Coacerea painii

COACEREA PAINII

Scopul operatiei de coacere este transformarea aluatului in produs finit. Ea are loc in urma incalzirii aluatului supus coacerii. In timpul coacerii, au loc procese fizice, coloidale, biochimice, microbiologice, care sunt conditionate de procesul de incalzire si determina modificarea starii energetice a aluatului. Transformarea aluatului in produs este rezultatul acestui complex de procese care au loc concomitent si care se concretizeaza in formarea cojii, cresterea volumului, formarea miezului si modificarea umiditatii.

Procese care au loc in timpul coacerii

Procese fizice

Incalzirea aluatului

Incalzirea bucatii de aluat are loc datorita transmiterii caldurii de la camera de coacere la straturile exterioare ale aluatului si apoi in interiorul bucatii de aluat.

Transmiterea caldurii de la camera de coacere la bucata de aluat

Aluatul relativ rece (t C), introdus in camera de coacere cu temperatura de 210 - 280 C, datorita diferentei de temperatura, primeste o cantitate de caldura de la camera de coacere, incalzindu-se.

In cuptoarele clasice, transmiterea caldurii de la camera de coacere la aluat se realizeaza :

prin conductie, de la vatra cuptorului la suprafata inferioara a bucatii de aluat (Q_λ );

prin radiatie, de la bolta si peretii laterali ai camerei de coacere (partial si de la vatra) si de la amestecul incalzit abur - aer din camera de coacere, la suprafetele superioara si laterale ale bucatii de aluat (Q_R);

prin convectie, cu ajutorul amestecului abur -aer care se deplaseaza in interiorul camerei de coacere si care inconjoara suprafata aluatului, cedandu-i o parte din caldura (Q_C);

prin condensarea vaporilor de apa introdusi in camera de coacere in primele minute de coacere pe suprafata aluatului, cedandu-i caldura de vaporizare (Q_Wcond).

Cantitatea totala de caldura Q_E primita de aluat in camera de coacere va fi suma acestor cantitati de caldura :

Q_E = Q_λ+ Q_R+ Q_c+ Q_Wcond

Aportul fiecarui mod de transmitere a caldurii la bucata de aluat depinde de particularitatile constructive si de regimul camerei de coacere.

Transferul de caldura in interiorul bucatii de aluat

Caldura primita de la camera de coacere se transmite de la suprafata exterioara a aluatului, care receptioneaza caldura, spre straturile interioare ale acestuia determinand incalzirea intregii bucati de aluat. Incalzirea are loc de la exterior la interior in mod treptat.

Caldura primita de la camera de coacere se transmite straturilor interioare prin intermediul fazei solide a aluatului si prin intermediul umiditatii lui.

Transferul de calduri prin intermediul fazei solide se face prin conductie q_λ si are rolul principal in incalzirea aluatului.

Transferul de caldura prin intermediul umiditatii are loc in urma cresterii energiei cinetice si deci a mobilitatii moleculelor de apa din straturile incalzite ale aluatului, din care cauza ele se deplaseaza spre straturile vecine, mai reci, plasate mai spre interiorul bucatii de aluat ducand cu ele o cantitate de caldura q_w si realizeaza astfel incalzirea lor.

Deplasarea umiditatii se face sub forma de flux de umiditate care are o anumita densitate i_w si o anumita entalpie h_w, apa putand fi in stare lichida sau in stare de vapori.

Transferul de caldura in interiorul bucatii de aluat este astfel insotit de un transfer de umiditate, de masa.

Mai intervin, transferul de caldura prin convectie, prin pori unde se gasesc gaze si umiditate q_c si transferul prin radiatie intre peretii porilor q_R, dar cu rol mic.

Fluxul de caldura dirijat din exteriorul in interiorul aluatului q_i, va avea expresia:

q_i = q_λ + q_w + q_c + q_R = KΔt + h_w . i_w [w/m²]

unde: K este coeficientul total de transfer de caldura a aluatului, in w/(m² .k);

Δt - diferenta medie de temperatura existenta intre straturile aluatului, in grade;  

h_w - entalpia apei care se deplaseaza in interiorul bucatii de aluat, in j/kg;

i_w - densitatea fluxului de umiditate, in kg / (m².s)

Deoarece aluatul este un corp umed si poros, precum si faptul ca in timpul coacerii are loc transformarea treptata a aluatului in paine, insotita de variatia umiditatii, a modului de legare a apei, a starii termice, are loc modificarea insusirilor termofizice ale aluatului pe toata durata coacerii (capacitatea termica masica, coeficientul de transfer de caldura).

De asemenea, produsul isi schimba forma si dimensiunile, iar coaja isi modifica prin culoare proprietatile de reflexie si receptare a energiei termice. De aceea incalzirea aluatului este nestationara si are un caracter specific si complex.

Variatia temperaturii in interiorul bucatii de aluat

Incalzirea interioara a bucatii de aluat este exprimata prin campul de temperatura. Acesta este caracterizat de variatia temperaturii de coacere in trei zone principale: stratul superficial al cojii, straturile centrale ale miezului si straturile asezate intre miez si coaja.

Variatia temperaturii in timpul coacerii a diferitelor straturi ale aluatului s-a masurat cu ajutorul unor termocuple confectionate din cupru - constantan, care au fost introduse in aluat iar valorile au fost inregistrate automat.

Campul de temperatura obtinut la coacere in mediu neumectat al camerei de coacere si la temperatura de 250 C este prezentat in fig.21. Pozitia de masura a termocuplelor este: 1 pe stratul superficial al cojii, 2, 3, 4 in straturile situate la ¼, ½, ¾ din grosimea cojii, 5 in stratul situat intre coaja si miez, 6, 7, 8 in straturile asezate la ¼, ½, ¾ din distanta existenta intre coaja si centrul miezului si 9 in stratul din centrul miezului (centrul termic).

Din graficul campului de temperatura (fig. 22.) se observa urmatoarele:

a. Straturile superficiale ale aluatului, din care se formeaza coaja painii, se incalzesc rapid depasind in foarte scurt timp temperatura de 100 C si tind sa atinga temperatura mediului camerei de coacere (curba 1 ).

Straturile interioare ale cojii (curbele 2, 3, 4) se incalzesc ceva mai lent decat straturile superficiale si prezinta o oprire, o inflexiune, in jurul temperaturii de 100 C, dupa care isi continua incalzirea. Oprirea la 100 C este caracteristica pentru aceste straturi si ea este cu atat mai mare cu cat ele sunt situate mai departe de straturile superficiale. La sfarsitul coacerii straturile invecinate cu miezul au o temperatura cu putin peste 100 C (curba 4), in timp ce celelalte straturi au temperaturi mai mari (curbele 2, 3), dar sub temperatura stratului superficial.

Stratul situat la sfarsitul coacerii la limita dintre coaja si miez (curba 5) atinge 100 C si ramane la aceasta temperatura pana la sfarsitul coacerii.

b. Straturile de miez (curbele 6, 7, 8, 9) se incalzesc treptat pana la valori ce nu depasesc 100 C la sfarsitul coacerii, centrul miezului (curba 9) apropiindu-se de aceasta valoare fara sa o depaseasca..

Temperatura straturilor centrale ale miezului la sfarsitul coacerii este de 93- 97 C

Fig.22. Modificarea temperaturii diferitelor straturi ale aluatului in timpul coacerii (campul de temperatura).

Stratul situat la sfarsitul coacerii la limita dintre coaja si miez (curba 5) atinge 100 C si ramane la aceasta temperatura pana la sfarsitul coacerii.

b. Straturile de miez (curbele 6, 7, 8, 9) se incalzesc treptat pana la valori ce nu depasesc 100 C la sfarsitul coacerii, centrul miezului (curba 9) apropiindu-se de aceasta valoare fara sa o depaseasca..

Temperatura straturilor centrale ale miezului la sfarsitul coacerii este 93- 97 C.

Variatia temperaturii diferitelor straturi ale bucatii de aluat in procesul coacerii se explica prin modul de transmitere a caldurii in interiorul aluatului si prin procesul de evaporare a apei din aluat.

Straturile superficiale ale cojii (curba 1) se incalzesc rapid pe seama caldurii primite de la camera de coacere q_e , prin radiatie q_R si convectie q_{c .} Incalzindu-se, intre ele si straturile vecine apare o diferenta de temperatura Δt care determina transferul de caldura prin conductie q _λ spre interior. Din acelasi motiv (Δt) apare un flux de umiditate, sub forma lichida, (datorita cresterii energiei cinetice a moleculelor de apa) tot spre interior, care transporta o cantitate de caldura q_W (fig. 23.).

Fig.23. Reprezentarea schematica a transmiterii caldurii in interiorul bucatii de aluat

Incalzirea rapida a straturilor superficiale pana la temperatura de 100 C arata ca fluxul de temperatura primit de la camera de coacere q_e este mai mare decat fluxul de temperatura dirijat spre interiorul bucatii de aluat q_i.

q_e >q_i   sau q_R +q_c> q_λ + q_W

q_eI = q_R +q_c , q_iI = q_λ + q_W

Datorita diferentelor mari de temperatura existente intre mediul camerei de coacere si straturile exterioare ale aluatului, precum si intre acestea si straturile interioare, schimbul de caldura in aceasta perioada este intens (atat q_e cat si q_i ).

La atingerea temperaturii de 100 C de catre straturile superficiale, in aceste straturi incepe evaporarea apei. Datorita unei cantitati mari de caldura primita de la camera de coacere, dupa 1- 2 min aceste straturi pierd aproape toata umiditatea; se atinge umiditatea de echilibru higrometric corespunzatoare parametrilor camerei de coacere (t, φ), care este foarte mica. Din acest moment evaporarea apei din aceste straturi inceteaza; de asemenea inceteaza fluxul de umiditate spre interior. Inceteaza astfel consumul de caldura in procesul de evaporare si fluxul de caldura spre interior prin intermediul apei q_W din stratul superficial. Continuand sa primeasca caldura de la camera de coacere, straturile superficiale se incalzesc si spre sfarsitul coacerii ating o temperatura apropiata de cea a camerei de coacere. Prin cresterea temperaturii straturilor exterioare ale aluatului se reduce Δt dintre camera de coacere si aceste straturi, ceea ce determina reducerea schimbului de caldura dintre mediul camerei de coacere si bucata de aluat supusa coacerii. Astfel cantitatea de caldura cedata de mediul camerei de coacere bucatii de aluat este mai mare la inceputul coacerii decat dupa deshidratarea straturilor superficiale, q_eI > q_eII.

