Bakken

Bakken

Wanneer is een brood gebakken ? Als de korst bruin is of als de kruim voldoende gekookt is ? Is bakken niet het zelfde als koken ? Het bakken van stukken gerezen deeg geeft aanleiding tot een serie transformaties die van fysische, chemische en biochemische aard zijn, met als eindresultaat dat het deeg omgevormd wordt tot een lekker, licht verteerbaar product. Wat gebeurt er in de oven en wat is de invloed van vocht en temperatuur in de bakkamer ? Natuurlijk beïnvloeden al deze aspecten de hoedanigheid van de korst maar ook de smaak van het brood.

Algemene beschrijving van het bak proces

Het bakken van stukken gerezen deeg geeft aanleiding tot een serie transformaties die van fysische, chemische en biochemische aard zijn, met als eindresultaat dat het deeg omgevormd wordt tot een lekker, licht verteerbaar product.

Nadat het deeg voldoende gerezen is, wordt het in de bakkamer van de oven gebracht, waar het deeg gebakken wordt bij een bepaalde temperatuur gedurende een bepaalde tijd.

De rheologie van een deeg verandert enorm tijdens het bakken. De aard van de veranderingen en de tijd en temperatuur waarbij ze optreden spelen een belangrijke rol voor het uiteindelijke volume van het brood. Tijdens het bakken groeien de gas cellen nog verder, voornamelijk door drie processen. Vooreerst de verhoogde activiteit van de gist; de gist zal verder CO2 produceren tot hij geïnactiveerd wordt bij een temperatuur van ongeveer 50°C. Ten tweede is er de vorming van waterdamp; het water verdampt uit de vloeibare deeg fase naar de gas cellen CO2 en ethanol geproduceerd door de gist en opgelost in de vloeibare deeg fase zullen eveneens verdampen. Als laatste is er de thermische expansie van het gas.

De verhouding van de viskeuze tot de elastische componenten daalt significant tijdens het verhitten tot aan de verstijfselingstemperatuur 65°C): Het deeg verzwakt als gevolg van het verzwakken van de waterstofbindingen. Het verval van de ratio is hoofdzakelijk te wijten aan een sterke stijging van het elastisch gedrag van het deeg. Vanaf de verstijfselingstemperatuur begint de viscositeit merkbaar te stijgen waardoor ook de spanning in de deegfilmen sterk begint toe te nemen. Tijdens het bakken scheuren de deegfilmen en het schuim wordt omgezet in een spons structuur.

Bij het begin gaat men "stomen" d.w.z. dat er stoom in de bakkamer wordt geleid. Deze stoom gaat condenseren op het koude stukje deeg zodanig dat er een laagje water op het deegoppervlak gevormd wordt. Dit gaat ervoor zorgen dat het brood gaat blinken, glimmen en dat de korst krokant wordt. Daarenboven ontstaat er net boven de oppervlakte van het deeg een laagje vochtige lucht. Dit laagje blijft als het ware aan de oppervlakte kleven - fenomeen dat we adhesie noemen - en in die zone is de temperatuur ook iets lager dan in de rest van de bakkamer. De condens heeft ook een smerende functie. Want door de temperatuurstijging in het deeg, gaat het ook beginnen uitzetten. Het volume wordt groter, men spreekt over de "ovenrijs". Om die ovenrijs maximaal te benutten en een product te krijgen met een aanvaardbaar volume, is het noodzakelijk dat de korstvorming vertraagd optreedt. Ook het type oven dat gebruikt wordt gaat een invloed uitoefenen op de kwaliteit en de eeteigenschappen van het brood: de temperatuur die in de oven bereikt wordt, de aanwezigheid van stoom, de beschikbaarheid van de calorieën (m.a.w. van de warmte), de tijd die men gaat bakken enz. hebben allemaal een invloed op de consistentie van de kruim, op de eigenschappen van de korst en op de smaak en het aroma van het brood.

De temperatuur waarop men bakt varieert gewoonlijk tussen de 100°C en de 350°C. Typische baktijden voor een brood van 1 kg variëren tussen de 40 en 50 minuten bij een temperatuur tussen de 200°C en 230°C. De gasfractie in het deeg speelt een belangrijke rol in de snelheid waarmee de warmte overdracht gebeurt. Hoe luchtiger het deeg, hoe sneller het warmte transport. In een deeg voor wit brood is de gasfractie aan het einde van de rijs ongeveer 75 % of meer. Dit wil zeggen dat 75 % van het volume uit gas bestaat. Bij deeg voor volkorenbrood is dit minder en bij een cake beslag is dit amper 50 %. De gasfractie in een deeg gemaakt van rogge, zelfs bij de minst compacte soorten, zal meestal de 50 % niet overstijgen.

Vanuit een fysisch standpunt gezien, is het bak proces een complex proces waarbij terzelfder tijd zowel warmte als materie getransporteerd wordt. Door het deegstuk bloot te stellen aan een warmtebron, ontstaat er in het deeg een temperatuurgradiënt enerzijds en een verplaatsing van vocht anderzijds, die wezenlijke structurele veranderingen teweegbrengen in het deeg. Al deze veranderingen staan in correlatie tot elkaar. Naarmate het bakken verder gaat, komt er steeds minder waterdamp vrij uit het brood, waardoor de oppervlaktetemperatuur van het deegstuk steeds hoger gaat worden en als gevolg daarvan wordt de korst gevormd. Die wordt dan ook steeds dikker naarmate de baktijd langer wordt. Op den duur houdt het ontstaan van waterdamp zelfs op en op dat ogenblik begint het brood echt te verbranden en zwart te worden.

