SINTEZA CERCETĂRILOR TEORETICE ȘI EXPERIMENTALE PRIVIND PROCESUL DE FRĂMÂNTARE A ALUATULUI [301742]

CAPITOLUL 4

SINTEZA CERCETĂRILOR TEORETICE ȘI EXPERIMENTALE PRIVIND PROCESUL DE FRĂMÂNTARE A ALUATULUI

4.1 CARACTERIZAREA REOLOGICĂ A [anonimizat], [anonimizat], [1, 2, 3]. [anonimizat], elasticitate și plasticitate al fiecărui material studiat.

[anonimizat], [anonimizat] a comportării acestora în diferite etape de procesare, [1, 3, 4, 5, 6,7]. [anonimizat], [anonimizat].

[anonimizat] a [anonimizat]. [anonimizat], care în prezența apei și a [anonimizat] o rețea tridimensională (matrice glutenică).

Calitatea și cantitatea glutenului din făină reprezintă principalele caracteristici de care depind însușirile de panificație ale făinii, [4, 8, 9].

La nivel mondial se observă o [anonimizat], doza utilizată și sursa de proveniență a ingredientelor utilizate, [1].

În vederea identificării și caracterizării principalelor componente implicate în determinarea calităților de panificație a [anonimizat]-a [anonimizat].

Au fost folosite metode empirice de determinare a proprietăților reologice ale aluatului: [anonimizat], [anonimizat] α-amilazei, studiul comportării la fermentare cu ajutorul cărora s-au stabilit principiile esențiale care stau la baza comportării mecanice a aluatului, în corelație cu structura moleculară a fazei continue proteice din aluat.

Au fost folosite și metode fundamentale de determinare a proprietăților reologice ale aluatului cu ajutorul reovâscozimetrelor rotative și reometrelor dinamice. Acestea au descris proprietățile fizice ale aluatului după ce au utilizat reometria de bază care supune aluatul unui domeniu variat de forțe și deformări.

4.1.1 [anonimizat], iar forța exercitată asupra acestuia și deformarea obținută sunt măsurate. Mărimea forței care trebuie aplicată materialului pentru ca acesta să se deformeze este dependentă de aria asupra căreia este aplicată.

Tensiunea (σ, τ) [Pa, N/m2] – reprezintă forța aplicată pe unitatea de suprafață a unui corp, τ = F/A, unde τ este tensiunea, F [anonimizat] A este aria asupra căreia acționează forța. Tensiunile de forfecare (τ) [anonimizat] (σ, de întindere) acționează în direcție perpendiculară pe suprafața deformată (figura 4.1). Tensiunea internă descrie starea unui corp tensionat care nu este solicitat din exterior. Tensiunea de încărcare descrie creșterea monotonă a unei solicitări externe, iar tensiunea de descărcare reprezintă descreșterea monotonă a unei solicitări externe.

Fig. 4.1 Acționarea tensiunilor tangențiale (a) și normale (b) asupra unui material de formă paralelipipedică și deformarea acestuia cu δL [1]

Deformația (ε, δ) [mm] – reprezintă deformarea unui corp (modificarea formei și/sau a volumului) sub acțiunea unor solicitări externe (tensiuni aplicate).

Un solid ideal se deformează elastic, iar energia de deformare este complet recuperată când tensiunile nu mai sunt aplicate. Un fluid ideal (precum lichid sau gaz) se deformează ireversibil (curge), iar energia de deformare nu poate fi recuperată prin eliminarea tensiunilor și poartă denumirea de deformație vâscoasă. Solidele reale se deformează ireversibil sub influența tensiunilor aplicate.

Fluidele reale au o comportare reologică atât vâscoasă, cât și elastică, așa cum este și aluatul de panificație. Acesta prezintă deformații care depind de mărimea solicitărilor externe în timp, [1, 10].

Deformațiile volumice au loc prin modificarea volumului unui corp asupra căruia acționează numai tensiunile normale. Astfel, la compresie, tensiunile normale sunt orientate spre interiorul corpului și volumul se micșorează, iar la dilatare, tensiunile sunt orientate în sens invers și volumul se mărește, [1, 10].

Sub acțiunea tensiunilor tangențiale, forma corpului se modifică, dar volumul rămâne constant.

Deformația plastică are loc atunci când corpul supus solicitărilor depășește pragul de elasticitate, iar starea de deformație este păstrată parțial sau total după încetarea acțiunii forțelor exterioare, [5, 6, 11, 31].

