مقایسه تطبیقی عملکرد بسترهای فلزی و غیرفلزی در پخت صنعتی نان از نظر کاربردپذیری و خواص کیفی محصول نهایی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

گروه مهندسی بیو‌سیستم، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تبریز

چکیده

زمینه مطالعاتی: نان در اکثر کشورهای درحال توسعه و توسعه‌نیافته، غذای اصلی محسوب می‌شود. عوامل مختلفی در کیفیت و ماندگاری آن تاثیرگذار است. از جمله دلایل پایین‌آمدن کیفیت و تسریع بیاتی نان در ایران، استفاده از تجهیزات و روش‌های پخت نامناسب است که بستر پخت از تاثیرگذارترین است. امروزه در ایران، غالبا از بسترهای پخت چدنی استفاده می‌شود که ضمن افزایش بیاتی نان، موجب انتقال فلزات سنگین از بستر به خمیر و نان می‌شود. روش کار: در این تحقیق، بستر پخت چدنی با دو بستر پخت سفالی و سرامیکی (کوردریت – مولایت) جایگزین شد و در مقیاس صنعتی مورد آزمون قرار گرفته و کیفیت و ماندگاری نان‌های حاصل سنجیده شد. بنابراین یک ماشین دوار پخت نان مسطح با بسترهای پخت جدید ساخته شد. مقاومت به تنش‌های حرارتی، سختی سطح و استحکام خمشی هر دو بستر غیرفلزی مورد ارزیابی قرار گرفت. دو نوع ارزیابی نیز روی نان تولیدی شامل ارزیابی حسی و آزمون نفوذ نان‌ها در 24، 48 و 72 ساعت بعد از پخت صورت گرفت. نتایج: مقاومت به تنش‌های حرارتی و سختی سطح دو بستر غیرفلزی در حین پخت نان، کاملا قابل قبول بوده و از استحکام خمشی قابل‌قبولی نیز برخوردار بودند. امتیازات حاصل از ارزیابی حسی نان‌های پخته شده در روی بستر سفالی و کوردریت – مولایت، نشان‌دهنده مقبولیت و ارجحیت نسبی پخت روی این دو بستر غیرفلزی بود و در اکثر موارد کیفی از امتیاز بالاتری برخوردار بود. ماندگاری و عدم بیاتی نان نیز در طول زمان نگهداری، بیشتر از نان‌های پخته شده روی بستر چدنی بود. نتایج حاصل از آزمون نفوذ نان‌های پخته شده روی دو بستر مذکور نیز در مقایسه با بستر چدنی، نشان داد که نان‌های پخته شده روی آنها از نیروی نفوذ کمتری نسبت به نان‌‌های شاهد (چدن) برخوردار می‌باشند. نتیجه‌گیری نهایی: نان‌های پخته‌شده روی بستر‌های سفالی و کوردریت – مولایت از کیفیت بسیار بالاتر و ماندگاری بیشتری برخوردار بوده و قابلیت صنعتی‌شدن دارند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Comparison of different flatbread baking beds in terms of their feasibility and qualitative properties of the final product

نویسندگان [English]

  • sadegh seyyedlou
  • habibeh nalbandi
  • sina alizadeh
  • farid bejaee
university of tabriz
چکیده [English]

