【第４回 生活環境懇話会（日本熱物性学会研究会）】

パンの美味しさは焼き方でどう変わる？

敷島製パン株式会社
生産技術部 生産技術開発Ｇ 山田 盛二Ⓒ SHIKISHIMA BAKING CO,.LTD

２００８年６月１４日

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［パンの美味しさとは？］（１） 外観（２） 触感（３） 風味（４） 食感（５） 食味（６） 咀嚼性・（７） 安全性Ⓒ SHIKISHIMA BAKING CO,.LTD

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米国では、FDA（米国食品医薬品局）が2006年1月から、加工食品の1サービング（1食）当たりのトランス脂肪酸量の表示を義務付けました。FDA規定では、トランス脂肪酸量が0.5g未満/サービングであれば、食品表示ラベルに「トランス脂肪酸フリー（ゼロ）」と表示することができます。
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6中種法による製パン工程(Sponge dough method)

中種ミキサー工程
中種ミキサー工程(Mixing)(Mixing)

第一発酵工程第一発酵工程(Fermentation)(Fermentation)

本捏ミキサー工程
本捏ミキサー工程(Mixing)(Mixing)
分割工程
分割工程(Dividing)(Dividing)

整形工程
整形工程
(Molding)(Molding)

中間発酵工程中間発酵工程(Intermediate(Intermediateproofing)
proofing)

丸め工程
丸め工程
(Rounding)(Rounding)

最終発酵工程最終発酵工程(Proofing)(Proofing)

焼成工程
焼成工程
(baking)(baking)

冷却工程
冷却工程(cooling)(cooling)Ⓒ SHIKISHIMA BAKING CO,.LTD

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7スパイラルオーブン

デッキオーブン

トンネルオーブン

ラックオーブンⒸ SHIKISHIMA BAKING CO,.LTD

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研究背景
焼成工程・・最終的に品質を確定させる最も重要な工程の一つ
焼成工程・・最終的に品質を確定させる最も重要な工程の一つ
熟練作業者の経験と勘による技能に頼るところが大熟練作業者の経験と勘による技能に頼るところが大消費者ニーズの変化
消費者ニーズの変化（安全、トレーサビリティーの重要性、個性的、高品質な製品への要求）（安全、トレーサビリティーの重要性、個性的、高品質な製品への要求）
内部温度や含水率経時的な変化は食品の品質の中でも、特内部温度や含水率経時的な変化は食品の品質の中でも、特に食感に大きく影響し、加熱工程における熱と物質の輸送メカに食感に大きく影響し、加熱工程における熱と物質の輸送メカニズムの定量的な把握
ニズムの定量的な把握
外観上の安定した品質を作りこむためには、食パン表面色に外観上の安定した品質を作りこむためには、食パン表面色に関して、影響する反応を特定することが重要関して、影響する反応を特定することが重要
品質管理あるいは、新技術、新製品開発に大きな意味を持つ。
品質管理あるいは、新技術、新製品開発に大きな意味を持つ。
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10焼成過程に関する研究
焼成過程における主な変化① 化学的変化・・・メイラード反応やカラメル化反応等による表面着色および澱粉の糊化反応② 物理的変化・・・水分蒸発を伴う熱および物質移動③ 構造的変化・・・イースト発酵およびクラスト形成による密度変化
・ 食パン焼成過程における熱移動に関する研究(1993,1995 Seiji.Y et al)
・ 食パントースト時における熱および物質移動に関する研究(1996,1998 Seiji.Y et al)
・ 食パンの着色に関する速度論的解析(1993,2002 Seiji.Y et al)
・ 食パン焼成過程におけるクラスト形成のメカニズム(2000～Ⓒ SHIKISHIMA BAKING CO,.LTD

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Seiji.Y et al)11

20.51%(259,262 t )Cake, Pie,Cake Doughnuts

White Bread

49.50%(625,663 t )Roll, Buns,
Pastry,The annual amount ofproduction of bread: 1,264,058 t

29.99%(379,133 t )The amount of production by the item of bread in Japan.
(The source by Food Agency (Japan))Ⓒ SHIKISHIMA BAKING CO,.LTD

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12①②③④

The flow of the product at the continuous manufacturing line .
(①after the final proofer, ②before the oven , ③after the oven , ④after the depanner)Ⓒ SHIKISHIMA BAKING CO,.LTD

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13解析モデル(Coordinate system of analysis)

食型Ｚ
Ｘ

Ｙ

計算モデルのメッシュ分割数→９×１４×１５＝１８９０メッシュⒸ SHIKISHIMA BAKING CO,.LTD

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14シミュレーション結果（内部温度変化）
200180oTemperature [ C]

160

炉内温度

140120熱+物質移動10080

実測値

604020

熱移動のみ

005101520253035

Process time [min]Center of bread dough (Heat trans fer Calculation)

