نشاسته در تولید آرد گندم و عوامل آسیب زای آن

پژمان داوری دهکردی / مدیر تولید کارخانه آرد اهواز و پژوهشگر حوزه آرد

در سال های اخیر و با پیشرفت های حاصل شده در روش های کنترل کیفیت صنایع غذایی به خصوص حوزه آرد و نان، طیف جدیدی از مشکلات آرد شناسایی گردید. از جمله این معضلات میزان آسیب نشاسته وارد شده به آرد حین فرآیند تولید آرد از دانه های گندم می باشد.

 نشاسته چیست؟

آرد مورد استفاده در انواع محصولات پختی از بخش اندوسپرمی دانه غلات (مغز دانه) حاصل می گردد. این بخش دارای مقدار زیادی نشاسته می باشد که یکی از مواد غذایی ارزشمند برای بدن انسان است.

نشاسته یکی از مهمترین کربوهیدرات های مورد استفاده در زندگی انسان و یک پلی ساکارید ذخیره ای است که از مونومرهای گلوکز ساخته شده است، به بیان دیگر گیاهان مولکول های گلوکز را بصورت نشاسته در خود ذخیره می نمایند و انسان پس از مصرف این نشاسته با استفاده از آنزیم های موجود در دستگاه گوارش خود آن را مجدداً به گلوکز هیدرولیز کرده و انرژی آن را دریافت می نماید. نشاسته به وفور در گندم، ذرت، برنج و جو وجود دارد.

حدود ۷۰ درصد از دانه گندم و ۸۰ درصد از آرد گندم را نشاسته تشکیل می دهد

حدود ۷۰ درصد از دانه گندم و ۸۰ درصد از آرد گندم را نشاسته تشکیل می دهد که بخش اعظم آن در اندوسپرم و مقدار خیلی کمی در جوانه (گیاهک) گندم موجود است، به راحتی می توان با استفاده از میکروسکوپ گرانول های نشاسته محصور شده در شبکه های پروتئینی را رویت نمود. نشاسته از دو بخش به نام های آمیلوز (دارای زنجیره خطی) و آمیلوپکتین (دارای زنجیره منشعب) تشکیل گردیده است.

آسیب نشاسته:

هرگونه تغییر در گرانول های نشاسته مثل شکستن، باز شدن، تکه تکه شدن و دفرمه شدن به هر علت (مکانیکی و متعاقباً حرارتی) را آسیب دیدگی نشاسته می نامند. آسیب نشاسته در آسیابانی جزء اجتناب ناپذیر فرآیند آسیاب است که خواه ناخواه با توجه به شرایط متعدد حاصل می گردد اما اینکه چه میزان آسیب به نشاسته موجود در دانه وارد گردد می تواند روی خواص رئولوژیک محصول حاصله تاثیرگذار باشد.

امروزه کمپانی های پیشتاز در صنعت آرد با استفاده از روش های شناخته شده برای تعیین میزان این پدیده محدوده های مجازی را برای آسیب نشاسته هر محصول تولید شده (انواع آرد) معرفی نموده اند. در تصویر می توان تاثیر این آسیب را روی نشاسته سیب زمینی مشاهده نمود.

اهمیت آسیب‌نشاسته

مهمترین مساله ای که آسیب نشاسته پدید می آورد بالا بردن جذب آب در محصول است. نشاسته آسیب دیده تا ۴ برابر وزن خود آب جذب می نمایند در حالی که این مقدار در گرانول های سالم نشاسته ۴/۰ است. دلیل این مساله رها شدن آمیلوز درون گرانول و نفوذ بهتر آب و آنزیم ها به داخل گرانول می باشد، لذا پس از آسیب به نشاسته جذب آب کاذب صورت می گیرد، آب جذب شده پس از مدت کوتاهی آزاد می گردد.
آسیب دیدگی نشاسته تاحدی لازم است زیرا سبب فعالیت آلفا امیلاز و شروع فعالیت مخمرها می گردد. این آسیب اگر کمتر از میزان لازم باشد قندهای ساده تولید شده کم خواهند بود و نتیجتاً فعالیت مخمرها و تولید گاز تقلیل می یابد که این عامل بافت نان را سنگین و کم حجم کرده و سبب می گردد مغز نان حاصل از آن بطور کامل پخته نشود.

مقدار بالای این آسیب (دناتوراسیون نشاسته) سبب ایجاد مشکلات بیشتری چون چسبندگی خمیر، پف نامناسب، تیرگی سطح نان و مشکلات رئولوژیک می گردد

در واقع این پدیده می تواند آثار مفید و مضری بر محصول نهایی بر جای گذارد. میزان بهینه DS (آسیب نشاسته) وابسته به پارامترهایی چون میزان پروتئین آرد، فعالیت آلفاآمیلازی و نوع نان تولیدی از آرد دارد. بنابراین آردهای با DS بالا (جهت مصارفی مثل تولید نان مسطح) را نمی توان برای مصارفی که نیاز به DS پائین دارند (بیسکوئیت ها و کوکی ها) استفاده نمود و بالعکس.

