رئولوژی به عنوان علم مطالعه جریان و تغییر شکل مواد شناخته شده است. برای اندازه گیری خصوصیات رئولوژیکی ، کرنش یا تغییر شکل به یک ماده در یک رفتار کنترل شده و قابل اندازه گیری اعمال می شود و تنش ها و نیروهای حاصل برای دادن یک ایندکس از سفتی ،ویسکوزیته مواد یا مدول اندازه گیری می شود.

برای موادی که به راحتی جریان می یابند استرس های برشی عموما با استفاده از ویسکومتر هندسی استاندارد مثل صفحات موازی چرخشی ، صفحه و مخروط و سیلندرهای متحدالمرکز اعمال می گردد به عنوان مثال مایعات مانند خمیر ها به خصوص آنهایی که مولکولهای پلیمری طولانی دارند خصوصیات رئولوژیکی اندازه گیری شده در برش بسیار متفاوتی نسبت به آنهایی که در حال کشش هستند نشان می دهند.

بنابراین با توجه به اهمیت اندازه گیری های رئولوژیکی روی خمیر نان برای تعریف خصوصیات فیزیکی آنها و تشخیص و پیش بینی عملرد آنها در طی فرآیند و تا انتهای آن و همچنین بدست آوردن اطلاعاتی در خصوص ساختار مولکولی و ترکیبات آنها در این مقاله به ترتیب مروری در خصوص کیفیت آرد و الاستیسیته خمیر (قابلیت ورقه شدن) ، تاثیر ترکیب آرد و سرعت کشش ،   اثر ترکیب آنزیم ها در رئولوژی خمیر و خصوصیات فیزیکی و حسی نان غنی شده با نشاسته مقاوم، اثر امولسیفایر ها روی خصوصیات رئولوژیکی خمیر آرد گندم و کیفیت نودل های فوری سرخ شده ، خمیر منجمد نان باگت و رفتار رئولوژیکی آن در طی نگهداری ، خصوصیات رئولوژیکی خمیر آرد گندم و نان پان با سبوس گندم ، اثر بخار دادن روی ویژیگی های رئولوژیکی خمیر  و اثر تغییرات فشار هوادهی روی خمیر در طی مخلوط کردن می پردازیم.(2)

 

مقدمه:

مردم اغلب بطور حسی کیفیت غذا های جامد را به وسیله به آرامی فشردن آنها و ویسکوزیته مایعات را بوسیله به آرامی چرخاندن آنها در ظرفشون ارزیابی می کردند . این ارزیابی های حسی به تدریج بصورت توصیفات کیفی از خصوصیات مواد توسط دانشمندانی چون نیوتن ،بویل ، پاسکال ، هوک ، یانگ... رسمی شدند.در واقع رئولوژی مدرن به عنوان یک دیسیپلین مستقل می تواند به 1929 برگردد هنگامی که جامعه رئولوژی بوسیله تعدادی از دانشمندان تشکیل شده بود که در رشته های مکمل برای استوار کردن یک استاندارد مطلق برای ویسکوزیته تلاش می کردند و نام رئولوژی توسط رینگر و بینگهام برای مطالعه جریان و تغییر شکل در همه فرم های مواد فرض شده بود. از آن پس رئولوژی به سرعت رشد کرده و به عنوان یک علم در یک تعداد از استعمالات چون کلوئید ها ، سوسپانسیون ها ، امولسیون ها ، فرآیند های پلیمری و اکستروژن ... شرکت دارند.

در طول صنعت پخت ، یک استفاده طولانی از اندازه گیری های تجربی توصیفی برای خصوصیات رئولوژیکی  با ابزارهایی چون تکسچرومتر ، آمیلو گراف ، فارینوگراف، اکستنسوگراف و... وجود دارد.آزمونهای تجربی آسان بوده و اغلب در شرایط کاربردی کارخانه استفاده می شدند . بنابراین داده های تایید شده ایی هستند که عمدتا در ارزیابی عملکرد فرآیند و برای کنترل کیفیت مفید می باشند.

خمیرها ویسکوالاستیک هستند ( یعنی هم بصورت ویسکوز و هم الاستیک رفتار می کنند)بنابراین خصوصیات آنها وابسته به سرعت انجام آزمون ( سرعت کرنش یا تناوب) می باشد و این در فرآیند خمیر بسیار مهم است به عنوان مثال اگر خمیر در مخلوط کردن یا ورقه کردن به سرعت تغییر شکل یابد نسبت به سرعت های کمتر خصوصیات رئولوژیکی متفاوتی خواهد داشت لذا اجرای یک آزمون در ابتدا می بایست تحت تنظیم مخصوصی از سرعت ، درجه حرارت و کرنش قرار گیرد.(2)

با توجه به اهمیت خصوصیات رئولوژیکی خمیر که نقش مهمی در اداره فرآیند در طی تولید محصولات خمیری ( برپایه خمیر) و کیفیت نهایی غذاهای پخته شده مثل نان دارند و یک فاکتور کلیدی در ارزیابی عملکرد پخت آرد در نظر گرفته می شوند(7) بنابراین با شناخت این خصوصیات و اثرات عوامل گوناگون روی خواص رئولوژی می توانیم در جهت بهبود خواص فیزیکی محصول نهایی و در نهایت حفظ کیفیت خمیر نان قدم برداریم.

 

 

ساختار مقاله:

با توجه به نقش  تاثیر گذار  ویژگی های بافتی و خواص رئولوژیکی خمیر  در انتخاب و بازار پسندی آن توسط مصرف کننده به تفکیک مروری روی عوامل موثر در  شرایط گوناگون روی خمیر آرد گندم میپردازیم:

1-کیفیت آرد و الاستیسیته خمیر :  قابلیت ورقه شدن خمیر

گندم یکی از گرو های بسیار مهم در دنیا با بازده کلی سالانه  بیش از 680 میلیون تن است . موفقیت گندم از توانایی آن برای تشکیل خمیر های منسجم حاصل شده که به محصولات غذایی مثل نان ها ، نودل ها و پاستا ها برای مصرف انسان تبدیل می شوند. موضوع انتخاب گندم ها برای محصولات گوناگون وابسته به نوع محصول و ویژگی های گندم مورد استفاده در تهیه آرد آن است. برای این هدف داده هایی از مقدا پروتئین  گلوتن در آرد ، مقدار آب مورد نیاز برای تشکیل خمیر ، توانایی جذب آب آرد  و.. مورد نیاز است .برای مثال مقدار پروتئین  در گندم دوروم ( استفاده شده برای پاستا) رنجی حدود 9% تا 18% دارد اما برای نان ها و نودل ها این مقدار 10% تا 14% و برای کیک و شیرینی 4% تا 10% است. آرد ها هم چنین در مقدار آب مورد نیاز برای تشکیل خمیر های منسجم تفاوت دارند بنابراین کیفیت جذب آب آردها اندازه گیری شدند . آرد و آب در فارینو گراف برابندر تا تشکیل یک خمیر 500BU  مخلوط شدند و  مقدار آب مورد نیاز برای آماده کردن خمیر ها 500 BU   استفاده شدند  به عنوان یک نقطه مرجع برای توانایی جذب آب آرد و افتراق بین آرد ها . اگرچه تفاوتهایی در خروج خمیر ها 500 BU  وجود داشت بطوریکه تعدادی می توانستند بیشتر از دیگران کشیده شوند. آزمایشات کشش خمیر با  استفاده  از اکستنسوگراف برابندر انجام شده بصورتیکه خمیر در یک لایه یا رشته کشیده شده تا خمیر پاره شود و نیروی مورد نیاز برای پاره شدن خمیر به عنوان استحکام خمیر در نظر گرفته شد.  هنگامی که خمیر کشیده می شود و پس از رهاسازی  دوباره به جای اول خود باز می گردد این رفتار الاستیک  یک شکل انتگرال از خمیر است و در حال حاضر الاستیسیته خمیر هم معنی با استحکام خمیر در نظر گرفته شده است.  هنگامی که خمیر ها کشیده می شوند و برای مدت تعیین شده نگهداشته می شوند ، افزایش در طول سیلندر اندازه گیری می شود سپس نیروی وارد شده برداشته می شود و اجازه می دهد تا انقباض الاستیک انجام شود. داده ها به دو جزء الاستیک یا کشش بازیافتنی و ویسکوز یا کشش غیر بازیافتنی تقسیم می شود . زمان استراحت از اندازه های مدول سختی  و ویسکوزیته حاصل از داده تست خمیر با استفاده از یک مدل ساده ارزیابی شدند. یک زمان استراحت بالاتر بازگشت الاستیک بالاتری را بوسیله خمیر نشان داد.

با آزمایش یک رنجی از آرد ها ، آن فهمیده شد که کیفیت پخت نان از آردها با زمان استراحت خمیر افزایش یافته  است. اگرچه زمان های استراحت به کیفیت پخت نان مرتبط می شوند بنابراین یک گسترش پذیری انجام شده و اندازه گیری گسترش پذیری  راحت تر است .مطالعات بالا توضیح داده که چرا امروزه خمیر ها برای گسترش پذیری و نه الاستیسیته  بری ارزیابی پتانسیل تهیه نان از آرد ها ئر کنار پخت ارزیابی می شوند. الاستیسیته روی کیفیت خمیر ها در طی فرآیند اثر دارد. بازگشت الاستیک در خمیر ها می تواند یک مانع باشد مخصوصا در روشهای ورقه کردن  بطوریکه آن هدف فرآیند را سست می کند به استثنای نان بیشتر محصولات نانوایی مثل نودل ها ، نان های مسطح ، خمیر های چاپاتی و شیرینی توسط ورقه شدن خمیر تهیه می شوند.

ورقه کردن یک عملیات منحصر به فرد است که می تواند یک فرآیند دستی اپراتور باشد که توسط رول کننده دستی یا ماشینی انجام می شود. در انواع رول کننده های ماشینی خمیر روی نوار نقاله به عقب و جلو در میان  مجمو عه ایی از غلطک ها عبور می کند در عملیات مقیاس بزرگ ، خمیرها از میان چندین مجموعه از غلطک ها ممکن است عبور کنند که در همه موارد شکاف غلطکها جهت نازک شدن خمیر کاهش می یابد و سرعت غلطک ها بسته به طرح فرآیند ورق کردن افزایش می یابد. اگرچه ورقه کردن یک روش مشخصی است اما در طراحی خطوط ورقه شدن مشاهده ضخامت خمیر های خروجی غلطک ها ساده نیست که اخیرا روشهایی برای مشاهده ضخامت خمیر بعد از ورقه شدن ایجاد شده است.(7)

آزمونهای رئولوژیکی خمیر

برای همه خمیر ها ، بازگشت الاستیک در کشش (26%̴  ) بیشتر از تراکم (8% ̴) بود . با یک مقایسه مستقیم با بازگشت الاستیک بعد از ورقه شدن نشان داد که بازگشت در کشش و تراکم به ترتیب  بیشتر و کمتر از پیش بینی بازگشت در ورق بوده است .

در طی آزمون تراکم –استراحت همه آرد ها  یک کاهش چشمگیری در تنش (68%)  و بیشتر در 10 ثانیه اول استراحت  نشان دادند ، با  خمیر های W160  و  W165   با بیشترین استراحت (71.5%) نشان دادند. انها هم چنین از نظر حسی نرم ترین بودند.اگر چه همه خمیر ها حتی بعد از100 ثانیه به  استراحت ادامه دادند.مقادیر K  همچنین با زمان استراحت (کوتاه مدت ) افزایش یافت.این مقادیر یک اندازه ساده از "سفتی لمسی" در خمیر دادند و بوسیله جفت سازی رابطه قانون توانی  با داده نرخ کرنش –تنش از مقایسه مستقیم آزمونهای رئولوژیکی محاسبه شدند. تنش از پیک کرنش در طی آزمون ها گرفته شد.(7)

پارامتر های مدل خمیر

 مدل ABBM  یک ترکیب دهنده است بطوریکه  این  مدل  توانایی برای همزمان مناسب بودن برای یک رنج از آزمونهای تراکم ، کشش و دوره ایی  را دارا می باشدو یک مدل اتصال داده نیست. نیروی ماتریس جریان ) τbase ) برای مرتبط کردن محکم با مقادیر k  خمیر یافت شد و یک افزایش مشابهی با کاهش رطوبت خمیر را نشان داد. 2 تا از آرد ها G,GLN یک افزایش معناداری در مدول با کاهش رطوبت نشان دادند  در حالیکه برای M  آن کاهش یافت.

آزمایشات ورق های خمیر

بازگشت به حالت اولیه خمیر معمولا بصورت درصد افزایش در ضخامت در مقایسه با شکاف غلطک   بطوریکه خمیر از شکاف خارج شده ارزیابی می گردد. بازگشت  ها بر طبق این قرارداد که طراحی شده در مقابل شکاف غلطک ها برای همه خمیر ها محاسبه می شود. به جز برای HRW  ، خمیرها داخل 2 بخش تقسیم شد ه اند با G , GLN  که بازگشت بیشتر نشان دادن یعنی الاستیسیته بیشتر نسبت به  BR ,W, M  .

برای HRW  بازگشت با ادامه عبور افزایش یافت که نشان می دهد که الاستیسیته خمیر ها در طی کاهش ضخامت و ورقه شدن افزایش می یابد. برای آرد های دیگر بازگشت تقریبا در طی جریان ثابت مانده است.

هنگامی که نیروی غلطک برخلاف ضخامت خروجی طراحی شد یک شکل متفاوتی برای کیفیت آرد به وجود آمد. برای هردوی نیرو ها افقی و عمودی  یک رابطه تقریبا خطی بین نیرو و ضخامت خروجی در نیرو ی کم مشخص شد ، در نیروی زیاد رابطه غیر خطی شد.این رفتار ها در بین خمیر ها مانند تغییرات رطوبت مشابه هستند.

