pobrano z

Transkrypt

1 Józef SADKIEWICZ 1), Józef FLIZIKOWSKI ) Józef SADKIEWICZ 1), Józef FLIZIKOWSKI ) 1) Wydział Technologii i Inżynierii Chemicznej, ) Wydział Inżynierii Mechanicznej UTP w Bydgoszczy Granulacja i jakość mąki graham Streszczenie W opracowaniu przeprowadzono analizę jakości mąki GRAHAM wytwarzanej przez siedmiu producentów, według kryteriów wynikających z tradycji piekarskiej, metodyki badań wybranych charakterystyk granulacji i jakości produktu rozdrabniania opartych o normy PN-EN. Analiza pozwoliła na ocenę i wybór mąk spełniających wymagania granulometryczne i funkcjonalne. Charakterystyki granulacji i jakości mąk z poszczególnych młynów, ujawniają dużą zmienność postaci geometrycznej, rozrzut wymiarów i wybranych parametrów funkcjonalnych. Słowa kluczowe: mąka Graham, granulometria, technologia Granulation and quality of graham flour Summary The study analyzed the quality of GRAHAM flour, produced by seven producers. The criteria are according to deriving from the tradition of bakery and PN-EN standards. The analysis allowed for the evaluation and selection of tor-ment conforming to the granulation and functional requirements. Key words: GRAHAM flour, granulometry, technology Wykaz oznaczeń: a średnia arytmetyczna długość ziarna, mm, b średnia arytmetyczna szerokość ziarna, mm; c średnia arytmetyczna grubość ziarna, mm; d średnia arytmetyczna średnica zastępcza ziarna, [mm]; z d maksymalny dopuszczalny błąd szacunku; Hj0 hipoteza zerowa w zakresie oceny wartości średniej wilgotności poszczególnych j-tych próbek i-tego materiału; Hj1 hipoteza alternatywna wobec hipotezy H0; i rodzaj materiału (1 pszenica); j numer próby; k niezbędna liczba próbek; mz masa ziarna, kg; nij liczba kontrolowanych próbek i-tego materiału w j-tej partii; S odchylenie standardowe eksperymentalne; Wprowadzenie Sij odchylenie standardowe eksperymentalne i-tego materiału i j-tej partii, %, tij wartość obliczona dla statystyki t-studenta dla i-tego materiału i j-tej partii, t ; t dolna i górna granica przedziału dla przyjęcia hipotezy H0, odczytana z tablicy rozkładu t-studenta, t l Wśród wielu typów mąk pszennych chlebowych na szczególne wyróżnienie zasługuje mąka pszenna GRAHAM, produkowana, jako pełnoziarnista z całego ziarna, wg specjalistycznej technologii przemiału, opracowanej w 189 roku przez amerykańskiego uczonego Sylwestra GRAHAMA, jednego z pierwszych propagatorów idei tzw. zdrowego odżywiania. Jest on też autorem Rozprawy o piekarstwie i produkcji chleba wprowadzając szereg receptur na pieczywo z ww. mąki, jak też jest autorem licznych wykładów na rzecz nauki i o życiu człowieka. Od jego nazwiska pochodzi nazwa mąki GRAHAM typ 1850 oraz pieczywo produkowane z jej udziałem. Na rysunku 1 przedstawiono strukturę ziarna pszenicy. kwantyl rozkładu t-studenta dla n0-1 stopni swobody, wij średnia arytmetyczna wartość wilgotności pobranych próbek w j-tej partii i-tego materiału w ramach statystycznej kontroli próbek, %; wpi wartość oczekiwana wilgotności próbek dla i-tego materiału, %; Vz objętość ziarna, m 3, Vc objętość całkowita wody i ziarna, m 3 ; Vw objętość wody, m 3 ; ij wartość obliczona dla statystyki t-studenta dla i-tego materiału i j-tej próbki; ρz gęstość właściwa ziaren, kg m -3. Granulometria mąki GRAHAM, a szczególnie jej związki z charakterystykami wypiekowymi ciasta, opracowanie technologii przemiału dla ziarna pszenicy ozimej, która musi być poddana kondycjonowaniu oraz nawilżaniu, szczególnie przed pierwszym pasażem śrutowania i mielenia w taki sposób, aby w gotowej mące znajdowały się również gotowe płatki okrywy owocowo-nasiennej tzn. otręby, jest zadaniem złożonym. Proces technologiczny zakłada rozdrobnienie części ziarna, to jest bielma oraz zarodka, co prowadzi do otrzymania białej mąki, do której dodaje się resztę zmielonej pokrywy - otrąb w toku komponowania, tzn. łączenia obu frakcji. Mąka taka powinna zawierać 83% bielma, 14,5% łuski (otrąb) i,5% zarodków, a więc składniki całego ziarna, stanowiąc mąkę typ W USA stopień rozdrobnienia pozwala Inżynieria Przetwórstwa Spożywczego /4 015(14) 13 Sadkiewicz, J., Filzikowski, J. (015). Granulacja i jakość mąki graham. Inżynieria Przetwórstwa Spożywczego, /4(14), 13-0.