عوامل تاثیرگذار بر آسیب نشاسته

۱- نوع و رقم گندم: مطالعات بسیاری اثبات نمود گندم سخت بدلیل وجود پیوندهای قوی نشاسته-پروتئین آسیب پذیری بیشتری نسبت به گندم نرم در فرآیند آسیاب دارد. در نتایج یک پژوهش در سال ۲۰۱۴ در پاکستان عنوان گردید “سختی دانه که وابسته به میزان پروتئین گندم است سبب آسیب نشاسته بیشتر در آن می گردد.” ۱ لذا بهترین و ساده ترین راه برای مقابله با این عامل در آرد های با DS بالا اختلاط گندم سخت با گندم نیمه سخت و نرم می باشد.

۲- مشروط سازی: همانطور که می دانید به فرآیند نم زنی و استراحت گندم برای نفوذ رطوبت به دانه اصطلاحاً مشروط سازی می گویند. در سال ۲۰۰۸ در نتایج یک پژوهش اعلام گردید آسیب نشاسته با کاهش رطوبت از میزان معمول افزایش می یابد. خرد شدن بیشتر گرانول های نشاسته طی رطوبت پائین (۱۲ درصد) علت افزایش آن آسیب نشاسته شناخته شد که همزمان سبب ازدیاد سبوس خرد شده نیز گردید. ۲ جهت مقابله با این مورد باید کلیه قوانین نم زنی و استراحت گندم با توجه به نوع گندم و شرایط آسیاب رعایت گردد.

شرایط کاری  آسیاب های غلتکی (والس ها(

۳- شرایط حین آسیاب: همانطور که مستحضرید آسیاب های امروزی از نوع غلتکی بوده و مکانیزم کار آنها به گونه است که گندم و یا بار (گندم خرد شده) از حد فاصل دو غلتک در حال چرخش عبور می نماید.

شرایط کاری این آسیاب های غلتکی (والس ها) که در ادامه بیان می گردد می توانند روی آسیب نشاسته تاثیرگذار باشند. روی سطح غلتک های خرد کننده (برک) شیارهای ریزی تعبیه گردیده است، در صورتی که این شیارها به علت های متعدد (کارکرد، حرارت، بار نامقارن و…) کند شده باشند جهت رسیدن به خردکنندگی مورد نیاز آن مرحله از آسیاب، آسیابان ناچار به نزدیک نمودن بیش از حد آن دو غلتک به یکدیگر (کم کردن فاصله) می شود که نتیجتاً فشار بیشتر روی بار در حال عبور (دارای نشاسته) و انتقال حرارت بیشتر به آن و آسیب بیشتر حاصل می گردد.

در غلتک های صاف (ریداکشن) این مشکل به دلیل آیینه ای شدن سطح غلتک (از بین رفتن سند بلاست سطح خارجی غلتک) و نهایتاً گرم شدن بیش از حد سطح غلتک صاف اتفاق می افتد. نتایج تحقیقات دیگری مشخص نمود افزایش میزان باردهی به غلتک های والس سبب کاهش آسیب نشاسته می گردد.

سرعت غلتک ها و اختلاف سرعت بین آنها ثابت گردید ارتباطی مستقیم وجود دارد

در صورتی که بار وارد شده به جفت غلتک بصورت یکنواخت و ورقه ای ما بین دو غلتک وارد نشود و قسمتی از فاصله بین غلتک ها ضخامت بار عبوری کمتری داشته باشد آن قسمت غلتک حرارت بالاتری داشته و سبب ایجاد آسیب در بار عبوری از آن خواهد شد.

در همین پژوهش درخصوص سرعت غلتک ها و اختلاف سرعت بین آنها ثابت گردید ارتباطی مستقیم وجود دارد با افزایش سرعت غلتک آسیب مقداری بالاتر رفته و با افزایش اختلاف سرعت بین دو غلتک آسیب بسیار بالاتر می رود.

این نتایج در نمودار مشهود می باشد. ۳ همچنین به هر علت دیگری مانند عدم تنظیم دقیق غلتک ها، ناهمسانی در تنظیم راست و چپ غلتک ها، افزایش بیش از حد دمای محیط و… دمای غلتک ها بالاتر رود و به بیش از ۶۰ درجه سانتیگراد در غلتک های شیاردار و بیش از ۴۰ درجه سانتیگراد در غلتک های صاف برسد آسیب نشاسته بالاتری را شاهد خواهیم بود.

دیاگرام از جمله موضوعات جذاب صنعت آردسازی است

۴- دیاگرام: دیاگرام از جمله موضوعات جذاب صنعت آردسازی است. هرگونه ایراد و نارسایی در دیاگرام ممکن است بصورت مستقیم یا غیر مستقیم بر آسیب نشاسته موثر گردد. ایراداتی مثل عدم خارج شدن حداکثری آرد از سیستم در هر مرحله از کار و باقی ماندن آرد و انتقال آن به همراه بار سبوسی به مراحل بعدی آسیاب، تعبیه کمک والس های قوی در محل نامناسب، عدم وجود مغز گندم گیر جهت جداسازی و تفکیک مسیر مغز سمولینایی در ابتدای مسیر و موارد بسیار دیگری در این بخش سبب افزایش چشمگیر آسیب‌نشاسته خواهد شد.

۵- تولید آرد نرم: جهت تولید این گونه آردهای صنعتی آسیابان ناچار به کاهش فاصله غلتک ها شده که سبب آسیب نشاسته عبوری از بین آنها می گردد. در سال ۲۰۱۲ مشخص گردید هرچه اندازه ذرات ریزتر گردد و آرد نرم تری جهت پخت تولید گردد آسیب نشاسته آن آرد افزایش می یابد.