آرد و گندم

معرفی آزمایشگاه رئولوژی

کیفیت آرد عبارتست از مشخصات و خصوصیاتی از آرد که روی مصرف نهایی آن و کیفیت محصولات تهیه شده از آن موثر باشد. بنابراین برای هر نوع محصول، آرد بایستی دارای کیفیت و مشخصات مخصوص بوده که برای تولید آن محصول مناسب باشد و در این مورد اولاً گندم مصرف شده جهت تولید آرد بایستی دارای مشخصات لازم بوده و در ثانی عملیات تولید آرد بطور مناسب انجام گرفته بطوریکه آرد مورد نظر مصرف کننده تولید گردد مصرف کنندگان آرد همیشه نیاز به آردی دارند که دارای مشخصات و کیفیت مناسب و ثابتی باشد بخصوص امروز که مصرف کنندگان آرد واحدهای بزرگ تولیدی هستند آن موضوع دارای اهمیت خیلی بیشتری است مثلاً کارخانجات  بزرگ و مکانیزه نان بایستی آردی مصرف نماید که همیشه دارای کیفیتی یکسان و ثابتی  باشد و اگر مشخصات و کیفیت آرد مصرفی تغییر نماید که همیشه دارای کیفیتی یکسان و ثابتی باشد و اگر مشخصات و کیفیت آرد مصرفی تغییر نماید مشکلات و اختلالات زیادی در امر تولید بوجود خواهد آمد. البته گندم که یک محصول طبیعی است هرگز نمیتوان آنرا با کیفیت از قبل تعیین شده و کاملاً یکسانی بدست آورد ولی با دانستن تکنولوژی تولید آرد و استفاده از وسایل لازم می توان آرد با کیفیت یکسان و ثابتی تولید نمود. برای این منظور کارخانجات آرد بایستی علاوه بر ماشین آلات و آزمایشگاه مجهز دارای کارشناسان مطلع در امر تولید آرد باشد.

اولین شرط برای تولید آرد با کیفیت لازم کنترل گندم مصرفی و ارزیابی آن می باشد که بایستی به وسیله آزمایشگاه انجام گردد. پس از تعیین کیفیت گندم های مختلف با توجه به مشخصات و کیفیت آنها، گندم ها را وارد سیلوهای مربوط می نمایند. پس از آن با توجه به کیفیت گندم و کیفیت آرد مورد نظر گندم ها را به نسبت های مناسب مخلوط نموده و آنرا آسیاب می نمایند. پس از اینکه گندم های مخلوط شده تبدیل به آرد گردید آرد حاصل بایستی بوسیله آزمایشگاه کنترل گردد.

برای تعیین و تشخیص کیفیت گندم و آرد و سمولینا نه تنها بایستی وسایل و روش های مناسب برای آزمایشهای مختلف داشته باشیم که بتوانیم خصوصیات کیفی آرد و سمولینا را تعیین نمائیم بلکه بایستی نتایج حاصل را از نقطه نظر تکنولوژیکی مورد تفسیر قراردهیم برای این منظور بایستی کیفیت آرد و عملیات تولید با هم مورد ارزیابی قرارگیرد. در این مورد تجزیه های شیمیائی بتنهایی کافی نیست زیرا پدیده های تکنولوژیکی که در تولید انجام می شود بیشتر ماهیت فیزیکی دارد. بنابراین برای تعیین کیفیت آرد و ارزیابی آن بایستی علاوه بر تعیین فاکتورهای شیمیایی مشخصات فیزیکی و رئولوژیکی را نیز تعیین نمود.

بنابراین ذیلاً  به بررسی اهداف مورد نظر از انجام آزمایشات رئولوژی می پردازیم:

 

تعیین افت: این متد برای تعیین اجزای مختلف افت گندم مخصوص تهیه نان و صنایع ماکارونی بکار می رود و نمی تواند برای تعیین گندم بذری و یا گندمی که مورد تغذیه حیوان قرار می گیرد مورد عمل باشد.

تعریف افت گندم : به کلیه اجزای تشکیل دهنده گندم نمونه اطلاق می شود که با واریته گندم اصلی مغایرت داشته باشد.

تقسیم بندی افت :

افت مفید: که قابلیت استفاده آسیابانی دارد و شامل دانه های شکسته و چروکیده، جوانه زده، حشره زده، سرمازده، سن زده ، تغییر رنگ یافته در جوانه و نارس می باشد.

