2. De technologie

2.4. Koelen en diepvriezen van brood

De technologie van het diepvriezen wordt in de bakkerij zeer courant toegepast. Ofwel gaat men deegstukjes diepvriezen en men gaat die dan op een later tijdstip laten ontdooien, rijzen en bakken. Ofwel wordt voorgebakken brood diepgevroren en ook dit gaat men dan in het verkoopspunt afbakken om aan de consument een warm product te kunnen aanbieden. Vers gebakken brood wordt zelden of nooit op industriële schaal ingevroren. Dit is te duur. Wel wordt vers brood door veel huisvrouwen thuis in die diepvries bewaard. Dat is trouwens een veel betere praktijk dan het in de koelkast te bewaren, want bij temperaturen tussen de +7°C en de -7°C veroudert het brood het snelst.

2.4.1. Het koelen van brood

Vooraleer te beginnen met het diepvriezen van brood, moet het brood eerst afgekoeld worden. Er bestaat weinig of geen literatuur in dit verband. Nochtans ben ik nooit de goede raad vergeten die mij eens gegeven werd door een oude rot in het vak, Mr. Joey Fischer. Mr. Fischer was eigenaar van de grootste industriële bakkerij in het Groot Hertogdom Luxemburg en die insisteerde op het feit dat men van het brood moest afblijven als het uit de oven kwam. Veelal wordt het brood, in moderne installaties, met behulp van vacuüm en robots uit de bakvormen gehaald en op een koeltransport gezet. Nochtans mag men niet vergeten dat de kruimstructuur van het brood op dat ogenblik eigenlijk nog niet gestabiliseerd is. De kruim is als het ware nog "vloeibaar". Dit verandert op het ogenblik dat de kruim beneden de 80°C komt. Daarom is het aan te raden dat men van het brood afblijft zolang het niet de eerste 15°C – 20°C warmte verloren heeft.

Nadat het brood uit de oven is, gaat het verdampingsproces verder. Naargelang de grootte en de driedimensionale vorm van het brood, duurt dit proces 2 à 4 uur. Dit gaat gepaard met een gewichtsverlies dat ongeveer 2 % zal bedragen. Dikwijls wordt de damp opgeslorpt door de korst en verliest de korst haar krokantheid en wordt ze taai en rubberachtig. Dit is uiteraard een ongewenst fenomeen dat heel moeilijk te beheersen is. Er is uiteraard ook een verband met de relatieve vochtigheid van de lucht. Is die laag dan zal de damp door de lucht opgenomen worden en dan blijft de korst droog en krokant. Is de hoog, dan zal de damp door de korst opgenomen worden en in extreme gevallen als de korst zelfs waterdamp absorberen uit de lucht. In dit laatste geval verliest het brood uiteraard heel snel zijn krokant. Hou daarbij in het achterhoofd dat de hoeveelheid waterdamp die lucht kan bevatten ook in verhouding staat tot de temperatuur van de lucht en dan zal men begrijpen dat het krokant houden van het brood een bijna onmogelijke opgave is. Dit gebeurt dus sneller bij regenachtig weer of aan de kust. Dat is ook de reden waarom het brood bij de warme bakker het langst krokant blijft. Het wordt gewoon in de bakkerij bewaard, waar het altijd warm is. Het staat dus in een omgeving waar de lucht gewoon meer vocht kan bevatten. Nochtans zijn er ook andere elementen die een rol spelen bij het verlies van krokantheid.

Baktijd en kwaliteit van het brood

baktijd
40'
60'
gewichtsverlies
8,2 %
14,1 %
dikte van de korst
3,1 mm
4,8 mm
volume na 1 uur
3.560 ml
3.480 ml
volume na 24 uur
3.420 ml
3.475 ml
krimp
140 ml
5 ml
score
62
77

Het afkoelen zelf gebeurt door het verlies van waterdamp. Het is in feite het omgekeerde proces dan het bakproces. Nu gaat waterdamp is verplaatsen van het centrum naar de rand van het brood. De tijd die er nodig is om het brood af te koelen hangt af de ruimte tussen de broden, van de vorm van het brood, van de omgevingstemperatuur en van de lucht circulatie in het lokaal waar het brood zich bevindt om af te koelen. Na het bakken duurt het anderhalf tot twee uur voordat het brood tot omgevingstemperatuur is afgekoeld. In het verleden was het koelen van brood een onderdeel van de bereiding waar weinig of geen aandacht werd aan besteed.