Viteza de deformare (γ), [ s-1] depinde de mărimea solicitării și de timpul de solicitare. Sub acțiunea solicitărilor externe, corpurile deformabile se pot deforma cu viteze diferite și este reprezentată de derivata deformației în raport cu timpul. Deformarea poate fi instantanee (în cazul solidelor perfect elastice) sau are loc într-un interval finit de timp (pentru fluidele pur vâscoase).

Elasticitatea este proprietatea unui material, care în urma deformării și întreruperii aplicării tensiunii, acesta revine parțial sau total la dimensiunile sale originale.

Elasticitatea unui material este descris de modulul de elasticitate, G. Din punct de vedere matematic, acesta poate fi descris ca:

G = τ/γ (4.1)

Modulul de acumulare G' reprezintă o măsură a energiei de deformare acumulată în aluat în cursul procesului de forfecare, caracterizând comportarea elastică a probei de aluat analizate.

Modulul de pierdere G" reprezintă o măsură a energiei de deformare utilizată de aluat în cursul procesului de forfecare, energia fiind complet pierdută la îndepărtarea solicitării.

Aluatul se deformează reversibil până la o anumită forță aplicată, după care el se deformează ireversibil. El prezintă o elasticitate instantanee, care apare în momentul aplicării forței, și o elasticitate întârziată, care apare după îndepărtarea forței, [1, 12, 13, 6].

Fig. 4.2 Curba unui material vâscoelastic cu cele trei componente caracteristice: elasticitate instantanee, elasticitate întârziată și viscozitate, [1]

Ecuațiile de stare prin care se corelează tensiunile cu deformațiile, în cazul corpurilor elastice, sau tensiunile cu vitezele de deformare, pentru corpurile vâscoase, conțin un număr de coeficienți de material, cum sunt, [1]:

Coeficientul lui Poisson, corelează deformațiile produse de o tensiune normală care acționează după o singură direcție asupra unui corp. În acest caz corpul suferă o alungire pe direcția de solicitare și o contracție pe celelalte două direcții;

Modulul de elasticitate la forfecare sau modulul de rigiditate, este definit ca raport între tensiunea de forfecare și deformație;

Modulul de elasticitate la compresie este definit pentru un corp care își micșorează volumul fără modificarea formei și reprezintă raportul dintre presiune și deformație specifică, [1].

Modulul de elasticitate complex – este definit, prin analogie cu modulul de elasticitate la forfecare, ca raport între efortul complex și deformația complexă și are o ecuație de forma:

(4.2),

unde: – modul de înmagazinare sau rigiditate dinamică, – modul de pierderi.

Vâscozitatea este proprietatea unui lichid de a se opune curgerii datorită forțelor din interiorul lichidului. În vâscometrie, scopul este de a stabili relații între tensiunea de forfecare și rata de forfecare în timp, prin care se studiază comportamentul lichidului.

Pentru fluide ne – newtoniene precum aluatul din făină de grâu, proporția dintre tensiunea de forfecare și rata de forfecare este cunoscută sub numele de vâscozitate aparentă sau absolută. Comportarea reologică a fluidelor ne – newtoniene este determinată cu ajutorul vâscozimetrului cilindric co-axial, [14].

Vâscozitatea aparentă depinde nu numai de temperatură și presiune, ci și de o serie de alți factori cum sunt viteza de forfecare, felul aparatului de măsurat, procesul la care a fost supus anterior aluatul, [1].

În măsurătorile de vâscozitate se studiază relația dintre viteza de deformare (γ) și tensiunea de deformare (η), astfel:

(4.3)

Vâscozitatea complexă este definită ca raportul între efortul de forfecare complex și viteza de forfecare complexă în ecuația:

(4.4)

unde: – este numit în vâscoelasticitate, vâscozitate dinamică.

Vâscozitatea fluidelor ne – Newtoniene (η), care nu este dependentă de timp, poate fi definită de modele diferite (fig. 4.3):

Dilatant, în care caz, vâscozitatea crește odată cu creșterea tensiunii aplicate (miere, soluție de amidon de porumb);

Pseudoplastic, în care vâscozitatea scade odată cu creșterea tensiunii aplicate (sângele uman, iaurt);

Plasticul Bingham, unde tensiunea de forfecare are o relație liniară cu rata de forfecare, dar are nevoie de aplicare finită a tensiunii pentru a curge (pasta de dinți);

Modelul Herschel-Buckley, în care relația dintre tensiune și deformație nu este liniară, iar fluidul este supus unei tensiuni înainte de începerea curgerii (soluție de amidon de 5%).