2 ARTYKUŁ RECENZOWANY na przesiew 50% maki przez sito 850 µm, przy czym pozostałe 50% stanowią fragmenty w postaci otrąb grubych. Norma Polska PN-A-740:003 definiuje mąkę GRAHAM o stopniu rozdrobnienia określonym jako przesiew przez sito 1400 µm, nie mniej niż 95% oraz przesiew przez sito 180µm nie mniej niż 50%. Jurga w swojej publikacji z 003 roku zaleca przyjęcie wymagań określanych w normie amerykańskiej, co pozwoliłoby na udział w mące GRAHAM nie tylko frakcji mącznej, ale i miałowo - kaszkowej z rozdrobnionego bielma przy równoczesnym większym udziale dużych płatków okrywy owocowo - nasiennej i spłatkowanego zarodka ziarna otrąb grubych. Rys. 1. Struktura ziarna pszenicy; zarodek - stanowiący źródło fosforu, magnezu, cynku oraz witamin z grupy B i witaminy E; bielmo - bogate w skrobię i białko; łuska - bogata w błonnik, żelazo, wapń i witaminy z grupy B (Sadkiewicz i Sadkiewicz, 014) Fig. 1. The structure of the wheat grain; the embryo-forming source of phosphorus, magnesium, zinc and B vitamins and vitamin E; endospermrich in starch and protein; scale-high in fiber, iron, calcium and B vitamins (Sadkiewicz i Sadkiewicz, 014) Z powyższego wynika, że taki proces przemiału ziarna wymaga nie tylko dużej umiejętności, ale i dużego doświadczenia. W praktyce nieprzestrzeganie zasad technologii przemiału prowadzi do otrzymania pseudo mąki GRAHAM niekorzystnie rzutując na jakość pieczywa, która wymaga również wg GRAHAMA stosowania oryginalnej technologii ciasta i samego wypieku - dla uzyskania wysokich, specyficznych walorów smakowych i dietetycznych. W dotychczasowej literaturze poddawano analizie jakościowej mąki pszenne typ graham (Banecki i in., 1977; Cichoń i Ptak, 005) lub mąki pszenne pasażowe (Obuchowski i in., 013) Cel badań Celem niniejszego opracowania jest przedstawienie jakości spotykanych mąk handlowych GRAHAMA w oparciu o losowo pobrane próbki, poddanie ich badaniom granulometrycznym, laboratoryjnym w Zakładzie Badawczym Przemysłu Piekarskiego w Bydgoszczy oraz Uniwersytecie Technologiczno- Przyrodniczym w Bydgoszczy. Analizy mają na celu wykazanie czy badane mąki różnych producentów, spełniają parametry dla mąki GRAHAMA, określone w PN-A-740:003, tj. przesiew przez sito 180 µm, który nie może być mniejszy aniżeli 50% i równocześnie nie większy aniżeli 70% (mąka razowa) (PN-A-740:003; Broszura ZBPP Sp. z o.o., Sadkiewicz Instruments). Materiał i metody Materiał badawczy stanowiły mąki pochodzące od siedmiu producentów (duże młyny, adresy w posiadaniu autorów). Jakość mąki określano za pomocą następujących wskaźników: wilgotności, [%]; liczby opadania, [s]; ilości glutenu, [%]; bieli, [%]; p3 względnej częstotliwości występowania frakcji wymiarowej, [%]; Q3 dystrybuanty, procent objętościowy, [%]; SPHT3 częstotliwości występowania cząsteczek kulistych; Symm3 częstotliwości występowania cząsteczek symetrycznych; b/l3 stosunkiem wartości długości do szerokości badanego ziarna. Badanie wilgotności próbek, liczbę opadania w sekundach, przy użyciu urządzenia Sadkiewicz Instruments (Rys. ), prowadzono zgodnie z Normą PN-ISO 3093:007. Rys.. Urządzenie do badania liczby opadania wg Sadkiewicz Instruments (Sadkiewicz i Sadkiewicz, 014) Fig.. The device to test the number of descent by Sadkiewicz Instruments (Sadkiewicz i Sadkiewicz, 014) Rys. 3. Zestaw do badania glutenu wg Sadkiewicz Instruments (Sadkiewicz i Sadkiewicz, 014) Fig. 3. Set to study gluten by Sadkiewicz Instruments (Sadkiewicz i Sadkiewicz, 014) Ilość glutenu mokrego w %, określano glutownikiem mechanicznym (Rys. 3), zgodnie z normą PN-/74043 równoważną z ISO :006, za pomocą solanki %-owej. Za pomocą fermentografu laserowego (Rys. 4) określano właściwości fermentacyjne mąki, tj. zdolność do zatrzymywania CO w czasie fermentacji ciasta oraz do określenia zdolności gazo-twórczej mąki. 14 Inżynieria Przetwórstwa Spożywczego /4 015(14)