Introduction: In most countries, especially developing and underdeveloped, bread has high nutritional importance. Bread provides 40 to 45% of bioavailable carbohydrates, is an essential source of proteins, and plays a vital role in the digestive system (Aminpour and Shariatzadeh, 2013). Traditional Iranian bread is usually thin, flat and compact, and non-porous, and their bake has become commonplace in the past in Iran. The average per capita global consumption of bread is 60 to 70 kg. Large quantities of bread are wasted every year because different factors affect the number of waste products, including flour quality, bread production technology, and the storage condition of the bread. Among the factors affecting the quality of the flatbread, technological factors, including the source and method of heating the dough and the type of baking bed, are very critical. Those factors affect the quality and staleness of the bread and the amount of energy consumed per ton of the produced flatbread. Cast iron baking bed is used in industrial flatbread production in Iran. The heat transfer coefficient of cast iron is high and accelerates the baking process, which leads to drying the bread instead of baking. Therefore, lack of deep baking will result in staling of bread. Baking bread on this bed increases its staling rate and leads to the transfer of the heavy metal from the bed to the dough and bread. The objective of this study was to introduce the new baking bed, improve existing systems and increase product quality and storability.
Materials and methods: In this research, it has been attempted to replace the two new baking beds with a cast iron one. These new baking beds were circular earthenware and ceramic (Cordierite-Mullite). The circular earthenware has made from 50% of SiO2, 10% of Al2O3, and 40% of MgO, Fe2O3, and CaO. The formulation of Cordierite-Mullite was 5SiO2.2Al2O3.2MgO-3Al2O3.2SiO2. Thermal shock resistance, surface hardness, and bending strength of the circular earthenware and Cordierite-Mullite were evaluated. A rotary bread-baking machine with a size of 210× 210 cm and a height of 150 cm is selected to install the new beds and cast iron ones. After installing the baking bed, they were evaluated by baking the flatbread. Baking the flatbread was conducted with wheat flour (18% bran). For this purpose, the dough was prepared according to the common practices in the industry and baked by a skillful operator. The flatbread was also baked simultaneously in the baking machine on all the all using the same dough and was stored in double-layer plastic bags in the same conditions in the refrigerator. To examine the changes in the physical and sensory attributes over time in the same product and the differences between the flatbreads baked using different beds, the bread underwent mechanical tests (using instrumental measurements) and sensory evaluations (by an experienced panel) three times: on the 24, 48 and 72hr after baking. Thus, the quality measurements of the flatbreads (both mechanical and sensory) were conducted during the storage of the products so that the variations in the quality of the flatbreads over time were determined. A puncture test was performed to evaluate the mechanical properties of the flatbread. In performing the sensory evaluations, 15 semi-trained judges (from daily users of flatbread) were asked to assign scores from one (very bad) to 5 (very good) to each identified sensory attribute. Attributes were selected based on the quality criteria of the product according to the AACC standard 01/30-74 (American Association of Cereal Chemists, 2000). The sensory panel evaluated the product 24, 48, and 72hr after baking. In addition, based on the scores assigned to each listed attribute in the quality and customer acceptance evaluations of the flatbreads, weight coefficients were developed for each attribute. The overall acceptability of each type of flatbread was calculated separately for the data from each evaluation date. It is noteworthy that the criteria and environmental conditions for conducting the sensory evaluations were the same during all sensory evaluations. Finally, the total score for each type of flatbread, baked on each baking bed at each time point, was compared with each other, and the trends of changes in the quality of the bread were determined.
Results and discussion: Bending strength of Cordierite-Mullite and circular earthenware plate in the three-point bending test were 23.5, and 9.3 kN, respectively, and their Fracture load was 5.3 and 2.8 kN, respectively. The bending strength of cast iron was higher, but the Cordierite-Mullite plate has enough strength for the baking process. Thermal shock resistance of the Cordierite-Mullite and cast iron beds during the baking operations was too high, and no strain was observed during the heating process at 300 to 35 ◦C for 12 to 14 h. Therefore, the thermal shock resistance, surface hardness, and bending strength of new beds during the baking operations were acceptable. The results showed that these beds were suitable for installation on the baking machine and had enough strength for a long baking operation. The quality index of bread baked on the circular earthenware, and Cordierite-Mullite beds were 4.5, 4.3, and 2.9 at 24, 48, and 72 hours after baking, respectively. It was 4.2, 4, and 2.7 for bread that were baked on the cost iron bed at the exact times, respectively. These results indicated the durability and satisfactory quality of bread baked on the circular earthenware and Cordierite-Mullite beds. The compression force of baked bread on the circular earthenware, and Cordierite-Mullite beds at 24, 48, and 72 hours after baking were 10.4, 12.6, and 16.9 N, 9.3, 13.2, and 18.8 N, respectively. Compared with the bread baked on a cast-iron bed, the compression or stiffness values on the two new beds were relatively lower, implying a good marketable, and shelf life of bread. These results showed that the baked bread on these new beds not only had higher quality but also had a longer shelf life.
