面包.烘烤与冷却
面包.烘烤与冷却
烤焙是面包制作的最后一步骤，同时也是非常重要的步骤，由于热的作用将不适合于人吃的面团变成松软，有孔洞，易于消化，好吃的产品，面团内生物的活动被制止，微生物及酵素被破坏，较不安定的胶体相变成安定，淀粉、蛋白质经过热的作用产生激烈的变化，同时另外产生新的化合物如焦糖、焦糊精、类黑素及其他产生面包特殊香味的成份。烤焙时一齐反应作用，面团慢慢一步一步的变成面包，烤炉所给予的热、温度、烤焙时间等皆会影响所烤出的面包品质，面团在烤焙时的物理及化学变化到目前为止没未完全明白，但由于科学家的不断研究发掘已大有进展。
一、烘焙的反应
面团在烤炉内，首先接触的是烤炉内的热，因此自然的在面团表面形成一层薄膜，由于受烤炉内温度的影响，表皮多少会膨胀。另外一重要的反应称的为烤焙弹性，面团体积约涨原来1/3.烤焙弹性由于受热的立即影响而膨胀，纯物理方面而言，气体受热膨胀，增加气体压力，假如这些气体限制在有弹性密闭的范围内，如汽球，因汽球有弹性，由于气体的膨胀，气球胀大，面才内有千百万个小的密闭气孔，由于受热的作用，增加气压而膨胀。另外一种亦是纯物理作用，温度升高气体的溶解减少，由于面团发酵时所产生的气体，一部份是溶解在面团的液相内，当面团温度升高到49℃，则溶解在液相内的气体被释出，此释出的气体即增加气体的压力，增加细胞内的膨胀力，因些整个面团逐渐膨胀。第三种物理方面的影响，低沸点的液体于面团温度超过它的沸点时蒸发而变成气体，低沸点的气体以酒精量为最多，亦是最重要的一种，酒精在77℃时即开始蒸发，增加气体压力，使气孔膨胀。除了上面三种受热后的纯物理作用影响外，另外还受酵母同化作用的影响，温度影响酵母发酵，影响二氧化碳及酒精的产量，温度愈高发酵反应愈快，一直到约140°F酵母被破坏为止，到些时酵母所产生的二氧化碳已足够使面团膨胀，同时由于温度升高面粉内的淀粉酵素活力增加，促进酵母发酵，软化面团的物理性质，增加面包的烤焙弹性。
面团的软化作用由于面团温度54.5℃时即开始被膨化的淀粉所抵消，淀粉颗粒从面团内吸收水而膨化，因此淀粉有两种主要的变化，淀粉颗粒的体积增加，及固定在面筋的网状结构内，同时由于淀粉膨化需要水，此需要的水，即从面筋所吸收的水转移到淀粉颗料内，因此面筋的网状结构变为更有粘性及弹性。有的淀粉的胶化温度范围较短，有的比较长，淀粉的胶化程度是受液化酵素在发酵及烘焙的最初阶段的影响，适当液化酵素作用的面团，能使淀粉达到适当浓度使面团膨胀，成为面包的骨架。当面团在发酵阶段时，面筋是为面团的骨架，但在烤焙时期，则不再构成骨架，甚至于面筋有软化及液化的趋势。因此淀粉胶体太干硬，限制面团这适当膨胀，结果面包体积及组织都不理想。相反的假如面粉内淀粉酵素太多，或多加了麦芽制品的添加物，太多的淀粉被糊化，因此降低淀粉的胶体，使没有办法忍受所增加的气体压力，因此小气孔破裂而形成大气孔，发酵所产生的气体漏出，而损失面包体积，同时糊精的颜色比淀粉深，所以面包的内部颜色受到影响。