Men heeft ook gezocht om het koelproces te versnellen door gebruik te maken van ventilatoren. Deze werden op de rekken gericht waar het brood stond op te koelen. Zo kon men al gauw de tijd inkorten met een vijftiental minuten. Het gebruik van ventilatoren bleek echter een negatief effect te hebben op de hoedanigheid van de korst. De korst verloor sneller haar krokantheid door de geforceerde ventilatie in vergelijking met de korst van een brood dat gewoon staat uit te dampen. Het feit dat de korst sneller slof wordt is te wijten aan het feit dat bij geforceerde ventilatie het brood minder gewicht verliest m.a.w. er blijft meer vocht achter in de kruim, dat daarna migreert naar de korst zodanig dat die sneller haar krokantheid verliest. Dit is te verklaren door het feit dat het koelen van brood eigenlijk in twee stappen verloopt :

Net als bij het bakken is er bij het koelen sprake van vochtmigratie, nu echter niet in de richting van het centrum van het brood, maar naar de korst van het brood. Aan het einde van het koelen heeft het hart van het brood weer hetzelfde vochtgehalte als het deeg waarvan het gemaakt is. En de korst wordt bij het koelen altijd wat sloffer; ze neemt altijd wat vocht op.

De afvoer van warmte uit de korst gebeurt op twee manieren :

Het verschil tussen gewoon uitdampen en geforceerde ventilatie zit hem in de temperatuur rond de korst. Bij gewoon uitdampen zal die hoger zijn dan bij ventilatie m.a.w. de lucht rond het brood kan meer vocht bevatten dan bij geforceerde ventilatie. Lucht van 20°C kan circa 18 g vocht per m3 bevatten terwijl lucht van 40°C zo ongeveer 55 g kan bevatten. Bij ventilatie is de lucht kouder, hij kan dus minder vocht opslorpen dus zal er meer vocht in de korst "gevangen" blijven zitten waardoor ze sneller slof wordt.

Hoe dan ook tijdens het koelen treden in ieder geval twee fenomenen op:

In een aantal bakkerijen wordt er met vacuüm gekoeld. Dit is een technologie die goed toepasbaar is op krokante producten. Ze blijven langer krokant en wanneer men de structuur van de korst onder een elektronenmicroscoop bekijkt, dan ziet men dat deze een totaal andere opbouw heeft dan de korst van een product dat gewoon bij kamertemperatuur gekoeld is.

Vacuüm koelen is gebaseerd op het feit dat het kookpunt van water afhankelijk is van de druk. Bij atmosferische luchtdruk is het kookpunt van water 100°C, maar naarmate dat de druk daalt, gaat ook het kookpunt dalen. In een pas gebakken brood is de temperatuur van de kruim praktisch 100°C en is de situatie daar te vergelijken met kokend water. Door het verdampen van het vocht - zoals hierboven al vermeld - daalt de temperatuur. Door het verlagen van de druk zal de temperatuur gaan dalen, hoewel het brood - of liever gezegd het water in de kruim - nog steeds aan het koken is. Hoe ver dat door gaat hangt uitsluitend af van de einddruk. Extreem gesteld zou men kunnen aannemen dat men brood, bij voldoende lage druk, in enkele minuten zou kunnen invriezen.

Bij een druk van 43 millibar, kookt water op een temperatuur van 30°C. Als net gebakken brood onder die druk gebracht wordt, zal de kruim afkoelen tot 30°C. Alleen de vochtige kruim kan zo gekoeld worden uiteraard. De korst die zeer weinig water bevat, zal weinig of geen invloed ondervinden van het koelend effect van vacuüm.

Nochtans mag men deze technologie niet blindelings toepassen. Er moet op een iets andere manier gebakken worden aangezien door het vacuüm koelen flink wat water aan de kruim onttrokken wordt. In vergelijking met traditioneel koelen gaat het brood ongeveer 3 tot 4 maal meer vocht verliezen door koelen met vacuüm (8 % i.p.v. 2 %). Dit gaat de malsheid van de kruim niet ten goede komen.

Het grootste voordeel is, zoals hierboven vermeld, het feit dat men een krokanter brood verkrijgt maar ook een brood dat langer krokant blijft. Ik heb dit zelf kunnen vaststellen in een bakkerij in de buurt van Pamplona. Ik was op bezoek bij een bakker die zijn stokbrood koelde door middel van deze techniek. Zelf was ik in die tijd niet zo overtuigd van de voordelen van deze techniek, omdat ik me toch wat zorgen maakte om de malsheid van de kruim. Dit leidde tot een geanimeerd meningsverschil tussen mezelf en de bakker in kwestie en hij stelde voor de proef op de som te nemen. We hebben dan op een avond een aantal stokbroden opzij gelegd die via zijn vacuümsysteem (Tweedy van APV - Peterborough) gekoeld waren samen met een aantal stokbroden die we net voor het koelsysteem van de transportband gehaald hadden. 's Anderendaags hebben we beide broden vergeleken en ik heb moeten toegeven dat het brood dat vacuüm gekoeld was heel wat krokanter was dan het brood dat gewoon bij kamertemperatuur gekoeld was.