Inflexiunea curbelor straturilor interioare ale cojii (curbele 2,3,4) la temperatura de 100 C arata ca dupa deshidratarea straturilor superficiale, evaporarea apei, proces care mentine temperatura la 100 C, are loc treptat din straturi asezate din ce in ce mai spre interior. Evaporarea apei are loc pana cand aceste straturi ating umiditatea de echilibru higrometric, dupa care ele continua sa se incalzeasca transformandu-se in coaja. Ele sunt astfel temporar zona de evaporare a apei.

Stationarea curbei 5 la temperatura de 100 C pana la sfarsitul coacerii demonstreaza ca evaporarea apei are loc in acest strat. Deci zona de evaporare se adanceste treptat pe masura incalzirii aluatului, a ingrosarii cojii, ramanand situata pana la sfarsitul coacerii intre coaja si miez.

Cea mai mare parte a vaporilor de apa formati in zona de evaporare trece prin coaja in camera de coacere, q'_{W ev} dar o parte din acestia se indreapta spre interior transportand cu ei o cantitate de caldura q_{W ev} , pe care o cedeaza straturilor interioare mai reci, unde condenseaza.

Deci incalzirea straturilor miezului (curbele 6, 7, 8, 9) are loc prin transmiterea caldurii de la straturile exterioare prin conductie q_λ, prin deplasarea umiditatii (sub forma lichida) in directia fluxului de caldura q_W, ambele determinate de existenta diferentei de temperatura Δt, si prin deplasarea vaporilor de apa din zona de evaporare q_{W ev} .

Fluxul intern de caldura va avea expresia:

q_{i II} = q_λ + q_W  + q_{W ev}

Acest flux de caldura este dirijat spre interior atat de la coaja superioara cat si de la coaja inferioara care primeste caldura de la vatra prin conductie.

Incalzirea straturilor miezului pana la temperatura de 50 - 60 C are loc lent. Dupa depasirea acestui interval de temperatura incalzirea se accelereaza si temperatura lor tinde asimptotic spre temperatura zonei de evaporare. Incalzirea miezului dupa atingerea temperaturii de 50 - 60 C este conditionata in principal de adancirea zonei de evaporare. Prin adancirea zonei de evaporare, prin apropierea ei de centrul miezului, temperatura straturilor miezului creste si prin aceasta diferenta de temperatura dintre temperatura zonei de evaporare si temperatura miezului scade. Ca urmare, scad fluxul de caldura prin conductie q_λ si fluxul datorat deplasarii umiditatii q_W si deci fluxul total de caldura dirijat spre centrul miezului q_i. Spre sfarsitul coacerii, cand temperatura centrului miezului este foarte apropiata de temperatura zonei de evaporare, q_λ si q_W devin neglijabile si fluxul de caldura dirijat de la straturile exterioare ale painii, receptoare de caldura, spre interior, se consuma numai pentru evaporarea apei din zona de evaporare, proces care continua pana la sfarsitul coacerii, iar spre centrul miezului transferul de caldura va fi dat numai de q_{W ev} (tabel 9.). Incalzirea centrului miezului va avea loc deci numai pe seama caldurii cedata de vaporii care ajung din zona de evaporare in centrul miezului unde condenseaza (schimbare de stare).

Tabel 9..Caracteristici ale procesului de coacere

La sfarsitul coacerii zona de condensare este situata in centrul miezului.

Din caldura primita de coaja de la camera de coacere dupa deshidratarea ei, o parte q_i se transmite spre interiorul bucatii de aluat incalzind straturile miezului, iar restul se consuma pentru supraincalzirea vaporilor de apa care ies din zona de evaporare in mediul camerei de coacere traversand coaja. Acest ultim proces explica de ce coaja painii nu de carbonizeaza.

Variatia continua a temperaturii diferitelor straturi ale aluatului supus coacerii, asa cum rezulta din fig.21. demonstreaza caracterul nestationar al procesului de incalzire a aluatului in procesul coacerii. Acest lucru face ca valorile fluxurilor de caldura receptionate de la camera de coacere si cele transmise in interiorul aluatului sa varieze continuu.

Centrul termic al campului de temperatura poate coincide cu centrul geometric al produsului daca incalzirea aluatului are loc cu aceeasi intensitate prin ambele coji, superioara si inferioara, sau poate fi deplasat spre coaja inferioara sau coaja superioara dupa cum incalzirea aluatului are loc mai intens prin coaja superioara sau prin coaja inferioara.

Incalzirea aluatului supus coacerii are loc de la exterior la interior dupa suprafete izoterme dispuse paralel cu suprafata painii (fig.24.)

Fig 24. Dispunerea suprafetelor izoterme in paine in timpul coacerii

Concluzii practice

1. Fluxurile de caldura receptionate de la camera de coacere si cele transmise in interiorul aluatului sunt mai mari in prima perioada a coacerii, cand exista diferente mari de temperatura intre camera de coacere si straturile superficiale ale aluatului care receptioneaza caldura, precum si intre straturile exterioare si straturile interioare ale aluatului, dupa care acestea scad. Din punct de vedere practic, aceasta impune o variatie in acelasi sens a temperaturii camerei de coacere, respectiv o temperatura mai mare in prima perioada de coacere si o temperatura mai scazuta in perioada a doua.

2. Din studiul campului de temperatura, rezulta ca deoarece temperatura centrului miezului ajunge numai la sfarsitul coacerii la o valoare apropiata temperaturii zonei de evaporare si anume la temperatura de 93 - 97 C, se poate stabili cu precizie sfarsitul coacerii masurand temperatura centrului miezului.

Factori care influenteaza incalzirea bucatii de aluat

Incalzirea aluatului in timpul coacerii este influentata de parametrii camerei de coacere (temperatura si umiditatea relativa) si caracteristicile produsului (marime, forma, umiditate, compozitie).

Temperatura camerei de coacere Schimbul de caldura dintre bucata de aluat si camera de coacere este influentat direct de temperatura vetrei si a mediului camerei de coacere, deoarece aceste temperaturi influenteaza diferenta de temperatura dintre aluat si camera de coacere. Cu cat aceste temperaturi sunt mai mari, cu atat diferenta de temperatura Δt va fi mai mare si deci schimbul de caldura va fi mai intens. Ca urmare, incalzirea aluatului va fi mai rapida, in special in prima perioada de coacere cand straturile superficiale ale aluatului au temperatura relativ mica.

In a doua perioada, insa straturile exterioare au temperatura inalta, ceea ce reduce diferenta de temperatura Δt si deci fluxul de temperatura receptionat de la camera de coacere q_e. De asemenea, in aceasta perioada fluxul intern de caldura q_i scade datorita incalzirii straturilor interioare si deci a scaderii diferentei de temperatura Δt. De aceea, in aceasta perioada, temperatura camerei de coacere are influenta mai mica asupra incalzirii straturilor interioare ale aluatului .

Experientele au aratat ca, temperatura centrului miezului variaza analog la temperatura constanta si la temperatura descrescanda a camerei de coacere .In plus, o temperatura inalta a camerei de coacere spre sfarsitul coacerii poate duce la carbonizarea cojii.

Deci , atat din punct de vedere al incalzirii straturilor interioare ale miezului, cat si din punct de vedere al incalzirii cojii, in a doua perioada de coacere este rationala o temperatura mai scazuta a camerei de coacere fata de prima perioada.

Umiditatea relativa a camerei de coacere Din motive tehnologice, in primele minute de coacere, in camera de coacere se creeaza o atmosfera umeda prin introducere de abur. Acesta condenseaza pe suprafata aluatului cedand caldura sa de vaporizare. De aceea, in cazul camerei de coacere umectate, pe suprafata superioara a produsului apare un flux suplimentar de caldura q_{W cond} si fluxul de caldura receptionat, pentru primele minute de coacere, devine:

q_e' = q_R +q_c +q_wcond ,    unde q_R , q_c <<<< q_{w cond}

O parte din aburul creat in camera de coacere patrunde prin procesul de sorbtie prin porii aluatului in straturile din apropierea cojii pe o adancime de cativa mm, unde condenseaza cedand caldura de vaporizare. Aceasta caldura q'_wcond se adauga fluxului intern de caldura accelerand incalzirea straturilor interne ale aluatului. Fluxul intern de caldura, in primele minute de coacere va fi:

q_I'  = q_λ + q_w + q' _wcond

In fig 25. se observa ca la umectarea camerei de coacere incalzirea straturilor aluatului se accelereaza. Centrul miezului ajunge intr-un timp mai scurt la temperatura finala, ceea ce inseamna ca, pentru temperatura constanta a camerei de coacere, se poate reduce durata de coacere.

Proiect: Plante melifere din pasuni si pajisti Referat: Ochii soricelului

Fig 25. Curbe de temperatura la coacerea painii cu si fara umectarea camerei de coacere in primele minute de coacere

Masa bucatii de aluat Cu cat masa bucatii de aluat este mai mare, (pentru acelasi format) cu atat distanta de la suprafata ei, care receptioneaza caldura, la centrul miezului (centrul termic) este mai mare si durata de coacere este si ea mai mare.

Forma painii Pentru aceeasi masa a bucatii de aluat, cea de format lung se coace mai repede decat cea de format rotund, datorita distantei mai mici pana la centrul termic.

Umiditatea aluatului Aluatul cu umiditate mai mare se incalzeste mai repede si deci coacerea este mai scurta, deoarece creste fluxul de caldura transportat de umiditate spre interiorul bucatii de aluat (q_w).

Gradul de afanare a aluatului Aluatul afanat se incalzeste mai repede decat cel neafanat deoarece prin pori se deplaseaza umiditatea sub forma de vapori. De aceea, marimea porilor, grosimea si elasticitatea peretilor lor influenteaza viteza de incalzire a aluatului.

Modificarea umiditatii aluatului

Umiditatea aluatului se modifica datorita schimbului de umiditate a acestuia cu mediul camerei de coacere si datorita deplasarii interioare a umiditatii.

Schimbul de umiditate dintre bucata de aluat si mediul camerei de coacere

In functie de parametrii camerei de coacere schimbul de umiditate dintre bucata de aluat si mediul camerei de coacere consta in :

condensarea vaporilor de apa pe suprafata bucatii de aluat si evaporarea apei din bucata de aluat, in cazul umectarii camerei de coacere;

numai evaporarea apei din bucata de aluat, in cazul neumectarii camerei de coacere.

