловлены накоплением в тесте кислот и взаимодействием их со спиртами и другими веществами. Молочная кислота предохраняет тесто от проникновения нежелательных микроорганизмов, в том числе патогенных. Молочная кислота придает хлебу приятный вкус, а уксусная — резкий кислый привкус.       ,

Кислоты ускоряют гидратацию и пептизацию белковых веществ, регулируют действие ферментов. Конечная кислотность теста (в град) следующая: из пшеничной муки I сорта 3,0— 3,5, II сорта 4,5—5,0, обойной 5,5—6,5; из ржаной муки обойной 11,5—12,0.

Коллоидные процессы. К коллоидным процессам при брожении теста относится продолжающееся осмотическое набухание белков, в то время как адсорбционное связывание влаги всеми компонентами теста, в том числе и белками, в основном завершено в стадии замеса теста. Набухание белков в тесте из слабой муки завершается относительно быстро, а пептизация продолжается на всем протяжении брожения вследствие протеолитической дезагрегации белков. Тесто в связи с этим разжижается, его физические свойства ухудшаются. Иначе ведут себя белки в тесте из сильной муки: осмотическое набухание продолжается до конца брожения, пептизация белков незначительна.

С целью ограничения пептизации белков в тесте из слабой муки процесс брожения ведут при повышенной кислотности.

Физические процессы. К физическим процессам при брожении теста относится изменение температуры и структурно - механических характеристик теста.

Температура теста (заквасок и опары) к концу брожения повышается на 1—2°С. Этот прирост температуры на ход и результат брожения заметного влияния не оказывает. Структурно-механические характеристики изменяются под влиянием двух факторов: в результате механического воздействия на тесто при его обминке клейковинный остов упрочняется, а в результате ферментативного протеолиза клейковинный остов ослабляется.

Биохимические процессы. Биохимические изменения обусловлены сложной системой взаимосвязанных превращений компонентов теста, вызываемых спиртовым и молочнокислым брожением и взаимодействием ферментов муки, дрожжей и кислотообразующих бактерий.

В бродящих полуфабрикатах происходит непрерывное расходование сахара и одновременное пополнение мальтозы за счет амилолиза крахмала. Наряду с коллоидными изменениями белков непрерывно протекает их протеолиз под воздействием протеолитических ферментов муки и их активаторов, выделяемых в среду дрожжами (глютатион).

Накопление в тесте мальтозы необходимо для поддержания самого процесса брожения. Протеолиз белков в пшеничном тесте также необходим для достижения оптимальных структурно- механических свойств теста, от которых зависит характер пористости мякиша. Кроме того, продукты распада белков при взаимодействии с редуцирующими сахарами образуют меланоидины, играющие важную роль в аромате хлеба и обусловливающие специфический цвет корки хлебобулочных изделий. Однако интенсивность протеолиза регулируется с учетом силы муки. Например, при переработке слабой пшеничной муки применяют улучшители окислительного действия, снижающие активность протеолитических ферментов и укрепляющих клейковину благодаря окислению в молекуле белка сульфгидрильных групп.

Способы интенсификации созревания теста. Известны различные способы интенсификации созревания теста.

Ускорение брожения достигается следующими способами:

повышением температуры полуфабрикатов и теста до оптимального значения;

увеличением дозировки дрожжей;

предварительной активацией дрожжей или подбором более активных рас и штаммов микроорганизмов при приготовлении жидких дрожжей или жидких заквасок.

Существуют и другие способы интенсификации брожения: электрофизическая обработка дрожжевой суспензии, внесение в тесто минеральных солей для питания дрожжей, замена прессованных дрожжей их плазмолизатом и др.

Интенсивное механическое воздействие на тесто вызывает ускорение его созревания. Работами ВНИИХПа показано, что для теста существует определенный оптимум удельной работы замеса теста в зависимости от «силы» муки. Величина этого оптимума равна для слабой муки 15—25, средней по «силе» 25—40 и сильной 40—50 Дж на 1 г теста.

Применение химических улучшителей существенно влияет на процесс созревания теста. Среди улучшителей этой группы можно назвать следующие:

поверхностно - активные вещества, влияющие на структурно-механические свойства теста;

улучшители окислительного (бромат, иодат калия и др.) и восстановительного (цистеин) действия, изменяющие окислительно - восстановительный потенциал теста и благодаря этому способные направленно изменять структурно - механические свойства теста: окислители укрепляют, а восстановители ослабляют тесто;

органические кислоты, добавляемые с целью ускорения достижения оптимальной кислотности теста;

ферментные препараты амилолитические и протеолитические, вносимые в тесто для активации амилолиза и протеолиза.

В настоящее время не существует объективных методов определения готовности теста. Обычно о готовности выброженного теста к последующей обработке судят по истечении времени
брожения теста, предусмотренного для данного сорта, по титруемой кислотности и внешнему виду теста.

Устройства для брожения. Эти устройства предназначены для осуществления брожения закваски, опары и теста. Брожение протекает при температуре окружающего воздуха 28—32°С и относительной влажности его 75— 80%. Все устройства для брожения разделяются на две группы: устройства для  непрерывнопоточного брожения и устройства для порционного брожения. В устройствах первого типа бродящие полуфабрикаты перемещаются в емкостях под действием массы или механического побудителя. Для поддержания оптимальных параметров среды эти емкости закрываются крышками или оборудованы обогревающими рубашками. К бродильным емкостям первой группы относится, например, аппарат для брожения системы И. Л. Рабиновича.

Устройства для порционного брожения выполняются в виде бункера (например, тестоприготовительные бункера системы Н. Ф. Гатилина), состоящего из нескольких секций, каждая из которых вмещает до 5—6 порций полуфабриката, или в виде бродильных камер для размещения в них дежей с полуфабрикатами. Бродильные камеры снабжены кондиционерами, поддерживающими оптимальные параметры воздуха.

Передача теста на последующую обработку

Для освобождения дежей от теста и передачи его на последующую обработку (в тестоспуск, представляющий собой металлический бункер, служащий запасной емкостью перед тестоделительной машиной, или непосредственно в приемную воронку тестоделителя) служат устройства для опрокидывания дежей. В промышленности встречаются дежеопрокидыватели с подъемом и без подъема дежей, различаются они также конструкцией привода. Опрокидыватели с подъемом дежи применяются при расположении бродильных камер и тестоделительных машин на одном этаже, без подъема дежи — при вертикальной схеме технологического процесса.