在烤焙时面团温度升高，除淀粉的胶化作用外，同时温度上升改变了面筋的网状结构，面团温度最初上升时的作用即有液化面筋的反应，这些面筋的最主要功用是构成面团骨架，使淀粉胶脂时作为支架用。但最初湿度上升的功用失支，淀粉欲胶化必须吸收更多的水，因此淀粉胶化时即吸收面筋所拥有的水。面筋凝固时的湿度为74℃，从74℃以后一直到烤完为止，这一段时间的凝固作用比较少，所以面筋的水被淀粉吸走后，面筋形成脱水现象，因此当面团逐渐膨大，面筋韧性增强，面团内压增加，促使面团膨大。面团温度上升时，内压的产生并不均匀，当淀粉膨化及烤焙终了等阶段，内压降低。当内压在改变时，在低内压阶段并不因低压的关系而停止面包体积的膨大。面团温度上升，烤焙弹性仍然继续增加，所以不会察觉出面包变小的情形。上面内压减小的解释即小气孔内由于受太大的内压，小气孔孔壁被涨破，形成大气孔，由此面粉做出的面包内部颗粒不均匀，同时气孔大，此种面粉所做出的面团在烤炉时内压的降低非常明显。经适当氧化的面粉相反的形成较强的面筋结构，较有效的忍受面团内部所产生的内压，因此细胞不易破裂，所做出的面包组织细、均匀。
除了上述面粉的成熟与否外，下列的因素仍然影响到面包内部组织、结构、外形。如果发酵程度、发酵速率、搅拌、整形、烤盘大小、最后发酵、烤焙、切片等，在这些因子中比较特别明显的解述如下：
发酵不足的面团所做出的面包细胞壁厚、组织粗、细胞大小不均匀。发酵过度或老面团，所做出的面包气孔壁薄、脆弱及有屑、气孔圆，总有死死的呆滞的感觉。
发酵速度太快的面团，在整形时难使面团有的脱气，因此气孔组织不均匀，同时有大洞。发酵速度太慢与发酵过度的老面团相似，即面包组织产生呆滞的感觉。
搅拌不足与发酵不足的面团的气孔组织相似，面团搅拌过度的面包内部组织除了县有许多的大洞外气孔可能圆形、壁厚，但大小比较均匀。
面团内气孔的来源为在面团内所形成的气泡，小气泡均匀的混合与否对面团的气孔组织有很重要的影响，适当的调整整形机才能使面包组织完整。
面团大小及模具大小，大大影响到气孔组织，模具小面团大，比较容易使面团组织变细小同时比较均匀，相反的面团小，模具大，易于产生反效果，同时面团在最后发酵阶段太短，其组织与发酵不足同。
适当的烤焙速度亦相当的重要，烤焙太快（温度高）,表皮结皮太快，限制内部的膨胀，因此严重影响到内部组织，使内部的气孔互相粘结一起，破裂，结果气孔壁厚、粗糙及组织不整齐。
最后切片亦会影响到原来的气孔，切片刀不快或切片时的面包中心温度太高亦会使面包的组织变粗，同时切下许多的面包屑，面包的外型亦受到损害，减低品质。
科学家Garnatz下了一个好面包的内部组织定义：气孔小，气孔壁薄，气孔微长型、大小一致，没有大洞，用手指尖去触时，松软、 光滑的感觉。
科学家Baker及Mize利用不导电的工具，研究加热于面团内部即面包内部加热，但面包外部没有焦皮，发现加热于面团的热速度一样，但面团本身的温度上升有些微小的变化，即在某些温度范围内有些变化，此种表示在各阶段的吸热情形不一样，当在烤焙的最初阶段，温度上升快，温度升高到49℃时温度的上升速度减慢，换句话说面团的吸收热能较大，因为在些阶段面团内液相部份的二氧化碳被热的作用驱逐而出，所以热能被驱逐的二氧化碳带走，然后自49℃以后面团温度上升很平均，直到45.5℃~57.5℃淀粉开始胶化，吸水而膨化，面团温度上升速度开始又降低，此后温度上升比较均匀，直到79℃以后，热吸收作用又发生，同时也愈明显，直到面包烤熟为止约100℃，这最后阶段热吸收作用，主要是水和酒精的蒸发，防止面团的中心温度不会高于水的沸点。