In cazul umectarii camerei de coacere in primele minute de coacere se creeaza o atmosfera umeda de vapori de apa. Intalnind bucata de aluat relativ rece (30 - 35 C) introdusa in cuptor, vaporii de apa condenseaza pe suprafata acesteia si in stratul de la exteriorul bucatii de aluat, unde patrund prin procesul de sorbtie, marindu-i umiditatea. Prin cresterea umiditatii creste si masa produsului. Cresterea de masa este maxima in primele 3-5 minute de coacere, cat dureaza condensarea vaporilor de apa si reprezinta 1-2,5% fata de masa initiala a aluatului.

Condensarea vaporilor de apa pe suprafata aluatului are loc pana cand acesta incalzindu-se (in special pe seama caldurii cedate de aburul care condenseaza) depaseste temperatura punctului de roua. Apoi la atingerea temperaturi de 100 C incepe evaporarea apei, la inceput din stratul superficial, apoi treptat din straturi din ce in ce mai interioare (straturi care ulterior se transforma in coaja), zona de evaporare adancindu-se treptat cu inaintarea procesului de coacere dar ramanand, asa cum am vazut, pana la sfarsitul coacerii plasata intre coaja si miez.

Ca urmare a procesului de evaporare, umiditatea produsului scade (curba 1, fig 2 ).

Fig.2 Cinetica modificarii umiditatii aluatului la coacere cu umectare (1) si fara umectare (2)

In cazul neumectarii camerei de coacere, evaporarea apei incepe imediat dupa introducea aluatului in cuptor avand loc o scadere a masei produsului din primele minute de coacere     (curba 2 , fig.2).

Procesul de evaporare a apei are loc in ambele cazuri dupa aceeasi lege.

Evaporarea apei la coacere are loc numai in straturile de la suprafata bucatii de aluat, care se transforma in coaja.

Pierderea de umiditate nu are loc cu aceeasi intensitate pe toata durata coacerii. In prima parte (pana la τ_c2)pierderea de umiditate este lenta si umiditatea produsului se modifica putin; deshidratarea cojii are loc nu numai prin evaporare ci si datorita deplasarii interioare a umiditatii. In partea a doua (dupa τ_{c 1} ) pierderea de umiditate este maxima si se datoreaza migrarii in exterior a vaporilor formati in zona de evaporare.

Deplasarea umiditatii in interiorul bucatii de aluat

In interiorul bucatii de aluat, umiditatea se deplaseaza prin doua mecanisme:

prin difuzie, datorita diferentei de umiditate Δw existenta intre doua straturi vecine si are loc de la stratul cu umiditate mai mare la stratul cu umiditate mai mica;

prin termodifuzie, datorita diferentei de temperatura Δt existenta intre doua straturi vecine si are loc de la stratul cu temperatura mai mare la stratul cu temperatura mai mica.

Deplasarea umiditatii prin difuzie si termodifuzie are loc in stare de vapori si in stare lichida si este insotita de un transfer de caldura. Fluxul de caldura q _w are loc in sensul fluxului de umiditate iar valoarea lui este functie de densitatea fluxului de umiditate i_w si entalpia lui h_w(q_{w =} i_w h_w).

Intre deplasarea interioara a umiditatii si incalzirea interioara a bucatii de aluat exista o stransa interdependenta.

In prima perioada de coacere (t₁ < C) datorita incalzirii mai puternice a straturilor exterioare ale aluatului, intre acestea si straturile interioare iau nastere diferente mari de temperatura. Datorita acestor diferente, umiditatea se deplaseaza prin termodifuzie de la exteriorul spre interiorul bucatii de aluat, sub forma lichida (fig.27.).

Fig.27. Reprezentarea schematica a deplasarii interioare a umiditatii in bucata de aluat supusa coacerii.

Daca mediul camerei de coacere este umectat, atunci datorita condensarii aburului pe suprafata aluatului, straturile exterioare devin mai umede decat cele interioare; apare astfel o diferenta de umiditate Δw sub actiunea careia umiditatea se deplaseaza, de asemenea, de la exterior spre interior. Astfel in aceasta prima parte a coacerii, sub influenta diferentelor de temperatura Δt si de umiditate Δw, umiditatea se deplaseaza spre interiorul bucatii de aluat contribuind la incalzirea straturilor ei interioare si la marirea umiditatii lor. Acest lucru face ca la sfarsitul coacerii umiditatea miezului sa fie mai mare decat umiditatea initiala a aluatului (cu 1,5-2,5%). Modul principal prin care se deplaseaza umiditatea in aceasta perioada este temodifuzia.

Apoi straturile superficiale incalzindu-se, condensarea inceteaza si incep sa piarda apa prin evaporare. In aceasta perioada evaporarea este insa redusa.

In perioada a doua (t₁ ≥100 C) straturile exterioare ale aluatului continuand sa se incalzeasca incep sa piarda intens umiditate prin evaporare. Ele ajung repede la umiditatea de echilibru higrometric transformandu-se in coaja. Din acest moment coaja nu mai pierde umiditate.

Odata cu inaintarea procesului de coacere straturi asezate din ce in ce mai spre interior devin zone de evaporare.

Acestea fiind mai umede decat straturile exterioare ale cojii, umiditatea se deplaseaza prin difuzie din interior spre exterior. Fiind si mai calde decat straturile vecine interioare, o parte din vaporii formati in zona de evaporare se indreapta spre interiorul aluatului. Aici intalnind straturi de aluat mai reci condenseaza si formeaza zone interioare de condensare.

Se considera ca procesul de condensare a vaporilor indreptati din zona de evaporare spre interior are loc numai partial in straturile de aluat invecinate cu zona de evaporare, restul vaporilor patrund ca atare spre centrul aluatului. Deplasarea vaporilor de apa spre interiorul aluatului intensifica incalzirea lui si mareste umiditatea straturilor interioare. Odata cu adancirea zonei de evaporare are loc si adancirea zonei de condensare interioara.

Datorita faptului ca in aceasta perioada diferentele de temperatura sunt mici, efectul termodifuziei scade (la sfarsitul coacerii termodifuzia este nula) si devine practic egal cu efectul difuziei (deplasarea umiditatii din exterior in interior devine egala cu deplasarea de la interior la exterior), din care cauza umiditatea miezului ramane practic constanta. Ca urmare a evaporarii si a deplasarii interioare a umiditatii, in aluatul supus coacerii umiditatea diferitelor straturi se modifica.

Campul de umiditate al bucatii de aluat coapte la temperatura constanta si fara umectarea camerei de coacere este prezentat in fig.28.

Fig.28. Modificarea umiditatii diferitelor straturi ale aluatului in timpul coacerii (numerotarea curbelor este cea din fig.8.1. )

Umiditatea stratului superficial (curba 1) scade foarte repede pana la umiditatea de echilibru higrometric w_e . Umiditatea straturilor interioare ale cojii (curbele 2, 3, 4), care se formeaza mai tarziu, creste la inceputul coacerii (pe seama deplasarii interioare a umiditatii din prima perioada de coacere) si apoi scade pana la umiditatea de echilibru higrometric. Stratul care la sfarsitul coacerii este zona de evaporare (curba 5) fiind situat intre coaja (care are umiditatea w_e) si miez (cu umiditatea w₀  +Δw), va avea la sfarsitul coacerii o umiditate intermediara acestor valori. Umiditatea straturilor de miez (curbele 6, 7, 8, 9) creste treptat pe masura incalzirii si transformarii lor in zona de condensare. Umiditatea stratului central (curba 9) creste incet pe tot parcursul coacerii, in timp ce umiditatea stratului exterior al miezului (curba 6) creste mai repede la inceput iar apoi scade datorita termodifuziei umiditatii.

Umiditatea stratului de miez ramane pana la sfarsitul coacerii mai mare decat umiditatea initiala a aluatului.

Formarea cojii

In timpul coacerii straturile exterioare ale aluatului ating temperatura de 150-160 C. Ele pierd apa, se deshidrateaza si se transforma in coaja. Formarea cojii nu decurge cu viteza constanta pe toata durata coacerii. La inceput, cand umiditatea din straturile exterioare se deplaseaza spre interior, datorita diferentelor de temperatura si de umiditate, grosimea cojii creste curbiliniu (parabolic), apoi cu inceperea evaporarii apei din aceste straturi in mediul camerei de coacere, grosimea cojii creste liniar (fig. 29.).

Fig. 29. Formarea cojii in timpul coacerii

Procese coloidale

La coacere au loc in bucata de aluat concomitent, doua procese coloidale: coagularea proteinelor si gelatinizarea amidonului. Ele determina transformarea aluatului in miez.

Coagularea proteinelor Substantele proteice, la framantarea aluatului la temperatura de 30 C, absorb apa se umfla si formeaza glutenul. La coacere odata cu cresterea temperaturii bucatii de aluat, ele isi reduc capacitatea de a lega apa, se hidrofobizeaza si la aproximativ 60 C incep sa coaguleze eliminand o cantitate insemnata din apa absorbita la framantare. Coagularea (denaturarea termica) incepe foarte lent si continua apoi foarte rapid.

S-a constatat experimental ca, denaturarea foarte rapida are loc intre 60 si 70 C; la incalzirea in continuare a aluatului denaturarea termica a proteinelor se accentueaza.

Faptul ca inceputul formarii miezului are loc in jurul temperaturii de 70 C, temperatura care coincide cu coagularea maxima a proteinelor, dovedeste rolul acestui proces in formarea miezului.

Coagularea proteinelor la incalzirea aluatului, se considera ca are loc in urma ruperii unor legaturi din structura secundara si tertiara a proteinelor insotita de modificari de conformatie a moleculei proteice. Se rup in special legaturile disulfurice si legaturile de hidrogen si nu sunt rupte legaturile peptidice. Structura primara a proteinelor nu este afectata.

Modificarea hidrofobicitatii proteinelor incepe la temperatura de 45 C. Odata cu cresterea temperaturii apar modificari de conformatie, care la 65 C raman moderate, dar se accentueaza cu marirea in continuare a temperaturii. La 90 C solubilitatea proteinelor (in acid acetic) este puternic afectata ceea ce demonstreaza modificari importante ale conformatiei moleculei.

