اختلاط گندم جهت افزایش کیفیت آرد تولیدی

اختلاط گندم جهت افزایش کیفیت آرد تولیدی

عمده مصرف گندم به صورت نان است که کیفیت مطلوب آن از اهمیت بسزایی برخودار است. کیفیت نانوایی، علاوه بر ساختار ژنتیکی دانه گندم تحت تأثیرمجموعه ای از اثرات خاک، آب، هوا، ذخیره بذر و ترکیبات دانه است.

بادر نظر گرفتن اینکه گندمها از نظر ترکیب با یکدیگر متفاوتند، بنابراین محصول حاصل از آنها بلحاظ ویژگیهای پخت نیز متفاوتند. از طرفی برای تولید فرآورده های گوناگون، آردهای متفاوتی لازم است به عنوان مثال، آرد مناسب برای تولید نان، و آرد مناسب برای تولید بیسکویت از هر لحاظ با یکدیگر تفاوت دارند. ازاین رو استاندارد کردن آرد برای فرآورده های مختلف ضروری واجتناب ناپذیر است ودر عمل در بسیاری از کشورها، تولید کنندگان، مشخصات آرد مورد نیاز خود را در اختیار آسیاب داران قرار می دهند و آنها سعی می کنند با مهارت خاص، آردی با مشخصات مورد نظر مشتری را تولید نمایند. از آنجائیکه عوامل زیادی در ویژگیهای گندم تاثیر دارند که برخی از آنها از کنترل خارج است، بنابراین بسیاری از آسیابداران از مواد افزودنی معینی برای اصلاح ویژگیهای آرد و تعدیل آن جهت تولید فرآوردهای موردنظر استفاده می کنند. بدیهی است تاثیر این مواد افزودنی تا حدی بسته به نوع آرد متغیر است و برای هر بار استفاده از آنها انجام آزمونهای خاصی لازم است تا مناسب ترین نوع و مقدار مورد مصرف آنها تعیین گردد. همچنین استفاده از برخی مواد افزودنی برای اصلاح آرد در سالهای اخیر محدود شده و نگرانی به خطر افتادن سلامتی مصرف کننده در اثر استفاده از مواد شیمیایی وجود دارد، بنابراین تعدادی از روشهای فیزیکی میتواند جایگزین روشهای شیمیایی شوند. یکی از روشهای فیزیکی در جهت بهبود کیفیت محصول و اصلاح آرد ، استفاده از عمل اختلاط گندم یا آرد برای به دست آوردن محصولی با مشخصات فیزیکی، شیمیایی و پخت مناسب است.

 مکانیزم عمل اختلاط

طی عمل اختلاط میتوان آردهای یکنواخت با ویژگیهای مورد نیاز تولید کرد. به این ترتیب که، با در نظر گرفتن عوامل موثر در کیفیت، نسبت های معین از گندم یا آرد با ویژگیهای کیفی مشخص، مخلوط شده و در نهایت آردی با ویژگی موردنظر تولید می گردد.

 هدف از اختلاط به دست آوردن یک محصول با مشخصات فیزیکی، شیمیایی و پخت مناسب است.

از جمله تکنیکهای نوین آرد سازی استفاده از نرم افزارهای ویژه ای است که گونه های گندم با ویژگیهای متفاوت جداگانه در سیلوهای مناسب ذخیره شده و مقادیر لازم و حساب  شده  وارد سیستم گردیده، اختلاط داده شده و به آرد مورد نظر تبدیل میشود.

با استفاده از تکنیک مشابه میتوان گونه های آرد تولیدی با مشخصات مختلف را جداگانه تولید و در سیلوهای مناسب نگهداری نموده و با توجه به سفارش مصرف کننده، اختلاط آردهای موجود برای دسترسی به آرد مورد نظر انجام می گیرد. در این تکنیک، برای مثال می توان آرد با اندازه ذرات و دانه بندی معین، ویژگیهای فیزیکی و شیمیایی معین را فرموله کرد. در ایران، نسبت اختلاط گندم و یا آردهای مختلف در واحدهای تولید کننده آرد و نانوایی‌ها، اغلب براساس تجارب عملی صورت می‌پذیرد.

