Фактори, що впливають на усихання хлібобулочних виробів. На
швидкість остигання хліба, а значить і величину його усихання, впливають температура повітря у хлібосховищі, його відносна вологість, швидкість омивання хліба, що остигає, повітрям; спосіб укладання хліба, вологість хліба, його форма і маса, стан пористості, пропеченість і величина упікання, наявність пакування.
Температура повітря у хлібосховищі є одним із основних факторів, від яких залежить швидкість остигання хліба і величина його усихання. Чим нижча температура хлібосховища, тим швидше охолоджується хліб. Про це свідчать дані табл. 9.2, які були одержані у ВНДІХП. Так, при температурі 10 °С хліб остигнув до ЗО °С у центрі м'якушки майже в 2 рази швидше, ніж при ЗО °С і усихання його було на 2 % меншим.
Вологість повітря впливає на швидкість випаровування вологи з поверхні продукції. Підвищення відносної вологості повітря у хлібосховищі супроводжується зниженням різниці парціальних тисків парів на поверхні хліба і в повітрі, що знижує швидкість усихання хліба. У перший період усихання основну роль відіграє температурний фактор. Внаслідок високої температури хліба на його поверхні створюється високий парціальний тиск парів води, тому різниця між парціальним тиском на поверхні хліба і в повітрі незначна. Відносна вологість має більше значення у другий період усихання, коли хліб уже охолов.
Остигання хліба прискорюється, якщо він омивається повітрям зі швидкістю 0,3-0,5 м '. Усихання при цьому зменшується на 0,5-0,7 % порівняно з тим, коли повітря у хлібосховищі нерухоме. Тому для зниження втрат доцільно у перший період усихання застосовувати вентилювання повітря у хлібосховищі.
На усихання впливає також спосіб укладання хліба. Хліб, що зберігається на стелажах, охолоджується швидше, ніж у ящиках. Щільна укладка хліба у ящики затримує його остигання і призводить до підвищення витрат на усихання приблизно на 0,6-1,0 %. Тому доцільно було б спочатку охолодити хліб, а потім зберігати в ящиках.
У другому періоді усихання хліб краще зберігати при підвищеній відносній вологості повітря у закритих контейнерах або спеціальних камерах з кондиціюванням повітря при 20-25 °С. Чим вища вологість хліба, більша його питома поверхня, менша маса, тим більша величина усихання. Подовий хліб усихає менше, ніж фермовий тієї ж маси, бо має меншу вологість, меншу питому поверхню. Усихання обернено пропорціональне упіканню. Чим більше упікання, тим менше усихання.
Усихання значно уповільнюється при пакуванні виробів. Вологість м'якушки упакованого хліба не змінюється. Поряд з цим підвищується її жорсткість і криш-куватість. Тобто поряд з процесом усихання відбувається процес черствіння. Ці два процеси взаємопов'язані.9.2. Черствіння хліба
Черствіння хліба обумовлюється складними процесами, які відбуваються у високополімерних речовинах м'якушки хліба і призводять до погіршення її структурно-механічних властивостей. М'якушка набуває жорсткості, втрачає
пружність та еластичність, знижується її здатність поглинати воду, рис.9.2. Скоринка хліба з хрусткої стає м'якою, еластичною.
Одночасно зі зміною структурно-механічних властивостей скоринки і м'якушки змінюється смак і аромат, з'являється специфічний запах черствого хліба. У процесі черствіння відбуваються зміни у мікроструктурі м'якушки хліба.
Процес черствіння вивчається вже більше ста років, але і на сьогодні сутність його і механізм не досить ясні. Вважається, що черствіння пов'язане зі старінням клейстери-
зованого крохмалю і денатурованих білків, а також зміною форм зв'язку води в черствому хлібі.
Роль крохмалю в процесах черствіння.Черствіння хліба пов'язане у першу чергу з процесами зміни стану крохмалю. Під час випікання зерна крохмалю частково клейстеризуються, зв'язують вільну воду тіста і воду, що виділяється внаслідок коагуляції білків. При цьому крохмаль частково переходить з кристалічного стану в аморфний, зерна його набухають, збільшуються в об'ємі.
При зберіганні хліба відбувається зворотній процес. Клейстеризований крохмаль з аморфного стану частково переходить у кристалічний. Відбувається ретроградація крохмалю. Поняття «ретроградація крохмалю» було вперше запропоноване в 1902 році Л.Лінде як перехід крохмалю з аморфного стану в кристалічний при його старінні. Повернення крохмалю в кристалічний стан було підтверджене І.Р.Катцем (1910-1930 pp.) за допомогою рентгенографії.