In urma modificarii de configuratie a proteinei (are loc desfasurarea lanturilor polipeptidice impachetate in spatiu si formarea unui ghem dezordonat) la suprafata moleculei ajung gruparile hidrofobe. Ca urmare, proteina isi reduce capacitatea de a retine apa si apare posibilitatea formarii de legaturi hidrofobe intermoleculare, in urma interactiunii gruparilor hidrofobe ajunse la suprafata a moleculelor vecine, rezultand astfel agregate mai insolubile.

De asemenea, se considera ca, modificarea solubilitatii proteinelor in urma actiunii caldurii se datoreaza formarii legaturilor disulfurice interpolipeptidice. Acestea incep sa se formeze la 50 C in glutenine si la 75 C si in gliadine.

Eliberarea prin coagulare, a unei parti din apa absorbita la framantare, se atribuie modificarii starii de legare a apei in lantul proteic.

In urma coagularii, proteinele isi modifica atacabilitatea la actiunea enzimelor. Ele devin mai usor atacabile la actiunea enzimelor proteolitice din aluat si la actiunea enzimelor digestive ale omului, devenind astfel mai usor asimilabile.

Gelatinizarea amidonului La framantarea aluatului, amidonul absoarbe o cantitate mica de apa si se umfla neinsemnat.

La coacere, datorita incalzirii si in prezenta apei pusa in libertate de proteinele care coaguleaza, amidonul gelatinizeaza.

Gelatinizarea amidonului consta in umflarea granulei si solubilizarea componentelor sale. Procesul decurge in doua etape :

umflarea limitata a granulei de amidon (60 - 65 C);

- umflarea granulei si solubilizarea macromoleculelor de amidon ( 85 C).

Datorita incalzirii aluatului, mobilitatea moleculelor de apa creste si patrund in granula producand umflarea ei. Procesul este insotit de ruperea legaturilor de hidrogen, pierderea birefringentei si a cristalinitatii granulei.

La cresterea in continuare a temperaturii aluatului, legaturile de hidrogen, care mentin unitatea structurala a granulei, continua sa se rupa, iar moleculele de apa se ataseaza de gruparile -OH eliberate, favorizand umflarea maxima a granulei si cresterea solubilitatii ei. Componentele amidonului care se hidrateaza complet, preferential amiloza cu lanturi scurte, se separa din reteaua micelara a granulei si difuzeaza in mediul apos. Vascozitatea creste prin formarea unei dispepsii coloidale.

Rezulta un clei de amidon format din granulele umflate, fragmente de granule umflate, macromolecule de amiloza dispersate, in proportii variabile functie de conditiile de temperatura, de gradul de hidratare si de durata coacerii. Structura granulara a amidonului este distrusa.

Prezenta glutenului poate reduce difuzia apei spre interiorul granulei de amidon, constituind astfel un obstacol pentru gelatinizarea ei.

Gelatinizarea este incompleta deoarece continutul de apa din aluat este insuficient pentru o gelatinizare completa (in 100 g aluat cu 50% umiditate se gasesc circa 35 g amidon substanta uscata, adica la 35 parti amidon corespund 50 parti apa; pentru gelatinizarea completa sunt necesare minim 10 parti apa la o parte amidon). In aluat gelatinizeaza majoritatea granulelor de amidon (92 - 94%), dar gelatinizarea are loc numai in straturile periferice ale granulei. Aceasta gelatinizare nu este uniforma in toata masa aluatului - paine. Amidonul existent in straturile periferice ale miezului gelatinizeaza in masura mai mare decat cel din straturile centrale, ca urmare a continutului de apa libera si a conditiilor de incalzire diferite.

Gelatinizarea nu se produce in acelasi timp in toata masa aluatului, ci in mod treptat de la straturile periferice la cele centrale, pe masura incalzirii lor. Ea decurge rapid in intervalul de temperatura de 57 - 79 C si se incheie la 93 - 99 C, adica la sfarsitul coacerii (fig.30.).

In urma gelatinizarii creste atacabilitatea enzimatica a amidonului.

Fig.30. .Modificarea in timpul coacerii a continutului de granule de amidon cu membrana distrusa

In coaja, granulele de amidon nu gelatinizeaza complet. Ele isi pastreaza in cea mai mare parte forma, uneori putin deformata. Granulele mici sunt mai afectate decat cele mari. Spatiile intergranulare sunt umplute cu un amestec de clei de amidon (amidon gelatinizat) si de proteine complet denaturate termic.

Crocanta, care corespunde fortei necesare pentru a rupe coaja, pare ca depinde de prezenta acestui amestec de clei de amidon si proteine denaturate, care inconjoara granulele mari de amidon putin modificate. Coaja painii obtinuta din fainuri sarace in granule mici de amidon sau la care are loc o gelatinizare slaba a granulelor mici, este putin crocanta si fragila.

Straturile interioare ale cojii contin granule de amidon si proteine care sunt prezente intr-o stare intermediara, cuprinsa intre cea din coaja si cea din miez. Pentru ca ele sa uneasca coaja de miez, trebuie sa contina in apropierea cojii exterioare granule de amidon gelatinizate si proteine coagulate.

Factori care influenteaza gelatinizarea amidonului la coacere

Principalii factori care influenteaza gelatinizare sunt: umiditatea aluatului, durata si temperatura de coacere. Umiditati mari ale aluatului, durate lungi de coacere si temperaturi inalte ale camerei de coacere, fiecare in parte, favorizeaza procesul de gelatinizare.

Asupra gelatinizarii mai influenteaza: gradul de deteriorare a granulelor de amidon, continutul de enzime amilolitice, zaharul, sarea, acizii, in special acidul lactic.

Cu cat gradul de deteriorare a amidonului si continutul de enzime amilolitice sunt mai mari, cu atat gelatinizarea este mai completa, in primul caz datorita cantitatii mai mari de apa absorbita de faina la framantare (granulele de amidon absorb apa in cantitati de trei ori mai mari decat cele nedeteriorate), iar in al doilea caz datorita unei hidrolize mai puternice a amidonului la coacere in urma careia amidonul nehidrolizat, care gelatinizeaza, este in cantitate mai mica.

Sarea, zaharurile in concentratii mari (peste 16%), acizii, maresc temperatura de gelatinizarea a amidonului.

Gradul de gelatinizare a amidonului influenteaza insusirile miezului si durata de prospetime a painii. Cu cat gelatinizarea amidonului este mai avansata, cu atat miezul este mai fraged, mai pufos, mai putin sfaramicios si se mentine mai mult timp proaspat. Painea cu masa mare, care se coace un timp mai indelungat, are amidonul mai mult gelatinizat si se invecheste mai greu.

Modificarea proprietatilor reologice ale aluatului in timpul coacerii

In timpul coacerii proprietatile reologice ale aluatului se modifica continuu.

Urmarindu-se variatia consistentei aluatului, s-a constatat ca la inceput ea scade, atinge valoarea minima la 57 C si apoi creste. Scaderea consistentei (fig. 31.) se datoreaza incalzirii aluatului, aparitiei apei libere ca urmare a modificarii capacitatii proteinelor de a lega apa, si activarii proteazelor. Apoi, incepand cu 60 C, temperatura la care incepe gelatinizarea amidonului, apa libera dispare fiind legata de amidon prin procesul de gelatinizare, si consistenta creste.

Fig.31. Variatia consistentei aluatului - paine in functie de temperatura (determinata farinografic)

Deoarece incalzirea aluatului are loc treptat de la exterior la interior, inmuierea aluatului si transformarea lui in miez au loc, de asemenea, treptat de la exterior la interior, in straturi concentrice.

Incepand cu 60 C, elasticitatea aluatului-paine creste si scade compresibilitatea lui. Cum la aceasta temperatura sunt declansate procesele coloidale, rezulta ca intre acestea si proprietatile fizice ale miezului exista o stransa legatura.

Procese biochimice

In timpul coacerii continua procesele biochimice initiate in aluat inca de la framantare: proteoliza si amiloliza.

Datorita incalzirii aluatului insa, intensitatea lor se modifica, in primul rand datorita influentei directe a temperaturii asupra enzimelor si in al doilea rand datorita transformarilor suferite de substrat sub actiunea caldurii, care ii modifica atacabilitatea enzimatica.

Proteoliza decurge cu viteza maxima la coacere, cand are loc incalzirea aluatului. Intensificarea proteolizei se datoreaza activitatii proteazelor, care ating temperatura optima de activitate in timpul coacerii (t_op= 45 C), si cresterii atacabilitatii proteinelor in urma coagularii lor. Dupa atingerea temperaturii optime de activitate, la cresterea in continuare a temperaturii bucatii de aluat, activitatea proteazelor scade iar la 80-85 C inceteaza complet, datorita denaturarii termice a partii proteice a enzimei.

Deoarece, coagularea proteinelor, care incepe la 50-60 C, decurge cu viteza maxima la 60-70 C, si proteoliza decurge cu viteza maxima la aceasta temperatura.

S-a stabilit ca temperatura la care proteoliza decurge cu viteza maxima este influentata de umiditatea si viteza de incalzire a aluatului. Cu cat umiditatea este mai mare si cu cat incalzirea decurge mai lent, cu atat este mai mica temperatura maximului de proteoliza. In aluatul, preparat din faina de grau, cu umiditatea de 48% si pH 5,85 proteoliza decurge optim la 60 C pentru un timp de coacere de 30 min si la 70 C pentru un timp de coacere de 15min. La cresterea umiditatii aluatului la 70 C, optimul de proteoliza este atins la 50 C.

Amiloliza ca si proteoliza decurge cu viteza maxima la coacere. Intensificarea amilolizei are loc datorita activarii amilazelor, care ating temperatura optima de activitate la coacere si cresterii atacabilitatii enzimatice a amidonului in urma gelatinizarii lui. Amidonul chiar partial gelatinizat este mult mai usor hidrolizat de β - amilaza decat amidonul crud.

Dupa atingerea temperaturii optime de activitate a enzimelor, la cresterea in continuare a temperaturii bucatii de aluat, activitatea lor scade si la un moment dat, odata cu atingerea temperaturii de inactivare, se opreste complet.

In momentul gelatinizarii amidonului, β-amilaza este distrusa in mare parte (fig.32.) durata ei de actiune asupra amidonului gelatinizat fiind de numai 2-3 min.