同时他们又研究，不同形态的油脂对面包品质的影响，假如不用油，则面团在烤焙时，内压减低，阻止烤焙弹性即烤焙弹性减低`,如使用3%的液体油并不能改善面包品质，与没有用油的影响相同。如使用3%半固体的油脂，则面团在烤焙阶段并不减低内压，同时亦不会减少烤焙弹性，非常明显的，不使用油脂的面团变成多孔性，因此所形气体被逃逸而损失内压，半固体的油脂可以防止细胞变成多孔性，可以防止所产生的气体被逃逸达到最低的程度，因此面团能继续膨胀，直到淀粉膨化，及面筋凝结为止。
导电加热的烘焙试验方法指出：烤出的面包，味道非常的浅，没有红焦色表皮，跟原来的面团味道相似；由此事实可知，面包特殊香味的形成，主要是由面包表皮于烤焙时所产生，然后表皮所产生的味道再渗入面包内，同时保存在面包内。面包表皮的颜色在高温烤焙时产生两个主要的反应，比较敏感的碳水化合物产生焦化作用及形成类黑素的反应。淀粉、糊精、砂糖经热的作用，不但影响颜色，同时亦影响味道及风味。淀粉受热作用破坏变成深红色的焦糊精，面团表皮发酵所剩余糖亦焦化转变形成红棕色的衍生物，还原糖在热的作用下与氨基酸作用，形成色黑、味浓的类黑素。有人猜想面包的最主要味道是来自类黑素。假如将色氨酸及葡萄糖放在溶液内，本来是清澈的溶液，经过作用后，结果变成棕色及强烈的面包味道，不同的氨基酸产生不同的特殊味道，因为面团内有多量的糖及氨基酸。所以褐色作用对于颜色形成及面包特殊味道有很大的影响。
二、烤焙条件
各种不同的产品，烤焙时需要不同的温度及湿度，一般的适用温度为190.5℃~232℃；烤炉湿度有高有低。假如只单靠面包于烤焙时水分蒸发，则温度增加不大，某种特殊产品如硬式面包，而要湿度较大的烤炉。因此在烤炉内通入蒸汽管，喷入蒸汽增加烤炉湿度，一般的烤焙时间依温度高低由25到35分，温度高烤焙时间短，温度低烤焙时间长。所以烤焙必须考虑三种因素，温度、湿度及时间。
一般的一磅白面包烤焙温度为218℃，时间为30分钟，在烤焙最初阶段蒸汽约通入3~4分钟。比较大的面包烤焙温度约低数度，烤焙时间稍微增长。有人认为刚烤的几批面包在烤焙初期需要外面提供蒸汽增加湿度外，从来的面包由于前面几批面包在烤焙时，水份的蒸发而得到水蒸气。但太多的蒸汽使面包表皮韧性增强，带盖的土司面包，烤焙时间比不带盖的土司面包的烤焙时间长。裸麦面包及硬式餐包为烤焙温度较高的面包约230℃，同时通入的蒸汽要多。因此可以使此种产品产生光滑的表皮，高糖量的面团如甜面包的烤焙温度要低，防止太早及过度的表皮焦化，产生焦黑的表皮。
这跟白面包内有4~6%的奶粉时相同，因为奶粉内亦含有乳糖；可以促进焦化，加深表皮颜色。一般而言高成份配方需要低温长时间的烤焙，低成份需高温短时。粮及奶粉对热比较敏感，很快且明显的产生棕色。假如面团内有这些高成份的糖及奶粉存在，于高温烤焙的下，易于使面包内部未烤熟前，表皮已有太深的颜色。此种没有烤熟的面包出炉后，会缩小、两边陷下。同样原理，发酵不足的面团，亦售有高量的剩余糖，亦需要在比较低温的下烤。成份低的面团相反的，只有一小部份的糖和奶粉，难于从糖的焦化得到充分的表皮颜色，故必须利用高温，使淀粉在高温作用下，形成着色的焦糊精。假如低成份的面团，在普通的温度下烤焙，要烤到理想的表皮颜色，烤焙时间必须长。烤焙时间太长，产品品质不良、太干。同样理由发酵太久的老面团，由于面团内的糖，因发酵而用尽，与低成份的面团相同。烤炉的各种不同的设计，甚至在同样弄态的烤炉，其内部热的分布亦不同，蒸汽的条件亦不同。所以无法定出何种产品的最好烤焙条件，所以每个工厂必须依照自己工厂性质如配方、最后发酵情形、产品的种类，加以研究烤炉的最适当情况。
