روش‌های نوین در کنترل کیفیت گندم

 

کارگروه صنایع غذایی انجمن مدیریت کیفیت ایران در آبان ماه 1400 به مناسبت روز‌ملی‌کیفیت  وبیناری به‌وسیله دکتر نجمه مظهری در خصوص تضمین کیفیت غلات برگزار کرد که نشریه میکروسکوپ گزیده‌هایی از این وبینار مفید را در اختیار شما قرار می‌دهد.

 

وقتی صحبت از کنترل کیفیت غلات می‌شود ناخودآگاه ذهن همه به سمت محصولاتی چون کیک و بیسکویت، نان، ماکارونی و … می‌رود اما اگر بر کیفیت گندم و آرد حاصل از آن که در تمام این محصولات استفاده می‌شود، اشراف کامل وجود داشته باشد،  80 تا 90 درصد مشکلات در صنایع مرتبط با آن حل می‌شود.

در ارزیابی کیفیت آرد باید ابتدا ماده اولیه آن یعنی گندم بررسی گردد. قطعا کیفیت فرایند آسیابانی نیز در تولید آرد نهایی موثر است اما تولید یک آرد خوب از یک گندم نامناسب امکان پذیر نیست.

استاندارد ملی 104 و 103 مربوط به گندم و آرد است که در سایت استاندارد وجود دارد.

افت مفید: افت مربوط به ناخالصی‌هایی در گندم که هر استفاده ای غیر از استفاده آسیابانی داشته باشد. مثلا  وجود جو داخل گندم در کیفیت آن افت ایجاد می کند زیرا جو گلوتن ندارد و به کیفیت آرد گندم آسیب می‌رساند یا گندم چروکیده و پلاسیده اما این دانه ها دور ریخته نمی‌شوند بلکه از آنها مثلا در خوراک دام استفاده می‌شود. پس دانه‌ای به‌جز دانه گندم که بتوان از آن استفاده دیگر کرد، افت مفید محسوب می‌شود.

افت غیرمفید: دانه‌ای به‌جز دانه گندم است که از آن هیچ استفاده دیگری نمی‌توان کرد. مانند خاک، دانه‌های شن و سنگ که میزان آنها در بوجاری به‌دست می‌آید.

دستگاه‌های مختلفی در فرایند بوجاری گندم استفاده می‌شود مانند سپراتور، اسپیراتور، مگنت، الک دوار، سیاه‌دونه‌گیر، تریور، پوست‌گیر و در مرحله آسیابانی، والس، خرد‌کردن گندم، جدا‌کردن پوسته، کیسه‌گیری و … تمام این مراحل روی کنترل کیفیت آرد موثر هستند.

 

آزمون‌های پایه کنترل کیفیت گندم و  آرد

تمرکز روی روش‌های نوین آزمایشگاهی است.

 

وزن حجمی

وزن 100 میلی‌لیتر گندم است. اگر یک بشر 100 میلی‌لیتری را در نظر بگیرید که پر از گندم کرده و با کاغذ سطح آن را صاف کرده‌اید، وزن آن منهای وزن بشر، وزن ۱۰۰ میلی لیتر گندم را به شما می‌دهد. وزن حجمی معیار مهمی است زیرا هر چه مغز دانه پرتر باشد یعنی مغز بیشتری داشته باشد، وزن حجمی بالاتری دارد. همچنین هرچه دانه تمیزتر باشد وزن هکتولیترش بیشتر است. اما اگر بیشتر از 16% رطوبت داشته باشیم وزن هکتولیتر پایین می‌رود. چون به جای وزن گندم وزن آب حساب می‌شود. اگر به‌جای گندم کاه وجود داشته باشد وزن حجمی پایین می‌آید. هر چه دانه‌ها یکنواخت‌تر و یک شکل‌تر باشند بهتر روی هم سوار می‌شوند و بنابراین وزن‌حجمی بالاتری دارند.

بنابراین وزن حجمی معیار کیفیت گندم از نظر پرتر بودن مغز، یکنواختی شکل دانه‌ها، میزان رطوبت، میزان ناخالصی و ….

دستگاهی به این‌ منظور وجود دارد که تا خط نشانه آن را از گندم پر و وزن حجمی آن را محاسبه می‌کنیم.

 

درجه استحصال

استحصال یعنی از 100 گرم گندم چقدر آرد به‌دست می‌آید.