افت غیر مفید: که قابلیت استفاده آسیابانی ندارد و شامل ناخنک، دانه های فاسد قارچی، دانه های سیاهک زده، حرارت دیده ، نماتود زده، بذور و علف های هرز، کاه و کزل ، گرد و غبار،‌سنگ و شن و هر نوع ماده خارجی دیگر مانند لاشه حشرات ، فضولات جوندگان و ... می باشد.

 

وزن حجمی (هکتولیتر): عبارت است از وزن حجم معینی از گندم که معمولاً وزن 100 لیتر را بر حسب کیلوگرم اندازه گیری کرده و آنرا وزن هکتولیتر می نامند.

 

اندازه ذرات: اندازه و یکنواختی ذرات آرد در کیفیت محصول موثر می باشد اندازه ذرات روی ژلاتینیزاسیون نشاسته نیز موثر است. اگر اندازه ذرات خیلی بزرگ باشد آرد نمی تواند مقدار مایع لازم را جذب نماید و همچنین اگر چنین آردی برای تهیه محصولاتی بکار رود که در تهیه آنها مواد دیگری مانند روغن و غیره بکاررفته باشد آرد ظرفیت لازم برای جذب این مواد را نخواهد داشت.

البته اگر آرد بیش از حد لازم نیز نرم باشد محصول مناسبی از آن نمی توان تهیه نمود. ولی اگر اندازه ذرات آرد باندازه مناسب باشد محصولاتیکه از چنین آردی بدست میاید دارای ترکیب یکنواختی بوده و خوب در فر باز خواهد شد و محصول دارای حجم کافی خواهد بود.

 

گلوتن: مجموعه پروتئین غیر محلول در آب و قابل استخراج از گندم می‏باشد . گلوتن از دو قسمت تشکیل شده که عبارت از :      

گلوتنین - وزن ملکولی بالا  دارای خاصیت کشش پذیری پائین و خاصیت الاستیسته بالا قابل تعلیق در اسیدها , بازها و حلالهائی که بواسطه قطبی بودن می‏توانند پیوند هیدرژنی تشکیل دهند .

گلوتنین‏ها میتوانند با چربیها ایجاد کمپلکس نمایند مقاومت و محکمی گلوتن مربوط به گلوتنین است .

گلیادین - وزن ملکولی پائین (100000 - 25000) کشش‏پذیر , خاصیت الاستیسته پائین - قابل حل در اسیدها , بازها و حلالهائی که بواسطه قطبی بودن میتوانند پیوند هیدرژنی تشکیل دهند .

قدرت گلوتن - یعنی تشخیص ضعیف بودن یا قوی بودن گلوتن

مقدار گلوتن - یعنی تهیه گلوتن از مقدار معینی از آرد و محاسبه آن در 100 گرم آرد .

 مشخصات گلوتن

 در داخل گندم , گلیادین همراه با گلوتنین حجم کلی پروتئین را درست میکند و بنام گلوتن خوانده میشود .

کیفیت گلوتن با ویژگیهای ارثی مغز گندم تغییر میکند و بعلاوه میزان و مقدار گلوتن که از گندم‏های مختلف قابل استخراج است دارای خواص فیزیکی متغیری میباشد و همچنین عوامل مختلفی مثلا نحوه ساخت آن , زمان , حرارت , غلظت نمک و PH در کیفیت گلوتن تاثیر دارد ولی بطور کلی میتوان گفت که سه نوع مشخص گلوتن وجود دارد .

 - گلوتن گندم خیلی سخت مثل گندم قرمز بهاره و قرمز زمستانی معمولا مقدار زیادی گلوتن چسبنده و قوی و همچنین الاستیک تولید میکنند  

 - گلوتن حاصل از گندم خیلی نرم مثل آرد گندم سفید معمولا مقدار کمی گلوتن نرم و بدون چسبنده که نمی‏توان آنها را بطور محسوس کش آورد تولید میکنند.

 - گلوتن نوع دورم - گندم وحشی

 

زلنی: مقدار حجم ته نشین شده سوسپانسیون آرد در محلول لاکتیک اسید در طی مدت زمان معین. این معیار کیفیت نانوایی را مشخص می کند. (حجم برحسب میلی لیتر می باشد)

قابلیت تورم اجزا تشکیل دهنده گلوتن آرد در محلول لاکتیک اسید، روی سرعت ته نشینی سوسپانسیون آرد در محلول اسید لاکتیک تاثیر می گذارد.