نکته آن است که ضخامت خروجی در انتهای عبور آرد بین خمیر ها مشابه بودند (±1mm ) اما نیرو ها تغییر کرده بود. براساس داده برای نیرو ها در رطوبت 58.8% خمیر ، G(13.6% Pro) و GLN ( 12.3% Pro) قوی ترین و W (10.4 Pro% ) و  BR  (11% Pro)    ضعیف ترین  ارزیابی شدند در حالیکه  HRW(11.7% Pro ) و M (12.3%Pro ) در میانه قرار گرفتند. نکته آن که خمیر JFE  (10.5%  ̴) در آزم.ن اخیر به صورت یک آرد متوسط  تا ضعیف از نظر مقاومت ارزیابی شده است . مقادیر فوق در آرد ها برای مقاومت خمیر در خمیر های موقتی نوسان داشته در حالیکه G,GLN  بطور ثابتی بالاترین نیرو را نشان دادند.(7)

نقش رطوبت

آزمون  های ورقه کردن  رفتار های منحصر به فردی در میان خمیر ها برای حساسیت خصوصیات رئولوژیکی به رطوبت آشکار کرده اند. برای  GLN  در رطوبت 58.8%   نیرو های عمودی غلطک 7-27 N  اندازه گیری شدند روی 4 مسیر اما در رطوبت 62.5%  تا 6-31 N  تغییر کردند.  برای G  نتایج مشابه بود یعنی نیرو با افزایش رطوبت  افزایش یافته بود. اما برای M  شرایط برعکس بود یعنی نیرو بالا بود  اما با رطوبت تا یک رطوبت بحرانی ثابت ماندند. برای نیرو های افقی نتایج مشابه مشاهده شد که تنش –ساختاری بالاتری را با افزایش رطوبت در G,GLN   نشان می دهد. در مقابل هیچ نیروی عمودی و افقی با رطوبت برای خمیر های  W ,HRW , BR تغییر نکرد. این رفتارها غیر بصری هستند و در عدم حضور داده ها برای نیروی غلطک قابل پیش بینی نمی باشند.(7)

در واقع تعدادی از آرد ها  خمیر هایی بسیار حساس به رطوبت تولید کردند برعکس خمیر های W , BR ,HRW  نسبت به تغییرات رطوبت مقاوم بودند و برای ورقه شدن بسیار مناسب بودند.در حقیقت این آرد ها عموما در تهیه نودل ها از طریق ورقه شدن خمیر استفاده می شوند.(7)

سنسور های آنلاین رئولوژی خمیر

صفحات اماده شده پتانسیل را به عنوان یک ابزار آزمون کنترل کیفی ساده نشان می دهند. الگو های خروج ضخامت و نیرو ی عمودی برای یک لایه از خمیر رانده شده به جلو و عقب از طریق یک تنظیم ثابت از شکاف غلطک  در یک سرعت ثابت می توانست برای تعیین مقاومت ، کشش پذیری و الاستیسیته خمیر استفاده شود.

افزایش زیاد در نیروی افقی برای G , GLN  با افزایش در کرنش کل آزمایش شده طی ورقه شدن  یک تنش –ساختار ی در خمیر ها نشان داد.(7)

 

 

اعتبار سنجی  از  اثرات  خمیر مدلشکاف روی موضع غلطک تکی

ضریب همبستگی  R2  بوسیله جمع آوری ضخامت خروجی از همه پاس ها برای یک خمیر و مقایسه آنها با پیش بینی شبیه سازی محاسبه شد. مقادیر R2  نشان داد که مدل ABBM  محکم بوده و می تواند برای تشریح تفاوت خمیر ها در قابلیت ورقه شدن استفاده شود.

زمان استراحت خمیر

 مشخصات زمان استراحت در خمیر Sτ نامیده می شودکه می تواند از دنبال کردن پارامتر های مدل ارزیابی شود:مدول برشی بلند مدت ، μ، نیروی ماتریس جریان ، τbase  و  آسیب تعیین شده با استفاده از SB . که تعاریف به این شکل است:                      s = τ base (μ * SB)        τ

این زمان استراحت در مقابل رطوبت خمیر برای همه آرد ها و برخلاف ثبات خمیر طراحی شده است.نتایج نشان داده که خمیر ها با زمان استراحت طولانی تر بسیار الاستیک هستند و عمدتا برای تهیه نان استفاده می شوند.(G,GLN,JFE.M) وخمیر ها با زمان استراحت کوتا هتر برای تهیه نودل ها (W,HRW,BR) استفاده می شوند.

نکته  قابل توجه این بود که خمیر های تهیه شده با آرد کانادایی زمان استراحت بیشتر و حساسیت بیشتری به تغییرات رطوبت در مقایسه با خمیر های تهیه شده با آرد های استرالیایی داشتند.

هنگامی که زمان استراحت افزایش می یابد ، بنابراین هر دو نیرو های ورقه کردن افقی و عمودی انجام می شود که تنش-ساختاری را داخل مقیاس زمانی در عملیات ورقه کردن نشان می دهد. بنابر این تنش-ساختاری می تواند یک رنجی از اثرات زیر را داشته باشد که بوسیله آزمایشات شبیه سازی شده از خمیر های فرآیند شده در سرعت بالاتر یا با استفاده از ایستگاه های چند غلطکی انجام شدند.(7)

 

-نقش رطوبت

زمانهای استراحت به تغییرات رطوبت در خمیر های نودل حساس نیستند اما در مورد خمیر های نان این حساسیت وجود دارد.

به نظر می رسد که یک زمان بحرانی وجود دارد که همچنین می تواند باعث افزایش شدیدی در زمان استراحت گردد بطوریکه در خمیر های حاصل از آرد های گندم سخت قرمز US ،GLN ,G دیده شده و یا  می تواند به شدت کاهش یابد مانند M , خمیر های حاصل از آرد استرالیایی

درواقع توانایی آرد های نان US  به حفظ کردن زمان استراحت بالاتر و در نتیجه تشکیل خمیر های الاستیک ، حتی زمانیکه خمیرها بواسطه ترکیب رطوبت بیشتر نرم تر تهیه شدند، به توضیح درباره علت محبوبیت آردهای NA  جهت تهیه نان کمک می کند. آنچه قابل ذکر است که زمان استراحت خمیر تابع ثبات خمیر نیستند  بطوریکه خمیر ها با مقدار K  یکسان زمانهای استراحت مختلفی داشتند.(7)

آنالیز قابلیت ورقه شدن خمیر

1-ورقه کردن با غلطک تکی با فاصله ثابت و سرعت متغییر

شبیه سازی ورق بین ایستگاه غلطک تکی با استفاده از ضخامت یکسان ورق ورودی (24mm) انجام شد. خمیر ها یکبار از میان فاصله تراکم 5% اسمی بر پایه ضخامت اولیه عبور کردند. 4 سرعت  از غلطک یعنی 10، 50 ،100 ،500  mm/s اعمال شد. بطور خلاصه ، شبیه سازی فقط در مورد خمیر ها با رطوبت 60.6%  انجام شد.

خمیر ها با زمان استراحت طولانی تر بیشتر به سرعت حساس بودند مثل بازگشت که بطور چشمگیری با سرعت افزایش می یافت در خمیر های JFE . موضوع زمان استراحت در مقابل سرعت ورقه شدن می تواند در انتخاب آرد برای سرعت بالای خطوط ورقه شدن و یا انتخاب حدود سرعت مناسب فرآیند برای یک آرد بدست آمده مفید باشد.

ضخامت ورق  اولیه 14.97mm ، فاصله سطح غلطک در مسیر x  25 mm ، قطر غلطک 75mm ، سرعت غلطک اول 11mm/s  یا 2.8 rpm  وعرض ورق 130mm و هر دو فاصله غلطکها برای کاهش ارتفاع ورق در حدود 1.3   در نظرگرفته شد. به این معنی که ارتفاع ورق اولیه ، فاصله اول ، فاصله دوم به ترتیب 14.97mm ،10 mm، 6.7 mm بودند و  سرعت برای غلطک دوم بوسیله یک عامل متناسب با کاهش در فاصله غلطک  بین ایستگاهای غلطک افزایش یافت (16.4 mm/s  یا 4.2 rpm )

جدول 1 نتایج برای ضخامت ، سرعت ورق خروجی ، زمان تخلیه و متوسط سرعت جرمی جریان (MFR) را نشان می دهد. که زمان تخلیه  تعریف شده  به عنوان زمانی است که حرکات خمیر توسط شیتر مسدود شده و بطور همزمان با دو غلطک در تماس است.در طی این زمان  تقریبا 64 g  از خمیر در غلطک بالا وارد شده  و همه خمیر ورقه شده است.

سرعت و متوسط MFR در طی ورقه کردن برای همه خمیر ها به جز W  تغییر کرد برخلاف ضخامت  ورق خروجی که کاملا  در زمان و در بین خمیر ها ثابت  ماند. بنابراین ضخامت ورق با مقاومت خمیر هم معنی نیست اگرچه یک ارتباط قوی با زمان استراحت نشان داده است.(7)

2-رئولوژی کششی خمیر تاثیر ترکیب آرد و سرعت کشش

خصوصیات رئولوژیکی خمیر یک نقش مهمی در اداره فرآیند  در طی تولید محصولات خمیری دارد.در طی مراحل مختلف فرآیند خمیر مانند مخلوط کردن ، ورق کردن ، ورآمدن و پختن خمیر دستخوش تغییر شکل های مکانیکی مختلفی مانند تراکم و کشش می شود. تغییر شکل های کششی غالبا در طی فرآیند پخت و ورآمدن رخ می دهد بنابراین خصوصیات کششی خمیر به عنوان یک فاکتور مهم در ارزیابی عملکرد پخت آرد در نظر گرفته می شود.

رفتار های کششی در خمیر آرد گندم و گلوتن در درجه اول بوسیله شبکه پلیمری گلوتن بدست می آید که توسط مقدار پروتئین  و ترکیب پروتئین تحت تاثیر است مثل سایز م.لکولی و نرخ پلیمری گلوتنین به منومری گلیادین(GLU:GLI) و همچنین واکنشها بین درگیری زنجیرخ های پلیمری.

به محض تغییر شکل کششی ، خمیر آرد گندم رفتار سخت کردن کرنشی نشان می دهد که بوسیله افزایش در مقدار تنش  با افزایش کرنش نشان داده شده است. گلوتن سخت کردن کرنشی قوی تر و وابستگی به سرعت کرنش کوچکتری در مقایسه با خمیر آرد نشان داده است.

آزمون افزایش طول روی خمیر با مقدار پروتئین  و نرخ GLU:GLI  اصلاح شده نشان داد که گلوتنین در استحکام و خصوصیات الاستیک خمیر شرکت داشته در حالیکه خصوصیات جریان بوسیله بخش گلیادین انجام شده است.

همچنین با افزودن نشاسته به ترکیب نشاسته-گلوتن ویسکوزیته کششی کاهش یافته و سخت کردن کرنشی ترکیب نشاسته- گلوتن تغییر کرده است.

اندازه گیری تغییر شکل های بزرگ در گسترش پذیری خمیر برای ارزیابی کیفیت پخت آرد و یا برای جداسازی واریته های گندم استفاده می شوند .عملا گسترش خمیر توسط اکستنسوگراف برابندر اندازه گیری می شود. روش اکستنسوگراف یک همبستگی گسترش پذیری بهتری در پارگی با حجم نان در مقایسه با روش Kieffer  (1998(  ارائه می دهد.همبستگی  تنش شکست و کرنش شکست از روش Kieffer  با حجم نان وابسته به سرعت یافت شد. حجم نان با کرنش شکست در سرعت جابه جایی پایین (12mm/min) به خوبی مرتبط شدند در حالیکه همبستگی بهتری بین حجم نان و تنش شکست در سرعت جابه جایی بالا یافت شد.(120mm/min)

سرعت افزایش یافته در کشش (از 24 تا 200 mm/min) در روش Kieffer  یک همبستگی را بین گسترش پذیری در پارگی خمیر و حجم نان را ثابت کرده است.تفاوتها در مقدار و ترکیب پروتئین را می توان به رفتار ویسکوالاستیک اندازه گیری شده متفاوت در روش اکستنسوگراف در مقایسه با روش Kieffer  نسبت داد.

در این جا از 4 نمونه آرد گندم  استفاده شد .آرد ها هم یک مقدار پروتئین کم ( 9%) و هم بالا (13%) و یک نرخ گلوتنین به گلیادین 0.35/1 ,0.7/1  داشتند و اندازه گیری های کششی تک محوره  در 3 سرعت مختلف به ترتیب از 60 ، 120 ، 600mm/min  انجام شدند.

یک مشخصه معمول از مواد ویسکوالاستیک بدست آمد که نشان داد حداکثر کشش (Emax  ) و حداکثر مقاومت (Rmax  ) به اندازه سرعت وابسته است در حالیکه شاخص سخت کردن کرنشی مستقل از سرعت بود. تفاوتها در نرخ گلوتنین به گلیادین اثر قابل توجهی روی Emax   و رفتار سخت کردن کرنشی در خمیر نشان نداد اما روی مقاومت و کشش پذیری گلوتن آب افزوده شده تاثیر داشتند. میکروسکوپ کانفوکال در آزمایشات کششی نشان داد که گرانولهای نشاسته داخل شبکه گلوتن همراستا با مسیر نیروی کششی می گردد و این مشخص می کند که هر دو یعنی آرایش دوباره شبکه گلوتن و گرانولهای نشاسته در خصوصیات رئولوژیکی کششی خمیر شرکت می کند.(9)

 

 

اثر سرعت کشش روی رئولوژی خمیر

4 آرد با مقادیر متفاوت از پروتئین ونرخ GLU/GLI  استفاده شدند. 2 تا از آرد ها یک مقدار نسبتا بالایی از پروتئین تقریبا 13% داشتند و 2 تای دیگر مقدار پروتئین پایین تقریبا 9% داشتند. به منظور فهمیدن ارتباط شبکه پلیمری و منومری پروتئین به روابط تنش-کرنش در خمیر 2 نمونه آرد با هر سطح پروتئینی  بر پایه تفاوتهاشون در نرخ GLU/GLI  بطور عمدی انتخاب شدند که یک نرخ  کم 0.37  و یک نرخ بالا 0.72 ترکیب آرد ها بدین صورت بود: آرد با پروتئین کم و نرخ GLU:GLI  کم (LPLR –آرد 1 ) ، پروتئین کم و نرخ GLU:GLI  بالا (  LPHR_آرد 2 )، پروتئین بالا و نرخ GLU:GLI  کم (HPLR_آرد 3 (  ، پروتئین بالا و نرخ GLU:GLI  بالا (HPHR_آرد 4)

خمیر ها در یک شرایط بهینه با مخلوط کردن 2% نمک برای تست کشش تک محوره تهیه شدند.و تست کشش تک محوره در 3 سرعت مختلف کشش در 60 ، 120 ، 600 mm/min  انجام شد و برای کاهش در سرعت برشی در طی تغییر شکل استفاده شد که 0.01-0.03 s-1  در سرعت 60mm/min  ،0.03-0.07 s-1  در سرعت 120 mm/min  ، 0.1-0.3 s-1   در سرعت 600 mm/min  بود.

همه نمونه ها ی خمیر دو جابجایی را صرفنظر از سرعت کشش نشان دادند. یک افزایش تند در نیروی مقاومت در تغییر شکل کششی اولیه به دنبال یک افزایش تدریجی در نیروی مقاومتی از طریق آزمون تا زمانیکه خمیر پاره شود مشاهده شد.