هرچه این درجه بالاتر باشد به نفع کارخانه است. این درجه تحت تاثیر عوامل زیر است:

• وزن هکتولیتر (55-35 کیلوگرم)
• درجه‌بندی و تخمین بازده
• اندازه دانه بی‌اثر
• دانسیته دانه‌ها (عوامل بیولوژیک، ترکیب شیمیایی، مقدار رطوبت)

 

وزن هزار دانه

دستگاهی برای اندازه‌گیری وزن دانه وجود دارد که وزن 1000 عدد گندم را حساب می‌کند. هرچه وزن 1000 دانه بیشتر باشد یعنی درجه استحصال بیشتری دارد. این پارامتر شبیه وزن حجمی است و در کارخانه‌ها یکی از این شاخص‌ها را برای کیفیت گندم اندازه می‌گیرند.

 

سختی دانه

گندم‌ها از نظر فیزیکی به دو دسته تقسیم می‌شوند؛ گندم سخت و گندم نرم

در گندم سخت نشاسته با نظم و آرایش خاصی قرار گرفته، یک شبکه بلوری خاص ایجاد کرده و زمانی که شکسته می‌شود از جهات مشخصی این شکست صورت می‌گیرد بدین صورت که تکه‌تکه می‌شود ولی له نمی‌شود. برای درک بیشتر یک برگ خشک پاییزی را با یک برگ تازه بهاری مقایسه کنید. وقتی آنها را زیر پا له می‌کنید برگ خشک پاییزی خرد می‌شود در صورتی‌که برگ بهاره را می‌توان با پا تکه‌تکه کرد. بنابراین گندم وقتی سخت باشه در دستگاه خرد می‌شود ولی گندم نرم له می‌شود و به‌هنگام الک‌شدن به‌راحتی از الک جدا نمی‌شود. از معیار PSI برای اندازه‌گیری سختی دانه گندم استفاده می‌شود. سختی بیشتر به معنای پروتئین بیشتر و گلوتن مرغوب‌تر است. بطور کلی اندیس اندازه ذرات معرف فاکتوری از کیفیت گندم یعنی سختی گندم است.

 

میزان زجاجیت

میزان زجاجیت در ارتباط با سختی و مقدار پروتئین است و با اسپکتروفوتومتر مادون قرمز اندازه گیری می‌شود.

 

اندازه ذرات

یک فاکتور بسیار با اهمیت است. برای اندازه‌گیری این فاکتور از الک شیکر استفاده می ‌ود که کوچک شده الک کارخانه‌های آرد است. الک‌های خود کارخانه‌ها خیلی بزرگ‌تر از آن است. جاگذاری مش‌ها اهمیت زیادی دارد، چون اگر به درستی قرار نگیرند، مشکل ایجاد می‌کنند مثلا گاهی در تولید آرد یکی از الک‌ها پاره می‌شود. در واقع درست‌بودن مش‌بندی الک‌ها، عملکرد درست الک‌ها و خوب کارکردن آن‌ها را با این روش آزمایشگاهی یعنی با استفاده از الک‌شیکر کنترل می‌کنند. این آزمایش را می‌توان هم برای گندم و هم برای آرد که محصول تمام‌شده است انجام داد.

ترتیب چیدن الک‌ها: به ترتیب 106 ، 125، 180 و 475 میکرون است. گندم یا آرد را می‌ریزند و الک‌شیکر شروع به کارکردن می‌کند. الک‌ها هم حرکت رفت و برگشتی و هم حرکت گردشی دارند دقیقا مشابه همان حرکات الک‌های کارخانه. سپس مقدار آردی را که روی هر کدام از الک‌ها مانده وزن می‌کنند و نسبت به کل درصد می‌گیرند.

 

رنگ

یکی دیگر از فاکتورهای مهم رنگ است. رنگ آرد تاثیر بسیار مهمی روی مقبولیت آن دارد مخصوصا زمانی که این آرد برای شیرینی‌های سنتی، باسلوق، باقلوا و شیرینی نخودچی مصرف می‌شود. رنگ آرد در برخی محصولات باید خیلی خیلی روشن باشد. در حال حاضر به دلیل تبلیغاتی که روی آردهای تیره شده به دلیل دارا بودن سبوس، مردم به سمت مصرف محصولاتی با آرد تیره رفته‌اند اما باز هم در مورد یکسری محصولات خاص نیاز به آرد سفید وجود دارد.

