PROCÉDÉS SURVENANT DANS LE PAIN PENDANT SA CUISSON
Prof. A. Ya. Auermann. 1942 année
1.1 Réchauffer le pain de pâte
Les produits de boulangerie sont cuits dans la chambre de cuisson d'un four à une température de vapeur d'air de 200-280 ° C. La cuisson de 1 kg de pain nécessite environ 293-544 kJ. Cette chaleur est principalement consacrée à l'évaporation de l'humidité du morceau de pâte et à son chauffage à une température de 96 à 97 ° C au centre, à laquelle la pâte se transforme en pain. Une grande partie de la chaleur (80-85%) est transférée au pain de pâte par rayonnement des parois et des arcs chauds de la chambre de cuisson. Le reste de la chaleur est transféré par conduction du foyer chaud et par convection des courants en mouvement du mélange vapeur-air dans la chambre de cuisson.
Les pâtons sont chauffés progressivement, à partir de la surface.Par conséquent, les processus typiques de cuisson ne se déroulent pas simultanément dans toute la masse de pain, mais couche par couche - d'abord dans les couches externes, puis dans les couches internes. La vitesse de chauffage de la pâte à pain en général et, par conséquent, la durée de la cuisson dépend d'un certain nombre de facteurs. Lorsque la température dans la chambre de cuisson augmente, les pièces à usiner chauffent plus rapidement et le temps de cuisson est raccourci. Une pâte à forte teneur en humidité et porosité chauffe plus rapidement qu'une pâte forte et dense.
Les pâtons d'épaisseur et de poids importants, toutes choses égales par ailleurs, chauffent plus longtemps. Le pain de forme cuit plus lentement que le pain de foyer. L'ajustement serré des pâtons au fond du four ralentit la cuisson des produits.
1.2 Formation d'une croûte de pain dure
Ce processus se produit à la suite de la déshydratation des couches externes du morceau de pâte. Il est important de noter que la croûte dure arrête la croissance de la pâte et le volume du pain, et que la croûte ne doit donc pas se former immédiatement, mais 6 à 8 minutes après le début de la cuisson, lorsque le volume maximum de la pièce a déjà été atteint.
A cet effet, de la vapeur est fournie à la première zone de la chambre de cuisson dont la condensation à la surface des pièces retarde la déshydratation de la couche supérieure et la formation d'une croûte. Cependant, après quelques minutes, la couche supérieure, qui se réchauffe à une température de 100 ° C, commence à perdre rapidement de l'humidité et à une température de 110-112 ° C se transforme en une fine croûte, qui s'épaissit ensuite progressivement.
Lorsque la croûte est déshydratée, une partie de l'humidité (environ 50%) s'évapore dans l'environnement et une partie passe dans la mie, car lorsque divers matériaux sont chauffés, l'humidité passe toujours des zones les plus chauffées (croûte) aux zones moins chauffées (miettes). La teneur en humidité de la mie en raison du mouvement de l'humidité de la croûte augmente de 1,5 à 2,5%. À la fin de la cuisson, la teneur en humidité de la croûte n'est que de 5 à 7%, ce qui signifie que la croûte est pratiquement déshydratée.
À la fin de la cuisson, la température de la croûte atteint 160-180 ° C. Au-dessus de cette température, la croûte ne chauffe pas, car la chaleur qui lui est fournie est consacrée à l'évaporation de l'humidité, à la surchauffe de la vapeur résultante et également à la formation de miettes.
Les processus suivants ont lieu dans la couche superficielle de la préforme et dans la croûte: gélatinisation et dextrinisation de l'amidon, dénaturation des protéines, formation de substances aromatiques et de couleur foncée et élimination de l'humidité. Dans les premières minutes de cuisson, à la suite de la condensation de la vapeur, l'amidon à la surface de la pièce est gélatinisé, passant partiellement en amidon soluble et en dextrines. Une masse liquide d'amidon soluble et de dextrines remplit les pores situés à la surface de la pièce, lisse les irrégularités mineures et, après déshydratation, donne à la croûte un éclat et une brillance.
La dénaturation des substances protéiques à la surface du produit se produit à une température de 70 à 90 ° C. La coagulation des protéines associée à la déshydratation contribue à la formation d'une croûte dense et inélastique. Jusqu'à un certain temps, la couleur de la croûte de pain était associée à la quantité de sucres résiduels non fermentés dans la pâte au moment de la cuisson. Pour une couleur normale de la croûte, la pâte doit contenir au moins 2-3% de sucres non fermentés avant la cuisson. Plus la capacité de formation de sucre et de gaz de la pâte est élevée, plus la couleur de la croûte de pain est intense.