مقدار Emax  در سرعت های مختلف کشش به جز برای خمیر HPHR بطور معناداری متفاوت نبوداز طرف دیگر  مقادیر Rmax   در همه آرد ها در سرعت کشش  600 mm/min   در مقایسه با سرعت های 60 و120  mm/min  بطور قابل ملاحظه ایی بالاتر بود که نشان دهنده آن است که Rmax     بطور بالایی بوسیله سرعت کشش تحت تاثیر بوده است. در کشش اولیه ( مثل اولین پیک )  نرخ تغییر شکل نسبتا ثابت بود و در سرعت گسترش 60 ،120 ،600  mm/min  به ترتیب 0.03 ، 0.07 ،0.3 s-1  بود.

برای همه نمونه ها مقاومت در پیک اول وابسته به سرعت بود اما شیب اولیه  برای آرد های  با پروتئین کم وابسته به سرعت نبود اگرچه برای آرد های با پروتئین بالا وابسته به سرعت بود.نمونه های با پروتئین کم یک پروتئین  بالایی از نشاسته داشتند که می توانست اثر ترکیب پروتئین  را روی شیب اولیه مبهم کند.

در واقع Rmax  وابسته به سرعت جابه جایی بود اما Emax وابسته نبود.

تنش و کرنش واقعی از نیروی مقاومت و داده کشش بوسیله محاسبه تغییرات در شکل خمیر در طی آزمون با استفاده از فتوگرافی با گذشت زمان وآنالیز تصویر محاسبه شدند.

تنش شکست در سرعت 600mm/min  در مقایسه با سرعتهای دیگر در خمیر تهیه شده با همه 4 نوع آرد بالاتر بود اگرچه تفاوتهای مهمی در کرنش شکست در 3 سرعت اعمال شده وجود نداشت.

به عنوان یک ماده پلیمری ، خصوصیات رئولوژیکی خمیر پاسخ مکانیکی به تغییر شکل خارجی اعمال شده هستند و تا حد زیادی منعکس کننده رفتار و گرایش ساختاری از شبکه پلیمری پروتئین می باشند. مقاومت خمیر یا گسترش پذیری خمیر بوسیله تعدادی از گرفتاری ها در میان مولکولهای گلوتنین و سرعت لغزش زنجیره پروتئینی گلوتن بدست می آید ، همچنین خمیر گندم رفتار سخت کردن کرنشی را تحت تاثیر تغییر شکل کششی نشان می دهد. این به خاطر تشکیل ساختار چند شاخه ایی در شبکه گلوتن است که تحرک ترکیبات ماده را کاهش می دهد و منجر به یک افزایش  در مقدار تنش در طی تغییر شکل می گردد. رفتار سخت کردن کرنشی در خمیر بوسیله تشکیل ساختار پروتئین فیبریلی کشیده شده در خمیر شامل Na Cl  (نمک) تحت تاثیر است. در روی تغییر شکل کششی واکنشها بین زنجیره های پلیمری پروتئین شکسته می شوند و زنجیر های پلیمری پروتئین در سیستم خمیر می توانند روی هم بلغزند.در سرعت کشش پایین لغزش زنجیره های پلیمری پروتئین غالب هست در حالیکه در کشش سریع یک دسته از پروتئین های پلیمری درگیر با هم حرکت می کنند بنابراین خمیر نیرو مقاومت بالاتر و تنش واقعی بالاتری در سرعت بالا از کشش در مقایسه با سرعت کشش پایین ایجاد می کند. اگرچه  به نظر نمی رسد که پاسخ تنش واقعی به کرنش واقعی یا رفتار سخت کردن کرنشی در خمیر توسط سرعت کشش تحت تاثیر باشد که این می تواند به علت اثر کاهش تدریجی سرعت تغییر شکل در یک سرعت کششی ثابت باشد.(9)

 

 

اثر مقدار  و ترکیب پروتئین روی خصوصیات خمیر

مقادیر Rmax  برای خمیر های تهیه شده با آرد دارای GLU:GLI  کم (LPLR ,HPLR  ) نسبت به خمیر های تهیه شده با آرد دارای GLU:GLI   بالا ( LPHR , HPHR ) بالاتر بود اگر چه آنالیز آماری تفاوت معناداری از Rmax   را بین نرخ GLU:GLI   کم و زیاد را تنها در آرد های  LP  نشان داد.

تنش های شکست حاصل از خمیر های  HP  همیشه از خمیر های LP  بدون در نظر گرفتن نرخ GLU:GLI  بالاتر بودند ، با اینکه مقدار Rmax   در خمیر آرد HP بطور چشمگیری از خمیر آرد LP  در مقادیر مساوی از GLU:GLI    بالاتر بود.          در مقدار مساوی پروتئین نرخ تنش شکست به Rmax   در خمیر آرد با GLU:GLI  بالا در مقایسه با GLU:GLI   پایین نشان داد که خمیر آرد GLU:GLI  بالا می تواند یک فیلم نازک تری در طی کشش تشکیل دهد.

هردو یعنی هم مقدار پروتئین و هم نرخ GLU:GLI   در آرد یک ارتباط مثبتی با تنش شکست بدست آمده از آزمون کشش تک محوره دارند.بنابراین این تعجب آور نیست که مقدار پروتئین بالا و به تناسب یک مقدار بالا از گلوتنین پلیمری در آرد HP   می تواند بطور کمی مولکولهای پروتئین گلوتن با تعداد درگیری های بیشتری در شبکه پروتئین ایجاد کند.

بخشهای گلوتنین برای خصوصیات الاستیک و مقاومت خمیر مسئول هستند در حالیکه بخش گلیادین در خصوصیات جریان و گسترش پذیری شرکت می کند.

Rmax   حاصل از آزمون میکرو –کشش یکی از پارامتر هایی بود که برای جداسازی واریته های گندم براساس ترکیب گلوتنین می توانست استفاده شود.   جدا از پروتئین که بطور معمولی بین 8-13% است همچنین خمیر یک مقدار زیادی آب (42%) و نشاسته ( تقریبا 50%)  دارند ، گرانولهای نشاسته در داخل فاز آبی در سیستم خمیر توزیع شده که می تواند در جریان مواد تحت تغییر شکل کششی شرکت کند. حرکات فاز نشاسته ممکن اثر نرخ GLU:GLI  را روی ویسکوزیته کششی و گسترش پذیری خمیر  تحت تاثیر قرار دهد. به منظور فهم بهتر نقش پروتئین گلوتن روی رئولوژی کششی خمیر ، گلوتن از این آرد ها جدا شد و همچنین برای خصوصیات کششی تک محوره آزمایش شد.(9)

 

 

خصوصیات کششی گلوتن

 خصوصیات کششی در نمونه های گلوتن مجدد آب افزوده در سرعت 600mm/min  اندازه گیری شد .منحنی های مقاومت –کشش در گلوتن یک الگوی کششی معمولی از مواد پلیمری  که بسیار متفاوت از خمیر بودند را نشان داد . در مراحل اولیه کشش ماده گلوتن یک پاسخ خطی از مقاومت به کرنش افزایش یافته نشان داد با افزایش بیشتر در کشش نیروی مقاومت به حداکثر رسید و شبکه گلوتن شکسته شد.

تفاوت در  منحنی های مقاومت-کشش بین خمیر و گلوتن مشخص می کند که افزایش شیب تند در مقاومت نیروی خمی در کشش اولیه عمدتا بوسیله آرایش دوباره گرانولهای نشاسته داخل ساختمان خمیر انجام می شود.

نتایج اندازه گیری های کشش در گلوتن نشان می دهد که هر دو ترکیب و مقدار پروتئین بر روی خصوصیات کششی گلوتن اثر می گذارد. گلوتن حاصل از آرد های LP   در مقایسه با گلوتن حاصل از آرد های HP  در مقادیر Rmax   بالاتر و در Emax   و کرنش شکست پایین تر بود . نکته آنست که مقدار پروتئین یک کمی در گلوتن حاصل از آرد LP  ( 79-81%) نسبت به  گلوتن حاصل از آرد های HP   (70-74%) بالاتر بوده که این می تواند به علت دشواریهای جدا کردن نشاسته باقی مانده از شبکه گلوتن خوب شکل گرفته در نمونه های آرد HP  باشد  .

تنش شکست در اندازه گیری کششی روی سیستم خمیر با مقادیر پروتئین مرتبط بود اما هیچ یک از پارامتر ها از اندازه گیری کششی خمیر برای اختلاف ترکیب پروتئین نمی توانست استفاده شود اگرچه هنگامی که نشاسته جدا می شود تفاوتها در ترکیب پروتئین با اندازه گیری کششی قابل مشاهده بود.

Rmax  (3-4   بار) و تنش شکست (نزدیک به 2 بار ) با گلوتن  مجدد آب افزوده  در مقایسه با خمیر اصلی  بالا بود.

رشته های منعطف و نیمه منعطف پلیمری مسئول رفتار غیر خطی شبکه ژل گلوتن هستند به علاوه گرانولهای نشاسته که حجم فازی بالاتری نسبت به گلوتن در خمیر اشغال کردند همچنین روی رفتار رئولوژیکی کششی خمیر اثر می گذارند.که این بطور آشکار بوسیله پیک اضافی در مراحل اولیه اندازه گیری کششی در خمیر قابل شناسایی است بطوریکه در اندازه گیری کششی گلوتن یافت نشد. بنابراین بررسی ساختار میکروسکوپی خمیر در طی تغییر شکل کششی  می تواند فهم بهتری از اثر  نشاسته روی شبکه پروتئین و خصوصیات کششی خمیر ارائه کند.(9)

ساختار میکروسکوپی خمیر در طی تغییر شکل کششی

برای فهم اثر آرایش دوباره گرانولهای نشاسته در داخل شبکه گلوتن روی رئولوژی خمیر یک CLSM  در مرحله کشش استفاده شده  که بدون تغییر شکل ، خمیر متشکل از یک ماده مرکب با همکاری همگن از گرانولهای نشاسته جاسازی شده داخل ماتریس گلوتن  در مراحل اولیه کشش (مثلا 2 cm )  ، یک تعداد کوچکی از شاخه های پروتئین شکسته شدند و به نظر می رسد که گرانولهای بزرگ نشاسته فاز جدا شده از شبکه پروتئینی گلوتن باشند. در  گسترش بیشتر ( مثلا 20 cm )  کشیدگی شاخه های شبکه پروتئین داخل ساختمان رشته ایی بلند اتفاق افتاد.گرانولهای نشاسته کوچک ( با یک اندازه متوسط در حدود 1μm  ) در داخل شاخه های پروتئین باقی ماندند در حالیکه گرانولهای بزرگ نشاسته ( بزرگتر از 5 μm ) دوباره در امتداد شاخه های پروتئین قرار گرفتند. در حداکثر کشش ( 40mm) هنگامی که نمونه های خمیر نزدیک به شکست بودند  به نظر می رسد که تعدادی گرانولهای بزرگ نشاسته از شبکه پروتئین جدا شدند.

در تغییر شکل کششی و کشیدگی شاخه های پروتئین و اصطکاک گرانولهای نشاسته داخل شاخه های پروتئین باعث نازکی رشته های پروتئین اطراف گرانولهای نشاسته  می شود که می تواند در نتیجه شبکه پروتئینی ضعیف  و شکننده باشد.

خمیر یک ماده مرکب شامل تعدادی ماده جامد است ( گرانولهای نشاسته ) که در ماتریس پلیمری ( شبکه پروتئینی گلوتن ) پراکنده شدند. ترتیب گرانولهای نشاسته داخل ساختار خمیر در طی تغییر شکل کششی می توانست در  شبکه پروتئین تداخل داشته باشد و در نتیجه تنش شکست و Rmax   کمتری از خمیر در مقایسه با گلوتن بدست آمد. و بطور کلی حجم بزرگ از ذرات نشاسته یک فاکتور مهم در کمک به سفتی در ماتریس گلوتن  محسوب می شود.(9)

 

3- اثر ترکیب آنزیم روی رئولوژی خمیر و خصوصیات فیزیکی و حسی نان غنی شده با نشاسته مقاوم

فیبر رژیمی به عنوان یک ماده اولیه مزایای ثابت شده ایی چون کاهش زمان عبور روده ایی و افزایش حجم مدفوع ، قابل تخمیر بودن بوسیله فلور میکروبی کولون ، کاهش LDL سطوح کلسترول خون و کاهش سطح گلوکز خون بعد از غذا دارد از آنجایی که نشاسته مقاوم(RS )  هضم نمی شود و اجازه تخمیر در روده بزرگ را نمی دهد بنابراین آن را می توان به عنوان یک نوع فیبر رژیمی در نظر گرفت. 4 نوع RS  شرح داده شده :

RS1 : که بطور فیزیکی غیر قابل دسترسی  جهت هضم می باشد مثل دانه ها یا غلات

RS2 : که گرانولهای آنها ساختار بندی شده به روشی که اجازه نمی دهد آنزیم ها آنها را هیدرولیز کند.

RS3  : که نشاسته معکوس هنگامی که غذا پخته و سرد می شوند تشکیل می شود.

RS4 :  یک نشاسته اصلاح شده شیمیایی است.

نشاسته ذرت دارای آمیلوز بالا به عنوان RS2  تعریف شده و می تواند از هیبرید مخصوص ذرت که طبیعتا مقدار آمیلوز  بالایی دارد حاصل شود . افزودن آنها در خمیر نان ، خمیری با گلوتن رقیق منعطف با خصوصیات رئولوژیکی و کارائی پخت ضعیفی تولید می کند بعلاوه نان با خصوصیات بافتی ضعیف ارائه می کند که کاربرد آن را محدود می سازد لذا برای به حداقل رساندن این اثر آنزیم ها اضافه می شوند.

در اینجا اثر 3 آنزیم با کاربرد صنعت نانوایی یعنی ترنس گلوتامیتاز (TG) ، گلوکز اکسیداز ( GOX ) ، زایلاناز  فانگال (HE )  روی رئولوژی و عملکرد پخت در خمیر نان با مقدار بالایی از نشاسته مقاوم (RS ) بررسی شد .

TG  یک آنزیم پروتئین اتصال عرضی قوی است که بیشتر در بافت حیوانات و مایعات بدن حضور دارد و بطور صنعتی از میکروارگانیسم ها بدست می آید. در خبازی برای آرد ضعیف استفاده می شود عملکرد آن برگشت ناپذیر بوده و خمیر ی با الاستیسیته بالا ارائه می کند.

GOX آنزیمی با عملکرد تکنولوژیکی وسیع که توسط قارچ ها تولید می شود.آن اکسیداسیون گلوکز به اسید گلوکونیک  را با تشکیل همزمان پروکسید هیدروژن تسریع می کند. پروکسید هیدروژن  قادر به اکسید کردن گروه های سولفیدریل آزاد در پروتئین گلوتن و تشکیل باندهای دی سولفیدی درون شبکه گلوتن و در نتیجه تقویت گلوتن است.