Als het deeg uit de rijskast komt, is de temperatuur ergens tussen de 30°C en 35°C. Het wordt dan ingeovend en de temperatuur gaat beginnen stijgen. Op dat ogenblik beginnen er een hele reeks processen zoals:

• Expansie van het gaskernen aanwezig in het deeg (gassen zetten uit bij stijgende temperatuur).
• Verhoogde CO2 ontwikkeling door de gist die afsterft bij 45°C - 50°C.
• Versnelde enzymatische reacties m.a.w. onder andere versnelde omzetting van zetmeel in suikers
• Het water begint te verdampen
• Vluchtige aromatische componenten gaan vervliegen
• Verminderde oplosbaarheid van het gas in het deegwater

Gedurende deze fase gaat het deeg op een elastische en plastische manier uitzetten. Het gluten wordt elastischer, het zetmeel wordt afgebroken en plastischer. Deze fenomenen langzaam op tussen de 50°C en de 60°C. Wat men echter niet uit het oog mag verliezen dat de temperatuur net onder de oppervlakte reeds de 50°C zal bereikt hebben als in het centrum van het brood de temperatuur nog steeds zo'n 35°C - 40°C is. Dit betekent dat op een bepaalde plaats in het deeg zich totaal andere processen afspelen dan op een plek die zich 1 of 2 cm dieper in het deeg bevindt. Terzelfder  tijd gaan ook de zetmeelkorrels gaan opzwellen dat ze het glutennetwerk zodanig gaan uitrekken dat er geen beweging meer mogelijk is in het deeg. Het opzwellen van de zetmeelkorrels is een gevolg van het feit dat ze water absorberen. Dat water is enerzijds beschikbaar als vrij water in het deeg, maar er komt ook gebonden water vrij. Door de temperatuurstijging gaat het gluten (eiwitten dus) denatureren en water vrijgeven. Het gevolg van dit alles is dat er in de aanwezig gaskernen een enorme druk opgebouwd wordt die op zijn beurt aanleiding gaat geven tot het scheuren van het brood. Dit heeft een bepaald esthetisch karakter maar mag ook niet te fel zijn, omdat het dan als een kwalitatief gebrek gaat beschouwd worden door vakmensen.

Naarmate de temperatuur nog verder stijgt, gaat het deeg ophouden met uitzetten als gevolg van het coaguleren van de eiwitten en van de gelatinisatie van het zetmeel. Als deze fase afgelopen is, is de finale structuur van het brood gevormd. Dit proces begint zo om en bij de 65°C en is volledig afgelopen als de temperatuur in de kern van het brood 100°C is. Aan de oppervlakte gaat de temperatuur nog verder stijgen en het deeg gaat beginnen te karamelliseren en bruin worden als gevolg van de Maillard reactie (scheikundige reactie tussen eiwitten en suiker in aanwezigheid van water die optreedt tussen de 130°C en 150°C).

De volgende tabel tracht een overzicht te geven van de belangrijkste fenomenen die plaats vinden tijdens het bakken.

Warmte uitwisseling tijdens het bak proces

Warmte transport is een fenomeen waarbij energie uitgewisseld wordt. Als er thermische energie toegevoegd wordt aan stof gaan de moleculen van die stof sneller bewegen d.w.z. naarmate de moleculen warmte absorberen gaat de kinetische energie van de moleculen stijgen. De warmte wordt uitgewisseld wanneer een molecule met een hogere energie-inhoud (en die dus sneller beweegt) gaat botsen met een molecule met een lagere energie inhoud m.a.w. een molecule die zich trager beweegt. De uitwisseling van energie is dus een fenomeen dat zich op moleculaire of submoleculaire schaal afspeelt. De temperatuur is niets anders dan een maat voor het niveau (de hoeveelheid) van thermische energie van een groep moleculen.

De soortelijke warmte van een stof is een grootheid die aangeeft hoeveel warmte er nodig is om de temperatuur van een bepaalde stof met 1°C te doen stijgen. In het geval van water is dat 1 kilocalorie… m.a.w. er is 1 kcal energie nodig om de temperatuur van 1 kg water met 1°C te doen stijgen. Tegenwoordig gebruikt men echter de kilojoule als eenheid voor warmte. De verhouding is de volgende:

1 kcal/kg °C = 4,186 kJ/kg °C

Zoals al gezegd is het bak proces een aaneenschakeling van een aantal reacties. De snelheid waarmede deze reacties verlopen, hangt af van de hoeveelheid warmte die aan het systeem toegevoegd wordt. Het is echter noodzakelijk de verschillende reacties goed op te volgen om er voor te zorgen dat de temperatuurgradiënt binnen het deeg niet te groot wordt. In het tegenovergestelde geval zou het stadium waarin de reacties zich bevinden heel verschillend kunnen zijn naargelang we dichter of verder van de korst verwijderd zijn. Dit zou resulteren in minder goede kwaliteit.

De warmte overdracht gebeurt via drie basis mechanismen:

a: Straling
Energie kan overgedragen worden van een lichaam op een ander lichaam door middel van elektromagnetische straling. Elektromagnetische straling plant zich voort met de snelheid van het licht en wordt gekarakteriseerd door zijn golflengte en zijn frequentie. Straling met een golflengte tussen de 0,8 en de 400 µm wordt warmtestraling genoemd omdat zij vrij gemakkelijk door een lichaam geabsorbeerd wordt en omgezet wordt in warmte. Dit soort straling wordt ook wel infrarood genoemd.

