面团松驰的物理意义分析.doc

面团面团“松驰松驰”的物理意义分析的物理意义分析 河南兴泰科技实业有限公司研发中心副主任 董海 在面包的烘焙过程中，面团在入发酵箱发酵前，一般都有一个所谓“ 松驰 ”的过程可是，为什 么要有这个过程？“ 松驰 ”对面包的制作究竟会产生什么作用？就没有人能够解释得清了我们 通过研究拉伸测定，将大块面团的拉伸与微观的面团内部气泡膨胀联系起来，科学地解释了面 团“ 松驰 ”的物理意义，并通过应用实验证明了我们的结论 拉伸测定是使用布拉班德拉抻仪，通过仪器把面团搓成粗而短的面条，将面条两端固定，当中 用钩子向下拉，直到拉断为止，同时自动地把拉力的变化用曲线形式记录下来可得到面团的 抗延伸阻力 F 和延伸性 L ，得到的曲线在初始阶段，一般 F= k×L ，显示面团有一定的弹性 然后 F 随 L 增加而增大的趋势越来越小，直至最大，随后，因面条断裂， F 迅速变为零 （见图 1 ） 在面团的发酵过程中，面团内部生成了无数的气泡，随着发酵状态的深入，这些气泡不断长大， 直至破裂成大气泡，然后再膨胀、再破裂从微观的角度看，就 象 无数的小面条被拉伸的过 程所以我们设想，如果能在宏观的拉伸和微观的气泡膨胀中建立联系。

那将会对用拉伸指标 来评价面粉产生非常重大的意义 我们首先来分析面团的发酵过程假设面团中无数的气泡是大小一样的小球，其半径为 r 0 取出其中一个进行分析，见下图 A ： 外界的压强为 1atm ，设小球壁厚为 λ ，球壁张力为 δ 根据拉普拉斯方程，则由小球壁张 力产生的压强为 2 δ / r 0 ，小球内部的压强为（ 2 δ / r 0 ）＋ 1atm ，将小球沿切面剖开可 得到一个半径为 r 0 的圆，再将该圆展开见图 B ，我们得到了一个长度为 2 π r 0 ，宽度为 λ 的作用面，因其张力为 δ，则作用力 f=2 π r 0 × δ 再来分析拉伸测定中面条的受力情况首先我们假定粗面条为理想圆柱形，在受力过程中受力 不发生变化由于拉伸测定是钩住面条的中间，所以两边受力完全一样，我们只考察其中一边， 见下图 C ： 则其受力面受到的力为 F/2 ，假设受力面面积为 S ，则 S 中包含的长为 2 π r 0 ，宽为 λ 的小受力面的个数为 S/ （ 2 π r 0 × λ）则每个小受力面受到的力为（ F/2 ） /[S/ （ 2 π r 0 × λ） ]= f ，即 F π r 0 λ /S=2 π r 0 δ，则 δ =F λ /2S 。

这样，我们就将拉伸测定中的宏观 的抗延伸阻力 F 与微观面团发酵过程中小气泡膨胀时面筋膜的张力 δ 联系了起来 再假定面团发酵过程中一个小气泡其半径从 r 0 膨胀至于 r ，相当于其圆切线从 2 π r 0 拉伸 至 2 π r 见下图 D ： 假设拉伸中面条初始长度为 L 0 ，而 L 0 由 m 个 小线段 2 π r 0 组成，则有 L 0 =m× 2 π r 0 当面条被拉长至 L 时，因为每一条小线段 2 π r 0 被拉伸至 2 π r ，所以有 L=m× 2 π r ，最后得到 L/L 0 =r/r 0 这样，我们又将拉伸测定中的延伸性与微观面团发酵过程中小气泡 的膨胀联系了起来 对于面团中的任一气泡来说，其压强 Δ P=2 δ / r ＋ 1atm=2 ×（ F λ /2S ） / r ＋ 1atm= F λ / r S ＋ 1atm 因面团都有一定的弹性，设其弹性模量为 k ，则在拉伸的初始阶段 F=k× （ L － L 0 ） = k×L 0 （ L/ L 0 － 1 ） = k×L 0 （ r/r 0 － 1 ） Δ P= F λ / r S ＋ 1atm= [k×L 0 （ L/ L 0 － 1 ） ]/ （ r×S ） =[ kL 0 （ r － r 0 ） λ ]/ （ r×r 0 ×S ）＋ 1 当 r 极 小时， lim Δ P= (k × L 0 × r × λ )/ （ r × r 0 × S ）＋ 1= （ k × L 0 × λ） / （ r 0 × S ）＋ 1 r → r0 r0 → 0 其中 k 为面团的弹性模量，拉伸曲线上表现为曲线的初始斜律，其值越大，则该面团手感越硬， 弹性越好。

