제빵 이론 - 반죽 익힘(굽기)

1. 굽기의 개요

-굽기(Baking)는 반죽을 고온에서 가열하여 빵의 형태와 구조를 형성하는 과정이다. 오븐 내부에서 열이 전달되면서 반죽 속의 전분과 단백질이 변화하고, 이스트가 죽으면서 최종 제품의 형태가 고정된다.

 

-굽기(익힘)의 방법에는 굽기, 튀기기, 찌기가 있으며, 일반적으로 구워서 익히는 방법이 가장 널리 이용되고 있다.

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2. 굽기의 목적 및 방법

(1) 굽기의 목적

1. 탄산가스와 알코올의 증발, 가스압과 수증기압의 증가로 빵을 부풀린다.
2. 전분을 α화(호화)하여 소화가 잘되는 빵을 만든다.
3. 단백질의 열번성과 전분의 호화로 빵의 구조와 형태를 형성한다.
4. 이스트의 가스 발생력을 멈추게 하고, 각종 효소의 작용도 불활성화시킨다.
5. 껍질에 구운 색을 내고 맛과 향을 향상시킨다.
6. 제품의 성격에 맞는 적절한 수분 함량이 되도록 잉여 수분을 증발시켜 식감과 형태가 좋은 빵을 만든다.(굽기 온도보다는 굽기 시간에 더 영향을 받는다.)
7. ㅁ 수분 증발이 많으면 건조하고 푸석거리는 식감이 되며, 노화가 빠르다.
8. ㅁ 수분 증발이 적어 완제품 내에 수분이 많이 남아있게 되면, 끈적거리며 이에 달라붙는 식감이 되며, 형태를 유지하지 못하고 주저앉을 위험이 있다.

(2) 굽기의 방법

1. 전도(Conduction): 빵틀이 오븐 열에 직접 접촉하여 얻는 열. 팬이나 오븐 내부의 고체 표면을 통해 열이 전달됨
2. 대류(Convection): 오븐 내부의 공기 순환을 통해 열이 전달됨. 대류열의 효율은 복사열의 1/5 정도이기 때문에, 열효율을 증가시키기위해 오븐에 팬을 설치해 강제로 대류시킨다.
3. 복사(Radiation): 적외선에 의한 것으로 가열된 오븐의 측면 및 윗면으로부터 방사된다. 오븐 벽면에서 발생하는 복사열이 반죽에 영향을 줌

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3. 굽기의 반응

(1) 오븐 스프링

1. 오븐스프링이란?
   • 처음 5~8분 동안 반죽의 내부 온도가 49℃까지 오르게 되면서 급격히 부풀어 처음 크기의 1.3배 정도로 부피 팽창을 하는 것을 말한다.
2. 오븐스프링의 요인: 오븐 스프링은 오븐의 열에 의한 가스압과 수증기압에 의해 일어난다. 가스압과 수증기압의 근원에 대한 자세한 내용은 다음과 같다. 
   • 믹싱 시 포집되었던 공기에 가스압이 가해지며 기포벽이 팽창한다.
   • 발효 중에 생성되어 반죽에 녹아있던 탄산가스의 용해도가 굽기 중 반죽 내부 온도 49℃에 이르면서 줄어들고, 남아있떤 탄산가스 기체가 방출되는데, 이 때 가스압이 증가하여 팽창한다.
   • 반죽의 내부 온도가 60~63℃에 이르러 이스트가 사멸할 때까지는 아직 이스트가 활성하기 때문에, 이로 인해 탄산가스가 발생해 점진적으로 팽창한다(이를 가르켜 오븐 라이즈-Oven rise라고 한다).
   • 반죽 내부 온도가 79℃에 이르면 알코올과 수분이 증발하면서 수증기압의 상승으로 인해 팽창한다(알코올의 증발로 인해 빵 특유의 향이 생긴다).

(2) 전분의 호화

• 전분에 물을 가하고 가열하면 팽윤되고 전분 입자의 미세구조가 파괴되는 현상을 호화라고 한다
• 전분은 반죽 내부온도 56~60℃에서 호화를 시작하는데, 74℃에서 단백질이 익으면서 글루텐 밖으로 내보내는 수분을 마저 흡수하며 호화를 진행한다.
• 전분입자는 팽윤과 호화를 통해 단백질과 함께 빵의 구조를 이룬다.
• 외부 층의 전분은 오랜 시간 높은 열을 받아 내부의 전분보다 많이 호화된다.

(3) 단백질의 변성(글루텐의 응고)

• 단백질(글루텐)은 전분 입자 사이를 연결하거나 감싸고 있다가 굽기 중 급격히 열팽창을 하는 동안 골격을 받치는 역할을 한다.
• 74℃에서 응고(변성)가 일어나며 굽기 완료시까지 응고가 천천히 지속된다.
• 단백질이 응고되기 시작하면 수분과의 결합 능력이 상실되며, 단백질의 수분은 전분으로 이동해 전분의 호화에 관여하게 된다.
• 글루텐은 전분과 함께 빵의 내부 구조를 이루는데 도움을 준다.