Auparavant, on pensait que les produits qui déterminent la couleur de la croûte de pain sont des produits de couleur brune de caramélisation ou d'hydratation primaire des sucres résiduels de pâte non fermentés au moment de la cuisson. La caramélisation et la déshydratation des sucres dans la croûte s'expliquaient par sa température élevée. Certains chercheurs pensent que les produits colorés de dextrinisation thermique de l'amidon et les changements thermiques des substances protéiques de la croûte jouent un rôle dans la couleur de la croûte.
Sur la base d'un certain nombre d'études, on peut supposer que l'intensité de la couleur de la croûte de pain est principalement due à la formation de produits de couleur foncée de l'interaction redox des sucres réducteurs résiduels non fermentés de la pâte et des produits de protéolyse des protéines contenus dans la pâte, à savoir les mélanoïdines. De plus, la couleur de la croûte dépend du temps de cuisson et de la température dans la chambre de cuisson.
1.3 Mouvement interne de l'humidité du pain
Lors de la cuisson, la teneur en humidité de l'intérieur du pain change. Une augmentation de la teneur en humidité des couches externes du produit cuit dans la phase initiale de cuisson avec une forte humidification de l'environnement gazeux de la chambre de cuisson et la diminution subséquente de la teneur en humidité de la couche de surface à l'humidité d'équilibre, qui se produit lorsque cette couche se transforme en une croûte, ont été notées ci-dessus. Dans ce cas, toute l'humidité qui s'évapore dans le pain cuit dans la zone d'évaporation ne passe pas sous forme de vapeur à travers les pores de la croûte dans la chambre de cuisson.
La croûte est beaucoup plus compacte et beaucoup moins poreuse que la mie. La taille des pores dans la croûte, en particulier dans sa couche de surface, est plusieurs fois plus petite que la taille des pores dans les couches de miettes adjacentes. En conséquence, la croûte de pain est une couche qui offre une grande résistance à la vapeur qui la traverse de la zone d'évaporation dans la chambre de cuisson. Une partie de la vapeur générée dans la zone d'évaporation, en particulier au-dessus de la croûte inférieure du pain, peut s'enfuir à travers les pores et les trous de miettes dans les couches de miettes adjacentes à la zone d'évaporation de l'intérieur. En atteignant les couches situées plus près du centre et moins chauffées, la vapeur d'eau se condense, augmentant ainsi la teneur en humidité de la couche dans laquelle la condensation s'est produite.
Cette couche de miettes, qui est en quelque sorte une zone de condensation interne de la vapeur d'eau dans le pain cuit, correspond à la configuration des surfaces isothermes du pain. Pour le mouvement interne de l'humidité dans un matériau humide, il doit y avoir une différence de potentiel de transfert. Dans le pain de pâte cuit au four, il peut y avoir deux raisons principales pour le transfert d'humidité: a) la différence de concentration d'humidité dans différentes parties du produit et b) la différence de température dans les différentes parties du pain de pâte.
La différence de concentration d'humidité est une incitation pour le mouvement de l'humidité dans le matériau des zones avec une concentration d'humidité plus élevée vers des zones avec une concentration d'humidité plus faible. Ce mouvement est classiquement appelé concentration (concentration diffusion ou concentration concentration humidité conductivité).
Les différences de température dans les zones individuelles du matériau humide entraînent également le déplacement de l'humidité des zones du matériau avec une température plus élevée vers des zones avec une température plus basse. Ce mouvement d'humidité est classiquement appelé thermique.
Dans le pain cuit, on observe à la fois une grande différence de teneur en humidité de la croûte et de la mie et une différence de température significative entre les couches externe et centrale du pain pendant la première période de cuisson.Comme l'ont montré les travaux de chercheurs nationaux, lors de la cuisson du pain, l'effet stimulant de la différence de température dans les couches externe et interne prévaut, et donc l'humidité dans la mie pendant le processus de cuisson se déplace de la surface vers le centre.
Des expériences montrent que la teneur en humidité de la mie de pain pendant la cuisson augmente d'environ 2% par rapport à la teneur en humidité d'origine de la pâte. L'humidité augmente le plus rapidement dans les couches externes de la mie pendant la période initiale du processus de cuisson, ce qui s'explique par le rôle important de la conductivité thermique et de l'humidité dans cette période de cuisson en raison du gradient de température important dans la mie.