3 Józef SADKIEWICZ 1), Józef FLIZIKOWSKI ) Rys. 4. Fermentograf laserowy wg Sadkiewicz Instruments (Sadkiewicz i Sadkiewicz, 014) Fig. 4. The laser Fermentograf by Sadkiewicz Instruments (Sadkiewicz i Sadkiewicz, 014) Tradycyjne próby pomiaru granulacji, realizowano za pomocą odsiewacza laboratoryjnego sito 180 µm i sito 1400 µm (Rys. 5), stosownie do PN-73/A i urządzeniem Camsizer (Rys. 6). Rys.5. Odsiewacz laboratoryjny wg Sadkiewicz Instruments (Sadkiewicz i Sadkiewicz, 014) Fig 5. Lab separator by Sadkiewicz Instruments (Sadkiewicz i Sadkiewicz, 014) Rys. 6. Urządzenie CAMSIZER firmy Retsch Technology [źródło: retschtechnology.com] Fig. 6. The device of CAMSIZER company Retsch Technology [source: retschtechnology.com] Rys. 7. Miernik bieli typ MB-3M według Sadkiewicz Instruments (Sadkiewicz i Sadkiewicz, 014) Fig. 7. White Meter type MB-3 m according to Sadkiewicz Instruments (Sadkiewicz i Sadkiewicz, 014) Dodatkowo mierzono wskaźnik bieli mąki. Przyjęta metoda PN-A-7409, przy użyciu miernika, polega na pomiarze gęstości światła odbitego od powierzchni mąki, na którą pada strumień świetlny o długości fali 565 ±10nm. Analiza gęstości światła odbitego względem gęstości światła padającego po przetworzeniu na sygnał elektryczny odbywa się w systemie mikroprocesorowym opartym na jednoukładowym procesorze SAB 80 C515 A. Miernik składa się z -ch zasadniczych części, to jest głowicy pomiarowej wyposażonej w źródło promieniowania oraz elektrycznej przystawki wyposażonej we wskaźnik cyfrowy, dający bezpośredni odczyt bieli odbicia światła. Do miernika dołączony jest wzorzec ze spieku proszku PEFE wykonany przez Główny Urząd Miar w Warszawie. Wyniki analizy statystycznej badań. W celu uzyskania należy pobrać losowo siedem próbek pierwotnych do badań, dla każdego materiału zgodnie z normą PN-EN ISO Wielkość próbki pierwotnej odpowiada trzykrotnej masie ziarna znajdującego się w gęstościomierzu o pojemności 0,001 m 3. Z każdej próbki pierwotnej losowo wydzielono 80g materiału do badań wilgotności zgodnie z PN-91/A Pomiary wilgotności próbek pierwotnych (wpi) wykonano za pomocą wilgotnomierza, np. halogenowego analizatora wilgoci HR83, obliczając odchylenie standardowe eksperymentalne, wartość błędu szacunku d=%, wyznaczając minimalną liczbę próbek badawczych w zakresie pomiaru wilgotności na poziomie statystycznej kontroli według wzoru (1) dla rozkładu t-studenta: l k t d S (1) Wymiary geometryczne, granulację badanych materiałów (długość a, szerokość b i grubość c) określano dla 100 losowo wybranych ziaren, przy czym grubość i szerokość mierzono w trzech miejscach ich długości. Pomiary wykonano precyzyjnie, np. za pomocą mikrometru elektronicznego typu L-R 30 LIMIT. Średnicę zastępczą obliczać według wzoru (): 0,3 d z ( a b c) () Inżynieria Przetwórstwa Spożywczego /4 015(14) 15 Sadkiewicz, J., Filzikowski, J. (015). Granulacja i jakość mąki graham. Inżynieria Przetwórstwa Spożywczego, /4(14), 13-0.