烤焙时常发生的弊病如下：
1、 烤炉热度不足。
2、 烤炉热度太大。
3、 烤炉内太多的闪热。
4、 蒸汽太多。
5、 蒸汽不足。
6、 蒸汽压太大。
7、 热的分布不匀。
8、 烤盘与烤盘间的距离不适当。
以上的弊病使烤出产品的品质不良。
一、 炉热度不足：烤炉热度不足的面包的特性为面包体积太大、颗粒、组织粗糙、皮厚、表皮颜色浅、烘焙损耗大。因面团温度低。酵素作用时间增长，面包凝洁时间亦增长。面团的烤焙弹性太大，结果面包体积太大，失去了应有的细小颗粒及光滑组织。烤焙时间长，表皮干燥时间长；表皮比正常的厚，民时因热力不足无法使表皮达到充分焦化。缺乏金黄色，但温度低的最严重缺点为烤焙损耗增加，因为过份的水份蒸发及挥发性物的蒸发。因而面包重量减轻，为弥补面包重量的不足，只好增加面团重量，增加成本支出。平均正常的烘焙损耗为10%或10%以下，温度低的烤炉为了使面包有良好的体积及组织，将最后发酵时间缩短。刚磨制成为新鲜面粉面筋弱的面粉及发酵不足的面团适合于温度低的烤炉。
二、 烤炉热度太高： 烤炉热度太高，烤出的面包体积小，表皮颜色太深，面包边没有烤足，颜色白。烤炉热度太高，面包表皮太早形成，因而过早限制面包膨胀，减少烤焙弹性，结果面包体积小，内部颗粒小，大的直洞。尤其是高成份面团，面包内部及边还没有完全烤熟及适当扩展前，上表皮颜色已太深。假如面包烤焙程度以表皮颜色为准的话，则此面包取出后，面包内部粘及没有味道，再者面包要完全烤熟为准的话，则表皮太焦黑。同时温度太高，表皮有汽泡；尤其是冷面团、湿面团、发酵不足面团、面筋差的面粉，所做的面团为甚。热度高的烤炉适合于老面团、低成份面团，使的产生理想的表皮颜色及产生风味，硬式面包及餐包适合热度高的烤炉。
三、 烤炉内太多的闪热：闪热的定义为热强度的情况，但此种热并不能以热单位来表示，面包在此情况烤焙，最初阶段表皮着色太快，但热的消失甚快。因此面包内部的烤焙反而比正常为慢，结果表皮颜色太深，内部烤不熟。
闪热常常发生在专造的烤炉内部的空间部份，烤炉熄火一段时间后，烤炉室内表面的部分或全部产生过度的闪热现象。当面包进炉后，立即使面包表皮着凶，但烤炉内的空气及炉表面，不能供给太多的热，结果热传于面包后，烤炉温度降低。因此难于使面包完全烤熟，闪热常发生在烤炉内上层气体，易发生太大的上火。
闪热常常发生在较机械化的烤炉，但是比较不明显，因为机械化的烤炉可以自动控制温度。所以当烤炉熄火的一段时间后，不会聚集太多的热，同时烤盘的移动，使热的分布比较均匀，不会在某一部分发生太多的热。
有几个比较适合方法来减少闪热，第一个即计算烤炉在一天的合用中不要有空档，如生产开始减慢或要中断，最好能使用连接法，即是空一段，再烤一段（一部份有烤盘，一部份没有烤盘）,不要使烤炉完全空下来。另外即是将烟窗打开，让热气驱走，冷气进入烤炉内，有时候使用"闪热烤盘"即用废烤盘，或其他容器，装三份的二满水，或装湿沙；或用不燃烧的材料去烤，但注意这些闪热烤盘所装的数量及重量与正常烤焙的情况相同，以免输送带随太多的重量。