پارامترهای اصلی برای اختلاط

1  - سختی دانه

واژه نرم و سخت در گندم مربوط به قوام خمیر حاصل از آرد است، آرد مناسب برای تولید نان بیشترازگندم سخت تهیه می شود زیرا دارای مقدار پروتئین بیشتری است وگلوتن آن مرغوب تر است، ازطرفی سختی دانه خود یکی از عوامل موثر درکیفیت است، گندم سخت، آردی به دست می دهد که دارای حالت زبر ودانه ای می باشد که برای تولید نان مطلوب است.درحالتی که ازگندمهای نرم آردنرم به دست می آید که برای تولیدبیسکویت وکیک مناسب است،بنابراین سختی دانه گندم معیارخوبی برای تعیین کاربرد آرد حاصل ازآن است. شرایط رشد و میزان رطوبت دانه نیز میتوانند از فاکتورهای موثر بر سختی دانه باشند.

 برای اندازه گیری سختی دانه از روشهای مختلفی چون اندیس اندازه ذرات، دستگاهSKCS ،  و دستگاهNIR استفاده میشود.

بهترین روش برای اندازه گیری سختی دانه، آزمون اندیس اندازه ذرات است. اندیس اندازه ذرات یک نمونه گندم به وسیله خرد کردن و الک کردن آن بدست میآید. اطلاعات بدست آمده حاصل از الک کردن با استفاده از جداول به سختی نسبی تبدیل میشود و مقدار آن برای گندمهای خیلی سخت13-9،برای گندمهای سخت 15-14وبرای گندم باسختی متوسط 25-20وبرای گندمهای نرم30-25،برای گندمهای خیلی نرم 35-31وبرای گندمهای فوق العاده نرم بیش از   35 ا ست.

 NIR از روشهای سریع جهت بررسی سختی دانه ها میباشد،جدول زیر سختی انواع گندم بر اساس NIR را نشان میدهد. اندازه ذرات دانه ها در سختی آنها تاثیرگذار است به طوری که هر چه دانه ها سخت تر باشند به اندازه درشتتر خرد میشوند. اندازه ذرات نیز بر انعکاس اشعه مادون قرمز تاثیر گذار است، به طوری که هر چه اندازه ذرات افزایش یابدو دانه سختی بیشتری داشته باشد،  جذب NIR افزایش می یا بد.

پروتئین گندم

میزان پروتئین یک مشخصه کلیدی برای خریداران گندم و آرد است، به این دلیل که با بسیاری از ویژگی های  تکنولوژیکی آرد مثل میزان جذب آب و استحکام گلوتن مرتبط می باشد. میزان پروتئین همچنین می تواند با صفات  محصول نهایی چون بافت و ظاهر آنها ارتباط داشته باشد . میزان پروتئین پایین برای محصولات ترد و شکننده مانند اسنک ها و کیکها مناسب است و میزان پروتئین بالا برای محصولات با بافت قابل جویدن مانند نان ها مناسب است نتایج میزان پروتئین جهت پیش بینی جذب آب و زمان گسترش خمیر در طی فرایند تولید محصولات استفاده میشود به این دلیل که میزان پروتئین بالاتر معمولاً میزان آب بیشتر و زمان مخلوط شدن طولانی تری را برای بدست آوردن استحکام بهینه خمیر نیاز دارد .

 سطح پروتئین تا حدی تحت تاثیر میزان نیتروژنی است که توسط گیاه مصرف می شود.علاوه بر این توانایی واریته ها جهت انتقال اسید آمینه به دانه برای قرار گرفتن به عنوان پروتئین ذخیره شده متفاوت می باشد. میزان پروتئین دانه به واریته، شرایط آب و هوایی و غیره وابسته می باشد.