4 ARTYKUŁ RECENZOWANY Z równania (3) obliczano objętość ziarna Vz, a z równania (4) obliczono gęstość właściwą: V z V V (3) c m w z z (4) Vz Na podstawie uzyskanych wyników pomiarów próbek pierwotnych sformułowano hipotezę zerową H0 oraz hipotezę alternatywną H1 dla oceny wilgotności dostarczonego materiału do badań na etapie statystycznej kontroli: H H : w w j0 ij pi (5) : w w j1 ij pi (6) Dla przyjętego poziomu istotności odczytano z tablicy rozkładu t-studenta wartości krytyczne (8) oraz obliczano wartość statystyki według wzoru (7): Tab. 1. Wyniki analizy mąk GRAHAMA 7 producentów Tab. 1. The results of the analysis of GRAHAM flour seven producers Producent nr; No of Producer Liczba opadania; Wilgotność; Falling number Humidity [%] [s] 1 1,881,44* 393,517,57 Ilość glutenu; The amount of gluten [%] Gluten nie wymywa się Biel; Whiteness [%] ij wij w s ij n ij pi (7) Następnie zweryfikowano wartości statystyki t-studenta z wartościami granicznymi (8): t (8) tij t Omówienie wyników badań Wyniki pomiarów, badań: wilgotności, liczby opadania, ilości glutenu i charakterystyk fermentacji - zaprezentowano w tabeli 1, zbiorcze charakterystyka granulometryczna i fermentogramy mąki GRAHAMA siedmiu producentów - w tabeli, granulometrię w tabeli 3 i na rysunku 8. Punkt krytyczny; Critical point [min] Fermentacja; Fermentation Gazy zatrzymane; Retained gases [cm 3 ] Gazy ogółem; A total of gases [cm 3 ] 69,3 563, , ,03 14,011, ,57 6,4 53,6 463,6 09,37 69,99 3 1,411, ,57 30,6 58,4 36, , ,8 4 15,041, ,57 7,3 44,7 543,68 049,50 310,4 5 13,11, ,57 3, 75,5 64, ,0 3613, ,811, ,57 31,6 59,7 81,99 168,85 139,03 7 1,51, ,57 36,7 37,4 * - oznacza niepewność pomiarową, * - measurement uncertainty Nie rozdrobniona; Not fragmented 41,99 468,85 719,03 Rozdrobniona; The fragmented 361, , ,03 16 Inżynieria Przetwórstwa Spożywczego /4 015(14)

5 Józef SADKIEWICZ 1), Józef FLIZIKOWSKI ) Tabela. Charakterystyka granulometryczna i fermentogramy mąki graham siedmiu producentów Table. The granulometry and fermentograms characteristics of graham flour from seven producers Charakterystyka granulometryczna; The granulometry characteristics Fermentogram; The fermentograms characteristics Inżynieria Przetwórstwa Spożywczego /4 015(14) 17 Sadkiewicz, J., Filzikowski, J. (015). Granulacja i jakość mąki graham. Inżynieria Przetwórstwa Spożywczego, /4(14), 13-0.