Een verklaring heb ik reeds gegeven nl. dat onder de elektronen microscoop die korst een ander beeld gaf van de korst van een brood dat onder normale omstandigheden gekoeld was. Er is ook nog een tweede aspect nl. dat de temperatuur van de korst van het brood dat onder vacuüm gekoeld wordt, hoger zal zijn (de korst bevat nauwelijks water en dus...). Daardoor vormt er zich minder condens op de korst waardoor ze minder snel slof wordt. Een ander voordeel van vacuüm koelen is dat er minder taillevorming en dat, bij voorgebakken brood, minder krimp optreedt bij het nabakken.

2.4.2. Algemene beschouwingen i.v.m. diepvriezen

Diepvriezen is een efficiënte manier om goederen, die gemakkelijk bederven, voor een vrij lange tijd te kunnen bewaren. Door het diepvriezen blijven de originele kwalitatieve kenmerken van het product nagenoeg bewaard. De reden hiervoor is dat het water van het product door het diepvriezen omgezet wordt in ijs. Hierdoor worden alle biochemische reacties vertraagd, verlaagd de aw waarde van het product en wordt alle microbiologische activiteit praktisch stilgelegd.

Het hoofdbestanddeel van de meeste voedingsproducten is water. Het is ook belangrijk te weten dat het alleen het water is in het voedingsproduct dat gaat bevriezen. Met andere woorden als men bloemkool invriest, dan bevriest niet de bloemkool als dusdanig maar wel het water dat aanwezig is in de bloemkool. In een brood gaat niet de bloem of het vet bevriezen; het aanwezige water gaat bevriezen. Een belangrijk deel van dat water is op verschillende manieren gebonden in het product: in colloïdale macromoleculaire complexe stoffen, in gel-structuren die aanwezig zijn in de cellen van het product of als kristalwater in anorganische componenten van het product. Het water dat niet gebonden zit, is aanwezig als vrij water. Gedurende het diepvriezen gaat het water getransformeerd worden van vloeibaar naar vast en dit provoceert een aantal structurele wijzigingen in het product. Naarmate er ijs gevormd wordt, is er steeds minder vloeibaar water over. In dat vloeibaar water zijn een aantal stoffen zoals suiker, zout enz. opgelost. Door het invriezen wordt die oplossing steeds geconcentreerder en kan het zelf zo zijn dat opgeloste stoffen gaan neerslaan. Dit concentreren van opgeloste stoffen gaat ook een invloed hebben op de pH die op zijn beurt de colloïdale complexen gaat beïnvloeden. Er gaan zich ook belangrijke wijzigingen voordoen in de osmotische druk zodanig dat de celwand (van de gist bijvoorbeeld in het geval van diepgevroren deegstukjes) gaat scheuren. Het fenomeen van het steeds meer geconcentreerd worden van de opgeloste stoffen in het vrije water noemt men crioconcentratie.

Trouwens men kan zich afvragen waar in de kruim het fenomeen van de crioconcentratie zal optreden. We hebben reeds opgemerkt dat tijdens het koelen zich het omgekeerde proces voordoet dan tijdens het bakken. Met andere woorden waar er tijdens het bakken een vochtmigratie is naar het centrum van het brood, zal er tijdens het koelen vochtmigratie optreden naar de korst toe. Dus in het centrum van de kruim is er steeds minder en minder vrij water beschikbaar en doet het fenomeen van crioconcentratie zich voor in het midden van de kruim. Een andere overweging is dat, het water dat zich naar de korst toe verplaatst, eerst in contact zullen treden met zones van negatieve temperatuur. Er zal dus een opstapeling van ijs plaatsvinden net onder de korst. IJs dat uiteraard een groter volume inneemt dan water. De vochtconcentratie onder de korst tijdens het afkoelen en vriezen is mede verantwoordelijk voor het afschilferen van de korst tijdens het invriezen en het bewaren bij negatieve temperaturen.

Om van een vers product een goed diepgevroren product te maken moet men zich over een aantal aspecten bekommeren:

Warmte en koudeprocessen nemen een belangrijke plaats in, in de voedingsindustrie. Vele belangrijke fysische en biochemische reacties hangen af van de gebruikte temperaturen tijdens het proces. Verscheidene gewenste kwalitatieve eigenschappen van het voedingsmiddel worden bekomen door de snelheid van het warmte transport of warmte uitstoot binnen in het product te sturen. Ongewenste effecten van warmte en koude moeten ook overwogen worden. Voorbeelden hiervan in de bakkerij zijn :

  1. het te donker gebakken zijn van brood
  2. het verschijnen van een witte rand onder de korst van diepgevroren brood

Het warmteproces kan begrepen worden door de fysische- en warmtegeleiding kenmerken van het brood te onderzoeken. De overdracht van warmte kan op drie verschillende manieren gebeuren (zie ook het hoofdstuk over bakken door hier te klikken) :

Deze drie manieren van warmte overdracht treden meestal samen op.