HE تنزل کرده زیلان است که یک نوع از همی سلولز بسیار فرآوان در طبیعت می باشد و در تهیه نان ، همی سلولز را در آرد گندم به جهت کمک در توزیع مجدد آب و واگذاری خمیر نرم تر می شکند.(4)

عملکرد پخت

از روی منحنی گسترش مشخص شد که آنزیم ها یک اثر مهم روی ضریب تضعیف (W) و زمان گسترش  خمیر ) t1 ) دارند. ضریب تضعیف به حداکثر ارتفاع گسترش یافته بوسیله خمیر با ارتفاعی بعد از 3 ساعت از آزمایش مربوط می شد  و از آنجا که ارتفاع خمیر به حجم نهایی نان مربوط است یک W  کم مطلوب است.

با توجه به t1  ، GOX    یک اثر مثبت روی زمان رسیدن به ارتفاع ماکزیمم داشت این لزوما یک اثر مطلوب نیست چراکه خمیر می تواند نیاز به رسیدن سریع به ارتفاع مناسب را برای جلوگیری از تاخیر زیاد در طی فرآیند داشته باشد .اگرچه در این مورد حقیقت اینست که t1بزرگتر هنگامی که GOX   اضافه شده مربوط به استحکام خمیر است که در طول 3 ساعت از تخمیر حفظ همه گاز ها ی تولید شده توسط مخمر ها را ادامه می دهد. ارتفاع توسعه یافته توسط خمیر در طی تخمیر به حجم مخصوص نان مربوط است از این رو ارتفاع ماکزیمم (Hm )  و ارتفاع ماکزیمم تعدیل یافته ( Hm adj) پارامتر های مهمی هنگام ارزیابی عملکرد پخت هستند.

 بنابراین افزودن TG  به خمیر فرموله شده با جایگزینی جزیی از آرد گندم ) WF) با RF  خمیری با عملکرد بالای پخت در مقایسه با خمیر بدون RS  یا  TG  حاصل کرد. به این معنی که آنزیم ها اثر رقیق سازی گلوتن را هنگام جایگزینی WF  بوسیله  RS   کاهش می دهند.(4)

گسترش تک محوره

با توجه به پارامتر های بدست آمده از آزمون گسترش تک محوره خمیر بهینه و عادی رفتار  مشابهی داشتند در حالیکه مقاومت به کشش (Rext) برای خمیر کنترل بالاتر بود و کشش پذیری کمتری داشت. رقت گلوتن به علت جایگزینی آرد با RS  باعث کاهش الاستیسیته خمیر شده ،  از زمانی که شبکه گلوتن بوسیله هیدراتاسیون پروتئین های گندم که عامل اصلی رفتار الاستیک خمیر است تشکیل شده است.این در کاهش E  و افزایش Rext   منعکس شده اگرچه ای اثر بوسیله آنزیم ها معکوس شده چراکه TG , GOX  اتصالات عرضی بین پروتئین های گلوتن را تقویت می کنند.(4)

 

آزمونهای مکانیکی تغییر شکل وسیع

سختی (H) در خمیر به عنوان حداکثر نیروی اندازه گیری شده  در طی تراکم اول در TPA  در نظر گرفته شده است . افزودن RS  خمیر سخت تری حاصل کرده (کنترل )در حالیکه  آنزیم ها به کاهش این اثر کمک کردند. ترکیب آنزیم ها خمیر با حالت ارتجاعی کمتری تولید کرد ( بهینه ) در حالیکه RS (کنترل ) روی این پارامتر اثر نداشته است.

چسبندگی (Ad) بالاترین مقدار را برای خمیر کنترل به دنبال خمیر عادی نشان داده که اثر مخالف با RS  و آنزیم ها داشته است که این می تواند با نتایج بدست آمده برای سختی مرتبط باشد .

در انسجام (C ) و اسپیرینگینس (S  ) بین 3 فرمول تفاوتی نبود . در خصوص استیکنس (St ) چسبندگی سطحی ( Wad )  و انسجام ( Cst ) رفتار مشابهی در خمیر عادی و بهینه داشتند در حالیکه خمیر کنترل مقادیر کمتری داشت  .افزودن RS  (کنترل ) استیکنس را در مقایسه با خمیر عادی کاهش داده است.اگرچه افزودن آنزیم ها  استیکنس را در خمیر بهینه افزایش داده است.(4)

کیفیت نان

حجم مخصوص نان پان  بطور قابل ملاحظه ایی  بوسیله مواد اولیه تحت تاثیر نبود. سفتی کم مغز نان به عنوان یک کاراکتر مطلوب در نان پان پذیرفته شده است . جایگزینی جزیی از WF  بوسیله RS  نانی با سفتی بیشتری در مغز نان تولید کرد در مقایسه با نان عادی ، اگرچه افزایش سفتی مغز نان بعد از 4 روز نگهداری برای نان کنترل کمتر بود . در کنار داشتن مغز نان سفت تر محصولات قادر به نگهداری مشخصات خودشان بودند بطوریکه نتایج برای تازگی در مدت طولانی درست مانند زمان بعد از پخت  بود.  مغز نان برای هر 3 فرمولاسیون یک رنگ زرد روشنی داشت. با توجه به رنگ پوسته نان ، جایگزینی جزیی WF  بوسیله RS  (کنترل) پوسته روشن تر و رنگ قهوه ایی روشنتر در مقایسه با خمیر عادی تولید کرد. با توجه به اینکه قهوه ایی شدن پوسته در طی پخت به علت واکنشهای میلارد رخ می دهد که واکنشهای 2 گروه آمینو آزاد از پروتئین با قند های آزاد احیا کننده  را دربردارد، رقیق سازی  پروتئین های گندم باعث ایجاد پوسته با رنگ کمتر می گردد. این تفاوت رنگها روند مشابهی برای نان های تولید شده با RS  و آنزیم ها در مقایسه با نان معمولی ارائه می کند، اگرچه مقادیر بسیار کوچک بودند که احتمالا به علت افزودن زیلاناز  است که همی سلولز را در گزیلوز کاهش می دهد ، یک قند احیا کننده که بیشتر از هگزوز  و قند های دی ساکارید واکنش نشان می دهند.

نان ها در 3 فرمولاسیون تحت آنالیز حسی قرار گرفتند  تفاوتهای معنا داری نشان ندادند .(4)

 

 

4- اثر امولسیفایر ها روی خصوصیات رئولوژیکی خمیر آرد گندم و کیفیت نودل های فوری سرخ شده

 نودل ها محبوبیت خود را به خاطر راحتی آماده برای خوردن خودشون ، رقابت پذیری هزینه ، در دسترس بودن محصولات متنوع با مزه و بافت مختلف بدست آوردند. در سطح جهانی مصرف نودل ها بعد از برنج قرار دارد بنابراین حجم عملکرد خمیر و پیشرفت کیفیت سهم مهمی برای تولید موفق در نودل ها دارد.ویژگی خمیر عمدتا شامل ویسکوالاستیک بودن ، گسترش پذیری ، الاستیک بودن ، انسجام و ظرفیت نگهداری آب و روغن است . عناصر مرتبط به ساختار خمیر پروتئین ها و گرانولهای نشاسته و هوای محبوس شده هستند. در فرآیند توسعه خمیر آب با آرد گندم مخلوط می شود . در طی خمیر کردن ، پروتئین های هیدراته شده شروع به هم پیوستن می کند و در نتیجه یک شبکه فضایی پیوسته که بوسیله فاز گلوتن پیوسته تشریح می شود حاصل می گردد.  استفاده از افزودنی ها مانند امولسیفایر ها ، آنزیم ها و آنتی اکسیدانها و سلولز ها ی اصلاح شده یک روش برای بهبود فرآیند و عملکرد مکانیکی در آرد هاست، مخصوصا افزودن امولسیفایر ها داخل خمیر یک نتایج مهمی روی فر آیند داشته است و از آنجایی که امولسیفایر ها  واکنشها را بین فاز های هیدروفوبیک و هیدروفیلیک تغییر می دهند بیشتر تغییرات را در خصوصیات رئولوژیکی خمیر ایجاد می کنند. در نتیجه پارامتر های کیفی شامل الاستیک بودن ، صاف بودن ، جویدن و احساس دهانی در نودل ها می تواند متقابلا تغییر کند که همچنین می تواند در خواص حسی در محصول نهایی و در نهایت روی پذیرش مصرف کننده موثر باشد.

مکانیسم امولسیفایر ها در بهبود فرآیند خمیر به توانایی آنها برای محصور کردن گلوتنها و تشکیل کمپلکس هایی با نشاسته نسبت داده شده است. امولسیفایر ها سطح هیدروفوبیک پروتئین ها را برای تقویت تجمع گلوتن ها در خمیر بهم می چسبانند. یک شبکه پروتئینی قوی بافت بهتر و حجم نان بیشتری ایجاد می کند. امولسیفایر های هیدروفوبیک ممکن است که فاز های لایه ایی  کریستالی – مایع در آب تشکیل دهند که به گلیادین مرتبط است. این  ساختار ها  ویژگی از الاستییته در خمیر ایجاد می کند که اجازه می دهد سلول گاز  گسترش یابد و بنابراین حجم غذای پخته را افزایش می دهد.

به منظور بهبود فرآیند و عملکرد خمیر آرد گندم ، اثر امولسیفایر ها شامل منوگلیسیرید های مقطر( DMGS )  ، پلی سوربات 60 P60) ) ، استر های دی استیل تارتاریک از منو گلیسیرید ها( DATEM ) روی خصوصیات رئولوژیکی خمیر و کیفیت نودل فوری سرخ شده بررسی شد

منوگلیسیرید های مقطر (DMGS ) عموما به عنوان عوامل ضد بیاتی استفاده می شوند و برای تقریبا 3/1 از امولسیفایرها بکار رفته در صنعت پخت در نظر گرفته می شوند.  از نظر ساختاری  DMGS  از چربیهای هیدروژنه شده با استئارات (C18:0   ) که متداولترین اسید چرب است تهیه شدند. عملکرد آنها به عنوان نرم کننده در خمیر است و باعث تقویت خصوصیات فرآیند خمیر و بهبود برش می شود.

منو و دی آسیل گلیسرول استری شده از اسید های منو و دی استیل تارتاریک ، امولسیفایر های روغن در آب آنیونی هستند که عموما حجم نان و بافت و مقاومت خمیر را بهبود می دهند. با افزودن به خمیر مقاومت یا تحمل مخلوط کردن ، نگهداری گاز و مقاومت خمیر به فروریختگی را افزایش می دهند.

پلی سوربات ها ، سورفاکتانت های غیر یونی مرکب از استر های اسید چرب پلی اکسی اتیل شده از سوربیتان است که بطور گسترده برای بیان کیفیت های مطلوب در تولید غذا استفاده می شوند.

ویژگی های رئولوژیکی خمیر

اثر امولسیفایر ها روی خصوصیات فارینوگراف در آرد گندم

اثر 3 امولسیفایر با غلظت مختلف روی خصوصیات فارینوگراف بررسی شد. درصد جذب آب با افزودن P60  یا DATEM  بطور چشمگیری افزایش یافت به جز در افزودن 0.1 گرم امولسیفایر در 100 گرم آرد. اگرچه درصد جذب آب با افزودن DMG  کاهش یافت . از لحاظ تئوری مقدار زیادی جذب آب می تواند رخ دهد در صورتیکه گروه های بیشتری هیدروکسیل در ساختار امولسیفایر داشته باشد که تعامل آب بیشتری را از طریق باند های هیدروژنی اجازه می دهد.

زمان گسترش خمیر ( DDT ) در 0.10 و 0.20 و 0.30   گرم DMG  مشابه با کنترل بود . در صورتیکه DDT  با افزودن P60 , DATEM  در مقایسه با کنترل افزایش یافت. بیشترین افزایش DDT  در خمیر 0.10 گرم DATEM  با 70% افزایش از 2 تا 3.4 دقیقه  مشاهده شد و بدنبال آن خمیر با 0.20 DATEM  و 0.30  گرم P60  و 0.40 گرم P60 قرار داشتند.

DDT  یک اثر روی بهره وری دارد و بتابراین باید از زمان گسترش طولانی در خمیر به منظور بهبود خروجی ممانعت شود.

زمان ثبات (ST ) یک ویژگی از قوت آرد است و بالا بودن آن به خمیر قوی تر دلالت دارد. هیچ تفاوتی در ST  بین کنترل و سطوح آزمایش شده DMG  و 0.10 گرم  P60  نبود. خمیر P60 , DATEM  ثبات بالاتری نسبت به کنترل داشتند . قوی ترین خمیر با افزودن 0.20    گرم DATEM  با 11.8±0.3 دقیقه ST  بود.

 درجه نرمی (DS )که همچنین ایندکس تحمل مخلوط کردن نیز نامیده می شود برای تشخیص مدتی که خمیر بعد از یک دوره مخلوط کردن نرم خواهد ماند استفاده می گردد. در این مطالعه DS  در عرض 12 دقیقه در خمیر با افزودن 0.20 ،0.30 ، 0.40  گرم P60  در 100 گرم آرد بطور چشمگیری کاهش یافت اگرچه DS  در عرض 12 دقیقه با افزودن 0.30 ،0.4 گرم DMG  در 100  گرم  در مقایسه با کنترل افزایش یافت.

بطور کلی امولسیفایر ها در واکنشهای ارتباط متقابل در آرد و آب  برای گسترش خصوصیات ویسکوالاستیک خمیر مفید هستند . به علت گروهای آب دوست و آب گریز شامل انرژی متفاوت و امولسیفایر های مختلف اثر مختلفی روی خمیر دارند برای مثال در P60  بطور ساختاری دارای مقدار زیادی گروه های هیدروکسیل است که اجازه می دهد آب بیشتری بین باند های هیدروژنی گرفتار شود . DATEM  با پروتئین داخل خمیر تعامل دارد و ویسکوزیته را بهبود می بخشد در حالیکه DMG توانایی تشکیل کمپلکس هایی با نشاسته دارد و می تواند به عنوان عامل ضدبیاتی استفاده شود.(8)

 

 

اثر امولسیفایر ها روی خصوصیات آرد گندم در اکستنسوگراف

 آزمون اکستنسو گراف مقاومت خمیر به کشش را اندازه گیری و ثبت می کند. مقاومت بالاتر به کشش نیروی بیشتری برای کشش در خمیر نیاز دارد.گسترش پذیری مقدار الاستیسیته را در خمیر و توانایی آن را برای کش آمدن بدون پاره شدن نشان می دهد.

مقاومت به کشش در خمیر با افزودن DMG  تغییر کمی در مقایسه با کنترل داشت که احتمال می رود که DMG  بطور قوی به رشته های گلوتن در شبکه خمیر متصل نشده است. اگرچه هنگامی که P60  یا  DATEM  داخل خمیر اضافه شد مقاومت به کشش بطور چشمگیری افزایش یافت.