Dit soort straling is vrij belangrijk in een aantal ovens, vooral in direct gestookte ovens waarin het product de vlam of de rode gloed kan "zien". Infrarood straling kan met het blote oog gezien worden bijvoorbeeld bij het elektrisch element dat zich in huishoud ovens bevindt en gebruikt wordt om gerechten te grillen. Hierdoor krijgen ze een knapperig bruin korstje. IR-straling wordt dus voornamelijk gebruikt om de oppervlakte knapperig te maken of om voedsel warm te houden (denk aan de rode lampen die boven de gerechten hangen in een aantal zelfbediening restaurants).

Meer moderne systemen van verwarming gebruiken microgolven of dielectrische verwarming of radiogolven. Het is echter belangrijk te onthouden dat straling geen medium nodig heeft om zich voort te planten… het werkt ook in het luchtledige.

b: Geleiding

Wanneer een stof wordt verwarmd, beginnen de moleculen van die stof sneller te oscilleren. Die oscillatie wordt overgedragen van de ene molecule op de andere, van een lichaam op een ander lichaam dankzij het contact dat er bestaan tussen de twee lichamen. Het bakken door geleiding vereist dus een intiem contact tussen het deeg enerzijds en de warmtebron anderzijds. De snelheid waarmee de warmte van het ene lichaam over gaat op het andere lichaam hangt af van twee factoren:

• De grootte van het contact oppervlakte.
• Het verschil in temperatuur dat er bestaat tussen de twee lichamen.

Geleiding is een belangrijk aspect van het bakken. Het deeg is namelijk in contact hetzij met de bakplaat, hetzij met de ovenmat (metaal of steen) of met de bakvorm. Het contact tussen de twee kan heel intensief zijn en de warmte overdracht kan vrij snel verlopen vooral bij dunne producten. De warmte overdracht wordt beïnvloed door de geleidingscoëfficiënt. In het geval van brood is variabel naarmate het bak proces vordert omdat hij afhankelijk is van het vochtgehalte van het deeg, de temperatuur van het product en met de structuur van het product. Tijdens het bakken verandert de structuur van het product, nl. van deeg naar brood en de geleidingscoëfficiënt is afhankelijk van de structuur. De volgende tabel geeft een overzicht van enkele geleidingscoëfficiënten:

Geleidingscoëfficiënten

c: Convectie

Warmte-uitwisseling door convectie is het resultaat van het mengen van koude en warme gedeeltes van een medium. Voor convectie is er dus beweging nodig. Convectie gebeurt op natuurlijke wijze als er een verschil in dichtheid is in het medium. Warme lucht is lichter en heeft daarom de neiging van te stijgen, terwijl koude lucht zwaarder is en de neiging heeft te dalen. Het gevolg is dat er een op- en neerwaartse beweging ontstaat van lucht en deze beweging zorgt voor warmte-uitwisseling tussen de warme en de koude lucht. In een oven doet die natuurlijke circulatie zich ook voor, maar deze is natuurlijk heel inefficiënt. Wel moet men in het oog houden dat lucht niet het enige medium is dat in de oven aanwezig is. Er is ook bijvoorbeeld waterdamp aanwezig in de bakkamer.

Natuurlijke convectie is traag, inefficiënt en onregelmatig. De resultaten ervan zijn voorspelbaar: een onregelmatig bak proces en een onregelmatige kwaliteit. Convectie hangt af van een aantal factoren en kan niet in een eenvoudige wiskundige vergelijking vastgelegd worden. De voornaamste factoren die de convectie beïnvloeden zijn:

• De eigenschappen van het medium (dichtheid, viscositeit, soortelijke warmte, thermische geleiding).
• De natuur van de oppervlaktes die de warmte gaan absorberen.
• De snelheid waarmede het medium circuleert in de bakkamer.

Hoe dan ook, de thermische capaciteit van convectie is recht evenredig met de grootte van de oppervlaktes die meespelen in de warmte-uitwisseling en met het temperatuurverschil tussen het warmere lichaam en het koudere lichaam.

Warmte overdracht in het deeg

In het voorgaande hebben we bekeken hoe de warmte van de omgeving door het deeg kan opgenomen worden. De manier waarop de warmte zich echter in het deeg zelf voortbeweegt berust op een totaal ander mechanisme en heeft niets meer te maken met straling, geleiding of convectie.

De hoeveelheid vocht die aanwezig is in het deeg varieert van 43 % tot 48 % van het totaal gewicht van het deeg. Toen we het belang en de invloed van het kneden bekeken hebben, hebben we vastgesteld dat het water reageert met andere ingrediënten (absorptie door de eiwitten, de rol van de pentosanen en de fysische staat van het zetmeel). Gedurende het bak proces doen zich twee belangrijke veranderingen voor in het deeg.

• Het vrije water migreert naar het zetmeel maar ook een gedeelte van het water dat gebonden is aan het gluten gaar migreren naar het zetmeel. Dit proces begint bij ongeveer 60°C en is een aspect van de verstijfseling van het zetmeel. Deze verandering ligt aan de basis van de structuur van de kruim. De hoeveelheid water die in het deeg aanwezig is, is echter onvoldoende om al het zetmeel te verstijfselen. Om een volledige verstijfseling van het zetmeel te bekomen, zou er een verhouding water: zetmeel nodig zijn van 3 op 1. In het deeg is die verhouding echter ongeveer 1 op 1.