四、 烤炉内太多的蒸汽：面包表皮坚韧的最主要原因为烤炉内有太多的蒸汽，经过最后发酵面团的表皮温度约为35 ℃，进烤炉后，炉内有饱和蒸汽及温度高达205 ℃蒸汽在面包表皮凝洁成水。这样的话有助于面包的烤焙弹性及增加面包体积，但面包表皮坚韧及起泡，高量蒸汽及高温适合于制作裸麦面包及其他硬式面包，使面包表皮有光滑、光泽的脆表皮；但如烤炉内蒸汽不足，会使种产品表皮破裂。
五、 蒸汽不足：烤炉湿度低，于烤焙时表面结皮太快，因而使面包表皮与内部组织分离，形成有盖式的上皮，尤其是不带盖土司面包为甚。这种现象与最后发酵室太干相同，面团发酵不足，面粉筋度太高亦会有此种缺点；改正方法为使用高温度的最后发酵室或在烤炉内注入水蒸汽。
六、 高压的水蒸汽：最后发酵室及烤炉内使用适当量的蒸汽，对于面包的品质影响甚大；正常的用于此两种用途的蒸汽为饱和蒸汽和湿蒸汽。蒸汽管出口有压力表，每平方寸的压力为5~10磅，铡此蒸汽温度约为108.5 ℃~115 ℃，蒸汽压力增加，温度增加。在大气压力下，蒸汽温度为100 ℃，饱合蒸汽即在密闭的锅炉内，让水蒸发，水蒸汽内有看不见的水分子。湿蒸汽则相反，湿蒸汽温度比饱合蒸汽温度低，水分子冷凝成小滴雾状的蒸汽。这种湿蒸汽可以由饱合蒸汽管排出于大气中，本来是看不见的气体，蒸汽排出管子几寸后立即呈现白色状雾气体。因为热蒸汽排出管后立即被外面的大气冷凝而成雾状。假如将饱合或湿蒸汽通到烤炉内，与面团的表面接触，产生理想反应。高压蒸汽亦即是高温蒸汽20磅/平方寸的蒸汽压力，蒸汽温度为136 ℃，50磅/平方寸为148 ℃，高压蒸汽通入烤炉内，蒸汽温度高，当与面团接触，因两者间温差太大，无法将蒸汽内水分冷凝下来，而失去水蒸汽的作用。同时此种蒸汽减少面包体积，尤其是裸麦面包。当然一般的锅炉皆为高压锅炉。所以将蒸汽导入烤炉时必须在导管处装置保险塞或是蒸汽膨胀筒，减低蒸汽压力，同时减低温度，使此种种蒸汽含有饱和水汽。
七、 烤炉内热的不正常分布：一般常遇到的问题，即底热不足，炉边及加热板等，这种热分布不匀的影响所及，面包上面表皮已烤至适当程度，甚至面包的内部组织也烤熟。但由于分布不匀，面包底部及边尚未烤至适当程度，因此无力支撑面包的组织，结果两边陷入。裸麦面包温度不足的最大缺点为面包扁平，两边或接缝地方裂开，品质不良。
八、 烤焙时烤盘位置不适当：烤焙时烤盘的适当位置对于烤焙相当重要，假如烤盘放置太紧密热气循环不良，因此烤焙不均匀。愈近愈不良，颜色愈白，一般一磅的面包烤盘上部边缘最少要有0.75寸的距离，1磅半或比较重的面包要大于1寸，3磅的带盖土司烤盘最少要1.5寸。
三、面包冷却
为了生产计划的进行，面包必须加速冷却，然后才能顺利切片包装。面包如没有适当的冷却，切牌时会发生困难，甚至于导致工作无法进行。切好的面包两边陷下，包装后由于温度高，产生水蒸气冷凝而成水滴，附在包装袋或面包外面。因而面包易于发霉，一般面包冷却至中心温度32 ℃时切片包装最为理想，这样不会将多余的水蒸气蒸发掉，损失面包内部水分。到底面包要损失多少水最为理想，这是非常困难的，因为这必须视烤焙情况来决定，美国的法律规定面包内水分不能超过38%.如面包在烤炉内水分蒸发损失多，冷却时尽量减少。相反的如果在烤炉内损失少，则冷却时尽量使它蒸发。一般面包工厂都缺少面包出炉后的冷却设备，让其自然冷却。但由于季节的变动，大气的温度及湿度皆会发生变化，所以利用烤焙加以调整。