معمولا نرخ R/E با افزودن امولسیفایر ها در مقایسه با کنترل افزایش یافت . هنگامی که 0.3 گرم P60  در 100 گرم اضافه شده بود R  به حداکثر مقدار 360.5±5.5 Bu و 23% بهبود نسبت به خمیر کنترل رسید. همچنین با افزایش مقدار امولسیفایرها در طی 135 دقیقه مقاومت به کشش ، گسترش پذیری و R/E بطور چشمگیری تغییر نکرد . آن نتیجه می شود که افزودن P60 , DATEM  در خمیر خصوصیات رئولوژیکی خمیر را تقویت می کند اگرچه DMG  تنها تغییرات کمی روی خصوصیات رئولوژیکی خمیر داشته است. بر عکس آن با افزودن منو دی گلیسرید و لستین به تنهایی یا ترکیب آنها گسترش پذیری خمیر را کاهش داده است. بطور کلی امولسیفایر ها قادر به واکنشهایی با پروتئین و نشاسته هستند و مقدار تعادل آب دوستی –آب گریزی (HLB) به ظرفیت امولسیون سازی مرتبط می شود. در آرد گندم زنجیره آب دوست  قطبی به امولسیفایر اجازه می دهد که با اسید آمینه  باردار باقی مانده در پروتئین گلوتن بین باند های یونی واکنش دهد در حالیکه یک زنجیره غیر قطبی آب گریز اجازه می دهد که امولسیفایر با مناطق آب گریز در پروتئین گلوتن واکنش دهد.

DATEM  به امولسیفایر آنیونی تعلق دارد ،DMG , P60 امولسیفایر های آنیونی هستند که به علت باند های کووالانسی شون در آب جدا نیستند. DATEM  و پلی سوربات عموما به عنوان تقویت کننده خمیر استفاده می شوند .اگرچه DMG  خصوصیت تقویت خمیر را ندارد اما آنها به عنوان عامل نرم کردن خمیر محسوب می شوند. به علت مقدار نسبتا کم HLB ، DATEM  بسیار با دامنه آب گریز در پروتئین گلوتن واکنش می دهد و این واکنشهای هیدروفوبیک توده پروتئین را در تقویت شبکه گلوتن افزایش داده است.

P60 یک نوع از سورفکتانت های آنیونی  ، امولسیفایر آب دوست با اسید چرب متنوع است که به علت مقدار نسبتا بالای HLB عمدتا با اسید آمینه باردار باقی مانده در پروتئین های گلوتن از طریق باند های هیدروژنی واکنش می دهد.(8)

 

آنالیز SEM

با استفاده از میکروگرام SEM مشاهده شد که در خمیر با امولیسفایر افزوده شده گرانولهای نشاسته بوسیله فیلم هایی از گلوتن با اندازه های مختلف پوشانده شدند. در خمیر با افزودن P60 شبکه گلوتن متراکم تر از خمیر DATEM افزوده بود جایی که گرانولهای نشاسته بطور ضخیمی بوسیله فیلم گلوتن پوشانده شده و یک ماتریس پیوسته ایجاد شده است. تصاویر نشان می داد که  فیلم گلوتن در افزودن P60 متراکم ، ضخیم و سفت بود و گرانولهای نشاسته بطور کامل تقریبا با فیلم پوشانده شده بودند در حالیکه گلوتن در افزودن DATEM  یک شبکه تشکیل داده و گرانولهای نشاسته  تا اندازه ایی با گلوتن پیچانده شده بودند . این تفاوت را می توان   بوسیله  آنکه تعامل بین P60  و گلوتن  باند های هیدروژنی است در حالیکه تعامل بین DATEM و گلوتن آب گریز هستند توضیح داد.(8)

ارزیابی حسی از نودل فوری سرخ شده

ویژگی های خمیر در کیفیت محصول نهایی موثر است . نودل ها برای رنگ ، صافی و الاستیک بودن و سختی توسز یک سیستم متشکل از شرکت کنندگان ارزیابی شد. تفاوتی در رنگ وصافی در میان  همه محصولات نهایی نبود که نشان می دهد امولسیفایر ها اثر کمی روی رنگ و صافی سطح نودل ها دارند. الاستیک بودن در نودل دارای P60 نسبت به دو امولسیفایر دیگر بالاتر بود که به علت خصوصیات قوی P60  در تشکیل شبکه گلوتن و افزایش الاستیسیته گلوتن می باشد.

سختی در نودل ها ی دارای امولسیفایر ها بطور چشمگیری بالاتر از نمونه کنترل بود که بوسیله تعامل بین نشاسته و پروتئین و امولسیفایر قابل توضیح است.

پذیرش سراسری نودل ها با افزودن P60 , DATEM  نسبت به نمونه کنترل و یا نمونه DMG   بالاتر بود.(8)

کیفیت نودل فوری سرخ شده

کیفیت نودل های فوری سرخ شده در جدول 2 خلاصه شده است. مقدار آب در نمونه ای کنترل و امولسیفایر افزوده مشابه بودند به جز در نودل با 0.3   گرم DATEM . زمان آب افزونی اندیکس مهمی در کیفیت نودل فوری است و زمان کوتاه تر در آب افزونی مطلوب تر است. به طور کلی زمان آب افزونی با آب 80ċ   به زمان کمتر از 360 ثانیه نیاز داشت و در غیر اینصورت به عنوان نودل کمتر فوری بیان می شود. در مورد نمونه ها با P60 , DATEM  زمان کمتری از آب افزونی را در مقایسه با کنترل و DMG  دربرداشت . بطور خاص نمونه نودل با افزودن 0.2  گرم P60 کمترین زمان آب افزونی را با 180±3 ثانیه در میان تمام نمونه ها ی آزمایش شده داشت.

نودل ها با افزودن امولسیفایر P60 یا DATEM  درجه بالایی از  ژلاتینه شدن نشاسته را در مقایسه با کنترل و DMG  داشتند. بزرگترین درجه ژلاتینه شدن نشاسته در نودل با 0.2 گرم P60 با 95.1±0.2 در میان تمتم نمونه ها بدست آمد.

آن نتیجه می شود که درجه بالاتر در ژلاتینه شدن برای آب افزونی سریع در نودل ها مزیت محسوب می شود.

به طور کلی نودل فوری سرخ شده دارای 22%-29%   روغن است. مقادیر بالاتر روغن در نودل ها باعث قیمت بالاتر و رنسیدیته سریع تر می گردد. مقدار روغن در نمونه کنترل با نمونه DMG  مشابه بود در حالیکه تفاوت چشمگیری بین نودل کنترل و نودل های P60 , DATEM مشاهده شد. مقدار روغن در  نودل ها با 0.2 گرم P60 و 0.2 گرم  DATEM     درمقایسه با کنترل به ترتیب 18.3% و 9.9% کاهش یافته است.

معمولا در طی سرخ کردن نودل ها تعداد زیادی حفره های ریز در سطح عمدتا به دلیل تبخیر آب و جایگزینی آب بوسیله روغن بوجود می آید. با این حال پدیده بالا هنگامی که امولسیفایر ها داخل نودل اضافه می شوند  به علت واکنشهای آب گریزی یا باند های هیدروژنی بین گلوتن و امولسیفایر ها تغییر می کند. شبکه گلوتن و امولسیفایر می تواند فیلم هایی تشکیل دهند که گرانولهای نشاسته را برای جلوگیری از جذب روغن  کاور کنند .

یک فیلم نازک مقاومت را کاهش می دهد و اجازه می دهد رزوبت بالا کاهش یابد در حالیکه یک پوشش ضخیم می تواند باعث پارگی فیلم در اثر فشار بیش از اندازه در طی سرخ کردن شود.

بطور کلی نودل با افزودن   P60 , DATEM جذب روغن کمتری نسبت به نودل های کنترل و DMG  افزوده داشتند.(8)

 

5-خمیر منجمد شده نان باگت ، رفتار رئولوژیکی

نان باگت یکی از نان های بسیار محبوب جهانی است . اگرچه ساختار سلولی ناهمگن و باز و نرخ بالاتر پوسته به مغز نان در نان باگت آن را بیشتر برای بیاتی حساس می کند. مزه و بافت نان تازه به سرعت کاهش می یابد و تازگیشو از دست می دهد و پوسته اش سخت می شود و مزه بیاتی جایگزین می گردد . برای غلبه به این مشکل تکنولوژی های پیشرفته  برای پایداری طولانی خمیر مورد نیاز است.

منجمد کردن یک فرآیند مناسب برای حفظ کیفیت نان و خمیر است. خمیر منجمد شده مزایای زیادی در مقایسه با نان منجمد دارد. نان تازه می تواند با استفاده از خمیر منجمد شده در نانوایی تولید شود و تولید نان از خمیر منجمد به مصرف کننده اجازه می دهد تا به نان تازه در هر ساعت از روز دسترسی داشته باشد. خمیر منجمد شده در تولید نان تازه یک انتخاب اقتصادی برای تولید نان با کیفیت بالا و زمان ماندگاری طولانی و خصوصیات خوب ارگانولپتیکی است. مطالعات اخیر نشان داده که خصوصیات رئولوژیکی حجمی نقش مهمی روی کیفیت نان دارد.

در طی تخمیر حبابهای گاز  در خمیر گسترده می شوند . در طی پخت ، درجه حرارت افزایش می یابد بطوریکه آب تخمیر شده و  CO2     و   اتانول   افزایش گسترش حبابهای گاز را تحریک می کنند. و این حبابهای پف کرده حجم خمیر را افزایش می دهد.

بیشتر تغییرات مکانیکی مطلوب که  در طی تخمیر و پف کردن در آون رخ می دهد یک کشش دو محوره است. در اواخر تخمیر یا در طی فاز پخت سلول های گاز از کروی به شکل های چند وجهی تبدیل می شوند.مطابق با  Van Vliet (1992) خمیر اطراف یک سلول گاز در 2 مسیر   گسترش می یابد موازی مماس در  سلول  و  عمودی در جهت تراکم ( به خاطر فشار اضافی داخل سلول های گاز) . کشش دو محوره یک تغییر شکل مشابه به آنچه در اطراف سلول های در حال رشد در کرنش بالا و پایین  اتفاق می افتد را نشان می دهد و به عنوان یک خصوصیت رئولوژیکی خمیر در نطرگرفته می شود و به محاسبه یک خصوصیت رئولوژیکی که سخت کردن کرنشی نامیده می شود کمک می کند.

SHI یک ایندکس از فرآیند است جاییکه تنش در نرخ بزرگتری از کرنش  افزایش می یابد( در سرعت کرنش ثابت و افزایش کرنش ثابت).و ون ولیت SHI  را درخمیری که فیلم به علت گسترش سلول گاز گسترش یافته آزمایش کرد و نشان داد که آن ثبات بیشتر و مقاومت به پارگی نابهنگام بیشتری دارد.

آزمون تراکم تک محوره چرب شده می تواند برای ارزیابی کشش دو محوره در خمیر های نان استفاده شود. مثل ایندکس سخت کردن کرنشی و ویسکوزیته کشش دومحوره.

هدف از این مطالعه ارزیابی اثر دوره نگهداری منجمد روی SHI  در خمیر نان باگت می باشد. 3 نوع آرد برای تهیه خمیر های نان استفاده شدند و خمیر ها تا 45 روز منجمد (-18ċ) نگهداشته شدند.                                                                                                                                          

.

خصوصیات کلی آرد

 رنج پروتئین از 10.6% (آرد B) تا 12.0% (آرد C) بود  که این یک رنج معمول برای آرد های نان باگت است. آرد C  بالاترین مقدار خاکستر و  قوی ترین پروتئین گلوتن را داشت بطوریکه در جدول 1 ذکر شده است. فالینگ نامبر که یک ایندکس از مقدار فعالیت آلفا آمیلاز در آرد است در همه آرد ها بالا بود

همانطور که انتظار می رفت آرد با گلوتن قوی تر به مقدار آب بیشتری برای گسترش خمیر نیاز دارد(67%) و دوره زمانی طولانی تری برای رسیدن به خمیر گسترش یافته (5.3 دقیقه) .

آرد C  ثبات خمیر بهتری (DS  طولانی تر) و درجه نرمی کمتری (DF  کوچک تر) را نشان داده است.

ویسکوزیته کششی دو محوره

 Bushuk &Bloksma  نشان دادند که شدت و سرعت تغییر شکل در ابزارهای تجربی مانند اکستنسوگراف و ... بسیار زیاد است و به علاوه تعیین سهم عناصر ویسکوز و الاستیک در مشخصه های مکانیکی شون سخت و دشوار است.

در 2 مرحله از خمیر حجم افزایش می یابد ، گسترش دومحوره خمیر بسیار تغییر مکانیکی  مهمی در خمیر است. بنابراین از روش تراکم چرب شده تک محوره برای بررسی خصوصیات رئولوژیکی خمیر منجمد شده استفاده می شود.

همه آرد ها ( 3 آرد در 6 زمان نگهداری منجمد مختلف) رفتار سودوپلاستیک داشتند تا زمانی که ویسکوزیته کششی با افزایش نرخ کرنش کاهش  یافت. خمیر های تازه (روز صفر) و خمیر ها در 45 روز بالاترین و کمترین ویسکوزیته کششی را داشتند به ترتیب. بطور کلی ویسکوزیته کششی دو محوره با افزایش دوره نگهداری  خمیر منجمد شده کاهش یافت . خمیر تازه (کنترل) نسبت به باقی نمونه ها مقادیر بالاتر و خمیر حاصل از آرد B  کمترین مقدار را دارا بودند.(1)

ایندکس سخت کردن کرنشی(SHI)

SHI در خمیر باگت براساس روش Kokelaar و همکاران (1996) محاسبه شد. مقادیر کرنش دو محوره که برای محاسبه سخت کردن کرنشی انتخاب شدند 0.1 و0.45 ، 0.65 ، 0.85 ، 1.0، 1.1 در یک نرخ ثابت کرنش دو محوره در 0.01 S-1  بود. بین دوره های زمانی نگهداری منجمد 14 تا 45 روز شیب به تدریج کم شده که تغییرات کمتری را در خصوصیات رئولوژیکی خمیر نشان می دهد.

SHI با افزایش نرخ زمان نگهداری منجمد کاهش می یابد  و به صورت آشکار در 24 ساعت اول از زمان نگهداری تغییرات بزرگی در SHI  رخ می دهد. برای همه آرد ها کاهش در مقدار SHI  با شیب تندی در 14 روز اول از زمان نگهداری منجمد رخ داده و زمان نگهداری بیشتر خمیر تا 45 روز باعث کاهش کمی در مقدارSHI  شده است.

نتایج نشان داده که SHI  تحت تاثیر آرد و پروتئین آرد است .

 در مقایسه با خمیر تازه که منجمد نشده روز صفر با نمونه های منجمد شده  در روز اول تفاوت قابل ملاحظه ایی مشاهده نشد که نشان دهنده آنست که اعمال تکنیک منجمد کردن به خصوصیات ویسکوالاستیک خمیر آسیب نمی زند. برطبق Lebail  و همکاران ، سایز کریستالهای یخ بوسیله افزایش زمان نگهداری در 18-ċ بزرگتر شده و واین باعث تغییر شبکه گلوتن می گردد. او همچنین پیشنهاد داده که زمان نگهداری نباید از 45 تا 60 روز تجاوز کند.