α - Amilaza este distrusa termic la o temperatura mai mare decat β- amilaza, de aceea durata ei de actiune asupra amidonului gelatinizat este mai mare (circa 4min). Din acest motiv, dupa inactivarea β-amilazei se acumuleaza in aluat o cantitate de dextrine. Aceasta cantitate este functie de activitatea α- amilazei din aluat si de durata de actiune a acesteia, dependenta la randul ei de viteza de incalzire a aluatului.

Fig.32. Distrugerea termica a amilazelor pe masura incalzirii aluatului

1, 2-temperatura centrului miezului pentru bucati de aluat de mase diferite

In aluatul obtinut din fainuri sanatoase, activitatea α - amilazei este mica si cantitatea de dextrine acumulata este si ea mica (creste cu maxim 15%), iar miezul painii are proprietati fizice normale. In aluatul preparat din fainuri degradate, cu activitate α amilazica mare (fainuri din boabe incoltite) cantitatea de dextrine formata este mare (creste cu mai bine de doua ori), iar miezul painii este lipicios, neelastic, cu gust dulceag.

Temperatura optima si temperatura de inactivare a amilazelor sunt functie de pH. La cresterea aciditatii, respectiv la scaderea pH -ului, valorile acestor temperaturi scad. Ca urmare, in aluaturile mai acide amilazele se inactiveaza dupa un timp mai scurt de la introducerea aluatului in cuptor.

Deoarece α-amilaza este mai sensibila la aciditate decat β-amilaza, pentru limitarea activitatii α-amilazei in timpul coacerii, la prelucrarea fainurilor cu activitate α-amilazica mare (faina obtinuta din grau incoltit, faina de secara) vor fi folosite valori mai mari pentru aciditate fata de valorile obisnuite. Cresterea aciditatii la valori corespunzatoare pH-ului de 4,3 - 4,5 inactiveaza α - amilaza in primele minute de coacere si asigura o cantitate normala de dextrine, respectiv un miez normal.

Gradul de hidroliza a amidonului este influentat de activitatea amilolitica a fainii si in special de continutul de α-amilaza si de pH-ul aluatului. Cu cat continutul de enzime amilolitice si pH-ul sunt mai mari cu atat este hidrolizat mai mult amidon la coacere; creste cantitatea de dextrine acumulate si scade cantitatea de amidon care gelatinizeaza, ambele procese avand influenta negativa pentru insusirile fizice ale miezului, care se obtine umed, lipicios.

Hidroliza amidonului mai este influentata de viteza de incalzire a aluatului, respectiv de pozitia stratului de aluat in bucata de aluat, care determina timpul de actiune al enzimei.

In straturile superficiale ale aluatului si in bucatile de aluat cu masa mica, datorita incalzirii mai rapide a acestora, timpul de actiune a amilazelor asupra amidonului si deci gradul de hidroliza sunt mai mici fata de straturile centrale si respectiv fata de bucatile de aluat cu masa mare.

In aluatul preparat din faina sanatoasa, la coacere hidrolizeaza 9-10% din cantitatea totala de amidon, in timp ce in aluatul preparat din faina obtinuta din boabe incoltite, peste 20 %.

Glucidele reducatoare rezultate din hidroliza amidonului in prima parte a coacerii sunt consumate in procesele fermentative.

Procesele biochimice care au loc in aluat la coacere influenteaza proprietatile fizice ale miezului, culoarea cojii si aroma painii.

Formarea culorii cojii

Potrivit cunostintelor actuale, culoarea cojii este conditionata in cea mai mare parte de formarea unor substante inchise la culoare numite melanoidine. Melanoidinele se formeaza la coacerea aluatului prin reactia neenzimatica de tip Maillard, de interactiune dintre glucidele reducatoare si produsele de hidroliza ale proteinelor cu grupare amino libera, in special aminoacizi. Reactia Maillard este un proces complex, format dintr-o succesiune de reactii cu caracter oxido- reducator, care are ca produs final melanoidinele .

Intensitatea reactiei de melanoidinizare este conditionata de cantitatea de glucide reducatoare si aminoacizi prezenta in aluat si deci de intensitatea cu care decurg procesele biochimice, de hidroliza a amidonului si a proteinelor.

De asemenea, reactia Maillard este influentata de temperatura, pH si activitatea apei. Ea are loc in special dupa ce stratul exterior al aluatului atinge temperatura de 100 C si intensitatea ei creste cu temperatura, la pH>5 si activitatea apei la <

Ca urmare a participarii aminoacizilor in reactia de formare a melanoidinelor, continutul de aminoacizi din coaja este mult mai mic decat in miez (continutul de aminoacizi din coaja scade la coacere cu 72-75 %, in timp ce la painea intreaga cu 28-33%). Pierderile cele mai mari sunt in lizina, cu peste 50%, arginina, histidina si triptofan, aminoacizi care favorizeaza reactia de imbrunare. Din aceasta cauza valoarea proteica a cojii scade.

In culoarea cojii mai intervin, cu rol secundar, produsele care iau nastere in procesul de caramelizare a glucidelor din coaja.

Formarea culorii normale a cojii are loc la temperatura de 130-170 C. La temperaturi peste 170-175 C coaja incepe sa se carbonizeze.

Pentru ca painea sa rezulte cu coaja normal colorata este necesar ca aluatul sa contina inainte de coacere 2-3% glucide nefermentate raportate la substanta uscata. Fainurile cu capacitate mare de formare a glucidelor reducatoare dau produse cu coaja intens colorata, iar cele cu capacitate redusa (fainuri albe) dau produse cu coaja palida.

Procese microbiologice

Microbiota aluatului continua sa activeze in timpul coacerii pana cand, in aluat, este atinsa temperatura la care este distrusa termic. Deoarece incalzirea aluatului se produce treptat de la exterior la interior si microbiota aluatului va fi distrusa treptat. In straturile exterioare, care se incalzesc rapid, microbiota moare imediat dupa inceperea coacerii, in timp ce in straturile interioare, care se incalzesc mai lent, ea activeaza un anumit timp, avand drept rezultat formarea de gaze, care vor mari volumul aluatului-paine si formarea de acizi.

Fermentatia alcoolica Pe masura incalzirii diferitelor straturi ale aluatului pana la temperatura de 35 C, temperatura optima pentru fermentatia alcoolica, drojdia devine mai activa si procesul de fermentatie se accelereaza. La 40 C activitatea drojdiei continua sa fie foarte intensa; peste aceasta temperatura activitatea ei scade, mai pronuntat peste 45 C si la 50 C inceteaza complet.

Fermentatia lactica isi modifica si ea intensitatea. La inceput, pe masura incalzirii aluatului pana la temperatura optima de activitate a bacteriilor, 35 C pentru bacteriile netermofile si la 48-54 C pentru bacteriile termofile, fermentatia este accelerata; apoi dupa depasirea acestei temperaturi activitatea bacteriilor scade, iar la 60 C inceteaza complet. Bacteriile lactice termofile de tipul Lactobacillus delbrüeckii pot sa-si pastreze o anumita activitate si pana la temperaturi mai inalte (75-80 C).

Practic se considera ca la 60 C activitatea microbiotei aluatului inceteaza complet.

Modificarea aciditatii si a continutului de alcool in aluat in timpul coacerii

Desi, in timpul coacerii, in bucata de aluat continua un anumit timp procesele microbiologice, care maresc continutul in substante cu caracter acid al aluatului, painea proaspat coapta are aciditatea mai mica decat aluatul din care s-a obtinut. Scaderea aciditatii in timpul coacerii se datoreaza pierderii prin volatilizare a unei parti a dioxidului de carbon si acizilor volatili. Ea este influentata de natura produselor acide acumulate in procesul de fermentatie, de viteza de incalzire a bucatii de aluat, de marimea si forma ei.

De asemenea, scade continutul de alcool, datorita evaporarii, cu 50-80% (tabel 10.).

Tabel 10. Modificarea aciditatii si a continutului de alcool la coacere

1.2. Modificarea volumului aluatului in timpul coacerii

La introducerea aluatului in cuptor, aluatul isi mareste imediat volumul. Apoi cresterea volumului este mai lenta si la un moment dat se opreste. Volumul si forma painii obtinute pana in acest moment se pastreaza neschimbate pana la sfarsitul coacerii . In unele cazuri, poate avea loc la sfarsitul coacerii o oarecare scadere a volumului painii, datorita contractarii cojii, care se produce in urma deshidratarii ei (fig. 33.).

Din punct de vedere al modificarii volumului aluatului, procesul de coacere poate fi impartit in doua perioade :

I - perioada volumului variabil, de la τ₀ la τ_c, si

II - perioada volumului constant, de la τ_c la τ_final.

Cresterea volumului aluatului in prima perioada este conditionata de doi factori: volumul si presiunea gazelor din aluat si capacitatea aluatului de retinere a gazelor

Fig.33. Modificarea volumului aluatului in timpul coacerii

Volumul si presiunea gazelor din aluat cresc in timpul coacerii, pe seama formarii dioxidului de carbon in prima perioada de coacere pana la inactivarea termica a drojdiei, a dilatarii termice a aerului si a dioxidului de carbon prezenti in aluat in momentul introducerii acestuia in cuptor, a trecerii in stare gazoasa a alcoolului si a dioxidului de carbon existenti in stare dizolvata in aluat.

Datorita cresterii volumului si presiunii gazelor, acestea vor exercita asupra cojii tensiuni de intindere. Aceste tensiuni vor putea fi preluate si coaja va rezulta fara crapaturi daca ea va fi suficient de extensibila.

Pentru mentinerea extensibilitatii cojii, in perioada cresterii volumului aluatului, in camera de coacere, in primele minute de coacere se creeaza o atmosfera umeda de vapori. Acestia vor condensa pe suprafata bucatii de aluat, mult mai rece decat vaporii de apa si astfel va fi intarziata deshidratarea cojii insotita de rigidizarea ei, si deci va fi intarziata pierderea extensibilitatii.

Capacitatea aluatului de retinere a gazelor depinde de proprietatile de panificatie ale fainii din care s-a obtinut si de modul in care a fost prelucrat aluatul pana in acest moment.

Cresterea volumului aluatului sub presiunea gazelor din interior, este posibila in prima parte a coacerii deoarece aluatul are o structura nestabilizata, nerigidizata.

