Zedelenmiş Nişasta Dengesi

Nihai ürünün kalitesini optimize edebilmek için,
doğru ve tutarlı analizler gerekir.

Zedelenmiş nişasta seviyesini belirlemek ve bunun un öğütme süreci üzerindeki etkisini kontrol etmek; pazarın taleplerini karşılamak için yüksek kaliteli nihai ürünler sunma konusunda kritik rol oynar.

Dr. M. Hikmet Boyacıoğlu

Bununla birlikte, zedelenmiş nişastayı tartışırken, terimin kendisinin hafif bir yanlış adlandırma olduğuna dikkat çekmek önemlidir, çünkü “zedelenme” olumsuz bir çağrışım yapmaktadır.

Ancak, fırıncılık sektörünün nihai ürünlerinin işlevselliği ve nitelikleri üzerinde olumlu bir etkisi olabileceğinden, zedelenmiş nişasta öğütme işleminde gerekli ve önemli bir bileşendir. Örneğin, yüksek düzeyde zedelenmiş nişasta, unun su kaldırma kapasitesini önemli ölçüde artırır.

Bununla birlikte, zedelenmiş nişasta belirli seviyeleri aşarsa; yapışkan hamur, fermantasyon sırasında hamur kabarmasının azalması ve kabuk renginde istenmeyen durumlara neden olabilir.

Bu yüzden, bütün değirmencilerin en büyük mücadelesi; müşterilerinin spesifik isteklerini ve ihtiyaçlarını karşılayan nihai ürünleri üretmek için zedelenmiş nişasta seviyesini ayarlamak ve kontrol altında tutmaktır.

Polisakkarit, amiloz ve amilopektinleri içeren nişasta, enzimler tarafından bir arada tutulur (glikozit bağları ile ), basit şeker glikozdan (monosakkarit) oluşur ve yaşamın sürdürülmesinde kritik bir bileşen olmaya devam eder.

İlk olarak nişasta, çoğu bitki tarafından enerji depolamak için üretilen temel karbonhidrat biçimidir. İkincisi nişasta insan beslenmesindeki en önemli karbonhidrat kaynağıdır.

Dünya çapındaki diyetlerin en yaygın karbonhidratıdır ve buğday, patates, mısır, pirinç ve kasava (manyok) gibi temel gıdalarda yüksek miktarlarda bulunur.

Bu makale, KPM Analytics uygulama geliştirme uzmanı Dr. M. Hikmet Boyacıoğlu'nun sunumuna dayanmaktadır.

Westborough, MA, (774-502-0908 /hboya cioglu@kpmanalytics.com), 2020 Uluslararası Operasyonel Değirmenciler Birliği (IAOM) Tüm Bölge Sanal Konferansı ve Fuarı'nda çevrimiçi olarak verildi, 15-17 Eylül 2020.

Dr. Boyacıoğlu ayrıca Kansas Eyalet Üniversitesi Tahıl Bilimi ve Endüstrisi Bölümü'nde yardımcı doçent ve lisansüstü öğretim üyesi olarak görev yapmaktadır. Boyacıoğlu doktorasını, Kuzey Dakota Eyalet Üniversitesi'nden tahıl bilimi (yan dal gıda ve beslenme) üzerine yaptı.

Dr. Boyacıoğlu eski bir üniversite profesörü ve başkanı, tahıl endüstrisi Ar-Ge koordinatörü ve uluslararası serbest danışmandır. Dr.Boyacıoğlu şu anda AACC International tarafından yayınlanan Cereal Chemistry dergisinin yardımcı editörü ve Cereal Technology dergisinin baş editörüdür. Hububat ve Tahıllar Derneği (eski adıyla Amerikan Tahıl Kimyagerleri Derneği), IAOM ve Gıda Teknolojileri Enstitüsü'nün profesyonel bir üyesidir. Ayrıca, Uluslararası Fırıncılar Birliği'nin eski bir delegesi ve Teknik Komite üyesidir.