Conclusion: In general, the results of the current study indicated that the circular earthenware and Cordierite-Mullite beds have acceptable thermal shock resistance, surface hardness, and bending strength. In addition, bread baked on these beds had higher quality and longer shelf life.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Baking bed
  • Baking machine
  • Cordierite
  • Cordierite-mullite
  • Earthenware
  • Flatbread
بجایی ف، سیدلو ص، نعلبندی ح و قاسم­زاده ح ر، 1401. توسعه ماشین پخت نان دوار با حرارت غیر­مستقیم برای افزایش کیفیت محصول با استفاده از تکنیک عددی، نشریه پژوهش­های صنایع غذایی، 32 (2)، 89-107.
بجایی ف، سیدلو ص، نعلبندی ح و قاسم­زاده ح ر، 1400. بررسی تاثیر نوع و مکانیسم پخت نان مسطح روی خواص کیفی نهایی محصول، نشریه مکانیزاسیون کشاورزی، 6 (3)، 1-12.
پیغمبردوست س ه، 1375. بررسی تاثیر درجه استخراج آرد روی ترکیب آرد، خواص رئولوژیک خمیر و کیفیت نان‌های مسطح ایران، مجله بین المللی علوم و فناوری کشاورزی، 8، 323 – 330.
ترابی‌زاده ن، 1376. بررسی استفاده از خمیرهای منجمد برای تهیه نان­های مسطح ایرانی، پایان­نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه تربیت مدرس.
رجب‌زاده ن، 1382. مبانی فرآوری غلات، جلد 2، مؤسسه انتشارات و چاپ دانشگاه تهران.
روانفر ن، محمدزاده­میلانی ج و امیری ز، 1392. بررسی تاثیر آرد مالت جو بر بیاتی نان بربری، فصلنامه علوم و فناوری‌های نوین غذایی، 1(2)، 15 – 22.
سلیمانی ف، 1385. بررسی خواص و ساخت پشتبندهای سرامیکی پایه کوردریتی مورد استفاده در صنعت جوشکاری، دهمین کنگره سالانه انجمن مهندسین متالورژی ایران، دانشگاه تربیت مدرس.
کریمی م، عزیری م ح وحسینی م، 1385. ارزیابی بیاتی نان تافتون حاوی سدیم استئاروئیل لاکتیلات با روش­های مختلف، فصلنامه علوم و صنایع غذایی ایران، 3(3)، 19-28.
صالحی م، 1392. نکات بهداشتی در نانوایی هتل، هفته­نامه تخصصی هتل، 38، 1- 18.
طاهری ا و قربانی ص، 1390. تعیین درصد اثرگذاری عوامل موثر بر کیفیت نان، مرکز پژوهش‌های غلات، صفحه 17-23.
مردانی قهفرخی ا و یارمند م س، 1395. بررسی اثر افزودن سبوس گندم بر خواص رئولوژیکی خمیر و کیفیت نان بربری، فصلنامه علوم و صنایع غذایی ایران، 13(50)، 11-21.
ممرآبادی م، سلامی م، گاراژیان ر، خراسانیان ف، 1396. تولید و بسته­بندی فراورده­های غلات، سازمان پژوهش و برنامه­ریزی آموزشی وزارت آموزش و پرورش، شرکت چاپ و نشرکتاب­های درسی ایران.
میارکیانی ف و فرمانی ج، 1390. بررسی اثر بهبود دهنده­های مختلف بر کیفیت و بیاتی نان­های مسطح ایرانی، همایش ملی صنایع غذایی، قوچان.
ناصحی ب، عزیزی م و هادیان ز، 1388. روش­های مختلف اندازه­گیری بیاتی نان، فصل­نامه علمی پژوهشی علوم و صنایع غذایی، 6(1)، 53-63.
نادری بلداجی م، 1396. بررسی مدل­سازی انتقال حرارت و جرم در محیط متخلخل در صنعت پخت نان، دومین کنفرانس ملی تحقیقات بین‌رشته‌ای در مهندسی کامپیوتر، برق، مکانیک و مکاترونیک، گروه مهندسی مکانیک بیوسیستم دانشگاه شهرکرد.
هاشمی س ع، استاجلو م و صدری پور س، 1399. تحلیل مکانیزم‌های انتقال‌حرارت در پخت نان‌های سنتی مسطح به‌منظور بهبود کیفیت نان و کاهش مصرف سوخت، نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر،52(11)، 3307-3324.
Anonymous, 2000. Approved Methods of the American Association of Cereal Chemists. 10th Edition. Vol. II. AACC Methods 74-10.02, and 74-30.01. American Association of Cereal Chemists. St. Paul, Minn, U.S.A.
Farzalipour Tabriz M and Ghassemi Kakroudi M, 2010. Thermo-mechanical design optimization of cordierite-mullite based kiln furniture. Iranian Journal of Materials Science and Engineering 7(4): 35-41.
Hipedinger NE, Scian AN and Aglietti EF, 2004. Magnesia–ammonium phosphate bonded cordierite refractory castables: Phase evolution on heating and mechanical properties. Cement and Concrete Research 34: 157–164.
Hui YH and Chang M, 2006. Bakery products science and technology. Chapter 15, Black well. pp: 273-283.
Izadi Najafabadi L, Hamdami N, Le-Bail A, Monteau JY and Keramat J, 2015. Impact of baking bed and baking temperature on staling of Sangak bread. Journal of Agricultural Science and Technology 17(2): 375-386.
Kamaliroosta L, Seyedain Ardebili M, Asadi GH H and Ghiasi Tarzi B. Azizinejad R, 2017. Determination of quality indices as criteria to assess traditional Sangak bread quality. Iranian Journal of Nutrition Sciences and Food Technology 11(4): 55-69.
Momchilova M and Zsivanovits G, 2016. Instrumental texture characterization of bread. Bulgarian Chemical Communications 48: 435 - 441.
Nicolas V, Salagnac P, Glouannec P, Ploteau JP, Jury V and Boillereaux L, 2014. Modelling heat and mass transfer in deformable porous media: Application to bread baking. Journal of Food Engineering 130: 23–35.
Parker BJ and Uzel MB, 2007. The tradition of tandır cooking in Southeastern Anatolia: an ethnoarchaeological perspective. In: Ethnoarchaeological investigations in rural Anatolia 4: 7-43.
Pasqualone A, 2018. Traditional flat breads spread from the Fertile Crescent: productive process and history of baking systems. Journal of Ethnic Foods 145: 10-19.
Tardeil C, Gavriliul G and Hagiopol M, 2004. Ceramic backing materials used in one-side welding method. Key engineering materials, pp: 264-268.
Zhang J and Datta AK, 2006. Mathematical modeling of bread baking process. Journal of Food Engineering 75: 78–89.