وجود رنگدانه‌ها در گندم روی رنگ آن اثر می‌گذارد. هرچه قدر تجمع رنگدانه‌های گندم بیشتر باشد، رنگ آن تیره‌تر خواهد شد.

عوامل موثر در رنگ آرد:

• گونه و جنس
• رنگدانه‌ها
• پوسته که مهم‌ترین عامل موثر در رنگ آرد است.

روش‌های رنگ‌سنجی

• آزمون پکار
• دستگاه‌های رنگ‌سنج
• روش‌های مبتنی بر پردازش تصویر

 

رطوبت

اندازه‌گیری رطوبت  هم در رابطه با گندم و هم آرد بسیار اهمیت دارد. این فاکتور از دو جنبه اهمیت دارد؛ یکی مسئله فسادپذیری و دوم مسئله ارزش اقتصادی.

هرچقدر آرد یا گندم رطوبت بیشتری داشته باشد، فعالیت آبی آن بالاتر خواهد بود یعنی آب بیشتری در اختیار میکروارگانیسم ها قرار خواهد داشت و زمینه فعالیت ها بیشتر شده و محصول بیشتر آسیب می‌بیند. همچنین بیشتر مورد هجوم آفت‌ها و حشرات قرار می‌گیرد.

مساله دیگر جنبه اقتصادی آن است؛ هیچ‌کس دوست ندارد آب بخرد. زمانی که میزان رطوبت آرد از 14% بیشتر شود، تولید کننده آرد جریمه می‌شود. بنابراین کنترل رطوبت اهمیت پیدا می‌کند.

• در حدود 14% معمول‌ترین حالت است
• اگر خیلی خشک باشد، خصوصیات کیفی متاثر می‌شوند.
• مرطوب‌تر از 14.5 موجب فساد میکروبی می شود
• در روش‌های جدید اندازه‌گیری رطوبت از جریان الکتریکی استفاده می‌شود، عبور جریان الکتریکی از یک ترکیب با مقدار رطوبت در ارتباط می‌باشد.

 

خاکستر و فیبر

میزان خاکستر فاکتور بسیار مهمی است زیرا از روی میزان خاکستر، درجه استحصال و درجه سبوس‌گیری گندم مشخص می‌شود.

دانه گندم از سه قسمت تشکیل شده است: پوسته، آندوسپرم، جوانه

در کارخانه آرد، جوانه حتما جدا می‌شود چون چربی دارد و اگر همراه با گندم آسیاب شود، آرد را مستعد فساد می‌کند پس جوانه را جدا می‌کنند تا مدت زمان ماندگاری آرد افزایش یابد. پوسته را هم جدا می‌کنند و آنچه استخراج می‌شود مغز گندم است.

آرد نول فقط حاوی مغز گندم است ولی هرچه از مغز گندم به سمت پوسته برویم یعنی میزان بیشتری پوسته استخراج شود، آرد تیره‌تر و مواد معدنی بیشتری وارد آن می‌شود. تمرکز مواد معدنی در پوسته و لایه آلورون است. وقتی خاکستر آرد بالا باشد یعنی میزان مواد معدنی آن بالا است و پوسته بیش‌تری وارد آرد شده است. با توجه به جداول موجود درجه استحصال و درجه سبوس‌گیری را می‌توان به‌دست آورد.

 

درجه سبوس‌گیری

اگر 1 دانه گندم را 100 درصد در نظر بگیریم و 15% آن را جدا کنیم یعنی 15% سبوس گیری کرده‌ایم و ۸۵٪ از دانه گندم باقی مانده است. پس درجه سبوس گیری 85% می‌شود. زمانی که می گوییم این آرد 12% است، یعنی 12% سبوس گیری شده است. درجه سبوس‌گیری معرف بازده محصول است. دانه لاغرتر، سبوس بیشتر دارد.

مقدار فیبر در حدود 2 تا 2.7 درصد و مقدار خاکستر 1.4 تا 2 درصد است.

 

خاکستر نامحلول در اسید 

این فاکتور کیفیت گندم نشان‌دهنده ناخالصی‌هایی است که در عملیات بوجاری جدا نشده و وارد آرد گردیده است و در واقع مقدار شن و سنگ‌ریزه را مشخص می‌کند.