L 0 为拉伸曲线面条的初始长度是一个常数 S 为面条的初始横截面积，也是一 个常数 λ 为气泡壁厚 由上式可以看出，若 r 0 为零，则 Δ P 为无穷大，则该气泡永远不可能膨胀，面团不可能发起 来因为若膨胀一定的体积 Δ V ，有 Δ P= Δ n × RT= utRT 式中 u 为酵母产气速率， t 为 时间若 Δ P 为无穷大，说明要膨胀 Δ V 的体积需要无穷大的时间，即永远不可能膨胀到 所以，面团的发酵是从和面过程中面团裹入的空气形成的大量的微观小气泡开始的，其气泡的 半径由小到大形成了一种分布由于面团面筋张力，不同半径气泡其内部压强是不同的其压 强与半径成反比关系所以这些大大小小的气泡膨胀相同的体积所花时间是不同的而面团的 发酵时间是确定的，一般为一到两个小时，假定为两个小时则经两个小时，可膨胀 Δ V 的体 积内部压强小于 Δ P m 的小气泡两小时内一定可以膨胀 Δ V 的体积以 Δ P m 做为 判断 的标准，对应的小气泡半径为 r m ，则我们可认为，在同一块面团中，半径大于 r m 的小气 泡可以起发，半径小于 r m 的小气泡不能起发半径大于 r m 的小气泡的数目越多，一方面 数目多，自然共同的体积就大，另一方面，酵母的总产气量一定的情况，气泡越多，则分配至 每个气泡的 CO 2 气体的量就会越少。

气泡越难于破裂，使得体积越大如果我们把 r m 叫做 临界半径，则临界半径 r m 越小，可起发的小气泡数目就越多，临界半径 r m 越大，可起发 的小气泡数目就越少根据公式： lim Δ P=(k × L 0 × λ )/ （ r 0 × S ）＋ 1 可以看出，如果 面团的 k 值不同，即面团的弹性不同，它们的可起发的小气泡压强标准 Δ P m 是不变的所 以其半径标准 r m 与面团的弹性模量 k 成正比，即面团弹性越好， k 值越小， r m 越小， 可起发的小气泡数目就越多，面团弹性越差； k 值越大， r m 就越大，可起发的小气泡数目 就越少这样，我们对面团“ 松驰 ”的物理意义就完全清楚了 我们知道，面团的调制过程是将各种原、辅材料均匀地混合在一起，再通过搅拌、揉和使面粉 吸水形成具有适宜弹性、延伸性和韧性的面团由于面筋分子是长链的高分子，所以在搅拌过 程中，面筋长链分子不断沿剪切方向排列、延伸，使得面团的韧性越来越大，手感越来越硬 即其弹性模量 k 越来越大在面的 松驰 过程中，由于外加搅拌剪切力的解除，按剪切力方向 上有序排列的面筋长链分子不断回缩，重新趋于无序化，使得面团韧性越来越小，手感越来越 软， k 值也越来越小。

一块面团如果不经 松驰 直接发酵与经 松驰 后再发酵相比，由于前者 k 值大，则临界半径 r m 大，可起发的小气泡数目就少，最后的结果必然是结构粗糙、体积小 后者 k 值小，则临界半径 r m 小，可起发的小气泡数目就多，最后的结果必然是结构细腻、 体积大由此我们可以推论，在面团完全的 松驰 时间内（这个时间根据实验观察在 1.5 小时 内），面团 松驰 的时间越长，则烤出的面包必然体积大，结构越细，我们通过实验验证了这 个结论 用郑州益民空白面包粉加入我公司面包粉改良剂 H 进行实验，面团 不松驰 ，制得的面包体积 为 1126ml ，结构评分 5.9 （满分为 10 ）；面团 松驰 10 分钟，制得面包体积为 1190ml ，结构评分 6.3 ；面团 松驰 20min ，制得面包体积为 1275ml ，结构评分为 7.2 又经多 次应用实验，证明我们的推论是正确的。