بالابودن مقدار گلوتن و نیز کیفیت بهتر آن موجب ته نشینی آرام، کندتر و در نتیجه افزایش حجم ته نشینی می گردد.

ابتدا گندم در شرایط خاصی تبدیل به آرد شده،سپس در محلول ایزوپروپانول الکل و لاکتیک اسید و در حضور یک ماده رنگی قرار گرفته و پس از اختلاط و به هم زدن و سپری شدن زمان مشخصی، ته نشین و حجم ته نشینی به میلی لیتر اندازه گیری می شود.

 

 

مشخصات رئولوژیکی خمیر حاصل از آرد

مشخصات رئولوژیکی خمیر تهیه شده از آرد کیفیت نانوایی آرد را مشخص می نماید و از اینرو اهمیت آن فوق العاده زیاد و غیر قابل انکار است ولی ترکیبات شیمیایی آرد نیز دارای اهمیت زیادی است و با توجه به خصوصیات رئولوژیکی، ترکیبات شیمیایی و مشخصات پخت آرد می توان کیفیت آرد را مورد ارزیابی قرارداده و در این رابطه میزان و کیفیت پروتئین نقش مهمی دارد پروتئین های نوع گلوتنی ( گیلیادین و گلوتنین ) با آب تشکیل شبکه گلوتنی در خمیر داده و باعث خواهد شد که در اثر گازهای حاصل از تخمیر و یا مواد شیمیایی و غیره محصولات تولید شده از آرد متخلخل گردد و بافت لازم را پیدا نمایند. میزان کم گلوتن و یا پروتئین های گلوتنی آرد ( البته کمتر از حد مطلوب) موجب کاهش کیفیت نانوایی آرد می گردد ولی اگر میزان گلوتن باندازه کافی باشد،‌ لکن کیفیت گلوتن خوب نباشد کیفیت نانوایی آرد خوب نخواهد بود. نیاز به تعیین مشخصات رئولوژیکی خمیر از مدتها قبل مورد توجه قرارگرفته است و از پایان قرن گذشته اولین وسیله برای آزمایش مکانیکی خمیر ساخته شد. مخصوصاٌ در لهستان برای توسعه و ساخت وسائل لازم جهت تعیین مشخصات رئولوژیکی خمیر کارهای زیادی انجام گرفت و در سال 1930 با همکاری پروفسور مجارستانی بنام (Hankozy) و مهندسی آلمانی بنام برابندر (Brabender) اولین دستگاه بنام فارینوگراف ساخته شدکه هم اکنون نیز این دستگاه با تغییرات زیاد و تبدیل آن به نوع الکتریکی و کامپیوتری برای تعیین خواص رئولوژیکی خمیر در آزمایشگاهها و مراکز تحقیقاتی و کارخانجات در ایران و اکثر کشورها مورد استفاده زیاد می باشد.

برخی از دستگاه هایی که به منظور بررسی خصوصیات رئولوژیک خمیر مورد استفاده قرار می گیرد شامل: فارینوگراف، اکستنسوگراف، آمیلوگراف و همچنین دستگاه فالینگ نامبر می باشد. که کار دستگاه فالینگ تا حدی مشابه کار دستگاه آمیلوگراف می باشد و از این دستگاه برای تعیین فعالیت آنزیمی آرد یا میزان آلفاآمیلاز استفاده می نمایند.

 

فالینگ نامبر: عبارت است از زمان لازم برحسب ثانیه برای سقوط همزن ویسکومتر، در یک فاصله مشخص در مخلوط زن داخل ویسکومتر، که تحت تأثیر آنزیم آلفاآمیلاز در حال تبدیل شدن به مایع، می باشد.

 

فارینوگراف: دستگاه مخصوصی است برای اندازه گیری درصد جذب آب آرد، زمان توسعه و مقاومت خمیر برحسب دقیقه، درجه سست شدن خمیر بر حسب واحد برابندر، عدد والوریمتری، عدد کیفیت  و بطور کلی تعیین و رسم تغییرات خواص رئولوژیکی خمیر بکاربرده می شود.

خواص رئولوژیکی خمیر عبارت است از بخشی از خواص فیزیکی خمیر که هنگام حرکت یا تغییر حالت از خود نشان می دهد.