Een geleidingsproces kan in twee fases onderverdeeld worden : een stationaire gebeurtenis en een niet-stationair gebeurtenis. Gedurende een niet-stationaire toestand verandert de temperatuur van het product met tijd en plaats in het product. In de stationaire toestand zal de temperatuur van het product niet veranderen in functie van de tijd, maar de temperatuur op verschillende punten in het product kan verschillen. In het begin van het invriezen heeft men een niet-stationaire toestand daar de temperatuur op elke plaats verandert met de tijd. Een stationaire toestand ontstaat als de temperatuur constant blijft in functie van de tijd.

De mate waarin warmte wordt overgedragen in een lichaam wordt bepaald door zijn eigenschappen. Verschillende fysische eigenschappen beïnvloeden de snelheid waarmee de warmte door het lichaam wordt geleid. Aspecten die hierbij een rol spelen zijn de warmtegeleiding (λ), specifieke warmte en de warmte diffusie.

Thermische geleiding van een voedingsmiddel is de maat van de geleiding van warmte wanneer het onderhevig is aan een temperatuursgradiënt. De warmtegeleiding is de hoeveelheid warmte uitgedrukt in joule (J) die doorheen een bepaalde dikte van een stof (in mm) gaat in een gegeven tijd (s) en voor een gekend temperatuursverschil (°K). De gebruikte eenheid voor thermische geleiding is dus J/m-1s-1K-1. Aangezien 1 J/s = 1 Watt, is de eenheid voor warmtegeleiding W/mK.

Voedingsmiddelen zijn in vergelijking met metalen slechte warmtegeleiders. De warmtegeleiding in de voedingsmiddelen zijn van een andere grootte orde. Wanneer het voedingsmiddel zoals brood relatief veel water bevat dan wordt de warmtegeleiding sterk bepaald door de hoeveelheid water. De geleiding van water is 0,597 W/mK bij 293°C. Voor brood is de warmtegeleiding in de kruim 0,3 W/mK maar in de korst waar er veel minder water aanwezig is, is de warmtegeleiding slechts 0,05 W/mK.

Bij toevoeging van warmte stijgt ook de warmtegeleiding. De maat van warmtegeleiding wordt zowel voor de stabiele als de onstabiele toestand gebruikt. De warmtegeleiding van ijs is 2,22 W/mK. Deze waarde is gemeten op het moment dat de vaste fase (ijs) verandert in de vloeibare fase (water). Tijdens het invriezen van voedingsmiddelen, door de aanwezigheid van water, kunnen we extreme veranderingen van warmte geleiding van diepvriesproducten waarnemen. In tegenstelling tot vaste stoffen neemt de geleiding van vloeistoffen af met stijgende temperatuur (M. Doucet 1981).

De specifieke warmte van een voorwerp is de hoeveelheid warmte (J) die nodig is om een bepaalde temperatuur te bekomen van een gekend temperatuursverschil. Met andere woorden de specifieke warmte is een hoeveelheid warmte die men nodig heeft om een stof 1°C op te warmen (of af te koelen). Voor water is deze 4,18 kJ/kg per °C bij 0°C.

Tenslotte is er nog het belangrijke begrip van warmtediffusie. Tijdens de onstabiele toestand van warmte- geleiding is warmtediffusie een maat voor de snelheid van warmtegeleiding in een stof. Het is een combinatie van warmtegeleiding, specifieke warmte en de dichtheid van de stof. Tijdens het vriesproces nemen extreme veranderingen plaats in het product m.b.t. de warmtediffusie in het product. Deze veranderingen aan gepaard met een grote toename in warmtegeleiding en een afname in specifieke warmte met dalende temperatuur. De warmtediffusie (α) heeft als eenheid m²/s en is afhankelijk van de dichtheid (ρ) van het product, de thermische geleiding en de specifieke warmte (Cρ).

De mate waarin warmte wordt overgedragen aan het oppervlak door convectie wordt bepaald door de warmteoverdrachtscoëfficiënt (h). De coëfficiënt h wordt bepaald door verschillende factoren zoals de stroming in het medium, de stromingsprofielen, specifieke warmte, de vorm van het product enz. Het is eveneens een algemeen bekend fenomeen dat zich aan de oppervlakte van het voedingsmiddel een isolerende luchtlaag wordt gevormd die het koudetransport gaat vertragen.

Wanneer er een gedwongen luchtstroom rond een vast object gecreëerd wordt, dan is de warmtetransport- coëfficiënt hoger, wat wijst op een lagere weerstand van warmteoverdracht aan het oppervlak. In dit geval is de snelheid van het warmtetransport hoog. De luchtstroom rond een object minimaliseert de weerstand voor warmte overdracht en resulteert in een grotere warmtegeleiding.

