黒猫サンタさんのパン作りブログ

プロのベーカリーと製パン企業のみなさまへ

蒸気を使ってパンを焼く

蒸気を使う意味とは?

 パンの焼成に蒸気を使用するケースは、さほど珍しいことではありません。

 ハード系のパンには多くの製品で焼成の冒頭に蒸気を使用しますし、その使用量もフランスパンとドイツパンでは大きく異なってきます。

 焼成の初期に蒸気を使用しますと、パン生地の表面ではどのような現象が起こるのでしょうか。

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 一般的に、オーブン炉内は100℃を超えた状態にありますので、この空間に噴き込まれた蒸気は過熱蒸気となって存在します。

 これは、炉内で水を蒸発させて作った蒸気に関しても同様です。

 よく炉内で蒸発させた蒸気を生蒸気と呼ぶ方もいるようですが、たとえ飽和蒸気の状態で入ってきた蒸気であっても、その温度が100℃を超えた時点で、その蒸気は過熱蒸気になります。

 少し前に『水で焼くオーブン』が注目を浴びていましたが、その目的にも使用できる蒸気です。

 その過熱蒸気も、温度が低いパン生地の近傍に来ますと急速に温度が低下して、気体として存在できる最低温度:露点まで下がってきますと、遂には凝縮して液体となり、生地表面に接していた蒸気は付着して、その凝縮熱をパン生地に伝えることになります。

 その凝縮熱は非常に大きく、パン生地の表面が濡れると同時に急激な温度上昇が起こります。

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 ところで、パン生地近傍で凝縮した蒸気が、どうして都合よく生地表面に付着するかといいますと、それは体積が収縮するからです。

 気体の蒸気が液体の水になると、その体積は1/1000以下になります。

 つまり、パン生地の表面近くでは蒸気が引っ張られる流れができるためです。

 ところで、前述の露点を温度と蒸気圧との関係で示したものが、飽和蒸気圧曲線です。

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 このグラフは、非常に興味深いことを示してくれます。

 例えば、70℃での飽和蒸気圧は312hPa(ヘクトパスカル:天気予報で使用されている単位です)で、100℃のそれからしますと、30.8%に相当します。

 すると、例えば固定式オーブンの焼成室に炉内の30.8%を蒸気で満たせば、その蒸気でパン生地を70℃まで加熱することができることを意味しています。

 つまり、このパンは蒸気で何度まで加熱したい、と考えた時、必要な蒸気量は計算で求めることができるということを示しているんです。

 別の言い方をしますと、もしあるパンの表面を蒸気で80℃まで加熱したいと考えた時、その空間の半分近く(46.8%)の体積の蒸気を入れて、その状態を保持すればいいことになります。

 ところで、蒸気による加熱は水分を付着させますので、表面が乾燥するまでは(たとえデンプンが糊化したとしても)オーブンキックで伸びる程度には伸展性がありまます。

 ですから、大量の蒸気を使用するドイツパンでは表面のクープがのっぺりしています反面、それよりは使用する蒸気量が少ないフランスパンでは、生地表面が乾燥してからもボリュームアップ関係でクープが割れることになります。

 最後に食感に関してですが、蒸気を使用しますと、蒸気が付着して加熱された表面は引きが強い食感となる傾向があります。

 ある程度の歯ごたえを求めるハード系製品に対して、しっとりソフトな食感を求めるアンパンやコッペパン等の菓子パン類に蒸気を使用しない背景には、このような理由もあります。

角形食パンを焼いている時でも、パン生地は動いてる?