از اطلاعات بدست آمده بوسیله منحنی فارینوگراف می توان کیفیت آرد را مشخص نمود و در ثانی نحوه عمل تخمیر کردن و زمان خمیر کردن را برای ما روشن می نماید و بالاخره کیفیت محصولات تهیه شده از آرد را می توان پیش بینی کرد و همچنین می توان قوام خمیر محصولات مختلف را تعیین و طی عمل تولید آنرا کنترل نمود که قوام هر خمیر برای تولیدات مختلف یکسان باشد و یا اینکه برای تهیه آرد با کیفیت ثابت گندم های مختلف را با هم مخلوط نمود و یا اینکه چند نوع آرد متفاوت را با هم مخلوط نمود بطوریکه کیفیت آرد حاصل همیشه یکسان باشد و از این طریق می توان برای هر محصول آرد مناسب تولید نمود و یا اینکه می توان بکمک دستگاه فارینوگراف اثر مواد افزودنی به آرد و همچنین تأثیر نحوه تولید آرد روی کیفیت آرد حاصله را بررسی و مشخص نمود.

 

اکستنسوگراف: یکی دیگر از روشهای تعیین خواص رئولوژیک خمیر به وسیله این دستگاه مشخص می شود. در این آزمون میزان کشش خمیر از طریق منحنی جهت ارزیابی کیفیت عمومی آرد و واکنش آن به عوامل بهبود دهنده مشخص می شود.

منحنی اکستنسوگرام حاصل از این دستگاه که روی محور X زمان یعنی قابلیت کشش و روی محور Y انرژی را نشان می دهد برای  ارزیابی آرد مورد استفاده قرار می گیرد سطح زیر منحنی انرژی صرف شده برای کشش خمیر را نشان می دهد و ارتفاع منحنی پس از 5 سانتی متر مقاومت در مقابل کشش و بالاخره طول منحنی از شروع تا زمان پاره شدن قطعه خمیر که روی محور X مشخص می گردد قابلیت کشش خمیر را نشان می دهد.

همچنین نسبت قابلیت کشش به مقاومت در مقابل کشش یا برعکس را نیز تعیین می نمایند که برای ارزیابی آرد مورد استفاده قرار می گیرد. بسته به کیفیت آرد شکل منحنی و اعداد فوق الذکر تغییر می نماید. برای آردهای قوی که جهت نان و محصولات مشابه مناسب می باشد منحنی دارای سطح زیاد و ارتفاع زیاد و نسبت ارتفاع به طول منحنی کاملاً متعادل می باشد و در مورد آردهای ضعیف که برای بیسکوییت و کیک و غیره مناسب می باشد سطح زیر منحنی کم، ارتفاع کم و منحنی خوابیده و نسبت ارتفاع به طول کم می باشد.

  

آمیلوگراف: عبارتست از معلق نمودن نشاسته آرد یا دانه خرد و نرم شده گندم و چاودار آب و ثبت تغییرات ویسکوزیته مواد معلق شده در اثر حرارت دادن یکنواخت از  25درجه سلسیوس تا حداکثر  95درجه سلسیوس و تعیین فعالیت آنزیماتیک و دمای ژلاتینی شدن آن.

در مرحله پخت خمیر علاوه بر اینکه خصوصیات آرد به قدرت و کیفیت گلوتن بستگی دارد بمیزان زیادی به ژلاتینه شدن نشاسته نیز بستگی دارد تخلخل و ساختمان و بافت مغز محصول پخت شده و همچنین درجه سفتی و کهنه شدن محصولات پخته شده بستگی زیادی به ژلاتینه شدن نشاسته دارد

 

 

آلوئوگراف: به وسیله این دستگاه خواص رئولوژیکی خمیر آرد گندم سخت، نیمه سخت و نرم تولید شده از آسیابهای صنعتی اندازه گیری می شود. اصول کلی کار به این صورت است که: خواص رئولوژیکی حاصل از مخلوط کردن آرد و آب نمک طی تغییر شکل ارزیابی می شود. در این روش یک قطعه خمیر گرد در معرض جریان ثابت هوا قرار می گیرد، در ابتدا مقاومت نشان می دهد و سپس بر اساس قابلیت کشش و گسیختگی به صورت یک حباب متورم می شود. تغییرات در خمیر به صورت منحنی رسم شده که آلوئوگرم نامیده می شود.