• Het water gaat ook verdampen tijdens het bak proces Er verdampt ongeveer 10 à 12 % van het totale gewicht van het deegstuk. Studies hebben aangetoond dat dit water in feite onttrokken wordt aan het laagje kruim dat net onder de korst zit (tot zo ongeveer 1 cm onder de korst). In de volgende tabel kan men de resultaten zien van vocht bepalingen die gebeurd zijn op stukjes kruim die zich steeds verder weg van de korst bevonden.

Vochtgehalte van de kruim tijdens het bakken

Uit deze tabel kan men gemakkelijk afleiden dat het vochtgehalte in gans de kruim ongeveer dezelfde is op ongeveer 1 à 1,5 cm na, juist onder de korst. Het vochtgehalte op 0 mm diepte betekent uiteraard het vochtgehalte van de korst.

Het proces van het warmte transport binnen in het deeg kan men best als volgt beschrijven. Onder invloed van de stijgende temperatuur gaat het water net onder de oppervlakte van het deegstuk beginnen koken. Er gaat zich waterdamp vormen en deze gaat zich verplaatsen in alle richtingen. Een gedeelte van de waterdamp ontsnapt via de korst, een ander gedeelte gaat zich naar het centrum van het deeg verplaatsen. Dit gedeelte komt in aanraking met kouder deeg en gaat condenseren. Door het condenseren wordt condensatiewarmte vrijgemaakt en deze gaat op zijn beurt het deeg opwarmen. Men kan dit proces het beste vergelijken met een het gevoel dat men krijgt wanneer men een sauna binnen gaat. De warme stoom gaat condenseren op de koudere huid, er treedt condensatie op en men krijgt warm; de temperatuur van de huid stijgt. Door de condensatie gaat de koudere laag binnen in het deeg opgewarmd worden, het water begint te koken en er gaat zich opnieuw waterdamp vormen. Op die manier verplaatst de waterdamp zich geleidelijk naar het centrum van het deeg. Dit proces gaat door totdat het deeg 100°C bereikt heeft. Het verplaatsen van de waterdamp noemt men diffusie. En het water verplaatst zich naar het centrum van het deegstuk. Dit kan middels een vrij eenvoudige proef aangetoond worden.

In de volgende tabel ziet men de resultaten van een aantal vocht bepalingen Enerzijds heeft men het vocht bepaald van het deeg en anderzijds het vocht van het brood voor afkoelen en na afkoelen. De resultaten tonen duidelijk aan dat het water zich verplaatst naar het (thermisch) centrum van het deeg. Ook interessant is het vast te stellen dat het vochtgehalte van de kruim na afkoelen gelijk is aan het vochtgehalte van het deeg. Met andere woorden het verlies aan vocht van het rauwe product (deeg) in vergelijking met het gebakken product (brood) is een gevolg van de vorming van de korst.

Vochtgehalte van deeg en brood

In het centrum van het deeg is de temperatuur dus lager dan die aan de buitenkant, waardoor er een stroom van vocht van buiten naar binnen optreedt. Tegelijkertijd wordt de CO2 die aanwezig is uit het deeg naar buiten verplaatst. De drijvende kracht achter deze verschijnselen noemt diffusie. Diffusie betekent dat er een stroom (verplaatsing) optreedt als gevolg van concentratie- of drukverschillen.

Uit dit model volgen drie belangrijke conclusies:

• De omstandigheden van temperatuur en vocht in de bakkamer hebben geen directe invloed op de warmte penetratie in het deeg en in de kruim. De beperkende factor is de 100°C die binnen in het brood blijven bestaan zolang er water aanwezig is op het grensvlak korst
• Wanneer de dikte van de korst relatief klein is ten opzichte van het totale volume van het brood, wordt de baktijd bijna uitsluitend bepaald door de geometrie van het brood. Met andere woorden het is de driedimensionale vorm van het deeg die de baktijd bepaalt.
Als men één kilo deeg neemt en men maakt er een brood van 1 cm dik dan is de baktijd niet langer dan pak weg 12 minuten. Gaat men van diezelfde kilo deeg een groot rond brood maken, dan is de baktijd zeg maar 45 minuten.
• De temperatuur waarbij men bakt beïnvloedt dus nauwelijks de baktijd, maar hij gaat wel de kleur van de korst bepalen. Zo kan het zijn dat, wanneer de baktemperatuur te hoog is, dat de korst al te donker is vooraleer het brood gaar is m.a.w. gebakken is tot in het centrum van het deeg. Door bij een hogere temperatuur te bakken wordt de korstvorming versneld, niet de kruimvorming.

Soortelijke warmte van deeg

Volgens het model dat we hierboven beschreven hebben, is de theoretische hoeveelheid warmte die we nodig hebben om brood te bakken, samengesteld uit volgende onderdelen:

• De hoeveelheid warmte nodig om het deeg op te warmen van de omgevingstemperatuur (narijskast) tot 100°C zonder verdamping van vocht
• De hoeveelheid warmte nodig om voldoende water te verdampen; de hoeveelheid water die verdampt wordt is natuurlijk gelijk aan het gewichtsverlies van het deegstuk
• Het "verhitten" van de korst om de gewenste korst eigenschappen te genereren.

Het berekenen van de soortelijke warmte van deeg is vrij eenvoudig en wordt geïllustreerd in de volgende tabel:

Soortelijke warmte (sw) van deeg.