クラストは、どのようにしてできていくのか

 『焼く工程でパン生地が動く』このテーマを掲げると、概ね『オーブンキックで生地が膨張するのだから』とご指摘を受けそうな気がします。

 では、外形が確定している角形食パンの場合はどうでしょう。

 ここで話題として取り上げたいのは、外形が決まった後の生地内部についてです。

 角形食パンを焼く過程では、外形が確定した後も継続してパンの内側から外方向に向けて膨張する力が作用し続けています。

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 すると、どのような現象が起こるのでしょうか。

 圧力は基本的に位置に関係なく等しい力が加わります。

 それであれば、パン生地の内側と外側で条件は同じ…、と思いたいところですが、焼成が進んでくると生地温度が上がってきた外側からデンプンの糊化が始まり、生地の伸展性が損なわれてきます。

 つまり、伸びなくなった生地が力を受けて気泡が破裂してしまいます。

 実際に食パンのスライス面を見ても分かるのですが、外側のクラストに近付くに連れて、気泡が密になっています。

 クラストは、気泡が破損して生地が密になり、水分が蒸発して乾燥し、そして褐変化して着色することで形成されていきます。

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 その過程で、焼成前は均一に配列していた気泡も破損することで潰され、隣接している生地が寄ってくることで、結果、内側の生地が外方向へ移動する現象が起きてきます。

 上のグラフは、実際に食パンの外側から1mm厚でスライスして充填率(=1-空隙率)を求めた結果です。

 点線は平均の充填率(=0.215)で、中央のクラム部分の充填率(=0.169)は更に低い値になっています(クラムの およそ5/6 は空気ということになりますね)。

 しかし、クラスト部は逆に 3/4 程度が生地となっていて、この密度差が生地の移動の結果となる訳です。

 測定した充填率から元々あったパン生地の位置を推測しますと、大きく移動しているところでは実に10mm程度も離れていることが推測できます。

 最後に、こんな面倒な話、パン作りに必要? と思われる方も少なからずいることでしょう。

 頭を楽にして、楽しんでパンを作りたいと思われる方もいるでしょう。

 でも、これが製パンラインで規格通りの品質の製品を焼かなくてはならないベーカリーでは、焼成条件を設定する上で考慮すべき項目の一つとなってきます。

 ご飯でも『始めちょろちょろ、中パッパッ…』て、ありますよね。

 パンも焼き方で品質が変わってくることを知っていればこその項目です。

 では、焼き方を変えるとどんなパンになるの? の質問が当然、出てくると思いますが、それは次の機会に…。

リベンジ 寒い部屋でのパン作り

まだ、合格点には届かない…

 先週の製パンで、何とも無残な結果に終わった初焼成でしたが、それを教訓に再チャレンジで製パンに挑みました(こうなってくると、データどうこうより、もはや意地ですね)。

 とにかく、前回は寒い室温の影響で成形でのガス抜き・圧延が十分にできず、結果、オーブンキックが不十分で、更に焼成時間を延ばしたことに因る窯痩せの現象も起こるという散々な結果でした。

 そこで、前回からの修正点ですが、生地解凍は同様にキッチンのラックで3時間、ただし再丸目後の復温は場所を変えて、ホットマット(弱に設定)の上で30分休ませました。

 また、焼成時間は36分から、2分縮めて34分としました。

 木製オーブンの設定温度は、食型上面:140℃、側面:140℃、底面:120℃です。

 上部のケービングを考慮して、型上面温度だけ10℃高く140℃としました。

 それでも、底面のクラストは薄いパンを目指したものです。

 連続生産ラインと違って、手作業のメリットはひとつの工程で不具合があったとしても、その後工程である程度は修正が利く点です、…ある程度は。

 ところが、成形・型詰めの段階で早くも暗雲が掛かり始めてきます。

 前回ほどではないにしろ、まだ膨らみが足りない、そして冷たい…。

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 それと焼いている途中でも、(十分過ぎるほどのホイロを取ったにも関わらず)蓋が持ち上がってこない…。