Online konferans için kayıt yaptıran ve ödeme yapan IAOM üyeleri, sağlanan bağlantıyı, kullanıcı adını ve şifreyi kullanarak sunumu görüntüleyebilirler. Makale, bu sunumla ilgili olarak, kısa ve öz olması için düzenlenmiş olan bazı önemli yorumlardan alıntılar içermektedir.

Değirmen valslerinin arasındaki boşluk ve valslerin uygulamış olduğu basınç, öğütme işlemi sırasında zedelenmiş nişasta seviyelerinin dengelenmesinde kritik rol oynar. Karl Ohm'un fotoğrafı.

Nişastanın bu temel özelliklerinin ötesinde, nişastanın tam tahıllı buğdayın yaklaşık %68'ini ve buğdaydan öğütülen unun %78 ila %82'sini temsil ettiğini akılda tutmak da önemlidir.

Öyleyse, zedelenmiş nişastanın öğütme üzerindeki etkisine daha yakından bakalım. Zedelenmiş Nişasta (ZN), tipik olarak fiziksel öğütme işleminden kaynaklanan, nişasta granüllerinin daha küçük yarı kristal parçalara ayrılması veya kırılması olarak tanımlanır.

Bu, yüzey özelliklerini değiştirir ve nişasta granüllerinin hidrofobik bağlarını ve su kaldırma özelliklerini, doğal una kıyasla en az on kat arttırır. Bu aynı zamanda hamur reolojisini de etkileyecektir.

Bununla birlikte, bazı zedelenmiş nişasta granülleri spesifik fungal α- amilaz ve bakteriyel β-amilaz ile bozulmaya karşı daha elverişli iken, bazı granüllerin dış katmanlı ise bu bozulma biçimine karşı daha dirençlidir.

Zedelenmiş Nişastayı Etkileyen Faktörler

Zedelenmiş nişastanın varlığı, aşağıdakileri içeren diğer faktörlerden de etkilenir:

  • Genetik ve buğday türü (sert buğday, yumuşak buğday veya durum buğdayı). Örneğin yumuşak buğday, öğütme sırasında kolayca ezilir ve nişastayı çok fazla zedelenmeye maruz bırakmaz. Ayrıca buğday hasadından önce nişastanın ne kadar ve zarar görüp görmediği konusunda bilimsel bir fikir birliği olmadığını da belirtmek gerekir.
  • Değirmen valslerinin yüzeyi, hızı, valslerin arasındaki uzaklık, spiral açı ve sıcaklık dahil olmak üzere değirmendeki öğütme kuvvetleri…
  • Valsler arasındaki boşluk azaltıldığında zedelenmiş nişasta değeri artar veya bu durumun tersinde azalır.

Aşağıdaki tabloda da gösterildiği gibi, vals aralığı azaldığında zedelenmiş nişasta değeri artacaktır.

Ayrıca, vals basıncı ile artan zedelenmiş nişasta arasında bir ilişki vardır (bir sonraki sayfadaki tabloya bakın).

  • Sert buğdayda, zedelenmiş nişasta düzeylerindeki artışlar ile daha yüksek protein içeriği düzeyleri arasında doğrudan bir ilişki vardır.
  • Tavlama işlemindeki su miktarı ve tavlama işleminin süresi, nişastanın bulunduğu buğday tanesinin endosperminin yumuşamasında etkilidir.

Zedelenmiş nişasta, ürün kalitesini değerlendirmek için kullanılan birçok kriterden biridir. Nişasta zedelenmesi optimum seviyede tutulduğunda, iyi un kıvamını, istenen su kaldırma değerini ve optimum fermantasyonu korumada faydalı olabilir. Ancak sınırların dışına çıktığında, zedelenmiş nişasta, değirmencinin çözmesi gereken bir sorun haline gelebilir.

Sert buğdayda zedelenmiş nişasta düzeylerindeki artışlar ile daha yüksek protein içeriği düzeyleri arasında doğrudan bir ilişki vardır.