مقدارپروتئین گندم بین 9 تا15  متفاوت است که این عدد مربوط به عوامل نژادی ومحیطی است . برای تولید نانهای تخمیری مقدار پروتئین 12% لازم است که تولید آن دربعضی از کشورها عملی نیست در این نقاط لازم است مقداری گندم با پروتئین بالاوگلوتن مرغوب با گندمهای ضعیف تر مخلوط شود.  در جدول زیر پروتئین لازم برای فرآوردهای آردی مختلف نشان داده شده است.                      

جدول2- پروتئین لازم برای فرآوردهای آردی                                                                                                                                  

نام محصول	ماکارونی	نان حجیم	کیک	نان مسطح	بیسکویت
در صد پروتئین	بیشتر از 13 درصد	13-12	9-9/5	11-10	8/5-1/5

3-گلوتن

گلوتن مهم ترین عامل دریکنواختی حجم وبافت، بازدهی و جذب آب، قابلیت نگهداری گاز و افزایش زمان ماندگاری، در فرآوردهای آردگندم است. ارزش نانوایی ارقام مختلف گندم به مقدار گلوتن موجود در دانه آنها وابسته می باشد. پروتئین های گلوتنی شامل گلیادین ها و گلوتنینها نزدیک به 80 درصد پروتئین دانه گندم را تشکیل می دهند. وجود تنوع در نسبتهای گلوتنین به گلیادین و الاستیسیته گلوتن اثرات معنی داری بر خصوصیات رئولوژیکی( خصوصیات فیزیکی ازجمله خاصیت کشسانی و مقاومت خمیر) گلوتن دارد.

بطورکلی ازگندمهای سخت، گلوتن باکشش ومقاومت خوب و ازگندمهای نرم گلوتن ضعیف حاصل می شود، درگذشته تصور می شد، که مقدار درصد پروتئین در مقاومت گلوتن موثراست درحالی که این نظر صحت ندارد وبه تجربه ثابت شده که دو نوع آرد که دارای مقدارمساوی پروتئین هستند ممکن است دارای گلوتن با مقاومت متفاوت باشند. مقدار گلوتن آرد با مقدار پروتئین ومقدار جذب آب رابطه مستقیم دارد، بدین معنی که مقدار گلوتن آردهایی که دارای مقدار بیشتری پروتئین هستند بیشتراست وهرقدر مقدار گلوتن بیشتر باشد مقدار جذب آب آرد  ودر نتیجه بازدهی محصول آن زیادتر است.عوامل موثر بر بهبود کیفیت گلوتن قبل از تولید آردعبارت است از:

- عدم استفاده از گندمهای سن زده،   -استفاده از گندمهایی که حداقل سه ماه استراحت کرده باشند،   - اختلاط انواع گندمهای گلوتن قوی و گلوتن ضعیف،      - نحوه آسیابانی صحیح به طوریکه به گلوتن آسیب نرسد.

4-قوت آرد[4]

قوت آرد یکی از فاکتوری مهم  کیفی است .اگر آرد برای رسیدن به حد معینی از ویسکوزیته و قوام ، آب بیشتری جذب کرده و خمیر حاصل از آن دارای الاستیسیته زیاد باشد، آردی قوی است که برای تولید نان مناسب است و بر عکس اگر مقدار جذب آب کم باشد، آردی ضعیف است که بیشتر برای تولید بیسکوییت و فرآورده های مشابه آن مناسب است. بنابراین قوت و ضعف آرد عاملی مهم است که به تنهایی می تواند تناسب آرد را برای فرآورده های مختلف تعیین نماید.

قوت آرد یا قابلیت اتصاع و الاستیسیته خمیر آن مربوط به گلوتن گندم است . برای اندازه گیری این کیفیت از روشهای مختلفی استفاده میشود که مهمترین آنها دستگاه های فارینوگراف، اکستنسوگراف وآلوئوگراف می باشد.