Il ressort d'un certain nombre de travaux que pendant la cuisson, la teneur en humidité de la couche de surface d'un morceau de pâte diminue rapidement et atteint très rapidement le niveau de teneur en humidité d'équilibre en raison de la température et de l'humidité relative du mélange vapeur-air. Les couches plus profondes et se transformant plus tard en couche de croûte atteignent plus lentement la même teneur en humidité d'équilibre.
1.4 Émiettement
Lors de la cuisson à l'intérieur du morceau de pâte, la microflore de fermentation est supprimée, l'activité enzymatique change, la gélatinisation de l'amidon et la dénaturation thermique des protéines se produisent, l'humidité et la température des couches internes de la pâte-pain changent. L'activité vitale de la levure et des bactéries dans les premières minutes de cuisson augmente, ce qui entraîne l'activation de la fermentation alcoolique et lactique. À 55-60 ° C, les levures et les bactéries lactiques non thermophiles meurent.
En raison de l'activation des levures et des bactéries au début de la cuisson, la teneur en alcool, monoxyde de carbone et acides augmente légèrement, ce qui a un effet positif sur le volume et la qualité du pain. L'activité des enzymes dans chaque couche du produit cuit augmente d'abord et atteint un maximum, puis tombe à zéro, car les enzymes, qui sont des substances protéiques, coagulent lorsqu'elles sont chauffées et perdent les propriétés des catalyseurs. L'activité de l'a-amylase peut avoir un effet significatif sur la qualité du produit, car cette enzyme est relativement résistante à la chaleur.
Dans la pâte de seigle, qui est très acide, l'a-amylase est détruite à 70 ° C, et dans la pâte de blé uniquement à des températures supérieures à 80 ° C. Si la pâte contient beaucoup d'a-amylase, elle convertira une partie importante de l'amidon en dextrines, ce qui dégradera la qualité de la mie. Les enzymes protéolytiques des pâtes à pain sont inactivées à 85 ° C.
Un changement d'état de l'amidon, associé à des changements dans les substances protéiques, est le principal processus qui transforme la pâte en chapelure; ils se produisent presque simultanément. Les grains d'amidon se gélatinisent à des températures de 55 à 60 ° C et plus. Des fissures se forment dans les grains d'amidon, dans lesquels pénètre l'humidité, c'est pourquoi elles augmentent considérablement. Lors de la gélatinisation, l'amidon absorbe à la fois l'humidité libre de la pâte et l'humidité libérée par les protéines caillées. La gélatinisation de l'amidon se produit en cas de manque d'humidité (pour une gélatinisation complète de l'amidon, la pâte doit contenir 2-3 fois plus d'eau), il ne reste plus d'humidité libre, de sorte que la mie de pain devient sèche et non collante au toucher.
La teneur en humidité de la mie de pain chaud (en général) augmente de 1,5 à 2% par rapport à la teneur en humidité de la pâte en raison de l'humidité transférée de la couche supérieure de la pièce à travailler. En raison du manque d'humidité, la gélatinisation de l'amidon est lente et ne se termine que lorsque la couche centrale de la pâte est chauffée à une température de 96 à 98 ° C. La température du centre de la miette ne dépasse pas cette valeur, car la miette contient beaucoup d'humidité et la chaleur qui lui est fournie ne sera pas dépensée pour chauffer la masse, mais pour son évaporation.
Lors de la cuisson du pain de seigle, non seulement la gélatinisation se produit, mais également l'hydrolyse acide d'une certaine quantité d'amidon, ce qui augmente la teneur en dextrines et en sucres dans le pain de pâte. Une hydrolyse modérée de l'amidon améliore la qualité du pain.
Le changement d'état des substances protéiques commence à une température de 50 à 70 ° C et se termine à une température d'environ 90 ° C.Les substances protéiques subissent une dénaturation thermique (coagulation) pendant la cuisson. Dans le même temps, ils deviennent plus denses et libèrent l'humidité absorbée par eux lors de la formation de la pâte. Les protéines caillées fixent (fixent) la structure poreuse de la mie et la forme du produit. Une charpente protéique est formée dans le produit, dans laquelle des grains d'amidon gonflé sont intercalés. Après dénaturation thermique des protéines dans les couches externes du produit, l'augmentation du volume de la pièce s'arrête.