Vochthuishouding in de bakruimte en in het brood

a: Het vocht in de bakruimte

Vooraleer dieper in te gaan op dit thema, gaan we enkele basis principes - die verband houden met water, mist, condensatie enz. - op een rijtje zetten.

We zijn vertrouwd met water in vloeibare vorm en in vaste vorm (ijs), maar water bevindt zich ook in de ons omringende lucht als een onzichtbaar en reukloos gas dat waterdamp wordt genoemd. Met een eenvoudige proef kan men bewijzen dat er waterdamp in de lucht zit. Adem uit op een spiegel en je zult zien dat deze aandampt. De waterdamp wordt zichtbaar.

Ongeveer 90 % van de waterdamp is afkomstig van oceanen. Het water verandert van vloeistof in gas door verdamping. Watermoleculen zijn polair, hebben tegengestelde elektrische ladingen en zijn daardoor, ondanks hun beweging, met elkaar verbonden. Door verwarming gaan de moleculen in water sneller bewegen. Bij een bepaalde snelheid kunnen sommige moleculen zich van elkaar losrukken en in de vorm van gas (waterdamp) ontsnappen. Des te meer het water wordt verwarmd, des te groter de hoeveelheid waterdamp.

Lucht kan slechts een bepaalde hoeveelheid waterdamp bevatten. Die hoeveelheid hangt af van de temperatuur van de lucht. Hoe warmer de lucht, hoe meer waterdamp hij kan opnemen. Wanneer de lucht niet méér waterdamp kan bevatten, heeft hij zijn verzadigingspunt bereikt. De waterdamp in de lucht begint te condenseren, dat wil zeggen hij gaat terug over in vloeistof. De temperatuur waarbij waterdamp begint te condenseren noemt men het dauwpunt. Men kan het ook omdraaien : het dauwpunt is de temperatuur waartoe de lucht bij gelijkblijvende luchtdruk en vochtigheid afgekoeld moet worden, om verzadiging (mist, condensatie) te krijgen. Als condensatie plaatsvindt nabij het oppervlak zullen de watermoleculen op allerlei uitsteeksels aan elkaar klitten en kleine druppeltjes vormen die samen dauw worden genoemd.
 

Ligt de temperatuur aan het oppervlak onder het vriespunt (of ligt het dauwpunt onder de 0°C) dan verandert de waterdamp direct in ijskristallen. Dit is een proces dat sublimatie wordt genoemd. Als de dauw ontstaat voordat de temperatuur onder nul daalt, zullen de druppeltjes later bevriezen. Beide soorten ijsvorming worden rijp genoemd.

Als de atmosfeer alleen uit gas bestond, zou er boven de grond geen condensatie kunnen plaatsvinden omdat er niets was waarop de waterdamp kon condenseren. In werkelijkheid zit de lucht echter vol met microscopisch kleine zwevende deeltjes, zoals stofdeeltjes en kristalletjes zeezout. Op deze condensatie kernen kan waterdamp condenseren. Wanneer de condensatie vlak boven de grond plaatsvindt, ontstaat er mist. Gebeurt het op grotere hoogte dan ontstaan er wolken. Eigenlijk gaat het op hetzelfde proces: mist is niets anders dan een laag wolken die het aardoppervlak raakt.

De hoeveelheid waterdamp in de lucht wordt uitgedrukt in luchtvochtigheid.

De absolute vochtigheid is een maat voor het volume waterdamp in een bepaalde hoeveelheid lucht bij de gemeten temperatuur. Aangezien de hoeveelheid waterdamp die de lucht kan bevatten toeneemt met de temperatuur, gebruikt men liever de relatieve vochtigheid.
De relatieve vochtigheid wordt uitgedrukt in procenten van de hoeveelheid waterdamp die nodig zou zijn om de lucht bij de betreffende temperatuur verzadigd te maken. Verzadigde lucht heeft per definitie een vochtigheid van 100 %. Dit wil zeggen dat er bij de heersende temperatuur niet meer water kan verdampen.

Volledig droge lucht heeft per definitie een relatieve vochtigheid van 0 %.

Lucht van 11,4°C kan maximaal 10,7 cm3 waterdamp per m3 bevatten. De relatieve vochtigheid is dan 100 %. Een relatieve vochtigheid van 75 % wil zeggen dat de lucht driekwart van zijn maximale hoeveelheid waterdamp bevat. Als de hoeveelheid waterdamp constant blijft dan zal de relatieve vochtigheid dalen als de temperatuur stijgt. In dit voorbeeld zal de relatieve vochtigheid dalen tot 50 % als de temperatuur stijgt van 11,4°C tot 24,2°C omdat de lucht dan 21,4 cm3 waterdamp per m3 kan opnemen.

Tenslotte kan men ook nog spreken over het specifiek vochtgehalte : g water per 1000 g lucht. Deze eenheid is niet afhankelijk van de temperatuur of de druk en is daarom beter geschikt om processen met elkaar te vergelijken. Een specifiek vochtgehalte van 0 betekent dat de lucht absoluut droog is, terwijl 1000 g water per kg lucht betekent dat de lucht verzadigd is.

Aangezien het specifiek vochtgehalte onafhankelijk is van temperatuur en druk, betekent dit dat wijzigende condities in de bakkamer, de resultaten niet gaan beïnvloeden.