در نقاط مختلف دنیا در واحدهای تولید انبوه نان، از اطلاعات آلوئوگراف و فارینوگراف به عنوان مقیاسی برای سنجش کیفیت آرد استفاده میگردد و از نرم افزاری استفاده میشود تا در صورت لزوم نمونه های مناسب گندم و آرد مخلوط تا مشخصات آرد به نحو مورد نظر و بر اساس ویژگیهای خمیر تغییر نماید. ویژگیهای خمیر شامل، مقدار جذب آرد، مقاومت خمیر، ثبات خمیر و سایر ویژگیهاست که رفتار آرد را طی عملیات تخمیر و پخت پیش بینی و تعیین می نماید.

محدودیتهای اختلاط گندم

تعدد متغیرهای موجود در گندم و سیستمهای  تولید آرد، کیفیت آرد تولید شده را تحت تاثیر قرار میدهد. به طوریکه  روش خاصی برای تعیین یک نسبت دقیق از  انواع گندم برای اختلاط دادن و  پیش بینی دقیق کیفیت آردهای حاصله  وجود ندارد به همین دلیل است که می بایست محصول نهایی برای اطمینان از کیفیت مطلوب آزمایش شود. نتایج مختلف ( به دلیل اختلافات طبیعی موجود در گندمها) نشان می دهد که عمل مخلوط کردن به همان اندازه که یک علم است، یک هنر نیز محسوب می شود.

پارامترهای اصلی برای مخلوط کردن گندم عبارت است از مقدار پروتئین، کیفیت، فاکتورهای پخت و پارامترهای دیگری نظیر سختی و آسیب جوانه از محدود کننده های مهم اختلاط می باشند.

عملیات اختلاط میبایست ، فقط در گندمهایی که با طراحی خاص کارخانه آرد هماهنگ و سازگار می باشد، انجام شود. مخلوط کردن انواع گندم مانند گندم سخت با گندم  نرم و یا بر عکس، معمولا باعث کاهش بازده تولید آرد می شود، سختی متوسط مغز دانه گندم خشک، بازده آردسازی را تحت تاثیر قرار می دهد، و بایستی به عنوان یک پارامتر مهم در عمل اختلاط گندم و عملیات مشروط کردن[5] در نظر گرفته شود.

 آسیب دیدگی جوانه نیز در بعضی از گندمهای اختلاط داده شده، به دلیل تنظیمات نامناسب و ناهماهنگ بودن آسیاب با نوع گندم و خصوصا به وسیله غلتکهای مسطح به وجود می آید.

امروزه در اختلاط گندم به تغییرات تکنولوژی و قیمت نیز توجه می شود و این امکان وجود دارد تا در چارچوب عملیات اختلاط نه تنها برنامه های کیفی بلکه برنامه های کمی و اقتصادی نیز درنظر گرفته شود و محصولی با ویژگیهای قابل قبول را با پایین ترین قیمت تمام شده از گندم به دست آورد.

مشروط کردن

مشروط کردن برای بهبود ویژگیهای فیزیکی دانه حین آسیاب کردن و سهولت جداسازی پوسته از آندوسپرم صورت می گیرد.

مشروط کردن در اصل عبارت است از تعدیل مقدار رطوبت و پخش یکنواخت آن در تمام دانه های محصول و شامل افزایش رطوبت از 15 تا 18 درصد برای گندمهای مختلف و سپس استراحت یا خواب گندم برای توزیع رطوبت در همه دانه ها میباشد. هنگامی که عملیات مشروط کردن به نحو مطلوبی صورت گیرد، پوست گندم سفت، محکم و الاستیک می شود و اتصال آن به آندوسپرم شل شده و جدا شدن پوسته از دانه سریع تر و راحت تر انجام میگیرد، ضمن آنکه از خرد شدن ذرات پوسته جلوگیری شده و آردی با رنگ سفیدتر و خاکستر کمتر حاصل میگردد.

از مهمترین عوامل موثر در مشروط کردن، رطوبت و سختی دانه گندم است.گندم سخت و خشک ( با رطوبت پایین) مدت زمان بیشتری نیاز دارد تا رطوبت از سطح دانه به عمق آن نفوذ کند. مثلا برای گندم نرم با رطوبت بالا زمان خواب  با گندم سخت با رطوبت پایین متفاوت است. نمودار زیرمیزان سختی و رطوبت آرد سازی برای تعیین زمان خواب در مشروط کردن را نشان میدهد.