Incetinirea si apoi oprirea cresterii volumului aluatului odata cu cresterea temperaturii acestuia, se datoreaza rigidizarii cojii si formarii unui strat de miez cu structura rezistenta sub coaja. Experimental, s-a stabilit ca, oprirea cresterii volumului aluatului are loc cand coaja atinge grosimea de 0,8-1 mm si temperatura de 110-112 C, iar stratul de miez de sub coaja are grosimea de 1,8-2,5 cm. Acest moment coincide cu atingerea in centrul miezului a temperaturii de circa 60 C, cand incep gelatinizarea amidonului si coagularea proteinelor, procese prin care aluatul trece in miez cu structura stabilizata.

Grosimea stratului de miez format sub coaja, la care se opreste cresterea in volum a aluatului, este cu atat mai mare cu cat masa painii este mai mare.

Din acest moment (dupa τ_c), cresterea volumului nu mai este posibila atat datorita formarii cojii rezistente, rigide, cat si transformarii aluatului in miez cu structura stabila.

Durata perioadei volumului variabil (Lisovenko, 1976) este circa 0,4 din durata totala de coacere. O durata prea scurta sau prea lunga a acestei perioade conduce la produse cu volum mic.

Temperatura inalta a camerei de coacere si masa mica a produsului reduc durata perioadei volumului variabil. In aceste cazuri incalzirea aluatului este accelerata iar procesele de gelatinizare a amidonului si coagulare a proteinelor incep devreme, ceea ce reduce durata cresterii volumului produsului.

O durata prea mare a volumului variabil si o fixare prea inceata a volumului si formei painii, pot duce la latirea painii coapte pe vatra si la reducerea volumului ei datorita inrautatirii proprietatilor reologice ale aluatului sub influenta caldurii.

Incalzirea aluatului de la vatra in prima perioada de coacere influenteaza cresterea in volum a aluatului.

Temperatura optima a vetrei pentru volumul painii este 200 C. Pana la aceasta temperatura cresterea volumului este mai pronuntata la temperaturi mai inalte ale vetrei.

Cresterea in volum a diferitelor straturi ale bucatii de aluat este diferita. Ea este cu atat mai mare cu cat stratul de aluat este situat mai sus. Straturile inferioare care suporta presiunea straturilor superioare cresc in volum mai putin decat acestea. Ca urmare porozitatea painii nu este uniforma. Ea este mai mare in partea superioara si mai mica in partea inferioara, apropiata de vatra.

Schema generala a proceselor care au loc in aluat in timpul coacerii

Asa cum s-a aratat, in aluatul supus coacerii se succed o serie de procese care dupa ce ating o intensitate maxima, se opresc, efectul acestor procese fiind transformarea aluatului in miez.

Schematic succesiunea acestor procese si temperatura la care au loc, poate fi prezentata astfel:

C - continua umflarea proteinelor si amidonului, se accelereaza procesele enzimatice si microbiologice, are loc cresterea in volum a aluatului;

C - are loc umflarea amidonului si incepe coagularea proteinelor, iar procesele enzimatice se accelereaza, activitatea microbiotei fermentative inceteaza si la suprafata aluatului se formeaza o crusta;

C - inceteaza activitatea enzimelor proteolitice si amilolitice, gelatinizarea amidonului atinge maximum si se incheie coagularea proteinelor, toate aceste avand drept urmare formarea miezului;

C - se incheie gelatinizarea amidonului si se desavarseste formarea melanoidinelor si caramelizarea glucidelor.

2. REGIMUL DE COACERE

Regimul de coacere este caracterizat prin parametrii camerei de coacere : temperatura si umiditatea relativa. Se au in vedre temperatura camerei de coacere, temperatura vetrei, temperatura boltii si a suprafetelor laterale, adica temperatura tuturor elementelor care cedeaza caldura aluatului supus coacerii.

In compararea regimurilor de coacere realizate pe doua cuptoare identice, se utilizeaza temperatura mediului camerei de coacere.

Regimul optim de coacere

Cercetarea proceselor care au loc la coacere au permis formularea unor conditii generale care caracterizeaza regimul optim de coacere a painii prin radiatie - convectie.

Din punct de vedere al regimului de coacere procesul de coacere poate fi impartit in doua perioade :

Prima perioada cuprinde perioada de coacere pana la atingerea in centrul bucatii de aluat a temperaturii de 50 - 60 C. Ea coincide cu perioada volumului variabil al produsului si se subimparte in doua parti :

Prima parte a acestei perioade de coacere are o durata de 2-3 min si decurge intr-o atmosfera umeda, cu umiditatea relativa de 70-80% si la temperatura relativ scazuta a mediului camerei de coacere 110-120 C, dar cu un aflux de caldura intens de la vatra (temperatura vetrei  circa 200 C).

Scopul acestei prime parti a coacerii este condensarea maxima a vaporilor de apa introdusi in camera de coacere pe suprafata bucatii de aluat. Condensarea aburului are rolul:

sa evite formarea timpurie a cojii si sa o mentina in stare extensibila pentru a permite cresterea maxima in volum a aluatului;

faciliteaza gelatinizarea amidonului insotita de aparitia unui aspect lucios al cojii;

limiteaza pierderile la coacere.

Vaporii de apa introdusi in camera de coacere, intalnind suprafata relativ rece a aluatului,

condenseaza. Prin condensare, vaporii cedeaza bucatii de aluat caldura de vaporizare. Cantitatea de caldura cedata aluatului prin condensarea aburului atinge valori mari (q = 2000-3000W/m² suprafata aluat).

Din acest motiv suprafata aluatului se incalzeste rapid si numai dupa 100 - 180 secunde depaseste temperatura punctului de roua. La aceasta temperatura condensarea umiditatii inceteaza.

Pentru a evita accelerarea incalzirii aluatului pana la temperatura punctului de roua si deci pentru a evita scurtarea duratei de condensare a aburului la suprafata aluatului, temperatura camerei de coacere in aceasta faza trebuie sa fie relativ scazuta (110-120 C).

In conditii optime, pe 1 m² suprafata de aluat condenseaza 0,14-0,16kg abur. De cantitatea de abur condensata este legat luciul cojii produsului, care se formeaza datorita gelatinizarii amidonului din straturile de la suprafata aluatului.

Bucata de aluat continuand sa se incalzeasca, suprafata ei atinge temperatura termometrului umed si din acest moment incepe procesul de evaporare a apei, proces care se accelereaza o data cu atingerea de catre suprafata aluatului a temperaturii de evaporare a apei. Prelungirea mai departe a prelucrarii hidrotermice nu este rationala deoarece condensarea nu mai are loc si incepe procesul de evaporare.

Durata aceste portiuni se modifica neinsemnat cu insusirile aluatului si sortul produsului.

Marirea umiditatii relative in camera de coacere peste 80% are influenta mica asupra procesului. Scaderea ei insa, in zona prelucrarii hidrotermice scade temperatura punctului de roua si ca urmare scad durata prelucrarii hidrotermice si cantitatea de umiditate condensata pe suprafata aluatului.

Produsul se obtine cu volum redus, coaja mata si crapata.

Incalzirea bucatii de aluat in aceasta faza a procesului de coacere se face la partea superioara in principal pe seama caldurii de condensare a aburului si la partea inferioara prin conductie.

Incalzirea prin radiatie trebuie redusa la minim pentru evitarea cresterii temperaturii stratului superficial al aluatului si supraincalzirea vaporilor de apa, care reduc procesul de condensare.

Pentru asigurarea unui transfer de caldura prin conductie optim, este necesar ca temperatura vetrei in aceasta faza sa fie de cca 200 C. Incalzirea intensa la partea inferioara favorizeaza obtinerea produselor de calitate; incalzirea insuficienta intarzie formarea structurii miezului si produsele se obtin aplatizate.

Umiditatea relativa de 70-80% a camerei de coacere se poate realiza prin introducerea directa a apei in camera de coacere incalzita, unde se evapora (cuptorul Dampf) sau prin introducerea aburului saturat de joasa presiune 1.10⁴ - 2.10⁴ Pa (cuptoarele tunel, cuptorul cu vetre suprapuse).

Cresterea presiunii aburului peste aceste valori este insotita de cresterea temperaturii si respectiv cresterea caldurii cedata aluatului prin condensare, avand drept urmare incalzirea rapida a suprafetei aluatului si deci scaderea cantitatii de abur condensat.

Gradul de umectare a mediului camerei de coacere in prima faza si intensitatea condensarii aburului pe suprafata bucatii de aluat influenteaza in mare masura desfasurarea procesului de coacere.

Partea a doua a primei perioade de coacere dureaza de la sfarsitul prelucrarii hidrotermice pana la atingerea in centrul bucatii de aluat a temperaturii de 50- 60 C. Ea are loc in absenta aburului si la temperatura mare a camerei de coacere, 220-280 C. Aceasta temperatura este necesara pentru a asigura o diferenta mare de temperatura intre camera de coacere si bucata de aluat si respectiv un transfer maxim de caldura aluatului supus coacerii. In aceasta faza aburul nu mai este necesar din punct de vedere tehnologic; in plus prezenta lui ar diminua transferul de caldura prin radiatie si deci formarea cojii.

Incalzirea bucatii de aluat are loc prin conductie de la vatra prin suprafata inferioara si prin radiatie si convectie prin suprafata superioara.

Datorita incalzirii puternice, deplasarea umiditatii in bucata de aluat se face in principal prin termodifuzie.

La sfarsitul acestei perioade produsul are forma si volum stabilizate. Temperatura mare a camerei de coacere favorizeaza si formarea cojii, importanta pentru pastrarea formei produsului si pentru acumularea substantelor de aroma.

Temperatura camerei de coacere in aceasta perioada variaza in limitele 220 - 280 C in functie de: gradul de incarcare al vetrei, insusirile aluatului, masa si forma bucatii de aluat.

Relatia grad de incarcare a vetrei - temperatura camera de coacere consta in realizarea unui echilibru intre aportul de caldura in spatiul de coacere si consumul de caldura de catre bucatile de aluat supuse coacerii. De aceea, la cresterea incarcarii vetrei se mareste temperatura camerei de coacere si invers.

La coacerea aluatului preparat din faina slaba, a aluatului suprafermentat sau cu consistenta mica se recomanda folosirea unor temperaturi mai mari in camera de coacere in scopul fixarii mai rapide a formei produsului si evitarea aplatizarii lui.