Het meten van de relatieve vochtigheid in de bakruimte is altijd problematisch geweest omdat er, tot voor kort, geen goede instrumenten voor beschikbaar waren. Tegenwoordig heeft men een aantal mogelijkheden die op een van volgende principes berusten:

• Een sonde, die temperaturen tot 600°C aankan, wordt door de ovenwand gemonteerd en gaat de aanwezige zuurstof meten die in de bakkamer aanwezig is. Er bestaat immers een lineaire verhouding tussen de hoeveelheid aanwezige zuurstof en de hoeveelheid vocht. De zuurstof die men meet kan slechts van twee bronnen afkomstig zijn, nl. de zuurstof aanwezig in de lucht (en die is genoegzaam bekend, circa 20 %) en de zuurstof aanwezig in waterdamp (H2O). Dit type instrument geeft geen betrouwbare resultaten indien men werkt met direct gestookte ovens omdat de verbrandingsgassen een wisselende hoeveelheid zuurstof kunnen bevatten (O2).

• Een ander type meetinstrument gaat een gedeelte van de atmosfeer die in de bakruimte aanwezig is, daaruit afzuigen. Men zorgt er voor dat er geen condensatie optreedt en dan gaat men met een klassieke droge en natte thermometer het vochtgehalte bepalen dat in de lucht aanwezig is.

De hoeveelheid vocht aanwezig in de bakruimte hangt hoofdzakelijk af van drie zaken:

• De hoeveelheid stoom die de bakker zelf toevoegt bij het begin van het proces (het zogenaamde "stomen").
• Het water dat vrijkomt uit het product gedurende het bakken.
• De mate waarin en de snelheid waarmede het vocht uit de bakkamer geëvacueerd wordt.

De aanwezigheid van stoom en de hoeveelheid ervan, is een aspect van het bak proces dat we onvoldoende onder de knie hebben, en verder zou moeten uitgediept worden. Het zogenaamde "stomen" heeft echter drie effecten:

1: Om te vermijden dat de korst te wild scheurt, gaat de toevoeging van stoom de oppervlakte van het deeg soepel houden tot op het moment dat de druk binnen in het deeg (fenomeen dat op zijn beurt het gevolg is van de versnelde gisting in de bakkamer en van het uitzetten van de CO2 door de oplopende temperatuur) niet meer groter wordt. Met andere woorden het stomen heeft een positieve invloed op de ovenrijs.

2: Bevordert de warmte overdracht van de bakruimte naar het deeg of naar de bakvorm toe. Bij het condenseren van waterdamp komt er condensatiewarmte vrij en deze is gelijk aan 2,26 kJ per gram.

3: Het verbetert het visueel aspect van de korst: de korst gaat meer glimmen en dat is een gevolg van het zetmeel en de suikers die gaan oplossen in het condenswater.

Door het stomen kan de lucht 600 tot 4000 g vocht bevatten per kilogram droge lucht. Het water dat gaat condenseren heeft een temperatuur die tussen de 85°C en de 95°C ligt. Als gevolg daarvan gaat het deegoppervlak vrij snel die temperatuur dan ook bereiken.

Er moet opgemerkt worden dat het blinken van de korst alleen optreedt als de temperatuur van de oppervlakte beneden of gelijk is aan het dauwpunt. Slechts dan is er voldoende vocht aanwezig om de "zetmeelpasta" de vormen die nodig is om glans op de korst te krijgen.

Hoewel bakkers soms denken dat er veel soorten stoom bestaan, moet het gezegd worden dat er, op de keper beschouwd, maar twee soorten bestaan :

1: Droge verzadigde stoom: stoom die zich bij het kookpunt bevindt en geen fijne waterdruppeltjes in suspensie bevat.
2: Oververhitte stoom: stoom die, bij de heersende luchtdruk, zich op een temperatuur bevindt die hoger ligt dan het kookpunt.

De verwarring ontstaat in feite omdat droge verzadigde stoom waterdruppeltjes kan bevatten en de hoeveelheid waterdruppeltjes in suspensie bepalen de kwaliteit van de stoom. Indien de kwaliteit van de stoom, die in een stoomketel geproduceerd wordt, 95 % is, dan bevat hij 95 % droge verzadigde stoom en 5 % waterdruppeltjes. Als die stoom verder opgewarmd wordt (zonder dat er vocht aan toegevoegd wordt) gaat hij eerst droge verzadigde stoom worden en daarna oververhitte stoom. Als oververhitte stoom dus afgekoeld wordt, verandert hij in droge verzadigde stoom waarin zich waterdruppeltjes bevinden. Men spreekt over "natte stoom".

Een ander punt waarom er soms verwarring ontstaat, is het feit dat zowel droge verzadigde stoom als oververhitte stoom onzichtbaar zijn. Het water bevindt zich in de gasfase. Alleen wanneer die stoom afkoelt ontstaat er condens, die als minuscule waterdruppeltjes blijft zweven in de stoom, waardoor er een zichtbare mist ontstaat.

Men moet ook rekening houden met het aspect "druk", hoewel het nu wel voor iedereen duidelijk zal zijn dat lage druk stoom (dus lage temperatuur) de voorkeur geniet voor gebruik in broodovens. Stoom bij een druk van 69 kilopascal (= 0,69 bar of 517 mm Hg) heeft een temperatuur van 115°C. Ideaal gebruikt men dus lage druk stoom tussen de 15 kilopascal (= 100 mm Hg) en 35 kilopascal (= 260 mm Hg).