در مواردی که لازم باشد دو یا چند نوع گندم برای تهیه نوع بخصوصی آرد اختلاط داده شود و رطوبت حاصل از مخلوط گندمها یا سختی دانه ها دارای هماهنگی نباشد، ابتدا انواع گندم از نظر میزان رطوبت و سختی را به طور جداگانه مشروط و درست پیش از آسیاب کردن آنها را مخلوط می نمایند.  میزان سختی گندمهای ایران در جدول یک ضمیمه شده است که میتواند در عملیات اختلاط لحاظ گردد.

جدول3- سختی واریته های گندم ایران

نام رقم	سختی دانه	نام رقم	سختی دانه	نام رقم	سختی دانه	نام رقم	سختی دانه	نام رقم	سختی دانه
سرداری	44	قدس	51	کویر	53	شاه پسند	54	فلات	54
چمران	50	طبسی	52	نوید	47	مرودشت	51	امید	52
مارون	52	دز	50	آذر2	48	هیرمند	49	پیشتاز	54
شعله	51	رسول	50	هامون	50	سرخ تخم	52	MV-17	46
شیراز	48	روشن	49	گاسپارد	48	شهریار	47	عدل	49
گاسکوژن	51	توس	53	اینیا	51	سایسون	53	دوروم آریا	61
بزوستایا	51	اترک	55	دوروم کرخه	55	اروند	45	تجن	52
بم	50	کرج1	45	الوند	54	اکبری	50	کرج2	45
الموت	48	سیستان	49	مغان1	51	مهدوی	50	خزر1	56
داراب2	54	مغان2	52	زرین	52	دریا	50	چناب	50
بیات	50	آرتا	55	کرج3	56	البرز	45	شیرودی	50

فرمول و روش اختلاط

حین عملیات اختلاط و به کارگیری اطلاعات کیفی، میبایست دقت شود که جنبه های تکنیکی روند اختلاط به طور مناسب در نظر گرفته شود. حتی بهترین اطلاعات برای مخلوط کردن را نمی توان با تجهیزات ضعیف تکنیکی، بکار برد. جداسازی که در گندم به موجب اختلافات موجود در اندازه و چگالی مغز دانه­ها ایجاد می­شود می­تواند نسبت و کیفیت مخلوط گندم را تحت تأثیر قرار دهد. انبارهای ذخیره سازی نیز بایستی به گونه ای طراحی شود که میزان مناسب و یکنواختی از گندم­ها برای اختلاط در  دسترس قرار دهند.

تعداد سیلوهای گندم بایستی بر اساس مقادیر و کمیت­های پیش بینی شده باشد تا قابلیت اختلاط مناسب را افزایش دهد . سیلوهای مخلوط کردن گندم خشک نیز ، بایستی دارای گنجایش کافی برای ذخیره سازی باشند تا ظرفیت تولید را برای حداقل سه نوبت کاری در آسیاب تأمین نمایند. ظرفیت اختلاط باید به اندازه ای باشد تا شرایط آماده کردن مخلوط های مختلف در طول نوبت کاری روز فراهم باشد، به عنوان مثال یک آسیاب با ظرفیت آرد سازی 650 تن در هر روز بایستی ظرفیت مخلوط کردن در حدود 100 تن در ساعت داشته باشد.

 یک برنامه پیش مخلوط کردن، میتواند روشی مناسب برای تنظیم و فرموله کردن مخلوط نهایی جهت آسیاب باشد. متعاقبا از طریق اختلاط گندم های پیش مخلوط شده از چندین سیلوی نگهداری گندم، مخلوط نهایی برای آرد سازی آماده می شود. پیش مخلوط ها در فواصل منظم و مشخص نمونه گیری می شوند تا انحرافات از معیار، مشخص شود. مزیت پیش مخلوط این است که آسیاب داران مقادیر زیادی گندم آزمایش شده دارند که مطابق با مشخصه های مخلوط نهایی است. روند نمونه گیری از طریق روش های آماری تعیین می شود تا تضمین نمایند که نتایج مخلوط متناسب با مشخصه های مورد نظر می باشد یا خیر . اگر مخلوط نهایی خارج از حد مشخصات و ویژگی ها باشد می توان آنرا دوباره مخلوط و قبل از فرستادن به آسیاب آنرا اصلاح نمود.