In normale omstandigheden wanneer de luchtstroom mechanisch veroorzaakt is de oppervlakte warmtetransportcoëffiënt een functie van :

h = f(NRe, NPr)

waarbij Nre staat voor het Reynolds getal en Npr voor het Prandtl getal. Beide getallen zijn dimensieloos. Het Reynolds getal is beïnvloed door de intensiteit van de luchtstroom rond het object, het Prandtl getal geeft de warmte eigenschap van die stroom weer. Wanneer er geen kunstmatige stroming is rond het object is de oppervlakte warmtecoëfficiënt een functie van het Grashoff getal en het Prandtl getal :

h = f(NGr, NPr)

Voor meer informatie over het Reynolds getal, het Prandtl getal en het Grashoff getal kan men terecht op volgende website die dieper ingaat op het fenomeen van convectie.

2.4.3. De vorming van ijs

Van uit een fysisch standpunt gezien kan men het weefsel van vlees, planten enz. als een waterige oplossing beschouwen. Dus wanneer deze producten afgekoeld worden beneden de 0°C, gaat er ijsvorming optreden. Dit gebeurt bij een wel bepaalde temperatuur die we de crioscopische temperatuur noemen. Dit is de temperatuur waarbij het laatste ijskristalletje smelt wanneer een diepgevroren product langzaam ontdooit. In het geval van zuiver water is dit 0°C.

De temperatuur waarop een bepaalde stof begint te bevriezen hangt af van de hoeveelheid en de soort stoffen die opgelost zijn in het water. De hoeveelheid water die aanwezig is heeft dus geen invloed op de crioscopische temperatuur. Fruit bijvoorbeeld dat veel water bevat maar ook veel opgeloste suiker en zuren begint in te vriezen bij - 3°C ongeveer, terwijl mager rundvlees begint in te vriezen bij - 1°C. De reden voor dit verschil dient gezocht te worden in het feit dat bij fruit het water veel opgeloste stoffen bevat.

De vorming van de ijskristallen begint na een periode van onderkoeling. Dit fenomeen doet zich ook voor bij water. Als men water langzaam afkoelt blijft het zelfs vloeibaar bij temperaturen beneden het vriespunt. Er zal dan plotseling een temperatuurstijging optreden en het water zal vrij snel overgaan van de vloeibare naar de vaste fase. Voeding echter is geen zuiver water. Het invriezen ervan wordt dan ook gekarakteriseerd door twee zaken:

Zoals reeds hierboven vermeld gaat de waterige fase in een product steeds meer en meer geconcentreerd worden tot op een bepaald punt dat ze helemaal niet meer gaat bevriezen. Met andere woorden er blijft steeds een hoeveelheid vloeibaar water aanwezig in het product. Naarmate de temperatuur gaat dalen, gaat de hoeveelheid bevroren water steeds groter worden. De hoeveelheid water die bevroren is kan men bepalen. De volgende tabel geeft de resultaten van deze metingen weer:

Hoeveelheid bevroren water in functie van de temperatuur

product

% vocht

- 5°C

- 10°C

- 15°C

- 20°C

- 30°C

% vocht

brood

40 %

15 %

45 %

53 %

54 %

54 %

40 %

gist

72 %

68 %

80 %

85 %

88 %

89 %

72 %

eieren

74 %

85 %

89 %

91 %

92 %

93 %

74 %

eigeel

50 %

80 %

85 %

86 %

87 %

87 %

50 %

kabeljauw

81 %

77 %

84 %

87 %

89 %

91 %

81 %

De vorming van de ijskristallen wordt uiteraard ook beïnvloed door de snelheid waarmede het product wordt afgekoeld.

2.4.4. Warmtegeleiding tijdens het diepvriezen

Een ander aspect dat men niet uit het oog mag verliezen is dat ijs uitzet. Met andere woorden in zijn bevroren toestand is water volumineuzer dan in zijn vloeibare toestand. Die volume vergroting varieert tussen de 6 en de 10 % van het oorspronkelijke volume. Dit percentage is afhankelijk van het vochtgehalte van het product. Ook de geleidbaarheid (W/mK) van ijs is merkelijk meer dan de geleidbaarheid van water. In zijn vaste vorm geleidt water 4 maal beter dan in zijn vloeibare vorm. Ook de fysische oriëntatie van de vezels in het product gaan de geleiding van warmte binnen het product beïnvloeden.

De hoeveelheid warmte die moet afgevoerd worden, of de totale verandering in enthalpie, gedurende het diepvriezen hangt in grote mate af van de hoeveelheid water die het product bevat die kan bevroren worden. Die hoeveelheid warmte is in grote lijnen samengesteld uit volgende onderdelen:

De frigoriën die men nodig heeft om 1 kg deeg te bevriezen kan men als volgt berekenen:

Soortelijke warmte (sw) van deeg

grondstof

recept

fractie

sw grondstof

sw deeg

bloem

100 kg

0,629

1,8 kJ/kg

1,13 kJ/kg

water

52 kg

0,327

4,2 kJ/kg

1,38 kJ/kg

verbeteraar

3 kg

0,018

1,8 kJ/kg

0,03 kJ/kg

gist

2 kg

0,013

3,2 kJ/kg

0,04 kJ/kg

zout

2 kg

0,013

1,8 kJ/kg

0,02 kJ/kg

totaal

159 kg

1,000

-

2,60 kJ/kg

Om de frigoriën te berekenen die nodig zijn om een stuk deeg af te koelen van +20°C naar -18°C, moet men ook het vochtgehalte van het product kennen. Dat kan men ook theoretische berekenen als men weet wat het vochtgehalte is van de afzonderlijke ingrediënten:

Soortelijke warmte (sw) van deeg

grondstof

recept

fractie

vochtgehalte

aandeel

bloem

100 kg

0,629

14 %

8,81 %

water

52 kg

0,327

100 %

32,70 %

verbeteraar

3 kg

0,018

8 %

0,14 %

gist

2 kg

0,013

80 %

1,04 %

zout

2 kg

0,013

4 %

0,05 %

totaal

159 kg

1,000

-

42,74 %

Dus de hoeveelheid water in deeg is 42,74 % of ongeveer 43 %. Aan de hand van een aantal berekeningen kan men bepalen dat men 176 kJ nodig heeft om 1 kg deeg af te koelen van +20°C tot -18°C. Daarenboven is het ook interessant te weten dat deeg begint in te vriezen (d.w.z. de temperatuur waarbij het water begint met de fase verandering te ondergaan) -2,2°C is.

2.4.5. Duur van het diepvriesproces

De tijd die nodig is om een stuk deeg in te vriezen hangt af van diverse factoren. Enkele daarvan hangen samen met het product, andere hangen af van de installatie die men gebruikt om in te vriezen. De voornaamste factoren zijn de volgende:

De tijd die nodig is om een bepaald product in te vriezen wordt het best experimenteel bepaald door het meten van de zogenaamde evenwichtstemperatuur. Het is inderdaad zo dat, na het invriezen, de buitenkant van het product veel kouder zal zijn dan de kern van het product. Er volgt dus nog een fase waarin een evenwicht kan ontstaan tussen de buitenste lagen van het product en het centrum. Om deze te bepalen brengt men een aantal producten in een thermostas of piepschuim doos en gaat men de temperatuur meten op het ogenblik deze constant geworden is. Dat beschouwt men dan als de temperatuur van het product. Meestal gaat men zodanig invriezen dat die evenwichtstemperatuur -18°C bedraagt. Dit is trouwens ook wenselijk want indien men producten in de opslagruimte brengt die nog te "warm" zijn (- 12°C bijvoorbeeld) dan gaat het product langzaam verder zitten invriezen maar dat gaat meestal gepaard met een kwaliteitsverlies. Ook andere producten die reeds in de cel gestockeerd zijn worden dan blootgesteld aan temperatuurschommelingen en dit kan vriesbrand tot gevolg hebben.

2.4.6. Vriesbrand

Met vriesbrand wordt bedoeld het verlies van vocht door het product als gevolg van het invriezen of als gevolg van het stockeren bij –18°C. Dit is een vrij algemeen fenomeen. Enkele voorbeelden maken dit duidelijk:

Zelf indien men het product beschermt met een strak zittende verpakking, is het verlies van vocht praktisch onvermijdelijk. Dit verlies zal des te groter zijn naarmate het invriesproces langer duurt of ook als men gebruikt maakt van te hoge luchtsnelheden tijdens het proces. Daarenboven moet het verpakkingsmateriaal ook een goede barrière vormen tegen vochtverlies. Slechts een kleine ruimte tussen product en verpakkingsmateriaal zal er voorzorgen dat het vocht dat verdampt zich onder de vorm van ijskristallen gaat afzetten tussen het product en het verpakkingsmateriaal.

In het geval dat men het product onverpakt invriest dan gaat het product 1 à 2 % vocht verliezen louter en alleen door het invriesproces.

Het fenomeen van vochtverlies tijdens de stockage is heel complex. Het kan slechts tot een minimum herleid worden indien men volgende 2 voorzorgsmaatregelen neemt:

  1. het product na het invriezen goed verpakken in goed gesloten verpakkingen en gebruik maken van materialen die een grote vochtbarrière hebben.
  2. het stockeren bij een lage, uniforme en constante temperatuur te laten plaatsvinden. Het is beter het product constant op bijvoorbeeld –16°C te houden (hoewel dit niet acceptabel is van een gmp standpunt) dan de temperatuur steeds te laten schommelen tussen -18°C en -22°C. Vergeet niet dat een temperatuurstijging van -22°C naar -20°C eigenlijk overeenkomt met het gedeeltelijk ontdooien van het product ook al blijft de waterige fase in de vaste toestand. Maar door die temperatuurschommelingen gaan de ijskristallen steeds groter en groter worden en dit heeft een nefaste invloed op de kwaliteit van het product.