Tenslotte is er ook nog de snelheid waarmee de stoom de oven binnenkomt (en afgezogen wordt). Alle bakkers zijn het er wel over eens dat men droge verzadigde lage druk stoom moet gebruiken gedurende de eerste 3 minuten van het bak proces In de praktijk echter zien we dat die stoom op enorm veel verschillende manieren naar het deeg kan geleid worden. Een studie heeft uitgemaakt dat de snelheid waarmee de stoom ingebracht wordt varieert tussen de 3,5 km/uur (= 0,9 m/s) en 395 km/uur (= 110 m/s).

Onderzoek heeft uitgewezen dat de snelheid niet te hoog mag zijn omdat deze ook de warmteverdeling in de bakkamer verstoord. Lage druk stoom en lage snelheid geven de beste resultaten. Met lage snelheid bedoel ik 7 m/s (circa 26 km/uur).

Anderzijds mag men niet uit het oog verliezen dat waterdamp IR-straling gaat absorberen waardoor de warmte-uitwisseling vertraagd wordt in direct gestookte ovens naarmate men meer stoom gaat toevoegen.

De waterdamp die uit het product ontsnapt gedurende het bak proces blijft als het ware vastkleven aan de oppervlakte van het brood en vormt op die manier een heel dun laagje waterdamp die een isolerend effect gaat hebben. Het fenomeen van het vastkleven aan de oppervlakte noemt men adhesie en het feit dat het een isolerend effect heeft is vrij gemakkelijk te begrijpen als men er zich van bewust is dat de temperatuur van die licht oververhitte damp rond de 105°C à 110°C zal liggen. Met andere woorden net boven de korst "zweeft" er als het ware een laagje waterdamp. Men tracht door verhoogde ventilatie dit laagje weg te blazen om op die manier de warmte uitwisseling te bevorderen. Dit wordt in de zogenaamde "impingment" ovens toegepast en men krijgt in bepaalde gevallen een verkorting tot 15 % van de totale baktijd. Wel moet men er zich ook van bewust zijn dat in deze ovens de korsteigenschappen totaal anders zijn. Maar in het geval van bijvoorbeeld voorgebakken pizzabodems, waar men er ook belang bij heeft dat de saus niet in de voorgebakken bodem gaat dringen, wordt deze techniek courant toegepast.

b: Relatie vocht in de bakruimte - vochtgehalte van het brood

Ook dit is een onderwerp waar de meest uiteenlopende theorieën over bestaan. Met de volgende tabellen hoop ik een aantal misvattingen uit de wereld te helpen.

Baktijd en vochtgehalte van het brood.

De baktijd is met 20 % verhoogd (4 minuten meer) maar het vochtgehalte verandert nauwelijks (1,3 % in absolute waarde)

Baktijd en vochtgehalte van het brood.

Als we deze resultaten vergelijken met deze van de voorgaande tabel, dan stellen we vast dat het toevoegen van 4 liter meer water op 100 kg bloem, een brood geeft dat slechts 1 % meer vocht bevat.

Baktijd en vochtgehalte van het brood.

Uit deze resultaten kunnen we twee conclusies trekken:

1: Naarmate de baktijd langer wordt, daalt het vochtgehalte van het brood. Dit lijkt van zelf sprekend, maar soms is het goed ook de evidente dingen even op papier te zetten.
2: Naarmate men meer water toevoegt, gaat het vochtgehalte van het eindproduct niet in dezelfde mate stijgen. Dit betekent dat "meer water" niet noodzakelijk synoniem is van "malser brood".

c: Voorbakken

De technologie van het voorbakken heeft in de laatste 40 jaar veel vooruitgang geboekt. Toen eind van de jaren 70 de eerste voorgebakken stokbroden in de Belgische supermarkten verschenen, waren die echt alles behalve van goede kwaliteit. Als men ze niet opgegeten had voor men ooit aan de kassa kwam om te betalen, kon men ze al even goed deponeren bij het afval.

Het doel van het voorbakken is het brood te bakken m.a.w. de kruim moet gevormd zijn, de korst moet voldoende dik zijn om het product zijn vorm te laten behouden. De atmosfeer in een oven bestaat voor het grootste gedeelte uit waterdamp. Het dauwpunt in de oven ligt tussen de 90°C en 100°C. Zodra men een kouder deegstuk in de oven plaatst, stijgt de temperatuur aan de buitenkant van het deegstuk vrijwel onmiddellijk door condensatie van waterdamp. Dat heeft een aantal voordelen. De korst gaat meer glanzen (zetmeel lost op in het water en dat zorgt voor de glans) waardoor tijdens het nabakken de korst een mooiere kleur gaat krijgen.

Een ander gevolg van die "overmatige" condensatie is dat de korst minder gaat scheuren in vergelijking met een droge bakkamer. Door de condensatie rekt de korst mee als het deeg gaat uitzetten.

De oventemperatuur wordt lager gekozen dan bij een normaal bak proces, zo tussen de 140°C en 160°C. Het klinkt misschien wel logisch om ook de baktijd in te korten, dit is echter geen goed idee. Voor het behoud van de vorm van het brood is het van belang dat de korst aan het einde van het voorbakken voldoende stevig is. Is dat niet zo, dan bestaat het gevaar dat de structuur gedeeltelijk inzakt. Het is dus aangeraden de baktijd slechts een beetje korter te nemen dan de baktijd voor "normaal" brood.