روش ها و تجهیزاتی که برای مخلوط کردن گندم بکار برده می شود در آسیاب های مختلف متفاوت می باشد، هنگامیکه آسیابانها می باید مقادیر زیادی آرد با درجات کیفی یکسان از گندمهای با کیفیت متغیر ، تولید نمایند مخلوط کردن گندم امری ضروری است . بعضی از آسیاب ها مخلوط گندم را خارج از انبار های نم زنی فرموله می کنند. از آنجائیکه رطوبت مطلوب و زمان خواب مشروط کردن، با توجه به نوع و سختی گندمها متفاوت است، می توان هر نوع را به طور جداگانه نم زد و با هم (خارج از انبارهای نم زنی) مخلوط کرد و از تغذیه کننده های جرمی (ورود مواد بر اساس وزن) استفاده کرد تا یک مخلوط مناسب بدست آید. بعضی از آسیابها علاوه بر اینکه مخلوط گندم را برای هر نوع آرد تغییر

می دهند، آردهای مختلف را در سیلوهای جداگانه نگهداری وبرای دستیابی به محصولی مناسب، مخلوط می نمایند به این ترتیب تولید محصولی یکنواخت تضمین شده است و می توان آنرا قبل از حمل آزمایش کرد. به علت یکنواختی کیفیت و محدودیت آردهای تولیدی می‌بایست آردهای دارای گلوتن ضعیف با آردهای دارای گلوتن قوی یا آرد حاصل از

گندم جوانه زده یا سن زده و یا آرد تازه با آردی که به مدت طولانی‌تری ذخیره شده است به منظور بهبود کیفیت با هم مخلوط شوند.

به طور کلی آردی که دارای عیوب خاصی است مثلاً از نظر کیفیت گلوتن قوی نمی‌باشد نباید با آرد دیگری که از همان نظر ضعیف می‌باشد مانند آرد حاصل از گندم سن زده و یا آرد حاصل از گندم جوانه زده مخلوط گردد، زیرا با اختلاط این آرد، کیفیت پروتئین تضعیف می‌شود. آردهای ذکر شده باید با آردی که دارای گلوتن بسیار قوی می‌باشد، مخلوط شوند زیرا هر دو آرد به تنهایی جهت تهیه نان مناسب نمی‌باشد، با اختلاط این دو آرد می‌توان به کیفیت مطلوب دست یافت.

  برای اختلاط گندمها جهت بدست آوردن آرد مناسب و یا اختلاط آردهای موجود، از فرمول مربع پیرسون استفاده میشود. برای مثال اگر آردها و گندمهای با گلوتن 20 و 30 در اختیار داشته باشیم و بخواهیم گلوتن 27 بدست آوریم باید 3 قسمت از آرد یا گندم،  با گلوتن 20 و 7 قسمت از آردیا گندم،  با گلوتن 30 را مخلوط کنیم.

       3                                                20

27                   7 = 27 - 20 

                     3  = 27 - 30                                                                         

                                         7                                           30    

نحوه استفاده از مربع پیرسون برای اختلاط

در مثالی دیگر، اگر گندمهای با سن زدگی 1 و 5 در اختیار داشته باشیم و بخواهیم گندمی با سن زدگی 2 بدست آوریم باید 1 قسمت(25%) از گندم با سن زدگی 5 و 3 قسمت (75%) از گندم با سن زدگی 1 درصد، را مخلوط کنیم.

                                         1                                               5                      2

                                               3 = 2 - 5                    1  = 1 - 2                                                                          

                                         3                                           1    

                               نحوه استفاده از مربع پیرسون برای اختلاط