6 ARTYKUŁ RECENZOWANY Tabela 3: Zestawienie granulacji maki graham siedmiu producentów Table 3: Summary of graham flour granulation from seven manufacturers Nr Producenta; No of producer Przesiew przez sito 1400 µm (Nie mniej niż 95 %); Sifting through a sieve 1400 µm (Not less than 95%) Mąka graham; Graham flour Przesiew przez sito 180 µm (Nie mniej niż 50 %); Sifting through a sieve 180 µm (Not less than 50%) % 46,6 % 98,7 % 5,5 % % 64, % 4 97,7 % 1,9 % % 50,5 % 6 99,9 % 5,6 % 7 98,6 % 8,6 % 18 Inżynieria Przetwórstwa Spożywczego /4 015(14)

7 Józef SADKIEWICZ 1), Józef FLIZIKOWSKI ) Rys. 8. Udział frakcji wymiarowej mniejszej od 1400 μm i od 180 μm dla mąk graham siedmiu producentów Fig. 8. The share fraction dimensional granulometry less than 1400 µm and 180 μm for graham flour from seven manufacturers Cel badań został zrealizowany poprzez wykazanie, że analizowane próbki mąki pochodzące z siedmiu różnych młynów, spełniają parametry granulometryczne dla mąki GRAHAMA określone w (PN-A-740:003; Broszura ZBPP Sp. z o.o., Sadkiewicz Instruments). Końcowe wyniki zestawiono w tabeli 3 i na rysunku 8. Rys. 9. Procentowy udział bieli (barwy) w mące graham siedmiu producentów Fig. 9. The percentage of white (colours) in graham flour from seven manufacturers Rys. 10. Charakterystyki fermentacji mąk graham z różną zawartością frakcji wymiarowej mniejszej od 679 μm Fig. 10. Characteristics of fermentation graham flour with levels of dimension fraction less than 679 μm Rys. 11. Zmiany ilości frakcji wymiarowej w mąkach GRAHAMA siedmiu producentów i ich związek z liczbą opadania;1-<679μm, -<679,1400>μm, 3-<679,584>μm Fig. 11. The changes to the quantity dimension GRAHAM flour from fraction seven producers and their relationship with the number of descent; 1-<679μm, -<679μm, 1400>μm, 3-<679,584>μm Rys.1. Charakterystyki fermentacji mąk Grahama z różną zawartością frakcji wymiarowej od 679 μm Fig. 1. Characteristics of fermentation Graham flour with different levels of dimension fraction from 679 μm Rys. 13. Zmiany ilości frakcji wymiarowej w mąkach GRAHAMA siedmiu producentów i ich związek z liczbą opadania;1-<679μm (model matematyczny związku liczby opadania z zawartością tej frakcji (y)), -<679,1400>μm, 3-<679,584>μm Fig. 13. Changes to the quantity dimension fraction from seven producers GRAHAM flour and their relationship with the number of descent; 1-<679μm (model (y)) -<679μm, 1400>μm, 3-<679,584>μm Inżynieria Przetwórstwa Spożywczego /4 015(14) 19 Sadkiewicz, J., Filzikowski, J. (015). Granulacja i jakość mąki graham. Inżynieria Przetwórstwa Spożywczego, /4(14), 13-0.