Dr. M. Hikmet Boyacıoğlu
Uygulama Geliştirme Uzmanı, KPM Analitics

Valsli değirmenlerin shear(kayma) kuvvetinin yanı sıra, bir işleme akışındaki zedelenmiş nişasta miktarını etkileyen kritik bir faktör, valsler arasındaki boşluktur (burada tabloda inç olarak ifade edilmiştir). UCD kısaltması, Chopin Technologies tarafından zedelennmiş nişasta seviyesini belirtmek için geliştirilen bir ölçü olan Unit Chopin Dubois'in kısaltmasıdır.Tablo Chopin Technologies'in izniyle oluşturulmuştur.

Zedelenmiş Nişastanın Nihai Ürünler Üzerindeki Etkisi

Değirmenciler ve fırıncıların ortak amacı, hamur reolojisi ve pişirme performansında sorun yaratmadan su kaldırma değerini arttırmaktır.

Bununla birlikte, çok yüksek veya çok düşük miktarda zedelenmiş nişastanız varsa, çok soluk bir kabuk rengine veya çok koyu bir kabuk rengine neden olabilir. Sonuç olarak, nişastanın parçalanması sonucunda oluşan zedelenmiş nişasta da ekmeğin raf ömrünü etkileyecektir.

Aşırı miktarda zedelenmiş nişasta, kurabiye ve bisküvi gibi ürünlerde hamur sertliğine, çapın azalmasına ve yayılmanın azalmasına neden olabilir.

Valslerin artan basıncı, artan zedelenmiş nişasta seviyeleriyle ilişkili olabilecek başka bir faktörü temsil eder (burada UCD veya Unit Chopin Dubois'te ifade edilir). Tablo Chopin Technologies'in izniyle oluşturulmuştur.

Kurabiye:

Bunun yan ısıra, yüksek oranda zedelenmiş nişasta, boyut olarak daha küçük kurabiyeler oluşmasına sebep olan enzimatik reaksiyonlara duyarlılığı artırır. Yüksek oranda zedelenmiş nişasta seviyeleri, ambalaj açıldığında kurabiyelerin kırılmasına ve homojen olmayan renk ve boyutlara neden olabilir.
Sonuç olarak, bir kalite kontrol programının uygulanmasında zedelenmiş nişasta içeriğinin analiz edilmesi çok önemli bir husustur.

Noodle:

Noodle üretiminde, aşırı derecede zedelenmiş nişasta, büyük ölçüde glutenin gerçekten tutabileceğinin ötesinde daha fazla su kaldırdığı için noodle pişirme ve yeme kalitesini düşürür.

Tortilla:

Tortilla da benzer problemler meydana gelebilir, bu nedenle, çok sert veya daha az gerilebilir olmadan kabul edilebilir yuvarlanma kabiliyetine sahip tortilla ekmeğini üretmek için optimum zedelenmiş nişasta seviyesini korumak gereklidir. Zedelenmiş nişasta düşük seviyelerde veya arzu edilen ürün için optimum/orta seviyelerde meydana geldiğinde, bu koşulun daha iyi su kaldırma kapasitesi ve enzim(maltaz) etkileşimine dayalı olarak un performansı için faydalı olduğu kabul edilir (yani, bu durum maya için fermente edilebilir maltoz sağlamaktadır).

Bununla birlikte, zedelenmiş nişasta seviyeleri çok yüksekse, amilazlar doğal nişastaya değil, tercihen zedelenmiş nişastaya saldırır. Bu koşullar altında, maya aktivitesi yoğunlaşacak ve çok fazla karbondioksit(CO2) oluşturacaktır ve böylece gaz tutma kapasitesini azaltacaktır.

(Editörün notu: Maillard reaksiyonu, koyu renkli oluşuma sahip gıdalarda kendine özgü lezzet veren amino asitler ve indirgenen şekerler arasındaki kimyasal bir reaksiyondur. Közlenmiş biftekler, kızarmış köfteler, kurabiyeler ve diğer bisküviler, ekmekler, kızarmış marshmallowlar ve daha birçok gıda bu reaksiyona girer. Adını, biyolojik protein sentezini yeniden üretmeye çalışırken ilk kez 1912'de tanımlayan Fransız kimyager Louis Camille Maillard'dan alır.)