(4) 효소 작용

• 반죽 내부 온도가 대략 60℃ 부근에 이르기까지는 효소의 활동이 가속화되고 휘발성 물질도 증가하여 반죽이 유연해진다(60℃ 이상이 되면 서서히 감소하다 비활성화된다).
• 글루텐은 프로테아제에 의해 분해되어 연화된다.
• 전분은 α-아밀라아제와 β-아밀라아제에 의해 덱스트린, 맥아당으로 분해되어 부드러워지며 팽창이 수월해진다.
• α-아밀라아제 - 65~83℃ 사이 변성(비활성화)
• β-아밀라아제 - 57~72℃ 사이 변성(비활성화)

(5) 갈색화 반응

• 빵을 구울 때 마이야르 반응과 캐러멜화 반응이 동시에 일어나서 구움색이 갈색화된다.
• 캐러멜화 반응: 당류를 150~160℃ 정도로 가열했을 때 갈색화 되는 반응
• 마이야르(메일라드) 반응: 당류에서 분해된 환원당과 단백질에서 분해된 아미노산이 결합하여 130℃ 정도에서 멜라노이드 색소를 만들어 갈색화 되는 반응

< 캐러멜화가 가장 높은 온도에서 일어나는 당은 설탕(160℃)>

• 전화당은 설탕보다 착색과 굽기를 빨라지게 하는 역할을 한다.
• 포도당, 과당은 설탕보다 낮은 온도에서 색이 난다(설탕은 160℃까지는 비교적 열에 안정적이지만, 포도당과 과당은 더 낮은 온도에서 캐러멜화 반응이 더 쉽게 일어난다).

<단당류가 이당류보다 마이야르 반응 속도가 빠르며, 단당류 중에서도 감미도가 높은 당이 반응이 빠르다>

• 과당(175) -> 전화당(130) -> 설탕-자당(100) -> 포도당(75) -> 맥아당(32), 갈락토오스(32) -> 유당(16)

<아크릴 아마이드 - 탄수화물이 많이 든 식품을 고온에서 가열하거나 튀길 때 생기는 발암성 물질. 음식이나 음용수에 들어있는 함량이 건강에 위협을 줄 정도의 양은 아님>

(6) 향의 생성 근원

• 사용하는 재료에서 얻어지는 향(분유, 우유 같은 유제품 등)
• 발효에 의해 생성된 알코올, 유기산 등
• 알코올과 유기산의 결합에 의한 에스테르 형성(에스테르: 알코올과 유기산이 물을 잃고 결합하여 향을 내는 성질)
• 마이야르, 캐러멜화 반응

(7) 굽기 반응의 온도

반응온도와 범위

오븐스프링의 시작(탄산가스의 방출)	50~60℃
전분 호화	56~60℃
이스트의 사멸 온도	60~63℃
단백질의 변성 시작	74℃ 이상
알코올의 증발 시작	79℃ 이상
효소의 활성	대략 60℃ 까지는 활성

(8) 굽기 과정의 물성 변화 단계

1. 오븐스프링 발생 - 반죽의 급격한 팽창
2. 표면 갈색화 및 향 형성 - 표면의 수분이 활발히 증발하여 흰 껍질이 된. 수분이 적어지면 갈색화 반응이 일어나 갈색이 남
3. 잉여 수분이 증발 - 제품의 성격에 맞는 수분 함량이 되도록 잉여 수분을 증발시켜 식감과 형태가 좋은 빵을 만드는 단계

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4. 브레이크와 슈레드 현상

뚜껑이 없는 식빵을 구우면 오븐스프링으로 인해 양 옆면에 나타나는 터지고 찢어진 부분을 가리킨다.

• 브레이크(Break): 빵의 윗부분과 옆면 사이의 터진 거리.
• 슈레드(Shred): 터진 부분에 생긴 수직적 줄무늬를 말한다.

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5. 잘못된 굽기의 원인과 결과

원인결과

오븐 온도 너무 낮음	부피 부족, 색상 창백함
오븐 온도 너무 높음	겉만 타고 내부 미익힘
증기 부족	껍질 두꺼움, 색상 고르지 않음

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6. 굽기 손실

굽기 손실이란 반죽을 굽는 과정에서 수분이 증발하여 제품의 무게가 줄어드는 현상을 의미한다. 일반적으로 빵의 굽기 과정에서는 전체 반죽 무게의 약 10~20%가 감소한다.

(1) 굽기 손실을 구하는 계산식

굽기 전후의 무게를 비교하여 굽기 손실량을 계산할 수 있다.

ㅁ 굽기 손실 = 굽기 전 반죽의 무게 - 굽고 난 빵의 반죽의 무게

(2) 굽기 손실률 계산식

굽기 손실률은 굽기 전 반죽 무게 대비 손실된 무게의 비율을 백분율로 나타낸 것이다.

ㅁ 굽기 손실률 (%):  굽기 손실 / 반죽의 무게 × 100

ㅁ 굽기 손실률 전 반죽 무게:  완제품의 총 무게 / (1-굽기손실률)

ㅁ 손실 전 반죽 무게: 총배합률 = 밀가루 무게: 밀가루 비율 100%

ㅁ 밀가루 무게 = 손실 전 반죽무게 × 밀가루 비율 100% / 총 배합률

(3) 예제 계산

예를 들어, 반죽 무게가 500g이고, 굽기 후 빵의 무게가 450g이라면:

ㅁ 굽기 손실량=500g−450g=50g

ㅁ 굽기 손실률=(50g / 500g)×100=10%

(4) 굽기 손실률에 영향을 미치는 요인

1. 오븐 온도: 온도가 높을수록 증발량이 증가하여 손실률이 높아짐
2. 굽기 시간: 시간이 길수록 수분 손실이 증가하여 손실률이 높아짐
3. 반죽의 수분 함량: 반죽 내 수분 함량이 많을수록 손실률이 증가함
4. 제품 크기와 형태: 표면적이 넓은 제품일수록 수분 증발이 많아 손실률이 높아짐