La stabilirea temperaturii camerei de coacere se tine seama si de masa si forma produsului, cunoscand ca produsele de masa mare si forma rotunda se incalzesc mai lent decat produsele de masa mica si format lung.

Perioada a doua de coacere are rolul sa desavarseasca procesul de coacere, de formare si colorare a cojii. In consecinta aportul de caldura nu trebuia sa fie prea mare, iar umiditatea relativa din camera de coacere sa fie cat mai mica.

Temperatura optima pentru aceasta perioada de terminare a coacerii este de 180-200 C.

Diferenta de temperatura dintre camera de coacere si coaja produsului este mica (temperatura cojii 170-180 C) si cantitatea de caldura receptionata de produs este mica.

De asemenea, diferentele de temperatura din interiorul produsului supus coacerii sunt mici si de aceea fluxul intern de caldura este mic.

Cresterea temperaturii camerei de coacere in aceasta faza de coacere ar accelera foarte putin incalzirea straturilor centrale ale miezului. Ea conduce insa la adancirea zonei de evaporare, respectiv la ingrosarea cojii si cresterea nejustificata a pierderilor la coacere. Poate avea loc si supraincalzirea stratului superficial al cojii insotita de colorarea excesiva si formarea compusilor cu gust amar.

Cantitatea totala de caldura consumata in procesul coacerii, dupa Auerman, trebuie sa fie repartizata astfel: 2/3 in prima faza de coacere si 1/3 in faza a doua.

3. DURATA COACERII

Durata de coacere este un parametru important al regimului tehnologic. Ea se stabileste prin probe de coacere si se inscrie in reteta de fabricatie a produsului.

Durata de coacere influenteaza calitatea produsului, pierderile la coacere si deci randamentul in paine, productivitatea cuptorului si consumul de combustibil.

Durate scurte de coacere conduc la produse cu coaja palida si chiar produse necoapte, ce nu pot fi consumate, iar durate lungi la produse cu coaja groasa, pierderi marite la coacere, consum marit de combustibil (energie), productivitate scazuta a cuptorului.

Durata de coacere variaza in limite mari in functie de urmatorii factori:

masa si forma produsului;

proprietatile si compozitia aluatului supus coacerii;

modul de coacere, pe vatra sau in forma;

incarcarea vetrei;

caracteristicile cuptorului si regimul de coacere.

Produsele cu masa mica au suprafata specifica mai mare, deci suprafata receptoare de caldura mai mare si distanta pana la centru termic  mai mica decat cele cu masa mare, din care cauza ele se coc mai repede decat acestea. Din aceleasi motive painea de format lung se coace un timp ceva mai scurt decat painea de format rotund.

Aluaturile provenite din fainuri slabe, cele de consistenta mica sau suprafermentate se coc un timp mai scurt si la temperaturi ceva mai inalte decat aluaturile normale, in scopul scurtarii perioadei de actiune a caldurii (premergatoare coagularii) asupra glutenului, care ii inrautateste proprietatile reologice.

Produsele preparate cu adaos de grasimi, lapte, zahar s.a. se coc un timp mai mare fata de produsele simple de aceeasi masa. De asemenea, coacerea in forme prelungeste durata de coacere fata de coacerea pe vatra.

Marirea incarcarii vetrei cuptorului prelungeste durata de coacere, iar cresterea temperaturii cuptorului si umectarea camerei de coacere in faza initiala a coacerii accelereaza incalzirea si reduc timpul de coacere.

Determinarea sfarsitului coacerii

Determinarea sfarsitului coacerii se poate face prin metode subiective, pe cale organoleptica si prin metode obiective.

Metoda organoleptica consta in aprecierea gradului de coacere a painii dupa indici organoleptici si anume :

culoarea cojii si masa relativa a painii; painea coapta are coaja rumena si prin balansare in mana pare usoara in raport cu volumul ei;

sunetul produs prin ciocanirea cojii de vatra; daca sunetul este clar, deschis (sec) painea este bine coapta;

elasticitatea miezului prin apasarea rapida si usoara cu degetul a miezului, acesta trebuie sa revina la starea initiala. In acest scop painea trebuie rupta iar o apreciere foarte buna se poate face numai dupa racirea ei, ceea ce nu asigura o operativitate in controlul procesului de coacere.

Culoarea cojii nu este concludenta pentru aprecierea sfarsitului coacerii deoarece painea poate avea coaja normala chiar daca nu este bine coapta, atunci cand coacerea s-a facut la temperatura ridicata sau in cazul prepararii aluatului din faina cu capacitate mare de formare a glucidelor reducatoare (faina din boabe incoltite), dupa cum painea poate fi coapta si sa aiba coaja palida cand coacerea s-a facut la temperatura scazuta sau in cazul folosirii unei faini cu capacitate mica de formare a glucidelor reducatoare (faina tare la foc).

Metoda se aplica de catre brutarii practicieni.

Metoda obiectiva

Determinarea temperaturii centrului miezului. Dintre metodele obiective propuse pentru determinarea sfarsitului coacerii in productie se foloseste exclusiv metoda bazata pe determinarea temperaturii centrului miezului.

La aceasta metoda s-a ajuns in urma studiului cineticii incalzirii bucatii de aluat in procesul de coacere, cand s-a observat ca partea centrala a aluatului atinge temperatura de 93-97 C numai la sfarsitul coacerii si nu depaseste aceasta valoare. Pe baza acestei observatii s-a ajuns la concluzia ca se poate determina sfarsitul coacerii prin masurarea temperaturii centrului miezului.

In acest scop s-au construit termometre speciale prevazute cu ace. Se poate folosi si termometrul obisnuit (tip bagheta).

Pentru evitarea racirii miezului si invingerea inertiei termice, termometrul este in prealabil incalzit la o temperatura cu 5-7 C mai joasa decat temperatura presupusa din paine.

Pentru masurarea temperaturii termometrul trebuie sa fie introdus in centrul miezului din partea laterala a cojii, paralel cu cea inferioara, la jumatatea inaltimii, astfel ca rezervorul termometrului sa ajunga in mijlocul bucatiii de paine.

Temperatura din centrul painii, pentru o paine bine coapta, este de 93-97 C in functie de masa painii, regimul termic de coacere, caracteristicile cuptorului.

Metoda este simpla si operativa.

4. PIERDERI DE MASA LA COACERE

In timpul coaceri painea pierde din masa sa. Aceste pierderi sunt pierderi de umiditate si de substanta uscata.

Pierderile de umiditate reprezinta 95-96 % din pierderile totale de coacere si rezulta din apa care se evapora din straturile exterioare ale aluatului care se transforma in coaja.

Pierderile de substanta uscata au o pondere mica, 4-5% din pierderile totale, si rezulta din pierderile de alcool, dioxid de carbon si alte substante volatile existente in aluat, rezultate prin fermentarea glucidelor, care se pierd in spatiul de coacere.

Pierderile la coacere sunt inevitabile. Ele reprezinta ponderea pierderilor tehnologice la prepararea painii.

Pierderile totale, P_c , se calculeaza ca diferenta intre masa aluatului introdus la coacere M_al si masa painii rezultate M_p.

P_c = M_al - M_p

Ele rezulta din bilantul de materiale al procesului de coacere:

M_al = M_p + P_c

Pierderile relative, p_c %, se exprima in procente fata de masa aluatului intrat la coacere.

Ele au valori de 6 - 22% si anume 6 - 13 % pentru paine si 17 - 22 % pentru produsele marunte de franzelarie. Aceste valori variaza cu o serie de factori : masa si forma produsului, modul de coacere, pe vatra sau in forma, umiditatea aluatului, temperatura si umiditatea relativa a camerei de coacere, durata de coacere.

Produsele de masa mare si de format rotund pierd mai putin la coacere decat produsele de masa mica si cele de format lung, deoarece in primul caz suprafata specifica a produselor, respectiv suprafata de pierdere a umiditatii este mai mica decat in cel de-al doilea caz.

Din aceleasi motive painea coapta pe vatra pierde mai mult la coacere decat painea coapta in forma de aceeasi masa.

Cresterea umiditatii aluatului si a grosimii cojii maresc pierderile de umiditate si respectiv pierderile totale.

O mare influenta asupra pierderilor are regimul de coacere. Pierderile sunt cu atat mai mari cu cat temperatura camerei de coacere este mai mare; pentru reducerea lor, ultima parte a coacerii trebuie sa decurga la temperaturi care depasesc numai cu putin temperatura suprafetei cojii (180-200 C).

Umiditatea relativa mare din camera de coacere in primele 2-3 min de coacere reduce pierderile, iar prelungirea duratei de coacere le mareste.

5. CONSUMUL DE CALDURA PENTRU COACEREA PAINII

Caldura absorbita de aluat la coacere, Q_cp, se consuma pentru transformarea aluatului in paine, adica pentru formarea miezului Q_m si a cojii Q_c, si pentru evaporarea apei si supraincalzirea aburului rezultat Q_wev.

Q_cp = Q_m +Q_c + Q_wev

Q_m = M_m.c _m (t_m-t_al)

Q_c = M_c.c_c (t_c-t_al)

Q_wev= W_ev(h"-h)

unde: M_m, M_c - reprezinta masa miezului si masa cojii, in kg; c_m, c_c - capacitatea termica masica a miezului si respectiv a cojii, in kj/(kg.k); t_m, t_c - temperatura miezului si temperatura cojii, in C; t_al -   temperatura aluatului, in C; W_ev - apa evaporata, in kg; h", h - entalpia aburului supraincalzit, respectiv entalpia apei din aluat, in kj/kg.

Experimental s-a observat ca, consumul de caldura pentru formarea miezului si cojii este aproape constant, indiferent de conditiile de coacere si egal cu circa 180 Kj/kg produs, variatiile consumului de caldura fiind determinate de variatia cantitatii de caldura consumata pentru evaporarea apei, Q_Wev. Pentru fiecare procent de umiditate pierduta, consumul de caldura creste cu circa 34 Kj/kg produs.

In consecinta, cu cat pierderile de umiditate la coacere vor fi mai mari, cu atat va fi mai mare consumul total de caldura. (fig.34.).

Formarea cojii presupune evaporarea unei cantitati de apa, deci un consum de caldura pentru evaporare si supraincalzirea vaporilor formati corespunzator camerei de coacere.

Procesul de evaporare, si deci consumul de caldura corespunzator sunt inevitabile.