آرد B  با کمترین مقدار پروتئین و گلوتن مرطوب و سدیمانتاسیون خمیر با کمترین SHI را تولید کردکه آن را می توان اینطور بیان کرد که آرد با پروتدین بالا انجماد و نگهداری و فرآیند ذوب را بهتر می تواند تحمل نماید.(1)

 

 

6-خصوصیات رئولوژیکی خمیر آرد گندم و نان پان با سبوس گندم

 آرد گندم کامل در مقایسه با آرد گندم تصفیه شده ویتامینها ، مواد معدنی ، آنتی اکسیدان ها و مواد مغذی بیشتری دارد. برخلاف مزایای سلامتی ، حضور قسمتهای خارجی دانه و جوانه باعث اثرات مضر روی خواص خمیر در محصولات نانوایی برپایه غلات می شود. افزودن سبوس باعث رقیق سازی گلوتن شده که روی ظرفیت نگهداری گاز اثر می گذارد .

خصوصیات تهیه نان و خمیر بوسیله الحاق سبوس تحت تاثیر است . و حضور سبوس نان هایی با حجم کمتر ، رطوبت کمتر ، فعالیت آبی کمتر و سختی بیشتری تولید می کند.واکنشهای سبوس با شبکه گلوتن عامل اصلی اثرات روی کیفیت خمیر که باعث نازک شدن ماتریس گلوتن هستند می باشد.(3)

 

سایز ذرات سبوس

قوانین برزیلی محدودیت مخصوصی برای اندازه ذرات سبوس ندارد اگرچه آن روی جریان آرد اثر دارد و بطور منفی به چسبندگی و مقاومت کششی مرتبط می شود که می تواند یکی از عوامل مسئول برای بهبود عملکرد آرد تصفیه شده در طی فرآیند پخت باشد. در این مطالعه سبوس در معرض فرآیند آسیاب ثانویه قرار گرفته و متوسط سایز آنها به منظور حداقل کردن اثرات فیزیکی استفاده شد.

ترکیب شیمیایی

بطور کلی آرد ها با سطوح مختلف از الحاق سبوس مقادیر بالاتری از رطوبت ،پروتئین ، چربی و خاکستر را دارند. و مقدار فیبر به عنوان مشخصه بسیار مهم در مقایسه  با آرد تصفیه شده مطرح است .

مخلوط کردن و خصوصیات گلوتن

حضور سبوس در نمونه درصد جذب آب  را در مقایسه با آرد تصفیه شده افزایش می دهد. زمانیکه 100% سبوس اضافه شد مقدار آب مورد نیاز برای تهیه  ثبات خمیر  مطلوب 9% افزایش داشت. که این رفتار به ظرفیت بالای جذب آب توسط فیبر ها مربوط می شود. در واقع به علت حضور تعداد زیادی از گروه های هیدروکسیل در ساختار فیبر ها ، اجازه فعل و انفعالات بزرگتری با آب را از طریق باندهای هیدروژنی می دهد.

زمان گسترش خمیر DDT در آرد های کامل در مقایسه با آرد های تصفیه شده  به زمان مخلوط کردن بیشتری برای رسیدن به حداکثر ثبات نیاز دارد . این اثر به علت واکنشهای بین فیبر و گلوتن است که از هیدراتاسیون پروتئین ها جلوگیری می کند و تجمع و جداسازی پروتئین ها با وزن مولکولی بالا را تحت تاثیر قرار می دهد. در این مطالعه با بودن 50% سبوس یک محدودیت بحرانی برای تولید توده ایجاد می شود زیرا این مقدار باعث کاهش DDT  و ثبات می گردد.

مقدار گلوتن مرطوب یک اندازه از توانایی پروتئین گلوتن برای تراکم است.هنگامی که 100% سبوس اضافه شد حداکثر کاهش  23.4% در تراکم گلوتن مشاهده شد.این نتایج مستقیما به زمانهای ثبات کمتر مشاهده شده برای نمونه ها با الحاق سبوس مرتبط است. براین اساس کاهش متوسط در اندازه ذرات سبوس به نظر نمی رسد که یک جایگزین موثر در بهبود مشخصه های محصولاتی که در ساختارشون سبوس دارند باشد.(3)

خصوصیات خمیر

حداکثر ویسکوزیته پارامتری است که به ظرفیت نشاسته به جذب آب و تورم گرانول های نشاسته  در طی حرارت دادن مربوط می شود.بنابراین هنگامی که نشاسته زیاد است پیک ویسکوزیته بالاست. در خصوصیات خمیر آمیلوز بعنوان یک رقیق کننده آمیلوپکتین ویک مهار کننده تورم  هنگام کمپلکس با لیپید ها عمل می کند که کمترین مقدار حداکثر ویسکوزیته در نمونهای دارای بیشترین مقدار سبوس حاصل شد ، جایی که لیپید های حاصل از جوانه گندم وجود دارد.

مقادیر شکست با حداکثر ویسکوزیته مرتبط هستند بطوریکه نمونه ها با غلظت سبوس کمتر مقادیر شکست کمتری ایجاد می کنند.( به علت کمتر بودن مقدار نشاسته)

تجمع دوباره بین مولکولهای نشاسته مخصوصا آمیلوز باعث تشکیل ژل و افزایش ویسکوزیته و رسیدن به ویسکوزیته نهایی شده که به گرایش نشاسته به رتروگراداسیون مرتبط است که توضیح می دهد چرا  آرد های تصفیه شده بالاترین مقدار برای این پارامتر دارد.فیبر ها به علت توانایی بالا در جذب آب آن را کمتر دردسترس جهت رتروگراداسیون قرار می دهند.(3)

 

خصوصیات کششی خمیر

در نمونه های الحاق شده با سبوس در مقایسه با آرد های تصفیه شده  مقاومت به کشش و گرایش به برگشت به شکل اولیه در اثر اعمال نیرو کاهش یافت . با افزایش در مقدار الحاق سبوس از 25% به 100% مقاومت به کشش خمیر و کشش پذیری به ترتیب کاهش یافت. که این قابل نسبت دادن به تغییرات شبکه گلوتن به خاطر افزودن سبوس است. سطوح بالاتر از افزودن سبوس در گلوتن آرد باعث رقیق شدن بیشتر ماتریکس و ضعیف کردن مشخصه های کشش پذیری می شود .

مشخصه های کیفی نان ها

از حجم مخصوص برای ارزیابی حالت احتمالی مقادیر مختلف سبوس الحاقی در توضیح نان ها استفاده شد. با افزودن سبوس در نمونه ها حجم بطور معناداری  کاهش یافت که درجه افزودن سبوس بطور منفی با حجم مخصوص نان مرتبط بود. ذرات سبوس تشکیل آلوئول  را بوسیله اثرات فیزیکی قطع کرده و این از دلایل محتمل در کاهش حجم است. ارتباط بین حجم مخصوص و مقدار گلوتن مرطوب یک ارتباط مثبتی داشتند که می تواند بوسیله  نیاز خمیر   به شبکه گلوتن  مطلوب  برای حفظ گاز در طی فرآیند توضیح داده شود. نان غنی شده با سبوس مقدار آب بیشتری و همچنین سختی بیشتری نشان داده است. بطوریکه مقدار رطوبت تنها عامل موثر در سختی نیست و به اندازه کافی جهت خنثی کردن اثر منفی اجزا سبوس روی بافت موثر نیست.

چن و همکاران فهمیدند که اندازه ذرات کوچکتر سبوس  بطور معناداری سختی بیشتری ایجاد می کنند.(3)

 

7- اثر بخار دادن روی مشخصه های رئولوژیکی خمیر آرد گندم

بخار دادن آرد گندم  کیفیت بافتی و کلی محصولات خمیری را بهبود می بخشد. بطوریکه مشخصات رئولوژیکی آرد گندم روی محصولات خمیری نقش مهمی دارند و بخار دادن باعث تغییراتی در این مشخصه ها می گردد که بررسی آن می پردازیم. 

 

 

مشخصه های کیفی آرد

بخار دادن برای 5 دقیقه گلوتن نمونه را دناتوره کرد ؛ نمونه هایی که برای 15 و 30 دقیقه بخار داده شدند گلوتن به علت دناتوره شدن تشکیل نشد. با افزایش بازه زمانی بخار دادن مقدار سدیمانتاسیون کاهش یافت.(6)

مشخصه های فارینوگراف در آرد گندم

بخار دادن آرد گندم برای حتی 5 دقیقه ظرفیت جذب آب را کاهش داده که به دناتوره شدن پروتئین ها نسبت دادنی است و بوسیله مقدار گلوتن پایین تر مشخص می گردد. افزایش بیشتر بازه زمانی بخار دادن تا 15 دقیقه ظرفیت جذب آب را بیشتر کاهش داد اما با طولانی کردن بیشتر بخار دادن تغییری در ظرفیت جذب آب مشاهده نشد. که نشان می دهد تغییر شکل پروتئین در 15 دقیقه بخار دادن قبلا رخ داده و ایت بوسیله عدم حضور هیچ گلوتن در آرد بخار داده شده قابل تایید است.

ثبات خمیر بطور قابل توجهی افزایش یافت که این افزایش ظاهری می توانست به علت دناتوره کامل گلوتن باشد بدین معنا که مخلوط کردن بیشتر نمی تواند بیشر ساختار گلوتن را ضعیف کند.(6)

مشخصه های اکستنسو گراف آرد گندم

هنگامی که آرد گندم برای 5 دقیقه بخار داده شد مقاومت به کشش (R) افزایش و قابلیت کشش کاهش یافت، که نشان دهنده سفت شدن خمیر در طی بخار دادن است. همچنین افزایش در نسبت R/E  نیز مصداق همین مطلب است.هنگامی که گلوتن دناتوره می شود خمیر خصوصیات الاستیک اش را دست می دهد و به همین جهت نیاز به آب کمتری دارد و خمیر سفتر از خمیر آرد گندم خام می گردد.

مقاومت کلی خمیر کاهش یافت که از طریق مساحت اکستنسوگراف قابل مشاهده است.(6)

TPA خمیر آرد گندم

 انسجام خمیر با آرد بخار دیده تا حدود کمی کاهش یافت ، اگرچه چسبندگی بطور قابل توجهی در خمیر با  آرد بخار داده افزایش یافت که احتمالا به علت شکست نشاسته به ترکیبات با وزن مولکولی کوچکتر مثل دکسترین که برای بیان چسبندگی شناخته شده اند می باشد.(6)

 

مشخصه های خمیر( ویسکو آنالایزر سریع)

با افزایش زمان بخار دادن PV تا 15 دقیقه  (پیک ویسکوزیته) افزایش یافت اگرچه برای زمان 30 دقیقه PV   تا حدی کاهش یافت.HPV( ویسکوزیته خمیر گرم)  از 94 به 97  بعد از 5 دقیقه و تا 108 بعد از 15 دقیقه افزایش داد ، بخار دادن بیشتر تا 30 دقیقه آن را به 103 رساند. از طرف دیگر CPV  ( ویسکوزیته خمیر سرد)  از 175 تا 178 ، 200 و 188  به ترتیب در آرد بخا داده برای 5،15 ،30 می باشد. سطح زیر منحنی از 1963.2 RVU.MIN برای آرد خام و برای نمونه های  بخا داده شده در 5  ، 15 ، 30  به ترتیب 2026.1 ، 2237.1 ، 2138.5   تغییر کرد.

یک روند مشابه در CV-HPV ,CPV-HPV  مشاهده شد که به علت گسترش رتروگراداسیون و یا اتحاد دوباره نشاسته در آرد بخار داده شده می باشد. (6)

 

 

8-اثر تغییرات فشار هوادهی روی خمیر در طی مخلوط کردن

   هوادهی خمیر در فرآیند نان به علت شرکت در واکنشهای اکسیداسیون  بسیار مهم است . هوادهی نان یک معیار کیفی است و توزیع حبابها بستگی به نوع نان دارد( تخلخل همگن در یک برش نان یا حبابهای بزرگتر برای باگت فرانسوی) و در مقابل برای کلربرد های دیگر مثل پیتزا ، بدون گاز باشد. بنابراین کنترل هوادهی خمیر برای تهیه محصول با کیفیت خوب اساسی است.

هوادهی خمیر در طی مخلوط کردن خمیر با چرخش همزن مارپیچی رخ می دهد. از یک طرف  این مخلوط کردن باعث بروز واکنشهای بیوشیمیایی بین خود مواد اولیه و بین هوا و مواد اولیه می شود که در تشکیل شبکه گلوتن شرکت می کند. از طرف دیگر مخلوط کردن با حرکات همزن مارپیچی حبابهای هوا را به دام می اندازد. با استقرار شبکه گلوتنی و در طی مخلوط کردن ، در محیط اکسید کننده باندهای SH سولفیدریل به باند های SS  دی سولفیدی که با هم به گلوتنین متصل هستند تبدیل می شوند. این شبکه از پروتئین ها ویسکوالاستیسیته خمیر را ایجاد می کند که حبابهای گاز را نگه می دارد. استقرار شبکه گلوتن در طی مخلوط کردن در نتیجه یک افزایش در ویسکوزیته خمیر و یک گرم کردن خمیر به ترتیب حاصل می شود. انرژی مکانیکی حاصل از چرخش همزن مارپیچی میکسر به گرما تبدیل می شود و در نتیجه درجه حرارت افزایش می ابد. این گرما به خمیر و اتمسفر منتقل شده و قسمت دیگر ی از این انرژی به گسترش شبکه گلوتن کمک می کند و باعث می گردد ظرفیت نگهداری گاز فراهم گردد. هنگامی که خمیر بیش از حد مخلوط می شود (شکست خمیر) آن گرایش به چسبناک شدن دارد و خصوصیات ویسکوالاستیکش را از دست می دهد.

 

این مطالعه به بهبود فهم بهتر از اثر تغییرات فشار هوادهی خمیر در طی مخلوط کردن  با میکسر اسپیرال با امکان کنترل دما و فشار سربار از -960 mbar   تا +500 mbar  کمک می کند.

هدف  فهمیدن اثر فشار در طی مخلوط کردن خمیر به منظور بهینه کردن شرایط مخلوط کردن خمیر بود. نتایج نشان داد که هوادهی خمیر با تعداد دوران مارپیچ متناسب است و زمان رسیدن به تعادل برای افت فشار های بزرگتر طولانی تر بود. سینتیک خروج حباب با لاترین  افت فشار کند تر بود.

 

  • **هوادهی خمیر

چرخش همزن مارپیچی تراکم ، کشیدگی و برش را روی خمیر اعمال می کند و بطور کلی آن رابسط می دهد. حرکت همزن مارپیچی 2 اثر دارد: 1 ) بسط بچ خمیر که منجر به شکستن حبابها و خروج حباب می گردد.