Aynı çeşitteki buğdaydan üretilen undaki zedelenmiş nişasta içeriği, artan şeker içeriği nedeniyle ekmekte akrilamid oluşumu ile güçlü bir korelasyon sergiler. Ekmekte akrilamid oluşumunun azaltılması, undaki zedelenmiş nişastanın azaltılması ve hamurun fermantasyonu ile sağlanabilir.

Zedelenmiş nişasta seviyesi, amilopektin ve gözenek sertliğinin retrogradasyonu nedeniyle ekmeğin bayatlamasını da etkiler. Bu, ortaya çıkan ürünlerin kalitesini ve raf ömrünü olumsuz etkiler.

(Editörün notu: Ekmeğin bayatlaması, ağırlıklı olarak, pişmiş ekmeğin lezzetini etkileyerek lezzetini azaltan ve aynı zamanda onu kuru ve kösele kıvamına getiren bir kimyasal ve fiziksel değişim sürecidir. Terim, mikroorganizmaların neden olduğu değişiklikleri içermez.)

Zedelenmiş nişasta seviyesi çok yükselirse, hamur reolojisi ve pişirme performansı olumsuz etkilenir. Oluşabilecek dezavantajlardan bazıları yapışkanlık, fermantasyon, doku ve renkteki değişiklikler ve çatlaklardır.

Bununla birlikte, zedelenmiş nişasta seviyeleri en az iki temel nedenden dolayı süresiz olarak artmaz.

  1. Zedelenmiş nişastanın artmasıyla su kaldırma arttıkça, gaz hücrelerindeki hava-hamur ara yüzeyi, pişirme sırasında orantılı olarak daha az stabil hale gelir ve bu da hacim kaybına ve kalın kabuklu bir tekstüre neden olur.
  2. Yüksek düzeyde nişasta granülünün parçalanmasıyla, mevcut gluten nişastanın yüzeyini kaplamak için yetersiz olur, bu da gaz tutma kapasitesinde azalmaya, daha düşük somun hacmine ve hücre yapısının bozulmasına neden olur.

Zedelenmiş Nişastanın Ölçülmesi

Undaki zedelenmiş nişasta seviyesini kontrol etmek için, üretimdeki her bir pasajın zedelenmiş nişasta miktarının test edilmesi ve analiz edilmesi en iyi stratejiyi belirleyecektir.

Üretim şemasının her bir kolunda bir miktar zedelenmiş nişasta olsa bile, bu, nihai ürünlerin kabul edilemez seviyelerde zedelenmiş nişastayı içereceği anlamına gelmez. Aksine, her bir pasajda zedelenmiş nişasta miktarını belirleyebilmek, sorunlu bölgeyi belirleme veya izole etme fırsatı sunar. Bu nedenle, zedelenmiş nişasta seviyeleri, taban diyagramları veya akış şemaları incelenirken gözden geçirilmesi ve değerlendirilmesi gereken önemli bir parametredir.

Her bir ürünün ihtiyacına uygun optimum veya orta düzeyde zedelenmiş nişasta bulunmayabilir, ancak zedelenmiş nişasta seviyesinin müşteri için kabul edilebilir sınırlar içinde olup olmadığını ölçmek hala önemlidir.

Zedelenmiş nişasta seviyesini ölçmek, olası üretim sorunlarının veya kabul edilemez ürünlerin belirlenmesine ve her şeyin yolunda olduğunu belirlemeye de büyük ölçüde yardımcı olacaktır.

Zedelenmiş Nişasta Ölçüm Yöntemleri

Un ve fırıncılık endüstrilerindeki önemi nedeniyle, zedelenmiş nişasta varlığını ölçmek için birçok yöntem geliştirilmiştir. Bunlar kalorimetrik, polarimetrik, spektrofotometrik, enzimatik ve amperometrik yöntemleri içerir.