Оскільки для повної клейстеризації крохмалю в тісті обмаль води, під час випікання клейстеризуються лише поверхневі шари крохмальних зерен. Тому м'якушка свіжовипеченого хліба дає рентгеноспектр, що віддзеркалює поєднання елементів аморфного і кристалічного стану крохмалю. Рентгеноспектр черствої м'якушки хліба поєднує у собі елементи спектру свіжовипеченого хліба і спектр, типовий для кристалічної будови нативних зерен крохмалю. Чим черствіший хліб, тим ближчий за характером до спектру крохмалю борошна його рентгеноспектр.
Аморфна структура крохмалю стабільна при температурі, більшій 60 °С. Тому при нагріванні черствого хліба при температурі, вищій за 60 °С, відновлюється його свіжість.
Ретроградацію крохмалю в процесі черствіння можна пояснити змінами стану складових крохмалю — амілози та амілопектину, їх оборотною агрегацією. На цей час нема єдиної думки про механізм цих змін. Одним з поширених пояснень процесу черствіння є наступне. При старінні розгалужені ланцюги молекули амілопектину притягуються, утворюють асоціати. Поряд з цим відбувається також агрегація лінійних ланцюгів молекул амілози внаслідок можливого утво-
рення між ними водневих зв'язків по гідроксильних групах. При цьому утворюються агрегати у вигляді сітчастої структури. Це обумовлює зменшення об'єму крохмальних зерен, збільшення їх твердості, внаслідок чого м'якушка хліба стає твердою і крихкою, рис. 9.3.
Таким чином, можна припустити, що у процесі старіння м'якушки хліба відбувається агрегація молекул амілопектину і амілози. Це явище викликає ущільнення структури м'якушки, надання їй жорсткості.
Агрегацію амілози та амілопектину може гальмувати утворення комплексів крохмальних полісахаридів з білковими речовинами
або ліпідами. Між аміногрупами білків і гідроксильними групами крохмальних полісахаридів можливе утворення водневих зв'язків.
Дослідженнями за допомогою мікроскопу встановлено, що при черствінні відбуваються зміни у мікроструктурі м'якушки хліба. У м'якушці міжпорові стінки побудовані з суцільної маси коагульованих при випіканні білків, у середині яких вкраплені набухлі, частково клейстеризовані зерна крохмалю. У свіжому хлібі білкова маса щільно обгортає поверхню крохмальних зерен, під мікроскопом не проглядається чіткої межі між ними.
У м'якушці черствого хліба зерна клейстеризованого крохмалю проглядаються більш чітко внаслідок того, що навколо поверхні зерен утворюються тонкі повітряні прошарки. Утворення повітряних прошарків є наслідком зменшення об'єму крохмальних зерен у зв'язку з їх кристалізацією. У більш черствого хліба повітряні прошарки помітніші.
Вважається, що зменшення крохмальних зерен у об'ємі, утворення повітряних прошарків між ними і зкоагульованим білком є причиною, що обумовлює підвищену здатність черствого хліба кришитись.
Під мікроскопом помітних змін у білковому комплексі при зберіганні хліба не
вдається помітити. Роль білкової фракції у процесах черствіння хліба.
Роль білків у черствінні хліба до кінця не виявлена. Дослідженнями встановлено, що денатурована у процесі випікання клейковина при старінні
віддає вологу, знижується її гідратаційна здатність, а це призводить до ущільнення структури, тобто при зберіганні хліба продовжується денатурація білків. Вивільнена вода мігрує до фракції крохмалю (рис. 9.4). Оскільки у хлібі клейковина утворює каркас з тонких плівок, в якому розміщені частково клейстеризовані зерна крохмалю, можна припустити, що втрата білками води впливає на жорсткість м'якушки.
Тобто процес черствіння обумовлюється як ретроградацією крохмалю, так і трансформацією клейковинних білків.
Зміни у білках м'якушки хліба відбуваються в 4-6 разів повільніше, ніж у її клейстеризованому крохмалі. Оскільки крохмалю у хлібі в 5-7 разів більше, ніж білків, то основна роль у черствінні хліба належить ретроградації крохмалю.