2)بنیان نهادن حبابهای گاز  داخل خمیر بوسیله تازدن خمیر های کشیده شده.

نوسان فشار مقدار هوا در میکسر و تعادل بین فشار در حبابهای خمیر ، فشار در میکسر را تغییر می دهد. افزایش بیش از حد فشار در سر میکسر مقدار بدام انداختن گاز در خمیر را افزایش می دهد.

اعمال خلاء در طی مخلوط کردن باعث می شود حبابهای گاز بدام افتاده  از نظر سایز بزرگ می شوند و بوسیله همزن مارپیچی دوباره تقسیم می گردند. به علاوه خروج حباب هوا به علت تغییر فشار بین حبابهای گاز و سر میکسر  رخ می دهد.

کنترل فشار در طی مخلوط کردن در حضور اسیدآسکوربیک حجم نان را بهینه کرد. افزایش فشار ،اکسیژن بیشتری می آورد و همراه با اکسیداز اسیدآسکوربیک  ، یک آنزیم که بطور طبیعی در آرد گندم حضور دارد، اسید آسکوربیک به فرم دهیدرو تبدیل می شود. این شکل در واکنشهای اکسیداسیون شرکت کرده و شبکه گلوتن را بیشتر الاستیک می کند که منجر به نگهداری گاز و بنابراین افزایش حجم نان می شود. خلاء نسبی در انتهای مخلوط کردن یک توزیع سلولی خوب در مغز نان ایجاد می کند.

-**مدل تعادل

این مدل مربوط به ضریب خروج حباب K و سرعت حجمی V دمنده  در طی خمیر کردن است که بوسیله Campbell &Shah& chin ساخته شده و براساس موازنه جرم هوا است.(5)

شرایط مخلوط کردن

  • اثر فشار: اثر فشار روی حداکثر قدرت همزن مارپیچی و t PEAK برای 2 سطح از فشار بالا و 3 سطح از خلاء بررسی شد.

مشاهده شد که استفاده از خلاء در طی مرحله مخلوط کردن با سرعت بالا ، زمان رسیدن به قدرت ماکزیمم(t PEAK  ) را کاهش داد. به علاوه یک سطح فشار بالاتر P1  ، یک t PEAK   طولانی تری را  برای  هر مقدار از P 2 داده است. که علت می تواند این باشد که یک سطح فشار پایین تر ، اکسیژن کمتری در بالای میکسر را معنی می دهدکه به نوبه خود در نتیجه پدیده اکسیداسیون کمتر در طی محدوده زمانی P2 حاصل می شود. این می تواند یک دپلیمریزاسیون زنجیره گلوتن و چسبندگی کمتر و خمیر ضعیف تری ایجاد کند.

اعمال خلاء باعث تشکیل سریعتر از شبکه گلوتن و خمیر سخت تر می گردد و در واقع قدرت ماکزیمم خمیر افزایش می یابد.

 

 

  • اثر سرعت چرخش همزن مارپیچ: t PEAK  به عنوان تابعی از سرعت چرخش همزن مارپیچی در فشار ثابت و در 2 سطح فشار ، فشار اتمسفر و فشار +500 mbar ، درنظر گرفته شد. که با افزایش سرعت چرخش همزن کاهش می یابد و این افزایش سرعت چرخش قدرت بیشتری در خمیر ایجاد کرده و باعث سرعت تشکیل شبکه گلوتن می گردد.

 با یک سرعت چرخش بالاتر دوران کمتری در همزن مارپیچ برای رسیدن به قدرت ماکزیمم مورد نیاز است. علاوه براین انرژی بیشتری را در هر دوران ارائه می کند.(5)

 

 

 

هوادهی و خروج هوا در طی مخلوط کردن

سرعت چرخش بالاتر همزن مارپیچ هوادهی بیشتری در خمیر ایجاد می کند. در هر دوران ، هوا داخل خمیر ترکیب می شود. مقدار هوای گنجانده شده در خمیر مستقیما به تعداد دورانها مربوط می شود.

 اثر تغییر گام – فشار روی توسعه مقدار هوای حجمی خمیر به عنوان یک تابع از زمان در خمیر کردن در فشار P1 تا P2  بررسی شد که در شکل 4 C نشان داده شد ه است . هر نقطه از این شکل یک اثر مستقل است به علت اینکه میکسر برای گرفتن یک نمونه خمیر باید باز می شد که باعث می شود پیوسته بودن آزمایش غیر ممکن شود. برای هرنقطه حداقل 10 اندازه گیری  مقدار هوای حجمی انجام شد.در طی مرحله اول در P1  تخلخل خمیر به علت به دام افتادن گاز افزایش یافت. مقدار حجمی گاز در فشار اتمسفر  بالاتر مشاهده شد هنگامی که خمیر کردن  تا یک فشار بیش از حد در +500m bar  نسبت به فشار اتمسفر انجام شد. این به علت دانسیته بالاتر گاز به دام افتاده در خمیر در شرایط فشار بیش از حد می باشد. زمانیکه خمیر به فشار اتمسفر برگردانده می شود سست شدن فشار در نتیجه رشد حبابهای گاز به دام افتاده در خمیر اتفاق می افتد که گرایش به تخلخل بالاتر در خمیر نسبت به سوح فشار پایین تر دارد.

بعد از تغییر گام فشار از P1 تا P2   یک کاهش در مقدار هوای حجمی و یک افزایش در خارج شدن گاز مشاهده شد. علت خروج گاز ، همزن مارپیچی است که خمیر را در طی اختلاط بریده بود یا همچنین به علت میکرو تخلخل در خمیر بوده باشد.

ضریب K  ( خارج سازی هوا) برای سطح فشار بزرگتر P1  بزرگتر است و افزایش سرعت فشار P1/P2  ( فشار مطلق) ضریب K  را کاهش داد که بدین معناست که شکاف بیشتر بین P1 و P2 این ضریب را کاهش می دهد.(5)

 

جمع بندی:

در اینجا نتیجه گیری  و جمع بندی با توجه به طبقه بندی موضوعات مرور شده در بالا به تفکیک و ترتیب  ارایه می  گردد:

  • کیفیت آرد و الاستیسیته خمیر : قابلیت ورقه شدن خمیر

ورق کردن یک روش معمول برای فرآیند گسترش پذیری خمیر  است و الاستیسیته  ،که قابلیت ورقه شدن را به صورت برگشت حالت ارتجاعی خمیر خروجی از غلطک  تابع خود کرده است. دراین  تحقیق قابلیت ورقه شدن خمیر با استفاده از 18 خمیر مختلف تهیه شده از 6 آرد مختلف بررسی شده که هر خمیر با استفاده از یک ابزار ورق کننده ، ورقه شده و داده ها برای ضخامت ورق خروجی و نیروهای غلطک از محدوده شرایط ورق کردن بدست آمدند. که آرد ها شامل NA  شمال آمریکا، G  آرد نان جنوب شرقی آسیا ، M  آرد نان تجاری در دسترس در استرالیا، BR  استرالیا Bonnie Rock ، W استرالیا Wyalkatchem ، HRW  آرد شمال آمریکا سخت قرمز زمستانه ، GLN آرد شمال آمریکا  سخت قرمز بهاره  هستند.

خصوصیات صحیح رئولوژیکی خمیر ها اندازه گیری شدند و برای کالیبره مدل اصلی ABBM  برای خمیر استفاده شد. شبیه سازی عددی عملیات ورقه کردن انجام گرفت ؛ضرایب R2  بین ضخانت ورق و نیرو های غلطک اندازه گیری و پیش بینی شدند.زمان استراحت از پارامتر مدول خمیر حاصل شده بود و نشان داد که کیفیت آرد برای الاستیسیته خمیر باید بوسیله آزمون رطوبت موثر بر زمان استراحت خمیر ارزیابی گردد و نتایج زیر حاصل شد:

 

a-دستگاه شیتر تک غلطکی  خمیر پتانسیل خوبی برای استفاده به عنوان دستگاه کنترل کیفی  ساده در خمیر نشان داد .

ارتباط بین نیرو و ضخامت خروجی از خمیر ها می تواند برای مشخص کردن هم مقاومت و هم الاستیسیته خمیر ها استفاده شود و هم چنین داده ها می تواند برای ارزیابی کیفیت آرد و اگاهی از تنوع رطوبت آنها استفاده شود.

b-مدل ABBM بطور موفقیت آمیزی رفتارهای رئولوژیکی و الاستیسیته ورق ها را در یک حدود از خمیر های نان و نودل شرح می دهد.

c-زمان های استراحت خمیر تفاوتهای قابلیت  ورقه شدن  بین خمیر ها را شرح می دهد و می تواند تنها از پارامترهای مدل ABBM  بدست آید. زمان استراحت خمیر تابعی از ثبات خمیر نیست و رطوبت یک نقش بسیار بحرانی روی زمانهای استراحت خمیر های نان  ایفا می کند در مقایسه با خمیر های نودل که نسبت به تغییرات رطوبت بسیار مستحکم بودند.

d-مقدار پروتیئن در آرد ها محرک مهمی در الاستیسیته خمیر محسوب نشد.(7)

 

2-رئولوژی کششی خمیر تاثیر ترکیب آرد و سرعت کشش

مطالعات اخیر نشان داده که تفاوتها در خصوصیات رئولوژیکی آرد های گندم با مقدار پروتئین مختلف می توانند بوسیله رفتار سخت کردن کرنشی تشخیص داده شود.

مطالعات کشش تک محوره برای فهم اثر ترکیب و غلظت پروتئین گلوتن ذاتی روی خصوصیات رئولوژیکی انواع آرد گندم عمدتا با روش Kieffer  در یک سرعت کشش پایین انجام شده است (200 mm/min حداکثر (   چنین کاری بطور گسترده  در سرعت تغییر شکل بالا (مثل 600mm/min)  با درنظر گرفتن تغییرات هندسی خمیر برای فهم بهتر از روابط تنش و کرنش واقعی انجام نشده بعلاوه تنش و کرنش شکست تاکنون بطور کامل در روش هندسی مشخص شده ایی برای مقایسه آرد ها با کیفیت و سطوح پروتئینی مختلف بررسی نشده ( یعنی نرخ GLU:GLI ) بنابراین این تحقیق به بررسی چگونگی سرعت های مختلف اندازه گیری کمک می کند به خصوص در سرعت تغییر شکل بالا  که بسیار به کرنش/تنش تجربه شده بوسیله خمیر در طی ورآمدن در خمیر نان ، متاثر  از رفتار سخت کردن کرنشی در خمیر حاصل ازنمونه های آرد در مقادیر مختلف از مقدار و ترکیب پروتئین  مرتبط می باشد. مقادیر کرنش و تنش واقعی با گرفتن ابعاد نمونه واقعی در طی تغییر شکل محاسبه شده و برای ارزیابی  رفتار سخت کردن کرنشی در خمیر استفاده شده است.

در این تحقیق از یک میکروسکوپ اسکن لیزری کانفوکال با یک مرحله کشش برای تجسم تغییرات در ساختار میکروسکوپی خمیر در مراحل مختلف تغییر شکل کششی استفاده شده است.

واکنشهای گرانولهای نشاسته از آرایش مجدد  ذرات نشاسته در امتداد شبکه پروتئین روی کشش اولیه  می توانست به نیروی مقاومت متنوع در پاسخ به سرعت کشش مختلف کمک کند و منجر به یافته هایی روی کشش وابسته به مقاومت حداکثر (Rmax  ) و کشش حداکثر (Emax  ) شد.

رفتار سخت کردن کرنشی در خمیر  روی کشش تک محوره مستقل از اندازه سرعت بود بطوریکه خصوصیا ت سخت کردن کرنشی بوسیله تعدادی  از کشیدگی داخل شبکه پروتئین  اداره می شود. فهمیده شد که ترکیب آرد یک اثر قوی روی پاسخ خمیر به سرعت کشش ، مخصوصا در دوره زمانی اولیه کشش  دارد. اگرچه تفاوتها در نرخ GLU:GLI  اثر چشمگیری روی شاخص Emax  و Rmax   و سخت کردن کرنشی در خمیر  نشان نداده است.  هنگامی که ترکیبات نشاسته جدا شدند تفاوتهایی بین خصوصیات کششی در گلوتن  دوباره آبگیری شده مشاهده شد اگرچه اثر نرخ GLU:GLI   روی مقادیر Rmax   و Emax   متغییر  با منبع آرد بود.(9)  

مطالعات میکروسکوپی روی ساختار خمیر در طی تغییر شکل کششی نشان داد که ترکیب کشیدگی پروتئین و حرکات گرانولهای نشاسته داخل شاخه های پروتئین باعث شکستن شبکه پروتئین هستند. خصوصیات رئولوژیکی خمیر فقط به ترکیب پروتئین یا شبکه پروتئینی گلوتن مربوز نمی شود . توزیع گرانولهای نشاسته داخل شبکه پروتئینی گلوتن و واکنشها بین گرانولهای نشاسته و شاخه های پروتئین می توانست همچنین در مقاومت خمیر و گسترش پذیری آن موثر باشد. فهمیدن نقش گرانولهای نشاسته در خصوصیات کششی خمیر می توانست برای اصلاح رفتار مکانیکی خمیر در طی فرآیند و همچنین طراحی خمیر برای خصوصیات ویژه مورد نیاز در حفظ بافت و کیفیت غذا مفید باشد.(9)

 

 

3- اثر ترکیب آنزیم روی رئولوژی خمیر و خصوصیات فیزیکی و حسی نان غنی شده با نشاسته مقاوم

نشاسته مقاوم به عنوان یک جایگزین  برای افزایش مصرف فیبر در حضور آنزیم ها اضاف شد . خمیر بوسیله جایگزینی جزیی از آرد گندم بوسیله نشاسته مقاوم (12.5 گرم در 100 گرم ) و آنزیم ها ترنس گلوتامیناز ( 0 تا 8 میلی گرم در 100 گرم ) ، گلوکز اکسیداز ( 0 تا 5 میلی گرم در 100 گرم ) و زایلاناز ( 0 تا 1 میلی گرم در 100 گرم ) فرموله شده است . و خمیر بدون RS   یا آنزیم به عنوان خمیر معمولی و خمیر با RS  بدون آنزیم به عنوان خمیر کنترل برای مقایسه درنظر گرفته شد.

نان تهیه شده از خمیر معمولی ، کنترل و بهینه و همچنین کیفیت مربوط به حجم مخصوص ، سفتی و ویژگی حسی ارزیابی شدند. آنزیم ها اثر مهمی روی ضریب تضعیف داشتند که بوسیله بازبینی تخمیر بدست آمدند  که نشان دهنده نقطه مرکزی در فرمولاسیون بهینه هستند.