Bu geleneksel araçların yanı sıra, zedelenmiş nişasta, taramalı elektron mikroskobu, transmisyon elektron mikroskobu, yakın kızılötesi yansıtma (NIR) ve büyük ölçüde şekil, yüzey ve parçacık boyutundaki değişikliklere dayanan ışık kırılması gibi bir dizi başka spesifik teknikle de karakterize edilebilir. Bununla birlikte, bu yöntemlerden bazıları endüstriyel kullanım için pratik değildir. Dolayısıyla, endüstri koşulları altında, zedelenmiş nişasta miktarını belirlemek için şu anda Amerikan Tahıl Kimyagerleri Birliği (AACC) tarafından onaylanmış üç yöntem bulunmaktadır.

  1. Şeker seviyesinin düşürülmesi genellikle titrasyon yöntemiyle veya kalorimetrik yöntemle tahmin edilir. Bu AACC onaylı test yönteminde, zedelenmiş nişasta seviyesinin belirlenmesi, titrasyon yöntemiyle ve şeker içeriğindeki indirgenmenin ölçülmesiyle elde edilir.

    Bu yöntemde, zedelenmiş nişasta oranı, numunedeki hesaplanan ve indirgenen şeker içeriği ile ölçülür.

  2. Spektrofotometrik yöntem aynı zamanda enzimatik yöntem olarak da bilinen test , zedelenmiş nişastanın a-amilaza karşı yüksek duyarlılığa sahip olması ve bunun daha sonra kalorimetrik olarak ölçülebilen indirgenmiş şekerlerde kolayca hidrolize olmasına izin vermesi ilkesine dayanır.
  3. İyot absorpsiyonu yönteminde ise, nişasta granülleri tarafından emilen iyot miktarı, zedelenmiş nişasta seviyesi ile ilişkilidir.

SDmatic

Amperometrik yöntem olarak da bilinen bu AACC onaylı yöntem, Chopin Technologies'in SDmatic analiz cihazının temelidir. SDmatic, önemli bir araştırma ve geliştirmenin sonucunda üretilmiştir.

SDmatic cihazı, un içindeki zedelenmiş nişastanın basit, hızlı ve hassas bir şekilde ölçülmesini sağlar.

SDmatic, ölçümlerin doğruluğu ve kalitesi için birçok uluslararası standart tarafından da tanınmaktadır. Test yapmak hızlı ve basittir, sonuçlar 10 dakikadan daha kısa sürede elde edilebilir.

Cihaz, bir asit çözeltisinde çözünen unun iyodu absorbe etme hızını ve kapasitesini ölçer. İyot, zedelenmiş nişasta granüllerine çok hızlı bağlanma özelliğine sahiptir. Un eklenmeden önce SDmatic'in elektrotu reaksiyon kabında iyot üretir. Çalışma sırasında cihaz, çözeltideki serbest iyot miktarıyla orantılı olan elektrik akımını sürekli olarak ölçer.

Un eklendikten sonra iyot, zedelenmiş nişasta granüllerine bağlanır. Elektrik akımı yoğunluğundaki azalma, zedelenmiş nişasta oranının artmasıyla ilişkilendirilir. Sonuç daha sonra absorbe edilen iyotun yüzdesi olarak veya gerekli olabilecek diğer seçili uluslararası standart birimlerinde görüntülenir.

SDmatic, zedelenmiş nişasta seviyesini belirlemek için onaylı amperometrik yöntemi esas alarak seyreltilmiş un süspansiyonunda iyot absorpsiyonunu ölçer. Sektörde standart bir analiz olarak kabul edilen cihaz tam otomatik olup, sadece 1 gram un ile 10 dakikadan daha kısa sürede güvenilir bir sonuç sağlamaktadır. Fotoğraf Chopin Technologies'in izniyle kullanılmıştır.