La teneur en humidité finale de la surface intérieure de la couche adjacente à la mie peut être supposée être approximativement égale à la teneur en humidité initiale de la pâte (W0) plus une augmentation due au mouvement interne de l'humidité (W0 + DW), tandis que la surface extérieure de cette couche adjacente à la croûte a une teneur en humidité égale à humidité d'équilibre. Sur cette base, sur le graphique de cette couche, la valeur de la teneur en humidité finale est prise, la moyenne entre les valeurs (W0 + DW) et W0Р.
La teneur en humidité des couches individuelles de la mie augmente également pendant le processus de cuisson, et l'augmentation de l'humidité se produit d'abord dans les couches externes de la mie, puis capture de plus en plus de couches situées en profondeur. En raison du mouvement thermique de l'humidité (conductivité thermique de l'humidité), la teneur en humidité des couches externes de la mie, plus proches de la zone d'évaporation, commence même à diminuer quelque peu par rapport au maximum atteint. Cependant, la teneur en humidité finale de ces couches est encore plus élevée que la teneur en humidité d'origine de la pâte lorsque la cuisson commence. La teneur en humidité du centre de la mie croît le plus lentement, et sa teneur en humidité finale peut être légèrement inférieure à la teneur en humidité finale des couches adjacentes au centre de la mie.
1.5 Activité vitale de la microflore en fermentation de la pâte pendant la cuisson
L'activité vitale de la microflore en fermentation de la pâte (cellules de levure et bactéries acidifiantes) change au fur et à mesure que le morceau de pain de pâte s'échauffe pendant la cuisson.
Lorsque la pâte est chauffée à environ 35 ° C, les cellules de levure accélèrent au maximum le processus de fermentation et de formation de gaz qu'elles provoquent. Jusqu'à environ 40 ° C, l'activité de levure dans la pâte cuite est encore très intense. Lorsque la pâte est chauffée à des températures supérieures à 45 ° C, la formation de gaz provoquée par la levure est fortement réduite.
Auparavant, on pensait qu'à une température de pâte d'environ 50 ° C, la levure meurt.
L'activité vitale de la microflore acidifiante de la pâte, en fonction de l'optimum de température (qui est d'environ 35 ° C pour les bactéries non thermophiles, et d'environ 48-54 ° C pour les bactéries thermophiles), est d'abord forcée au fur et à mesure que la pâte se réchauffe, puis, après avoir atteint la température supérieure à l'optimum, elle s'arrête.
On pensait que lorsque la pâte était chauffée à 60 ° C, la flore acidifiante de la pâte s'éteignait complètement. Cependant, les travaux menés par un certain nombre de chercheurs suggèrent que dans la mie de pain de seigle ordinaire fabriqué à partir de farine de papier peint, bien que dans un état affaibli mais viable, des cellules individuelles de levure et de bactéries acidifiantes sont préservées.
Du fait qu'une petite partie de la microflore fermentative viable de la pâte est retenue dans la mie de pain pendant la cuisson, il ne s'ensuit en aucun cas que les microorganismes fermentatifs puissent, dans toutes les conditions, résister à la température de 93-95 ° C, qui est obtenue au centre du pain pendant la cuisson.
Il a également été démontré que faire bouillir la mie de pain, pilée dans un excès d'eau, tuait tous les types de micro-organismes fermentatifs.
Bien entendu, la conservation d'une partie de la microflore en fermentation de la pâte dans la mie de pain dans un état viable peut s'expliquer à la fois par une très faible quantité d'eau libre et une élévation à très court terme de la température de sa partie centrale au-dessus de 90 ° C.
D'après les données ci-dessus, il s'ensuit que les optima de température pour la microflore fermentée de la pâte, déterminés dans les conditions de l'environnement, de consistance différente de la pâte, peuvent s'avérer sous-estimés par rapport aux optima agissant dans les conditions de la pâte-pain cuite.
Bien entendu, il faut considérer que lorsque la pâte est chauffée à environ 60 ° C, l'activité vitale de la levure et des bactéries non thermophiles formant de l'acide de la pâte s'arrête pratiquement. Les bactéries lactiques thermophiles telles que les bactéries Delbrück peuvent être fermentativement actives même à des températures plus élevées (75-80 ° C).
Les changements décrits ci-dessus dans l'activité vitale de la microflore en fermentation du morceau de pâte cuit se produisent progressivement, à mesure qu'il se réchauffe, s'étendant des couches superficielles vers le centre.
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