2.4.7. Afschilferen van de korst

Iedereen kent wel het fenomeen van het afschilferen van de korst van voorgebakken of volledig gebakken brood. Na een tijdje bewaring bij - 20°C, gaat de korst als het ware van de kruim "afvallen". Er zijn daarvoor twee redenen :

Het onevenwicht dat er dus bestaat voor wat betreft het vochtgehalte tussen de korst en de kruim, en de tegengestelde bewegingen die de kruim tracht te doen, zorgen er voor dat de korst gaat afschilferen. Men kan dit fenomeen gemakkelijk tegengaan door er voor te zorgen dat het onevenwicht qua vochtgehalte tussen korst en kruim, zo klein mogelijk is. Men kan dit door een vrij eenvoudige proef bewijzen. Neem en vers gebakken stokbrood en steek het, als het nog warm is, in een plastic zak. Neem en tweede stokbrood en laat het eerst bij kamertemperatuur afkoelen en steek het dan in een plastic zak. Vries dan beide broden in. Gegarandeerd dat van dit laatste brood de korst gaat afschilferen. Laat het brood dus zodanig afkoelen dat het zo weinig mogelijk vocht verliest en dat het vocht dat de kruim verlaat door het afkoelingsproces door de korst wordt geabsorbeerd. Er is nog een tweede mogelijkheid nl. men kan ook water sproeien op het reeds afkoelde brood en het dan invriezen. Geeft echter wel de tijd aan de korst dat ze het water kan absorberen voor dat het brood ingevroren wordt. Het is namelijk zo, dat indien men gaat invriezen onmiddellijk nadat men het brood met water besproeid heeft, dat de korst toch gaat afschilferen omdat de korst de tijd niet gehad heeft om het water te absorberen.

2.4.8. Industrieel invriesproces

Er bestaan in grote lijnen 4 verschillende methoden om in te vriezen:

Er bestaan ook een aantal typen van installatie (die op hun beurt zowel continue als discontinue kunnen functioneren). In dit verband spreekt men wel eens over:

De temperaturen die het koelmedium kan bereiken zijn:

Bij de keuze van het koelmedium spelen volgende overwegingen:

2.4.9. Basis mechanisme van een mechanische vriezer

Men kan voedsel gaan koelen door het in een omgeving te plaatsen die kouder is dan het in te vriezen voedingsmiddel. Warmte beweegt zich altijd van een warm naar een koud object. Deze verandering heet warmteoverdracht. Het basisprincipe van de mechanische vriezer kan als volgt beschreven worden.

Als de koelvloeistof een toestandsverandering ondergaat en omgezet wordt in gas, dan onttrekt ze warmte aan de omgeving en koelt de omgeving af. Een vriezer bevat buizen of holle wanden gevuld met een koelvloeistof. Deze koelvloeistof kan fluorcarbongas, ammoniak of carbondioxide zijn. Elk gas heeft verschillende eigenschappen en, zoals hierboven reeds opgemerkt, een verschillend kookpunt. Het gebruikte gas vloeit in de vriezer door pijpen onder verlaagde druk en verandert snel in een gas ter hoogte van de verdamper door het onttrekken van warmte afkomstig van het product. Het gas circuleert in de vriezer aangedreven door een compressor. De kracht van de compressor brengt de damp onder hoge druk in de condensor waar deze gekoeld wordt aan de buitenlucht en weer omgezet wordt in een vloeistof. De vloeistof, nog steeds onder hoge druk, wordt nu door de compressor terug naar de verdamper geperst. Onderweg heeft een plotse drukval aan de expansieklep tot gevolg dat de koelvloeistof overgaat in een gas/vloeistof toestand en zo de verdamper binnenkomt. Daarna wordt het opnieuw verdampt tot een gas en zo herhaalt de cyclus zich. Deze bewerking blijft zich herhalen zolang de motor draait (zie figuur en figuur van Carnot cyclus).

De thermostaat in de vriezer wordt gebruikt om de temperatuur te controleren. De thermostaat start en stopt automatisch de motor en de compressor om zo een constante temperatuur te behouden. IJs dat zich op de verdamper afzet verspert de efficiënte luchtstroom in de vriezer.

Bij mechanische vriezers wordt gebruik gemaakt van vooraf gekoelde lucht (-18°C tot - 35°C) om het invriesproces tot stand te brengen. Een simpele maar belangrijke factor in het onttrekken van warmte aan het product in een vriezer is het effect van de koude luchtstroom rond het product en de snelheid waarmee de warmtegeleiding plaats vindt. Hoe sneller de koude luchtstroom, hoe sneller de oppervlakte temperatuur van het product zal dalen. Meestal resulteert een hoge ventilatiesnelheid in het meest efficiënte invriesproces. Maar bij bakkerijproducten is een lagere snelheid meestal aangewezen omwille van twee overwegingen :

2.4.10. Productie van diepvriesdeeg

Vandaag wordt er in de bakkerij enorm veel gebruikt gemaakt van diepvriesdegen. Er bestaan reuze fabrieken die op industriële schaal deegstukjes invriezen die daarna in het winkelpunt na ontdooien en rijzen, gebakken worden. Op die manier kan men de consument een echt vers product aanbieden. Het produceren van diepvries deeg is echter een complexe zaak en indien het niet goed gebeurt dan gaat men kwaliteitsproblemen krijgen met het eindproduct. Deze zijn meestal de volgende:

Anderzijds zijn er nog een aantal aspecten van deze technologie die verdere studie vereisten o.a.