Zedelenmiş nişasta ifade olarak olumsuz bir anlam taşımamalıdır, ancak üretimin akış diyagramında zedelenmiş nişasta seviyelerini kesin olarak bilmek, müşterilerin özel ihtiyaçlarını karşılayan nihai ürünleri üretmek ve etkin bir şekilde yönetmek için kritik öneme sahiptir.

Sonuç:

Zedelenmiş nişasta ifade olarak olumsuz bir anlam taşımamalıdır, ancak üretimin akış diyagramında zedelenmiş nişasta seviyelerini kesin olarak bilmek, müşterilerin özel ihtiyaçlarını karşılayan nihai ürünleri üretmek ve etkin bir şekilde yönetmek için kritik öneme sahiptir.

Un kalitesinin iyileştirilmesi, çeşitli ürünler için optimum zedelenmiş nişasta seviyelerinin elde edilmesine bağlıdır. Zedelenmiş nişasta miktarı söz konusu olduğunda tek bir değer herkese uymayacaktır. Değirmenci, birçok yönden, optimum düzeyde zedelenmiş nişasta elde etmeye çalışırken bir yandan da bunu dengelemeye uğraşır.

Ancak doğru ve hızlı test yöntemleri ile değirmenci, istenen sonuçları elde etmek için unları farklı zedelenmiş nişasta miktarlarıyla harmanlamanın yanı sıra üretim akışlarını artırma, valslerin ömrünü optimize etme, daha düşük verimden kaçınma ve bu sırada nihai ürünün değerini en üst düzeye çıkarma imkanına sahiptir.

Zedelenmiş nişasta seviyeleri, yoğurma sırasında hamurun davranışını belirlemede kilit bir faktördür.

Ayrıca zedelenmiş nişasta, fermantasyon sırasında hamurun davranışlarını doğrudan etkiler ve bu yüzden, nihai ürünün hacmi ve rengi de etkilenir.

Nişasta zedelenmesi üzerindeki kontrol eksikliği, unun fırınlanmış ürünlere işlenmesi sırasında birtakım sorunlara yol açabilir.

Örneğin, bu problemler arasında operatörler veya makineler tarafından hamurun işlenmesini zorlaştıran; yapışkan hamur, ürün hacmini azaltan fermantasyon eksikliği, nihai ürünlerin raf ömrünün azalması veya fırınlanmış olan nihai üründe bozuk renkler ve kabuğunun çatlaması gibi kalite kusurları vardır.

Tüm unlu mamuller için her zaman mükemmel seviyede zedelenmiş nişasta bulunmayabilir, ancak müşterinin ihtiyaçlarını karşılamak için un üretimi sırasında en azından optimum seviyeleri belirlemeye ve bunun sürdürülebilir olmasına her zaman ihtiyaç duyulacaktır.

Karl Ohm, katkıda bulunan editör
Editörün notu: Konuyla ilgili daha fazla kaynak için:

• Measuring Starch Damage as a Mill Optimization Technique, a PowerPoint presentation available as a .pdf, by Shawn Thiele, milling operations manager, IGP Institute, Department of Grain Science and Industry, Kansas State University (KSU), Manhattan. Available at: iaom.org/wp-content/uploads/07ksula16.pdf

• Damaged Starch in the Flour Mill: How to Reduce the Electricity Bill, by Charles Loubersac D’Hotel, a master thesis completed in 2012 at KSU’s Department of Agricultural Economics. The master thesis, which is available as a .pdf download, can be accessed at: krex.k-state.edu/dspace/ handle/2097/13684

Daha fazlası için, bizimle iletişime geçebilirsiniz...

İLGİLİ ÜRÜNLER

SDmatic

BİZE ULAŞIN

Ürünlerimiz hakkında detaylı bilgi almak için ABP satış mühendislerimize danışabilirsiniz.

TOP
×

ABP WhatsApp Hattı'na hoşgeldiniz...

Bizimle iletişime geçebilir, ürün ve hizmetlerimizle ilgili bilgi alabilirsiniz...

×