Ανάπτυξη διεργασιών άλεσης δημητριακών καρπών με χρήση πεπιεσμένου αέρα. Εφαρμογή και ποιοτική αξιολόγηση σε προϊόντα αρτοποιίας

Abstract

Σκοπός της παρούσας διατριβής ήταν η μελέτη της επίδρασης της άλεσης με jet mill στα φυσικοχημικά χαρακτηριστικά αλεύρων σίτου και η αξιολόγηση της δυνατότητας ενσωμάτωσης των κονιορτοποιημένων αλεύρων σε άρτους και μπισκότα. Αρχικά έγινε σύγκριση της παραδοσιακής άλεσης με την άλεση με πεπιεσμένο αέρα (jet mill). Χρησιμοποιήθηκαν τρία κλάσματα μαλακού αλεύρου σίτου τύπου Τ70 από κυλινδρόμυλο: ένα χονδρόκοκκο, ένα ενδιάμεσο και ένα λεπτόκοκκο κλάσμα άλεσης. Στη συνέχεια πραγματοποιήθηκε αξιολόγηση της επίδρασης της άλεσης με jet mill σε Τ70 και ανάπτυξη μαθηματικών μοντέλων για την κοκκομετρία του αλεύρου και την κατανάλωση ενέργειας. Αύξηση της έντασης της διεργασίας (μικρός ρυθμός τροφοδοσίας πρώτης ύλης, υψηλή πίεση αέρα ή/και ανατροφοδότηση) είχε ως αποτέλεσμα την παραγωγή αλεύρων με μικρότερη κοκκομετρία και υγρασία, μεγαλύτερο ποσοστό κατεστραμμένου αμύλου και αύξηση της απορρόφησης. Λαμβάνοντας υπόψιν τα παραπάνω επιλέχτηκαν τέσσερις συνδυασμοί άλεσης (κατανάλωση ενέργειας και D50, αντίστοιχα): 2,50 kWh/kg και 44,58 μm, 2,00 kWh/kg και 22,94 μm, 8,68 kWh/kg και 11,41 μm, 6,70 kWh/kg και 10,55 μm. Οι επιλεγμένες συνθήκες άλεσης εφαρμόστηκαν σε άλευρο ολικής άλεσης (Τ90, WWF). Μεγαλύτερης έντασης διεργασίες είχαν ως αποτέλεσμα, μετατόπιση της καμπύλης κατανομής προς τα αριστερά. Η υγρασία και ο εμφανής αριθμός των πιτύρων μειώθηκαν προοδευτικά με την αύξηση της έντασης της διεργασίας. Όσον αφορά τις ίνες, παρατηρήθηκε ανακατανομή και αύξηση των διαλυτών ινών σε σχέση με τις αδιάλυτες με τη μείωση του D50 των αλεύρων. Στη συνέχεια τα άλευρα ολικής άλεσης ενσωματώθηκαν σε μπισκότα τύπου digestive ώστε να επιτευχθεί μια υψηλή υποκατάσταση αλεύρου μπισκοτοποιίας από κονιορτοποιημένο άλευρο ολικής άλεσης. Όσο πιο έντονες ήταν οι συνθήκες άλεσης των JW τόσο το ιξώδες του ζυμαριού παρουσίαζε αυξητική τάση, τάση που ακολούθησε και η σκληρότητα του μπισκότου. Αποδεκτά προϊόντα και ως προς τα οργανοληπτικά χαρακτηριστικά τους μπόρεσαν να παραχθούν σε επίπεδα υποκατάστασης έως 50%. Τα λεπτόκοκκα άλευρα ενσωματώθηκαν και σε άρτο. Η μελέτη της διόγκωσης των ζυμαριών με νερό 65, 75 και 85%, εξηγήθηκε επαρκώς με απλό γραμμικό μοντέλο και έδειξε ότι οι διαφορετικές κοκκομετρίες αλεύρου επηρέασαν σημαντικά το ποσοστό διόγκωσης (θετική συσχέτιση). Σε γενικές γραμμές η ποσότητα νερού ήταν αυτή που κυρίως καθόρισε τα ποιοτικά χαρακτηριστικά των άρτων και δευτερευόντως η κοκκομετρία των αλεύρων. Στη συνέχεια για την παραγωγή άρτων χρησιμοποιήθηκαν οι βέλτιστες τιμές απορρόφησης νερού, βάσει φαρινογραφημάτων (73,70, 77,75, 79,45, 83,55 και 81,05% αντίστοιχα). Στο σύνολό τους οι άρτοι με JW παρουσιάστηκαν βελτιωμένοι σε σχέση με το δείγμα αναφοράς. Στο τελευταίο στάδιο οι άρτοι παρασκευάστηκαν με βέλτιστες περιεκτικότητες νερού, όπως αυτές υπολογίστηκαν βάσει το Mixolab (64,1, 65,0, 66,9, 68,0, και 66,6% αντίστοιχα). Η χρήση του φαρινογράφου για την παραγωγή άρτων με κονιορτοποιημένα άλευρα ολικής άλεσης φάνηκε να έχει καλύτερα αποτελέσματα από ότι αντίστοιχα είχε το Μixolab.

The objective of this study was to investigate the effect of jet milling on the physicochemical characteristics of wheat flour and the incorporation of micronized flour in bread’s and biscuit’s physical properties. At the first experimental part, two milling processes, roller and jet milling, were compared producing different wheat flour fractions. For this purpose, three fractions of roller milled wheat flour (type T70) were obtained: a coarse, an intermediate and a fine grain fraction. An extra fine fraction was received by pulverizing CF in a jet mill. The second part of the study was focused on the effect of different jet milling conditions on soft wheat flour (T70) characteristics and simple power law mathematical models were proposed to optimize the process in order to specify the conditions of milling for further experiments. As the intensity of the process increased (low feed rate, high pressure and/or recirculation) the particle size of produced flour decreased. Considering the above results, the following milling conditions were chosen (energy consumption and D50, respectively): 2.50 kWh/kg and 44.58 μm, 2.00 kWh/kg and 22.94 μm, 8.68 kWh/kg and 11.41μm, 6.70 kWh/kg and 10.55 μm. The selected milling conditions were then applied to whole meal flour (T90, WWF). The particle size distribution suggested that according to the intensity of the milling treatment, samples could be listed as WWF> JW1> JW2> JW3≥ JW4. Moisture content and number of brans were significantly reduced as the intensity of process increased. A redistribution of insoluble to soluble dietary fiber was observed because of milling. The produced flours were incorporated in digestive biscuits in order to substitute biscuit flour at a high level. Initially, apparent biaxial extensional viscosity of the dough was measured followed by the physico-chemical characterization of the produced biscuits. Acceptable biscuits with good sensory attributes could be produced up to a substitution level of 50%. Superfine flours were incorporated into bread. The study of dough gassing power, which produced with 65, 75 and 85% water, was sufficiently explained by a simple linear model showing that dough fermentation was significantly affected by flour granulometry. Generally bread quality characteristics were mainly affected by water content and secondarily by the particle size of the flour. Subsequently, breads were produced containing water amount based on flour absorption obtained from Farinograph curves (73.70, 77.75, 79.45, 83.55 and 81.05% respectively). The majority of the bread properties did not present any trend because of different flour particle size. Finally, breads were produced water amount based on flour absorption obtained from Mixolab® curves (64.1, 65.0, 66.9, 68.0, and 66.6% respectively). In conclusion, the use of Farinograph in breadmaking of jet milled whole wheat flours presented improved characteristics in comparison to Mixolab®.