De invloed van het bakproces op de smaak en het aroma van het brood

Tijdens het bakken verdampt er niet alleen water, maar gaan ook nog andere vluchtige stoffen ontstaan. Een aantal van deze stoffen vervliegen – en in het bijzonder de ethylalcohol – bij temperaturen beneden de 100°C. Daarnaast worden tijdens het rijsproces nog een hele reeks aromatische stoffen gevormd (aldehyden, ethers, zuren enz.) die tijdens het bakken uit het deeg vrijkomen. Het vervliegen zijn van deze stoffen wordt niet alleen bepaald door de concentratie van deze stoffen in het deeg, maar ook de capaciteit van het deeg om deze gassen te vast te houden. Door de stijgende temperatuur gaan er ook nieuwe stoffen gevormd worden tijdens het bakken. Door de afbraak van kleine hoeveelheden aminozuren gaan er stoffen ontstaan die tot de familie van de mercaptanen behoren. Als deze stoffen dragen bij tot het uiteindelijke aroma van het brood.

De factor die echter het meeste bijdraagt tot het ontstaan van de smaak en het aroma van het brood, is de vorming van de korst. Aan de oppervlakte van het deeg worden temperaturen bereikt van ongeveer 200°C. Boven de 180°C treden er niet enzymatische reacties op o.a. die van Maillard en karamellisatie reacties. Deze gaan gepaard met de vorming van die stoffen die verantwoordelijk zijn voor de typische smaak en geur van de broodkorst. Het zijn zeer complexe reacties waarvan het mechanisme nog niet helemaal gekend is. Het heeft ook geen zin om hier dieper in te gaan op deze reacties. Het volstaat dat men onthoudt dat suikers en aminozuren, in aanwezigheid van water en bij hoge temperatuur, een hele reeks stoffen vormt o.a. melanoïden en andere ethercyclische stoffen die de organoleptische sensatie van gegrilde producten teweeg brengen.

Enkele slotbeschouwingen

a:  De belegging van de deegstukken op de ovenmat

Om een beheersbaar productie proces te hebben is het noodzakelijk dat men het aantal kg per m² zoveel mogelijk constant houdt. De baktijd is dus niet alleen afhankelijk van de driedimensionale vorm van het brood (en dat is en blijft de voornaamste factor) maar ook van het aantal kg deeg dat er zich per m² ovenmat bevindt. Dit is nogal evident als men denkt aan de hoeveelheid massa er van kamertemperatuur moet verwarmd worden tot 100°C.

b: Wanneer is een brood gebakken ?

Op zichzelf een zeer intrigerende vraag. Stel de vraag aan 100 bakkers en men krijgt 100 verschillende antwoorden. Gebakken zijn heeft mijns inziens niets te maken met de kleur van de korst. Een voorgebakken brood is ook gebakken. En wat van de gestoomde producten die men heel veel in het Verre Oosten vindt ? Persoonlijk denk ik dat een brood gebakken is wanneer de temperatuur in het centrum 100°C bereikt heeft en men moet die temperatuur voldoende lang aanhouden om de structuur van de kruim te stabiliseren. Uit ervaring weet ik dat de tijd dat men het product moet verder bakken om een stabiele kruim te bekomen ongeveer 1/3de van de totale baktijd moet bedragen. Gedurende dit laatste derde kan men ook de temperatuur verhogen om een bepaalde korstkleur te verkrijgen, of omwille van wettelijke aspecten m.b.t. vochtgehalte of om de dikte van de korst te beïnvloeden.

Wat wel dient gezegd te worden is dat het brood voldoende moet gebakken zijn. Een van de grootste misvattingen die er in de bakkerij wereld bestaan is het idee dat men door minder lang te bakken, een vochtiger brood gaat krijgen dat langer houdbaar (lees malser) zal zijn. Dikwijls gaat men dat ook doen in industriële bakkerijen omdat het brood dan vrij lang op voorhand gemaakt wordt zodanig dat het nog staat uit te drogen vooraleer het in de supermarkten geleverd wordt. De volgende tabel toont duidelijk aan dat een onvoldoende gebakken brood uiteindelijk een product geeft van mindere kwaliteit dan een product dat goed gebakken was.

Baktijd en kwaliteit van het brood

Uit de voorgaande tabel blijkt overduidelijk dat het brood dat te weinig gebakken was, 24 uur later helemaal verschrompeld was. Het volume verlies is er de oorzaak van dat de korst helemaal gaat rimpelen en dat het brood het niet meer strak uitziet.

c: Tien vragen

Ik ben er mij van bewust dat ik niet diep ingegaan ben op de verschillende types ovens die er bestaan. Men kan ovens indelen op verschillende manieren:

• Type verwarming: gas, olie, elektrisch maar ook direct of indirect.
• Statische ovens of niet: tunneloven maar ook een roterende oven is een niet-statische oven.
• Bakvloer: metalen mat of stenen vloer.

Nochtans denk ik dat men zich volgende vragen moet stellen van de aanschaf van een nieuwe oven:

• Welk type producten moeten er in de oven gebakken worden ?
• Hoeveel plaats is er beschikbaar voor het inplanten van de nieuwe oven ?
• Moet er al dan niet stoom voorzien worden ?
• Welke hoeveelheid producten moeten er gebakken worden en in welk tijdsbestek moet dit gebeuren ?
• Over welk type oven beschikt men nu ?
• In hoeverre moet de oven geautomatiseerd en gecomputeriseerd zijn ?
• Welk bakdiagram wordt er nagestreefd en hoe flexibel moet dat instelbaar zijn ?
• Welk type van energiebron is er beschikbaar ?
• In hoeverre moet temperatuur en vocht controleerbaar zijn in de bakruimte ?
• Welk prijskaartje hangt er aan de oven ?