We gaan ook een aantal proeven beschrijven en in deze proeven is bloem gebruikt met volgende kenmerken:

specificaties tarwebloem voor diepvriesdeeg

eigenschap

gebruikte bloem

aangeraden min waarde

vochtgehalte

14,2 %

13,5 %

eiwitgehalte

13,2 %

12,5 %

valgetal

285 s

> 280 s

Zélény

43 ml

min 35 ml

alveograaf P/L

0,92

0,7 - 0,9

alveograaf W

304.104 J

> 280.104 J

beschadigd zetmeel

-

6 - 8 %

ascorbine zuur

0 ppm

max. 150 ppm

In het geval dat men het valgetal moet bijsturen is het belangrijk na te gaan wat de secondaire proteolytische effecten zijn van de α-amylases die zich in het mout of in de verbeteraar bevinden.

Voor wat betreft de gist moet men een duidelijk onderscheid maken tussen:

De capaciteit van de gist om na het ontdooien CO2 te produceren hangt af van een aantal factoren. De belangrijkste zijn:

Bij de bereiding van diepvriesdeeg wordt de normale dosis gist verhoogd. De gist gaat ongeveer 2,0 tot 2,5 % van zijn kracht verlies per maand dat het product gestockeerd wordt. Daardoor hangt de gistdosering af van de uiteindelijke levensduur die men wenst te bereiken. Nochtans heeft het gebruik van te veel gist ook negatieve effecten waardoor het gebruik van meer gist gelimiteerd wordt:

Er bestaan bepaalde types van gist die beter bestand zijn tegen het diepvriesproces dan andere types. Dit is meestal een gevolg van het feit dat deze soorten gist een dikkere celmembraan hebben. Het mag duidelijk wezen dat, wanneer de houdbaarheid in diepgevroren toestand beperkt blijft, dat het gebruik van een dergelijk type gist weinig of geen zin heeft.

Voor wat het gasweerhoudend vermogen van de gist betreft moet men goed voor ogen houden dat het vooral de rheologische eigenschappen van het deeg zijn die dit gaan beïnvloeden. Het zijn deze eigenschappen die de mate waarin het glutennetwerk verzwakt gaan bepalen. De volgende factoren hebben een invloed op de "stevigheid" van het glutennetwerk:

Voor wat het gebruik van zout betreft moet men volgende zaken in het oog houden:

Bij het op punt stellen van de technologie moet men zich o.a. door volgende overwegingen laten leiden:

Ten einde een goed resultaat te bereiken volstaat het volgende regels toe te passen:

a) Bij het kneden

b) Bij de deegrust en vormgeving

c) Bij het invriezen en het bewaren

d) Bij het ontdooien

De volgende tabellen geven de resultaten weer van diepvries ciabatta's waarin twee verschillende soorten verbeteraar zijn gebruikt. Ze geven een idee van de wisselende resultaten die kunnen bekomen worden naargelang de gebruikte grondstoffen.

Receptuur diepvries deeg voor ciabatta

grondstof

proef A

proef B

proef C

bloem

100,000 kg

100,000 kg

100,000 kg

water

64,700 kg

64,700 kg

64,700 kg

gist

2,200 kg

2,200 kg

2,200 kg

zout

1,800 kg

1,800 kg

1,800 kg

olijfolie

1,000 kg

1,000 kg

1,000 kg

verbeteraar A

-

1,800 kg

-

verbeteraar B

-

-

1,800 kg


Volume in functie van de tijd

bewaartijd

proef A

proef B

proef C

0 dagen

956 cm3
1117 cm3
1245 cm3
40 dagen

602 cm3
1095 cm3
1227 cm3
60 dagen

547 cm3
1055 cm3
1134 cm3
90 dagen

514 cm3
994 cm3
1011 cm3

Specifiek volume in functie van de tijd

bewaartijd

proef A
proef B
proef C
0 dagen
5,31
6,21
6,92
40 dagen
3,28
5,97
6,69
60 dagen
3,00
5,78
6,22
90 dagen
2,83
5,48
5,58

Volume (% van het oorspronkelijke volume) in functie van de tijd

bewaartijd

proef A
proef B
proef C
0 dagen
100 %
100 %
100 %
40 dagen
62 %
96 %
97 %
60 dagen
57 %
93 %
90 %
90 dagen
53 %
88 %
81 %


e-mail
Noël Haegens

Home