 

اسیدیته و pH 

اسیدیته و pH نشان‌دهنده سلامت آرد است. pH آرد در اثر ماندن به سمت اسیدی می‌رود. زیرا چربی‌های موجود در آن به دلیل اکسیداسیون تبدیل به اسید چرب می‌شوند به‌ویژه اسیدهای چرب غیر اشباع که به آرد ماهیت اسیدی می‌دهند. بنابراین pH نشان‌دهنده وضعیت اکسیداتیو آرد است.  pH معمولاً در حدود 6.1 تا 6.2 است و آرد سالم اسیدیته کمتر از ۲۰ دارد که با گذر زمان و تجمع لیپازهای میکروبی افزایش می‌یابد.

 

پروتئین (کمیت)

مقدار پروتئین به طور معمول بین 6 تا 20 درصد است و بستگی به میزان ازت دارد.

 

روش های اندازه گیری پروتئین:  

1. کلدال (روشی رایج است)
2. آنالیز نیتروژن احتراقی؛ با سنجش خروج نیتروژن طی سوختن نمونه در ۹۵۲ درجه سانتی‌گراد انجام می‌شود و با در نظر گرفتن ارتباط مستقیم میان میزان نیتروژن و پروتئین محاسبه می‌گردد
3. طیف سنجی مادون قرمز (روشی سریع و جدید است)

در آرد اندازه‌گیری گلوتن مهم‌تر از اندازه‌گیری میزان پروتئین است. زمانی‌که خمیر تهیه می‌شود گلیادین و گلوتنین موجود در آرد با اضافه کردن آب تشکیل یک شبکه گلوتنی می‌دهد وقتی در اثر تخمیر گاز تولید می‌شود و اصطلاحاً خمیر ور می‌آید، شبکه گلوتنی باز می‌شود و مولکول‌های هوا، مولکول دی‌اکسیدکربن تولید‌شده به‌واسطه تخمیر و بخار آب ایجاد‌شده به‌واسطه حرارت خمیر درون این شبکه پخش می‌شوند و تشکیل یک شبکه گلوتنی ویسکوالاستیک را می‌دهند که متورم شده و در یک نقطه متوقف می‌شود که به آن نقطه پلاستی سایش می‌گویند.

میزان گلوتن را با دستگاه گلوتن‌شور اندازه‌گیری می‌کنند. یکی دیگر از روش‌ها روش سدیمانتاسیون (زلنی) است که توسط اسید‌لاکتیک گلوتن را متورم و سپس میزان ته‌نشینی را اندازه گیری می‌کنند. ورم قسمت گلوتن آرد محلول در اسید‌لاکتیک روی سرعت رسوب یک آرد که در اسید لاکتیک به حال تعلیق در آمده باشد تأثیر می گذارد. یعنی بیشتر بودن محتوی گلوتن و بهتر بودن کیفیت آن، هر دو سبب کندتر شدن عدد تست سدیمانتاسیون می‌شوند.

روش گلوتوماتیک

10 گرم نمونه را با آب نمک 2% به مدت 5 دقیقه می‌شویند و سپس سانتریفیوژ و گلوتن نهایی مرطوب و خشک شده را وزن می‌کنند. عدد بیشتر از 35 خیلی خوب و کمتر از 23 خیلی کم است.

 

سنجش میکروبی

تعداد کل میکروارگانیسم‌ها در هر گرم آرد، حداکثر 10 به توان 3 و تعداد کل کپک‌ها در هر گرم حداکثر 10 به توان 2 باید باشد.

آلودگی میکروبی مربوط به مایکوتوکسین‌ها (آفلاتوکسین، و مایکوتوکسین، اکراتوکسین و … )،  عامل   Rope (باسیلوس سابتیلیس)،  آنتروتوکسین استافیلوکوک، آلکالوئیدها و آرگوت است.

 

فعالیت آنزیمی آلفا‌آمیلاز

جوانه زدن گندم باعث افزایش فعالیت آنزیم آلفا‌آمیلاز می‌شود. وقتی آلفا‌آمیلاز خیلی فعال شود پیوند‌های یک به چهار مولکول نشاسته را می‌شکند در نتیجه تعداد زیادی گلوکز یا مالتوز و یا دکسترین که حدود 8 تا 12 شاخه گلوکز دارد، ایجاد می‌شود. در حقیقت نشاسته هیدرولیز می‌شود و آرد به دست آمده نشاسته کمی دارد، آزمون‌های پخت خوبی را از سر نمی‌گذراند و کیفیت خوبی برای تولید نان یا شیرینی ندارد. بنابراین یکی از تست‌ها اندازه‌گیری آلفا‌آمیلاز آرد است که نه خیلی پایین آن مطلوب است و نه خیلی بالای آن. جوانه زدن گندم میزان آلفا آمیلاز را 2000 برابر می‌کند.