 焼き上がった製品は、腰折れこそしませんでしたが、やっぱり縦方向の伸びが足りない、…リベンジ失敗です。

 焼色としてはほぼイメージしていた着色になっていましたし、側面は前回同様、まったく腰折れの気配も見えません。

 これはこれでOKなのですが、やはり完璧を目指さねば、です。

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 ここで焼成開始時の生地温度を比較してみますと、前回:28.2℃、今回:30.9℃と3℃近く上がりましたものの、春~秋にデータを取っていた頃は平均で33.0℃でしたから、まだ、2℃も低い状態です。

 

 

 ホイロを用意すれば済む話なのですが、う~ん…そろそろ作るか(買わない!)。

 ホイロの温湿度の制御は、工夫次第でヒーター、ファン、電磁弁程度があれば、結構、高精度の装置ができますので。

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 そして最後に、前回の製パンで不規則な熱の流れが出ていた型底面から生地への熱の流れですが、上のグラフの青のラインの通り、今回はほとんど乱れていません。

 そうなんです、ガス抜きの穴が開いていない食型でも必ずしもガスが抜けきれずに底上がりするわけではないんです。

 しかし、それこそがやっかいで、食パンの火通りの状態が異なってしまう底上がりの現象がランダムに出てしまうということなのです。

 さて、次こそは、と、気合を入れて…。

 

焼成 トンネル式オーブンの上火と下火、その構造と効果

トンネル式オーブンの上火

 固定式オーブンであっても、連続式オーブンであっても、上火は主に製品の上面を加熱して、パンの形状やボリューム、クラストの色や厚さを決定させます。

 ここでは、熱源として主に使用されています、ガス式オーブンを取り上げて解説することにします。

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 連続式オーブンでは、縦列毎に見れば、すべての製品が同じ経路を通過しますので、その点では固定式オーブンのような加熱ムラの心配は低くなります。

 ところが時系列的に見てみますと、状況は少々異なります。

 熱源として使用しますガスは、その炎の温度が1800℃程度と非常に高く、このままでは加熱が強すぎて使い難い状況にあります。

 そこで、ガスバーナーの炎を遮蔽するようにバッフル板が設けられて、輻射熱の熱源としては、より温度の低いバッフル板の下面と天井から得ることになります。

 もしもですが、この炎からの輻射熱を有効に利用することができれば、大幅な省エネルギーが図られることは言うまでもありません。

 話を戻しますが、天板等がオーブン内の搬送コンベアで流れていきますと前述の点火バーナーの下を通って進んでいきます。

 確かにバッフル板で直射の加熱は防げるのですが、それでも機種によっては天井の温度と比較すると高温になっているケースもあり、そのような場合にはここを通過する際にパン生地の上面温度は顕著に上昇し、そしてここを通過し終えると生地上面温度は一時的に下がってしまいます。

 パンに限らず、オーブンで食品を焼成する場合、その途中で温度を下げるとあまりいい現象は起こりません(ケーキ等の洋菓子では、水分の戻りが起きたりします)。

 地味ながら、バッフル板の仕様は結構重要なのです。

 それと、燃焼ガスは物質ですから、使用して入れた分はオーブン外へ放出しなければなりません。

 一般的に排気口は天井に設けられていることが多いのですが、なにか気になる点はありませんか?

 気体は温度が高いと体積膨張して軽くなりますので、上方へ移動する性質があります。

 つまり、天井近くには温度の高いガスが溜まっていて、この高エネルギーのガスをわざわざ放出している状況にあるのです。

 確かに安全面で、もし未燃焼ガスが発生していた場合には、それをオーブン外へ逃がす役割もあるのですが、高価な(高エネルギーの)ガスを惜しげもなく排気することにはやはり抵抗があります。

トンネル式オーブンの下火
 パンへの下火の掛かり具合を考えるうえで、まず確認しなければならないことが炉床の仕様です。

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 トンネル式オーブンの炉床でよく目にしますのが、上図の3タイプで、食パンのように高さのある型製品を焼く時には燃焼ガスが下から通り易いグリッドタイプを選択し、菓子パンのように天板を使用する製品には、初期の十分な下火を得るためにフラットなプレートタイプの炉床を選定します。