8 ARTYKUŁ RECENZOWANY Ilość gazów ogółem wydzielonych w cieście podczas fermentacji, wykazuje podobną tendencję jak gazy zatrzymane, tj. odpowiednio mąka: nr 4: 3, nr 6: 13 cm 3 (Rys. 10 i Rys. 1). Dość ciekawie kształtuje się liczba opadania dla mąk GRAHAMA, który wypełniają oczekiwania granulometryczne normy, obie mąki dokładnie 380 s! (Rys. 11 i Rys. 13). Jak wynika z rysunku 11 i 13, ta stała wartość liczby opadania w jednym i drugim przypadku odpowiada najmniejszemu udziałowi procentowemu frakcji mniejszej od 679 μm; odpowiednio dla mąk: nr 4: 6,1 %, nr 6: 1, % (Rys. 11 i Rys. 13). Podjęto próbę określenia regresji i korelacji punktu czasu krytycznego (w minutach) i liczby opadania (w sekundach) z zawartością, udziałem procentowym frakcji mniejszej od 679 μm. W przypadku liczby opadania uzyskano wyjątkowo wysoką zgodność, estymator R =0,919 (Rys. 13), natomiast w przypadku czasu krytycznego punktu, zgodność była niska (R =0,453, Rys. 1). Analizy wykazały, że badane mąki siedmiu producentów, spełniają kryteria wymiarowe oraz inne geometryczne, a także technologiczne: fermentacja, liczba opadania, które nie są przedmiotem powołanych norm mąki GRAHAMA, określone w PN-A-740:003, tj. przesiew przez sito o wielkości prześwitu 180 µm, nie może być mniejszy aniżeli 50% i równocześnie nie większy aniżeli 70% (mąka razowa) (PN-A-740:003; Broszura ZBPP Sp. z o.o., Sadkiewicz Instruments). Podsumowanie Badania potwierdziły małą przydatność polskich norm w ocenie charakterystycznych parametrów jakościowych, co wiąże się z koniecznością opracowania nowych norm z szerszym zakresem stopnia granulacji i innych parametrów umożliwiających ocenę mąki GRAHAM. Na podstawie analizy, wyprowadzono granulometryczne i funkcjonalne oceny szczegółowe: - granulometria ujawnia duży rozrzut postaci geometrycznej, wymiarów, parametrów funkcjonalnych mąk z poszczególnych młynów; - rozrzut postaci i wymiarów wynika z dowolności i nie przestrzegania zasad produkcji mąk GRAHAM - nieobowiązkowość stosowania procesów technologicznych w młynach może prowadzić do dowolności doboru parametrów technologicznych i produkcji mąki o różnej jakości; - duże różnice pomiędzy udziałami procentowymi frakcji bardzo drobnych i bardzo grubych, wpływają na funkcjonalność mąk, np. liczba opadania, wskaźniki fermentacji ciasta, biel itp. jak również na kształtowanie wynikowego stopnia rozdrobienia; - liczba opadania, we wszystkich próbkach mak GRAHAMA świadczy, że mąki są martwe i wymagają zastosowania np. dodatków piekarskich; - fermentogramy oraz biel mąk również świadczą o niskiej jakości handlowych mąk GRAHAM, co odstrasza piekarzy od produkowania tak atrakcyjnego zdrowotnie i żywieniowo pieczywa. Spośród analizowanych mąk, bazując na uzyskanych wynikach, ryzykowne staje się stwierdzenie, która z siedmiu badanych próbek spełnia oczekiwania jakościowe charakterystyczne dla mąki GRAHAM. Bibliografia Banecki, H., Sadkiewicz, K., Zaborowski, S. (1997). Oznaczanie właściwości fermentacyjnych mąki i drożdży za pomocą fermentografu BZS. Przegląd Piekarski i Cukierniczy, 9, Broszura ZBPP Sp. z o.o., Sadkiewicz Instruments PN-A- 740:003. Cichoń, Z., Ptak M. (005). Analiza jakości wybranych rodzajów mąki pszennej. Zeszyty Naukowe Akademii Ekonomicznej w Krakowie, 68, Jurga, R. (003). Technika i technologia produkcji mąki pszennej. Wydawnictwo Sigma NOT, Warszawa. Obuchowski, W., Gutsche, Makowska, M. A. (013). Czynniki kształtujące cechy jakościowe mąki przeznaczonej do produkcji wafli. Żywność. Nauka. Technologia. Jakość, 4 (89), A6Q retsch-technology.co. dostęp: Sadkiewicz, J., Sadkiewicz, J. (014). Instrumentalne metody badania jakości zboża, mąki i pieczywa. Wydawnictwa Uczelniane Uniwersytetu Technologiczno-Przyrodniczego, Bydgoszcz; , ISBN X. Zbiór Norm PN i ISO PN-EN ISO 3093:007. ISO :006 Pszenica, żyto i mąki z nich uzyskane, pszenica durum i semolina - Oznaczanie liczby opadania metodą Hagberga-Pertena PN-A-740:003 Przetwory zbożowe - mąka pszenna Józef Flizikowski al. prof. S. Kaliskiego 7, Bydgoszcz fliz@utp.edu.pl 0 Inżynieria Przetwórstwa Spożywczego /4 015(14)