Consumul minim de caldura pentru coacere corespunde formarii cojii cu grosime normala. Cresterea grosimii cojii mareste cantitatea de apa evaporata si respectiv consumul de caldura.

Fig.34. Variatia consumului de caldura la coacere in functie de pierderile de umiditate.

Reducerea consumului de caldura pentru coacere va fi deci posibila prin obtinerea produselor cu coaja de grosime normala, produsele cu coaja groasa consumand la coacere o cantitate mai mare de caldura.

CUPTOARE

Coacerea painii se realizeaza in cuptoare de constructie speciala.

Partile principale ale unui cuptor sunt: camera de coacere, sistemul de incalzire, instalatia de aburire, carcasa cuptorului, aparatura de masura si control.

Camera de coacere este formata din vatra, bolta, pereti laterali, spatiul de coacere, deschideri pentru incarcare si descarcare. Aici are loc coacerea aluatului si in acest scop se creeaza conditii de temperatura si umiditate relativa necesare desfasurarii procesului de coacere.

Sistemul de incalzire realizeaza arderea combustibilului si transmiterea caldurii rezultate in camera de coacere. Este format din focar, unde are loc arderea combustibilului, si sistemul de transmitere a caldurii in camera de coacere, care poate fi format din tevi de apa-abur sau canale de gaze.

In cazul cuptoarelor electrice, sistemul de incalzire consta in rezistente electrice asezate deasupra si sub vatra.

Instalatia de aburire are rolul de a crea in spatiul de coacere o atmosfera umeda de vapori necesara primelor minute de coacere. Ea consta in tevi perforate alimentate cu abur de joasa presiune sau cu apa. Pentru evitarea supraincalzirii aburului si accelerarii incalzirii suprafetei bucatii de aluat, care ar reduce cantitatea de abur ce condenseaza pe suprafata aluatului, in zona de aburire incalzirea camerei de coacere la partea superioara trebuie sa lipseasca.

Carcasa cuptorului este de zidarie sau metalica cu izolatie termica.

Aparatura de masura si control consta in general, din termocupluri care masoara temperatura din camera de coacere si transmite informatia la tabloul de comanda al arzatorului sau la tabloul de control.

Clasificare Cuptoarele de panificatie sunt de diverse tipuri. Clasificarea lor se face dupa mai multe criterii :

dupa modul de functionare, cuptoarele pot fi : cu functionare discontinua sau cu functionare continua;

dupa constructia vetrei: cuptoare cu vatra fixa si cuptoare cu vatra mobila;

dupa modul de incalzire :cuptoare cu incalzire directa si cuptoare cu incalzire indirecta.

La cuptoarele cu incalzire directa a camerei de coacere, camera de coacere functioneaza si ca focar, coacerea alternand cu incalzirea.

La cuptoarele cu incalzire indirecta a camerei de coacere, camera de coacere este diferita de focar. Dupa agentul de incalzire folosit, aceste cuptoare pot fi:

cuptoare incalzite cu abur saturat de inalta presiune;

cuptoare incalzite cu gaze de ardere fierbinti;

cuptoare incalzite cu recircularea gazelor uzate;

cuptoare incalzite mixt, cu abur saturat de inalta presiune si gaze de ardere;

cuptoare incalzite electric cu rezistente.

Clasificarea cuptoarelor dupa modul de incalzire este cea mai utilizata.

Cuptoare incalzite cu recirculare de gaze uzate

Cuptorul cu vetre suprapuse

Este un cuptor metalic, usor cu 2 . .5 camere de coacere asezate suprapus, pe verticala (fig. 35.). Cuptorul are carcasa 1 confectionata din otel inoxidabil captusita cu vata de sticla pentru izolare termica. In interior ea inchide camerele de coacere 2. Fiecare camera de coacere are vatra 3, confectionata din placi refractare, iar la bolta are grila 4.

Incalzirea camerelor de coacere se face cu amestec de gaze primare si gaze recirculate, care circula printr-o serie de canale dispuse deasupra si sub fiecare camera de coacere, incalzindu-le.

Focarul 5 este asezat in partea inferioara a cuptorului. Tot aici se afla ventilatorul radial 6,

care asigura circulatia agentului de incalzire in jurul camerelor de coacere.

Fig. 35. Cuptor cu vetre suprapuse.

Gazele de ardere rezultate in focar in amestec cu gazele recirculate sunt aspirate de ventilator si dirijate in canalul magistral 7, de unde ajung in canalele de incalzire 8, situate deasupra si sub fiecare camera de coacere.

Debitul de gaze de incalzire, se regleaza cu ajutorul clapetelor 9.

Dupa ce strabat canalele de incalzire, unde cedeaza cea mai mare parte din caldura lor, gazele uzate sunt colectate in canalul magistral 10, de unde o parte se amesteca cu gazele fierbinti, iar alta parte este dirijata in atmosfera prin racordul 11.

Pentru umectarea camerelor de coacere in primele minute ale procesului, in apropierea focarului este plasat generatorul de aburi 12, care este scaldat de gazele fierbinti rezultate in focar prin arderea combustibilului.

Cuptorul este prevazut cu boilerul 13 pentru incalzirea apei.

Cuptoare cu rezistente electrice

S-au construit cuptoare de diferite tipuri, cu leagane, tunel, cu incalzire electrica. Cuptoarele au aceeasi forma constructiva cu cele incalzite cu gaze. Deosebirea consta in faptul ca locul canalelor de gaze este luat de elementele de incalzire electrica. Acestea se monteaza pe latimea camerei de coacere deasupra si sub vatra.

Elementele de incalzire se repartizeaza in camera de coacere pe zone de coacere, potrivit nevoilor procesului de coacere, analog cu canalele de incalzire.

Cuptorul BN - 25 cu incalzire electrica

Cuptorul (fig. 3) consta din camera de coacere de tip tunel 1 in care se deplaseaza banda - vatra 2.

Fig. 3 Cuptorul BN - 25 cu incalzire cu rezistente electrice.

Incalzirea cuptorului se realizeaza cu ajutorul elementelor de incalzire electrica, in care rezistenta sub forma de spirala este introdusa in discuri de ceramica cu orificii.

Cuptorul are patru zone de incalzire in care elementele de incalzire electrica 3 sunt asezate deasupra si sub banda. In zona de alimentare cu aluat sunt instalate elemente de incalzire electrica 4 pentru preincalzirea benzii.

Elementele de incalzire pot fi cuplate manual sau automat.

Umectarea camerei de coacere de realizeaza prin patru tevi perforate 5 alimentate cu abur de joasa presiune si acoperite cu clopotul La acest cuptor in zona de aburire lipsesc elementele de incalzire la partea superioara, ceea ce imbunatateste conditiile de condensare a aburului pe suprafata bucatii de aluat. Se reduce astfel consumul de abur.

Indepartarea amestecului de abur - aer din camera de coacere se face prin hotele 7 si canalul 8 racordate la ventilatorul 9.

Cuptorul are carcasa metalica si izolatie din vata minerala.

Avantajele cuptoarelor electrice

Cuptoarele electrice prezinta o serie de avantaje fata de celelalte tipuri de cuptoare :

nu au pierderi de energie cu gazele evacuate si pierderile de caldura in mediul inconjurator sunt mai mici, deoarece avand o constructie mult mai simpla, fara focar si canale, au o izolatie mai omogena. Ca urmare randamentul termic al acestor cuptoare este superior celorlalte tipuri de cuptoare;

absenta focarului, a elementelor de transmiterea caldurii, a ventilatorului etc. permite o constructie usoara care poate fi amplasata la orice etaj;

permit realizarea conditiilor de igiena mai bune ;

au o elasticitatea tehnologica mare, putand realiza o gama mare de regimuri de coacere;

permit automatizarea procesului de coacere.

In evaluarea economiei de anergie realizata de cuptorul electric trebuie sa se tina seama si de randamentul statiei electrice de alimentare. De aceea ele sunt eficace economic cand sunt situate in apropierea producatorilor de energie electrica (centrale sau hidrocentrale).

Cuptoare incalzite cu aer cald

Principiul de incalzire

Agentul de incalzire este aerul cald, supraincalzit, care circula in jurul bucatilor de aluat supuse coacerii. Transferul de caldura de la agentul termic la bucatile de aluat se realizeaza prin convectie fortata si radiatie. Pentru a realiza o intensitate suficienta a transferului de caldura, aerul cald are o temperatura de 270 - 300 C.

Incalzirea aerului se face cu rezistente electrice sau cu gaze de ardere prin intermediul unui schimbator de caldura tubular.

Aerul este pus in miscare de un ventilator. Aerul incalzit este suflat in camera de coacere si apoi este recirculat.

Cuptoare cu carucior

Cuptorul cu carucior a aparut pe piata la inceputul anilor '70.

Exista doua tipuri de cuptoare cu carucior :

cuptoare cu carucior fix;

cuptoare cu carucior mobil.

Cuptorul are carcasa metalica termoizolata. Ea inchide camera de coacere si sistemul de incalzire.

Suprafata de coacere este formata din tavi sau tesatura metalica/teflon termorezistent asezate pe un carucior. Caruciorul, pe ale carui rafturi se aseaza bucatile de aluat pentru coacere, se introduce in camera de coacere pe toata durata coacerii.

Fig. 37. Cuptorul cu carucior fix incalzit electric Weiner - Pfleiderer

1 - camera metalica termoizolata;     2 - camera de coacere; 3 - pereti cu orificii; 4 - ventilator; 5 - rezistente electrice; 6 , 6' - clapete care-si modifica alternativ pozitia.

In cazul cuptorului cu carucior fix (fig. 37.), pentru o coacere uniforma, aerul cald este introdus alternativ prin partile laterale ale camerei de coacere prin orificiile practicate in peretii laterali ai acesteia. In cazul caruciorului rotativ (mobil) coacerea uniforma se realizeaza datorita rotirii caruciorului.

Aburul necesar primelor minute de coacere este produs prin evaporarea apei, care curge in jgheaburi/placi metalice incalzite electric.

Cuptorul are inertie termica mica.

7.Test de autoevaluare

Definiti procesele fizice de la coacere.

Care sunt procesele coloidale de la coacere.

Descrieti procesele biochimice de la coacere.

Definiti procesele microbiologice de la coacere.

Cum se modifica volumul aluatului la coacere.

Definiti regimul de coacere si durata coacerii.

Descrieti un cuptor de coacere a painii.