از آزمون کیفی نان مشاهده شد که آنزیم ها فرآیند بیاتی را به تسریع کردند در حالیکه RS  آن را به تاخیر انداخته است. و نان تولید شده با خمیر بهینه بالاترین ارزش را در پنل حسی داشت.(4)

نشاسته مقاوم یک ماده اولیه طبیعی است که عموما به عنوان فیبر رژیمی در تهیه نان استفاده می شوند . خمیر با جایگزینی جزیی با نشاسته مقاوم (RS )  مورد آزمون عملکرد پخت قرار گرفت و یک ترکیب از آنزیم ها که عملکرد پخت قابل قبولی داشتند حاصل شد. بنابراین برای تهیه محصول با کیفیت بالا فرمولاسیون خمیر با افزودن 3 آنزیم برای غلبه به رقیق سازی گلوتن تهیه شد. ( ترنس گلوتامیناز ، گلوکز اکسیداز ، زیلاناز)

خمیر بهینه استیکنسس ، چسبندگی ، سختی ، حالت ارتجاعی ، انعطاف پذیری به کشش و توسعه پذیری  مشابهی با خمیر عادی داشت ( تولید شده بون RS  و یا آنزیم ) و تفاوتهای آماری نسبت به خمیر کنترل ( تولید شده با RS  و بدون آنزیم ) داشت.

در تهیه نان جایگزینی جزیی WF  بوسیله  RS  سفتی بیشتر مغز نان و پوسته روشن تر را حاصل کرده در حالیکه آنزیم ها فرآیند بیاتی را افزایش دادند. در واقع فرمولاسیون بهینه حجم مخصوص نان و عملکرد بسیار مشابهی با نان عادی داشت . آن نتیجه می شود که آنزیم های آزمایش شده ویژگی خمیر با RS  را بهبود دادند.(4)

 

 

4-اثر امولسیفایر ها روی خصوصیات رئولوژیکی خمیر آرد گندم و کیفیت نودل های فوری سرخ شده

اثر 3 امولسیفایر روی خصوصیات رئولوژیکی خمیر آرد گندم و کیفیت نودل فوری سرخ شده بررسی شد و از فارینوگراف ، اکستنسو گراف و آنالیز اسکن میکروسکوپ الکترونی برای تشخیص خصوصیات رئولوژیکی خمیر استفاده شد. افزودن P60  ، DATEM  در خمیر خصوصیات رئولوژیکی اش را تقویت کرد که بوسیله ثبات بالا و درجه پایین از نرمی در طی 12 دقیقه ، افزایش در مقاومت به کشش و گسترش پذیری در مقایسه با کنترل مشخص شد.

کیفیت نودل و مقدار آب و درجه ژلاتینه شدن و مقدار روغن ارزیابی شدند بطوریکه  کنترل مقایسه شد ، مقدار روغن در نودل فوری سرخ شده با افزودن 0.2 گرم P60  در 100 گرم و 0.2 گرم DATEM  در 100 گرم آرد به ترتیب 18.3% و 9.9% کاهش یافت ؛ زمان آبرسانی به ترتیب 25% و 12.5% کاهش و درجه ژلاتینه شدن به ترتیب 10.2% و 8.1% افزایش یافت . هردو P60 ,DATEM  یک اثر مهمی روی الاستیک بودن ، سختی و پذیرش سراسری در نودل ها داشتند. نتایج به روشنی نشان داد که مشخصه های رئولوژیکی خمیر و کیفیت نودل ها با افزودن امولسیفایر های معینی بهبود یافت.(8)

براساس آنالیز اکستنسوگراف و فارینوگراف خمیر های P60  و DATEM افزوده زمان ثبات طولانی تر و درجه کمتری از نرمی در طی 12 دقیقه نشان دادند به علاوه افزایش مقاومت به کشش و افزایش در گسترش پذیری در سراسر 135 دقیقه زمان استراحت را در مقایسه با کنترل نشان دادند.

افزودن P60 و DATEM در خمیر ویژگی های رئولوژیکی خمیر را تقویت می کند اگرچه DMG  یک اثر کمتر مرتبط روی رئولوژی خمیر در مقایسه با دو امولسیفایر قبلی داشت.

SEM  در خمیر با افزودن امولسیفایر تفاوت چشمگیری نسبت به کنترل نشان داد بطوریکه فیلم گلوتن در خمیر P60  افزوده متراکم تر ، ضخیم تر و سفت تر از فیلم گلوتن در خمیر DATEM  افزوده بود.

ارزیابی حسی در نودل ها با افزودن P60, DATEM مشخص کرد که این نوع از نودل ها نمرات کلی بهتری نسبت به کنترل دارند.

نودل های فوری سرخ شده با افزودن P60 , DATEM مقدار روغن کمتر ، زمان آب افزودن کوتاه تر و درجه بالاتر از ژلاتینه شدن در مقایسه با نودل کنترل و DMG  داشتند که می تواند الاستیک بودن و سختی را بعد از آب افزودن در نودل ایجاد می کند.

نتایج در این مطالعه نشان می دهد  که ویژگی رئولوژیکی خمیر و کیفیت نودل فوری سرخ شده بطور چشمگیری با افزودن امولسیفایر های P60  و DATEM  بهبود یافته است.(8)

 

 

5-خمیر منجمد شده نان باگت ، رفتار رئولوژیکی

خصوصیات SHI  در خمیر آرد گندم به عنوان یک فاکتور رئولوژیکی برای ارزیابی کیفیت خمیر نان تازه استفاده شد. و نتایج بدست آمده تعیین کرد که این ایندکس همچنین می تواند برای ارزیابی کیفیت خمیر منجمد شده در نان باگت استفاده شود.از تکنیک رئولوژی تراکم  تک محوره برای اندازه گیری ایندکس سخت کردن کرنشی (SHI ) در خمیر استفاده شد.  همه خمیر  آرد ها در دوره نگهداری منجمد مختلف رفتار سودوپلاستیک نشان دادند ، از زمانی که با افزایش دوره نگهداری منجمد ویسکوزیته کششی کاهش یافته صرفنظر از نوع آرد. آرد با کمترین مقدار پروتئین وگلوتن مرطوب و سدیمانتاسیون خمیر با کمترین مقدار SHI  را صرفنظر از زمان نگهداری  خمیر منجمد شده تولید کردند. بطور کلی نتایج نشان دادند که SHI  یک پتانسیل خوبی برای ارزیابی کیفیت خمیر منجمد شده در طی نگهداری دارد حتی برای نمونه آرد هایی که مقدار پر.تئین و استحکام یکسانی دارند.

نتایج نشان داد که استفاده از آرد با پروتئین بالا تر خمیری با خصوصیات رئولوژیکی بهتری در طی نگهداری منجمد حاصل می کند. علاوه براین یک رابطه مهمی بین کاهش SHI  و افزایش زمان نگهداری انجماد بود.(1)

6-خصوصیات رئولوژیکی خمیر آرد گندم و نان پان با سبوس گندم

مشخصه های فیزیکوشیمیایی آرد گندم با سطوح مختلفی از افزودن سبوس و اثر آنها در خمیر و خصوصیات تکنولوژیکی در نان ها بررسی شد. آرد با سبوس افزوده ، خمیر و خصوصیات هیدراسیون مختلف داشت و روی رئولوژی خمیر و حجم مخصوص و رنگ وسختی نان ها موثر بود. هنگامی که اثر سبوس روی نمونه ها ارزیابی شد  نمونه ها با 75% و 100% سبوس افزوده اثبات شده که غنی ترین از نظر مواد مغذی هستند و عملکرد بهتری برای بدن مخصوصا مربوط به فیبر تغذیه ایی ارائه دادن اگرچه آنها تغییرات بسیار برجسته در مشخصه های رئولوژیکی روی خمیر نان ها به ارمغان آوردند.(3)

7- اثر بخار دادن روی مشخصه های رئولوژیکی خمیر آرد گندم

بخار دادن آرد ها در فشار اتمسفر برای 15 دقیقه کاملا گلوتن را دناتوره می کند و ظرفیت جذب آب را از 58.4% تا 45% کاهش داد. بخار دادن برای حتی 5 دقیقه مقاومت به کشش را بطور قابل توجهی از 500BU تا 1000 BU و نسبت شکل ( مقاومت به کشش / قابلیت کشش )  از 4.2 تا 27.4  افزایش داد که نشان دهنده سفتی است. خمیر تهیه شده از آرد بخار دیده مقدار سختی بالاتری91.1 N نسبت به خمیر تهیه شده از آرد خام 51.1 N دارد. مشخصه خمیر  آرد بخار دیده برای 15 دقیقه در یک آنالیز سرعت ویسکوز بررسی شد و مشخص شد که پیک ویسکوزیته از 218 RVU تا 257 RVU افزایش یافت و هم چنین ویسکوزیته خمیر سرد از 175   (RVU)تا 200 (RVU ) و خمیر گرم از 94     (RVU) تا 108 (RVU) برای آرد بخار داده در 15 دقیقه افزایش یافت.

آرد های بخار داده شده جذب آب کمتر ، خمیر های سفت تر ، مقاومت به کشش بالاتر ، کشش پذیری و انسجام کمتر نسبت به آرد های بخار داده نشده نشان دادند.(6)

8-اثر تغییرات فشار هوادهی روی خمیر در طی مخلوط کردن

هدف بررسی اختلاط خمیر در میکسر مارپیچی بود که می توانست تغییر فشار بین -960  تا +500 mbar  را انجام دهد. نتایج نشان داد که هوای گنجانده شده متناسب با تعداد دورانهای همزن مارپیچی مستقل از سرعت چرخش همزن مارپیچی بود بدین معنا که مقدار هوای گنجانده شده در هر دوران تقریبا ثابت بود.  از یک مدل  برای تعیین پارامتر های جنبشی  در هوادهی و خارج کردن هوا در طی مخلوط کردن با تغییر گام فشار استفاده شد . این دانسته شد که کاهش بیشتر فشار  سرعت گاز زدایی آهسته تری داشت ، به علاوه مقدار حجمی هوا ی نهایی تنها به فشار مخلوط کردن نهایی وابسته  است.(5)

 

منابع:                                                                                                                          

1)A.Rashidi-M.Hadinezhad-N.Rajabzadeh-M S.Yarmand-S.Nemati.2016.Frozen baguette bread dough I .Rheological behavior during storage.1-18

2)B.Dobraszczyk.2016.Wheat processing,Analysis of dough rheology in breadmaking.UK.1-11

 

3)E. R.F.Boita-T.Oro-J.Bressiani-G. S.Santetti-T E.Bertolin-L .C.Gutkoski.2016.Rheological properties of wheat flour dough and pan bread with wheat bran.Journal of cereal science 71.Brazil.177-182

4) L.Altuna-P. D.Ribotta-C. C.Tadini.2015.Effect of a combination of enzymes on dough rheology and physical and sensory properties of bread enriched with resistant starch.Brazil.1-22

 

5) M.Sadot-J.Cheio-A.LE-Bail.2014.Impact on dough aeration of pressure change during mixing.France.1-23

 

6)M.Prakash 7 p-H.Rao.1998.Effect of steaming on the rheological characteristics of  wheat flour dough .Eur food res technol 209.India .122-125

 

7)M.J.Patel-S.Chakrabarti-Bell.2013.Flour quality and dough elasticity : Dough sheetability.Journal of food engineering 115.Australia.371-383

 

8) SH.Ding-J.Yang.2013.The influence of emulsifiers on the rheological properties of wheat flour dough and quality of fried instant noodles.LWT-Food science and technology 53.China.61-69

9) T.H.McCann-M.Le Gall-L.Day.2016.Extensional dough rheology –Impact of flour composition and extension speed .Australia.1-22

 

               

جدول 1

 

 

 

Dough

 

 

 

Exit sheet thickness at end of simulation (mm)

 

Time of

 

depletion(s)

 

Exit sheet velocity at start (mm/s)

 

Variation in exit velocity over time of depletion(%)

 

Average mass flow rate during time of depletion (g/s)

 

G160

 

7.3

 

7.3

 

17.7

 

1.4

 

9.7

 

BR160

 

7.2

 

7.2

 

18.0

1.7

 

9.5

W160

7.1

7.2

17.9

0.3

9.5

HRW160

7.2

7.3

17.6

1.2

9.5

GLN160

 

7.3

 

7.9

 

17.3

 

2.7

9.2

M160

7.3

7.0

17.6

2.4

9.8

JFE160

 

7.7

 

7.8

 

16.9

 

2.9

 

9.3

 

جدول 2

 

 

 

 

Emulsifier

 

 

Emulsifier level (g/100 g flour)

 

 

Water content (g/100 g noodle)

 

 

Time of rehydration (s)

 

 

Degree of gelatinization (%)

 

 

Oil content (g /100 g noodle)

 

 

 

Control

 

 

0.00

 

 

 

1.82±0.03

 

 

240±3

 

 

86±0.3

 

 

24.34±0.07

 

 

 

DME

0.10

0.20

0.30

0.40

1.73±0.04

1.68±0.01

1.77±0.03

1.84±0.03

240±6

250±10

230±6

240±6

87.4±0.4

87.6±0.6

88.2±0.2

85.7±0.5

23.65±

24.55±0.10

23.87±0.08

22.95±0.11

 

 

 

P60

0.10

0.20

0.30

0.40

1.98±0.02

2.11±0.03

2.16±0.03

2.03±0.01

200±3

180±3

190±3

190±3

94.4±0.5

95.1±0.2

93.6±0.4

94.5±0.2

20.87±0.09

19.88±0.09

21.04±0.08

20.11±0.10

 

 

 

DATEM

0.10

0.20

0.30

0.40

1.89±0.04

1.88±0.02

2.30±0.02

2.10±0.02

200±6

210±6

200±3

200±3

94.6±0.3

93.3±0.2

93.6±0.3

94.1±0.4

22.16±0.05

21.93±0.09

22.09±0.14

22.48±0.13

 

 

 

 

 کارخانه آرد سرو کرج در زمینی به وسعت 15000 مترمربع و با زیر بنایی نزدیک به 6000 مترمربع انبارهای زمینی مسقف و سیلوهای عمودی فلزی با ظرفیت
20000 تن گندم جهت ذخیره سازی و اختلاط مناسب گندم سالنی سرپوشیده به مساحت 2000 مترمربع جهت انبار کیسه حاوی آرد، 8 واحد انبار آرد فله ای
جمعا به ظرفیت 400 تن، با دو خط کاملا مجزا و ظرفیت اسمی 250 تن آرد روزانه با تکنولوژی کشور اکراین در اردیبهشت 1380 به بهره برداری رسید. 

 

 کرج | شهرک صنعتی ماهدشت | خیابان هفتم جنوبی |  پلاک 20

37304334 - 026

37303595 - 026

0782374 - 0919

 info@ardsarv.ir

تمامی حقوق اين سايت محفوظ و متعلق به کارخانه آرد سرو کرج می‌باشد. Copyright © 2019 ardsarv.ir