Єдиної думки про ступінь міграції вологи між крохмалем і білками немає. Припускається, що міграція між цими двома компонентами є двосторонньою, однаково важливою.
Вважається, що певну роль у черствінні хліба відіграють пентозани. Гідрато-вані пентозани немов «огортають» молекули амілози та амілопектину і тим самим запобігають утворенню ними асоціатів, тобто знижують швидкість ретроградації крохмалю.
Є наукові дані про те, що при підвищенні вмісту білків у хлібі черствіння його при зберіганні уповільнюється.
Старіння м'якушки залежить не лише від вмісту власних білків борошна. Внесення в тісто білкових збагачувачів — соєвого борошна, сухого молока тощо, також сприяє уповільненню черствіння.
Роль води у процесах черствіння хліба.М.І. Княгінічев пов'язує черствіння із структуруванням води у мікропорожнинах, що утворюються між молекулами біополімерів при випіканні та зберіганні хліба.
При випіканні хліба збільшується дифузія води у міжмолекулярні простори крохмалю і білків. У цих умовах молекули набувають гнучкості, між їх ланцюгами утворюються мікро- і макропорожнини (рис. 9.5), заповнені водою. У свіжовипе-
ченому хлібі стінки пор — це набухла система, в якій частина молекул води зв'язана, друга — розподілена у міжмолекулярних просторах денатурованого білку і частково клейстеризованого крохмалю. Ця система розглядається як набухлий безструктурний еластичний драгль.
При охолодженні та зберіганні хліба гнучкі ланцюги молекул крохмалю зближуються і утворюють механічно міцну сітку, яка утримується міжмолекулярними ван-дерваальсовими силами.
Вода, яка міститься у мікропорожнинах, що утворилися, знаходиться в упорядкованому стані завдяки високій полярності її молекул і електростатичним си-
лам поверхні мікропорожнин, стінки яких утворені молекулами крохмалю та білків. У результаті цього виникає єдина структурна система молекул води, крохмалю і білків, хліб набуває ознак черствості.
При освіжуванні хліба шляхом нагрівання структура води в мікропорожнинах руйнується і ланцюги високополімерів можуть повернутись у стан, притаманний свіжовипеченому хлібу.
Багато досліджень присвячено вивченню зміни співвідношення вільної та зв'язаної води у хлібі. Зміни цього співвідношення впливають на властивості м'якушки, а при зберіганні характеризують ступінь збереження свіжості. Так, дослідженнями, проведеними в КТІХПІ В.Г.Юрчак, Н.І.Берзіною, І.М.Ройтером при вивченні впливу різних технологічних факторів на ступінь черствіння хліба і вміст зв'язаної води, встановлено, що погіршення стислості м'якушки хліба супроводжується зменшенням вмісту в ньому зв'язаної води (габл. 9.3).
Очевидно, зниження кількості зв'язаної води є наслідком змін, які відбуваються в крохмалі та білках при зберіганні хліба.
Роль температури в процесах черствіння.Вплив температури при зберіганні хліба на його черствіння досліджено досить глибоко. Встановлено,
що черствіння уповільнюється при більш високій температурі та прискорюється при її зниженні.
На рис. 9.6 показана стислість м'якушки батонів з пшеничного борошна 1 сорту при зберіганні їх протягом 6 год після випікання при різній температурі.
В межах температур від 1 до 10 °С швидкість черствіння суттєво не змінюється. В разі підвищення температури з 10 до 30 °С черствіння уповільнюється.
Про це свідчить вища стислість м'якушки на пе-
нетрометрі.
Деякі дослідники вважають, що черствіння хліба подібне до процесів кристалізації високополімерних систем при охолодженні. Швидкість процесу кристалізації зростає зі зниженням температури, проходить через максимум, після чого знижується до нуля, тобто до температури, при якій рухливість молекул стає надто низькою для того, щоб відбулася кристалізація.
Дані, наведені в табл. 9.4, підтверджують, що черствіння хліба підлягає цій закономірності. Хліб зберігає свіжість в інтервалі температур від 60 до 90 °С і від -20 °С і нижчій. При зниженні температури зберігання з 50 до -2 °С 
швидкість черствіння хліба зростає до максимуму, після чого зменшується, а при -20 °С призупиняється. Найшвидше черствіють вироби в інтервалі температур від +24 до -7 °С.