在未谈及有关各种面包的冷却设备前，先讨论有关面包出炉后的物理反应，当面包出炉后除了外表有一层表皮外，面包的温度几乎每一部份都非常的均匀。虽然面包的表皮在烤炉内部温度高，但面包出炉后表皮与外界环境接触，由于辐射作用，将面包表皮热散开。因此冷却特别快，所以可认为面包出炉后每一部份的温度都很均匀，但水分分布并不均匀，因为外表皮在烤焙时所接触温度高且长，而面包内部低，只有在烤焙完成的最后几分钟才达到99 ℃ ,因此表皮的水分损耗多，内部的损耗少。因此面包出炉后，面包水分再重新分布，即从高水分的面包内部中心分散到低水分的面包表皮。由于水分的分布，表皮由干且脆的情况变成很软，水分从中心部份分散到表皮，再由表皮蒸发到外面的空气。水分的蒸发最主要原因为蒸汽压的作用，蒸汽压与温度相关，温度愈高蒸汽压愈大。冬天的大气蒸汽压低，面包表皮蒸发快；夏天大气的蒸汽压高，面包表皮蒸发慢。因此面包冷却时如大气的空气太干燥，面包蒸发太多的水分以降低面包本身温度，这一现象为自然界的物理平衡现象。结果面包表皮裂、面包硬、品质不良。如湿度太大，蒸汽压小，面包表皮有适当的蒸发，甚至于冷却再长亦不能使水分蒸散，结果面包好像没有烤熟，切片、包装都太软。
从上面的讨论，可以设置面包理想的冷却方法，除了面包出炉直接的放在出炉架或输送带上，让其自然冷却3~4小时外，有三种方法
可以加速面包的冷却：
第一个方法为最简单的方法，即在一密闭内有许多层次排列的连续输送设备，在密闭室上面有一个空气出口，出炉面包从最顶上依次阶梯式旋转慢慢下来，一直到出口，切片包装。最顶上的排气口将热面包的辐射热带走，新鲜空气由底部吸入，慢慢往上面走，使面包冷却，由于空气的对流及加速蒸发，使面包冷却，这种方法一般的冷却时间减少至2~2.5小时，但这种方法不能有效控制面包水分损耗。
第二个面包冷却法即使用空气调节，面包在适当调节温度及湿度下，约在90分钟内冷却。在正常的情况下，可以控制冷却空气的温度及湿度，因此面包水分的损耗速率可以由冷却后的几批面包测知。如果外界进入冷却设备的温度如太高，必须有冷却设备，将多余的水移走；否则冷却效果将大大降低。同时面包水分的控制也将发生困难，当然有空气调节设备的冷却设备比用空气冷却效果好。空气调节冷却设备 有箱式、架车式、或回旋输送带式的冷却设备；箱式的冷却设备比较简单及经济。
现在最新式的面包冷却是真空冷却法，此种方法的冷却时间只需32分，面包真空冷却设备包括两个主要部分。先在一控制好温度及湿度的密闭室隧道内，面包的主要温度散发到此隧道内，时间约28分，第二阶段为真空部份，隧道式的湿球温度定为26.6℃干球温度定上或定下；即视面包的蒸发情况来决定。面包进入真空阶段的内部温度为57.2℃当然表皮温度与第一阶段调节室的温度相似，面包经过此减压阶段，虽然时间短，面包内部的蒸汽压即放释出来，使面包内外部温度及温度能保持平衡，此种方法在适当的湿度温度、及真空下，能使面包在极短时间内冷却，而不受季节的影响。