در تعیین فعالیت آنزیم آلفاآمیلاز میزان آسیب‌دیدگی نشاسته اندازه گیری می‌شود. فعالیت آنزیمی بالا موجب چسبندگی خمیر می‌شود.

روش‌های سنجش

1. دستگاه فالینگ‌نامبر
2. طیف‌سنجی مادون قرمز

 

آزمون فالینگ نامبر

7 گرم نمونه با 25 میلی‌لیتر آب مخلوط و تا 100 درجه حرارت داده می‌شود تا نشاسته ژلاتینه گردد. سپس مدت زمان لازم برای جدا‌شدن خمیر از چنگک‌ها و سقوط آن‌ها ثبت می‌شود. 300 ثانیه به بالا نشان‌دهنده فعالیت آنزیمی کمی است (یعنی پیوند‌ها محکم است و شبکه ژلاتینی وجود دارد). 250 ثانیه به پایین نشان‌دهنده فعالیت آنزیمی بالا است. در صورت پایین بودن آنزیم در مراحل بعدی استفاده از آرد به آن آنزیم اضافه می‌شود.

 

آزمون آمیلوگراف

این دستگاه ویژگی‌های پخت را نشان می‌دهد و این‌که آیا نشاسته به خوبی ژلاتینه می‌شود یا خیر. آمیلوگراف در حقیقت یک دستگاه ویسکومتر است هر چقدر نشاسته ژل خوبی بدهد و ویسکوزیته بالاتری داشته باشد، ویسکومتر عدد بیشتری را نشان می‌دهد. 

در این روش، مقدار مشخصی آب و آرد (65 گرم با 450 میلی لیتر) مخلوط شده و حرارت‌دهی از 30 درجه شروع و با نرخ 1.5 درجه بر دقیقه افزایش می‌یابد تا به 95 درجه برسد. میزان مقاومت به هم‌زدن، حین فرایند ثبت می‌شود.

 

رئولوژی

دستگاه‌هایی که کار رئولوژی را انجام می‌دهند، فارینوگراف اکستنسوگراف و آلوئوگراف هستند.

 

فارینوگراف 

در این دستگاه مشخص می‌شود که چقدر آب باید به آرد اضافه کنیم تا تبدیل به خمیر شود و چقدر باید عمل اختلاط را برای خمیر انجام دهیم. بدین ترتیب قوت آرد و تناسب استفاده مشخص می‌شود. جذب آب تا رسیدن به حد معینی از ویسکوزیته و تهیه خمیر در شرایط دمایی و نیرویی معین انجام و طی آن ویژگی های خمیر ثبت می‌شود.

آب با بورت به ۵۰ یا ۳۰۰ گرم آرد اضافه می‌شود تا به قوتی برابر با ۵۰۰ واحد برابندر برسد و ادامه می‌یابد تا از منحنی تیتراسیون خارج شود.

 

اکستنسوگراف

 

وضعیت خمیر را در عمل تخمیر به ما نشان می‌دهد بدین‌صورت که تخمیر در زمان‌های مختلف انجام و خمیر تخمیر‌شده روی چنگک قرار داده و توسط چنگک آنقدر کشیده می‌شود تا پاره گردد. استقامت خمیر از طریق گراف ترسیم شده سنجیده می‌شود تا مشخص گردد آیا خمیر به میزان‌ تخمیر کوتاه یا طولانی‌مدت نیاز دارد.

 

آلوئوگراف

مقاومت خمیر به هوای فشرده را نشان می‌دهد.

 

از روشهای دیگری نیز در سنجش آرد استفاده می‌شود مانند استفاده از اسپکتروفتومتر برای اندازه گیری آهن، کلسیم و فلزات موجود در آرد، طیف‌سنج جذب اتمی برای اندازه‌گیری فلزاتی چون کلسیم، سرب، کادمیوم و بیشتر برای آلاینده‌ها، کروماتوگرافی، الکتروفورز و پردازش تصویر

 

خلاصه‌ای از دیگر وبینارهایی را که به مناسبت روز ملی کیفیت برگزار شد، در سایت میکروسکوپ بخوانید:

سیستم مدیریت شکایت مشتریان،

تضمین کیفیت در فرآوره‌های گوشتی،

تضمین کیفیت فرآورده‌های لبنی

 

میکروسکوپ را در شبکه‌های اجتماعی دنبال کنید