 プレートタイプで穴開きの仕様の炉床は、メーカー曰く、型製品でも天板製品でも焼けます、とのことですが、裏を返しますと…。

 デッキ式オーブンのところでも解説しましたが、上火と比較して下火によります加熱はシンプルです。

 そして、下火では高温の燃焼ガスがそのまま天板等に作用しますので、エネルギーロスの懸念も上火ほどではありません。

 通常の使い方では、入口ゾーンで強熱をして、出口ゾーンでは天板等の温度を保持できる程度の熱量があればいい訳ですので、徐々に設定を下げていく感じになります。

 バッフル板で燃焼ガスの直噴を避ければ、下火の空間で燃焼ガスを十分に混合させることで、比較的容易に温度コントロールが可能です。

  

科学をもっと身近に! パンを焼く時の熱の流れを測ってみる

温度と熱の違い、お分かりですか?

  パンを焼く時、一般的に〇〇℃で〇〇分といった表現がされます。

 私も一昨日11日のブログには、そのような書き方をしました。

 ただ、パンを〇〇℃に加熱する、といった場合には、直接にはパンに加える熱量が求められます。

 専門的な言い方をしますと、温度は状態量で、熱はエネルギー量です。

 つまり、異なるオーブンで熱の伝わり方が違うと、同じ温度でも焼き方が変わってきてしまいますが、逆の言い方をすれば、なんらかの方法で同じ熱の伝わり方をさせられれば、異なるオーブンでも同じ焼き方ができることになります。

 面倒な説明は省きますので、下のグラフを見て下さい。

 先日に食パンを焼いた時の食型からパン生地への熱の流れ(熱流束)を示したものです。

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 このデータから色々なことが分かるのですが、とりあえず分かることは、焼成の最初はたくさんの熱量が必要で、焼成が進むにつ入れて少ない熱量で足りてしまうということ、です。

 それと、食型の上面(赤):130℃、側面(緑)&端面(紫):140℃、底面(青):120℃、という設定に対して、必要な熱量の違いはそれ以上に大きな比率になっていること。

 これらの結果は、一定温度のオーブンでは、特に薄い焼色のパンが焼き難いこと、等々の結論が導き出されます(詳細は、割愛します)。

 

 

 それと、ほとんどのベーカリーで使用されている食型について一言。

 以前の記述で、本間製パンのレストラン食パンについて、生地の底面にボタンのような凹みがあることを紹介しました。

 これは底面に穴の開いている食型を使うことによるものなのですが、理由は、本当に稀に焼成初期のオーブンキックの際、底に抜けきれないガスが溜まってパンの底面に空洞を作ったり、そこからの熱が通り難くなって火通りが変わってきてしまう事がある為、と解説しました。

 

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 グラフの青色のデータが正にそれで、食型底面に穴が開いていない食型を使用した場合には、底面からの熱の流れがイレギュラーに遮られている状態を示しています。(文章での解説になってしまいますが、穴を開けた食型を使用した場合には、他の面と同様に規則的な熱の流れを示します。)

 

 

 この不規則な火通りを嫌う製パンメーカーは、底面に小穴が開いた食型を使用しているのでは、と推測しています。

 食パンを焼く時の火通りが変わることを主張する方はそれなりにいると思いますが、実際に熱量を計測してみると、その現象は確かに起こっているのです。

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 最後に、上のグラフから総熱量について記載します。

 各面の熱流束の値に食型の伝熱面積を掛けますと、ひとつの面からの熱量が計算できますので、6面すべてからの熱量を足しますと食パンを焼くための総熱量が求められます。

 今回は、業務用の3斤サイズの角形食パンを焼きましたが、最大の熱量で630W程度の値です。

 一般的なオーブントースターよりも少ない熱量で3斤サイズの食パンが焼けてしまいます。

 ちょっと意外ではないですか。