Збереження хлібом свіжості при температурі 60 °С і вище обумовлене нестійкістю кристалічної форми крохмальних молекул при високій температурі, що перешкоджає кристалізації крохмалю. На жаль, зберігати хліб при температурі 60 °С практично недоцільно. При підвищеній температурі відбувається велике усихання хліба і можлива його мікробіологічна порча. При низьких температурах (глибокому заморожуванні) знижується кінетична рухливість молекулярних ланцюгів амілози і амілопектину крохмалю, що запобігає ретроградації крохмалю та ущільненню білку. Тому ефективним способом запобігання черствінню може бути заморожування виробів. Охолоджений після випікання хліб швидко заморожують при температурі -(20-30) °С зі швидкістю циркуляції повітря до 3 м/с. Заморожені вироби зберігають при температурі від -15 до -20 °С. Щоб запобігти глибоким змінам у біополімерах хліба, його не рекомендується зберігати в замороженому стані довше 10 діб. Розморожені вироби практично зберігають якість свіжих.
Фактори, що обумовлюють сповільнення черствіння.Черствіння хліба зумовлене його висиханням і старінням високополімерів — крохмалю та білку. В результаті цих процесів знижується гідрофільність колоїдів хліба, погіршується здатність м'якушки до набухання та поглинання води, змінюється його мікроструктура. Факторами, що впливають на черствіння, є якість хліба, склад рецептури, параметри технологічного режиму виробництва хліба, умови зберігання.
Технологічний процес приготування хліба повинен забезпечити високу якість продукції. Хліб, що має великий об'єм, добре розвинену пористість, суху еластичну м'якушку, краще зберігає свіжість. Сповільнюють процес черствіння технологічні заходи, при застосуванні яких зростає ступінь набухання колоїдів борошна, поглиблюється ферментативний гідроліз крохмалю та білків у процесі приготування тіста. Повільніше черствіє хліб, виготовлений на великих рідкій або густій опарах, на рідких дріжджах. Ефективні в цьому відношенні підсилена механічна обробка тіста, оптимальні режими вистоювання і випікання хліба, а також дотримання норм зволоження пекарної камери.
Краще зберігають свіжість вироби, виготовлені з високобілкового борошна або з доданням білків. Білки роблять структуру м'якушки хліба міцнішою, підсилюються гідратаційні зв'язки. Це уповільнює втрату вологи при зберіганні хліба.
Цукор і продукти гідролізу крохмалю — мальтозна і глюкозна патоки здатні затримувати процес черствіння. Сповільнюють черствіння хліба, підвищуючи
його гідрофільні властивості, ферментні препарати, гідрофільні колоїди — кар-бюлоза, метилцелюлоза, Na-карбоксиметилцелюлоза, жири. Поверхнево-активні речовини утворюють комплекси з крохмальними полісахаридами, тим самим перешкоджають агрегації амілози та амілопектину крохмалю, що відбувається при старінні м'якушки хліба.
Процес ретроградації крохмалю затримується при додаванні до нього пентозанів. Тому житній і житньо-пшеничний хліб, у якому міститься більше пентозанів, ніж у пшеничному, повільніше черствіє.
Ефективно затримує процес черствіння ферментний препарат Новаміл, що містить мальтогенну а-амілазу. Цей фермент, маючи температурний оптимум 54-75 °С, проявляє найбільшу активність при температурі клейстеризації крохмалю. Він гідролізує амілозу і амілопектин з утворенням переважно мальтози і низькомолекулярних декстринів, але надмірної деполімеризації крохмалю не відбувається, тому що мальтогенна амілаза швидко інактивується при температурі, вищій за 75 °С.
Внаслідок накопичення в м'якушці мальтози і низькомолекулярних декстринів у хлібі збільшується кількість зв'язаної води, затримується процес ретроградації крохмалю.
Застосування Новамілу може подовжити тривалість зберігання виробами свіжості до 3-х діб.
Для зменшення усихання хліба рекомендується його швидко охолодити і зберігати при підвищеній відносній вологості повітря у спеціально пристосованих для цієї мети зашторених вагонетках, закритих контейнерах або в камерах з кондиціонуючими пристроями.
Значно сповільнюється процес черствіння при пакуванні виробів. Пакувальні матеріали не повинні впливати на їх органолептичні властивості, пропускати вологу і леткі речовини.
Одним з ефективних способів зберігання свіжості виробів є їх заморожування. При надмірно низьких температурах відсутні умови для переходу високо-полімерних сполук у кристалічний стан.