Temp.of pan on upper s urface(Heat trans fer)

Baking temperature at 180℃Center of bread dough (meas urement)

Center of bread dough(Heat and mas s trans fer)

Temp of pan on upper s urface(Heat and mas s trans fer)

Fig Temperature change of bread dough during bakingⒸ SHIKISHIMA BAKING CO,.LTD

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15シミュレーション結果（水分蒸発量）

Evaporated moisture quantity [g]60
Baked at 180℃

50

実測値
熱移動のみ

40302010

熱+物質移動00510

Calculation(Heat transfer)

1520
Process time [min]Measurement

253035

Calcuation(Heat and mass transfer)

Fig Change of moisture quantity evaporated from bread dough during bakingⒸ SHIKISHIMA BAKING CO,.LTD

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16Porosity （ー）0.85

クラム部分では、焼成の進行に伴って、空隙率が上がっている⇒密度が下がっている

0.80

クラスト近傍では、焼成の進行に伴って、空隙率が落ちている⇒密度が上がっている

0.75
１２０℃ crust
１３０℃ crust
１４０℃ crust
１５０℃ crust

0.70
010

１２０℃ crumb
１３０℃ crumb
１４０℃ crumb
１５０℃ crumb

2030
Time （min）

4050

クラスト及びクラム部分の密度（空隙率）計測結果Ⓒ SHIKISHIMA BAKING CO,.LTD

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17クラスト部近傍における密度分布の測定結果

外層部から１mmづつ切削した
残存部の重量測定結果（↓）
5.0weight , g

20mm

4.5
4.03.53.02.52.005101520length , mm

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18Evaporated moisture quantity , g

180160f(t) = -0.0030t3 + 0.1729t2 + 1.708t ‐ 1.629

14012010080604020

一般的な焼成時間では、９％程度の水分が蒸発する。

001020Time , min3040

角形食パン焼成過程における水分蒸発量の推移.
θp= 140℃, dough weight = 1500g.
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19焼成初期は、８０％程度が顕熱（温度変化）として、消費される。
0.5
Amount of heat transfer , kW

Heat transfer to the bread dough0.4

焼成後期は、９０％以上が潜熱（水分蒸発）として、消費される。

0.30.2f ’(t) = -0.0090t2 + 0.3458t + 1.708
0.1

Latent heat of evaporation
0051015Time , min

202530

供給熱エネルギーと潜熱(状態変化=蒸発)・顕熱(温度変化).
θP=140℃ , dough weight = 1500g.
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201.025min 30min 35min 40min 45min

１－φ [－]

焼成後期は、高密度のクラストが成長する。
焼成中期は、高密度化と水分蒸発が同程度に進行して、見掛け上、クラストの厚さが変化しないが、密度は上昇する。

0.50.215
0.169

5min 10min 12min 15min 20min
0.00510l a [mm]

焼成初期は、低密度のクラストが成長する。
Fig.9 Change of thickness and of crust layer anddensity distribution
for each baking time.
クラスト層の変化Ⓒ SHIKISHIMA BAKING CO,.LTD

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21食パンの着色に関する速度論的解析［目的］
食パンの焼成過程におけるクラスト部の焼色(明度)に関して、・着色の速度を温度と時間の関数で表現する・生地中における糖の配合量が着色に与える影響について把握することを目的とした。

【クラストにおける褐変反応】
カラメル化反応
今まで着色していなかった甘味のある糖が、加熱を受けることにより、薄い黄色から褐色までの色々な着色物質に変わり、さらにマイルドなカラメル臭のあるものや酸味のある物質に変化する反応
アミノーカルボニル反応
アミノ酸、ペプチド、あるいはタンパク質中の遊離アミノ基と還元糖との間で特異的に相互反応がすすみ、最終生成物としてメラノイジン類が生じる反応Ⓒ SHIKISHIMA BAKING CO,.LTD

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85.0１２０℃前
１４０℃前
１５０℃後

80.0

１３０℃前
１４０℃後
１６０℃前半

１３０℃後
１５０℃前
１６０℃後半75.0

明度 [－]

70.0
65.0
60.0
55.0
50.0
45.0
40.0
35.00102030
焼成時間 [分]4050

焼成条件の違いによる食パンの焼色(Ｌ値)の変化（食型温度で制御した場合）Ⓒ SHIKISHIMA BAKING CO,.LTD

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23糖量が与える着色への影響
85.0

4％前半
4％後半

80.0

6％前半
6％後半

8％前半
8％後半

75.0
明度 [－]

70.0
65.0
60.0
55.0
50.0
45.0
40.0010203040

時間 [分]

型温度140℃一定焼成時の焼色の変化Ⓒ SHIKISHIMA BAKING CO,.LTD

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