Fig. 4.3 Modele de vâscozitate a fluidelor ne – newtoniene, independente de timp, [15]

Există și fluide ne-Newtoniene a căror vâscozitate se modifică în timp. Acestea pot fi fluide tixotropice și reopectice. În cazul fluidelor tixotropice, vâscozitatea crește odată cu timpul, iar în cazul fluidelor reopectice, scade odată cu timpul, dar comportamentul lor se poate modifica odată cu schimbarea comportamentului cinematic al materialului.

Fig. 4.4 Modele de vâscozitate a fluidelor ne – newtoniene, dependente de timp, [15]

Comportarea tixotropă a fost evidențiată prima dată la dispersiile coloidale și se manifestă printr-o descreștere izotermă a vâscozității la creșterea progresivă a vitezei de forfecare ca urmare a destructurării fluidului. La descreșterea progresivă a vitezei de forfecare are loc o restructurare a fluidului. Dar viteza de restructurare este mai mică decât cea de destructurare motiv pentru care reogramele fluidelor tixotrope prezintă bucle de histerezis.

Comportarea tixotropă este caracteristică unor fluide cum ar fi: suspensii de amidon, paste de aglutinanți, latexuri, soluții de gelatină, suspensii de celuloză, albuș de ou, grăsimi, unt, soluții de polimeri, etc.

Comportarea reopexică se manifestă invers decât cea tixotropică. La creșterea vitezei de forfecare, fluidul se structurează și se destructurează la scăderea acesteia. Cele două procese se desfășoară cu viteze măsurabile astfel încât și reogramele acestor fluide prezintă o buclă de histerezis. Comportarea reopexică a fost evidențiată la: suspensii apoase de argilă, de ghips, pământuri bentonitice etc., [16].

Relaxarea este procesul de resorbire, de scădere a tensiunilor din aluat, cu menținere a formei. Relaxarea nu are loc până la anularea tensiunilor interne, ci până la o limită determinată, care constituie limita de elasticitate sub care relaxarea nu evoluează.

Timpul de relaxare după Maxwell, este intervalul de timp în care tensiunea inițială, la deformare constantă, se micșorează de e ori (baza logaritmilor naturali).

Fluajul este proprietatea unui corp de a se deforma lent și continuu în timp, sub acțiunea unei sarcini constante.

Fig. 4.5 Comportarea unui corp vâscoelastic nelinear, [1]

4.1.2 Modele vâscoelastice (reologice)

4.1.2.1 Modelul Maxwell

Conceptul de bază cu care se lucrează în reologie este modelul reologic. Modelul reologic este o expresie matematică între solicitare, răspuns și proprietăți.

Modelul Maxwell – conține un resort Hookeean în serie cu un amortizor Newtonian și este un model mecanic care permite interpretarea curbelor de relaxare a tensiunii, pentru lichidele vâscoelastice.

Deformația totală prin forfecare într-un element Maxwell este egală cu suma deformărilor resortului și amortizorului.

(4.5)

Prin derivare în raport cu timpul se obține:

(4.6)

Se înlocuiește componenta vâscoasă cu viteza de deformare a lichidului lui Newton și componenta elastică a solidului lui Hooke și se obține:

(4.7)

Fig. 4.6 Modelul Maxell: a – modelul mecanic; b – curba de relaxare; c – curba de fluaj [1]

4.1.2.2 Modelul Kelvin – Voight

Modelul Kelvin-Voight descrie un corp vâscoelastic a cărui comportare este dată de modelul mecanic format dintr-un amortizor și un resort, montate în paralel.

Fig. 4.7 Modelul Kelvin-Voight: a – modelul mecanic; b – curba de fluaj [1]

Deformațiile ambelor elemente sunt egale, iar solicitarea totală este egală:

(4.8)

4.1.2.3 Modelul Burgers

Modelul Burgers este cel mai simplu model mecanic ce poate fi folosit pentru interpretarea studiilor reologice asupra aluatului. Acesta se obține prin legarea în serie a unui model Maxwell și un model Kelvin-Voight. Prezența unui amortizor liber, a unui arc liber și a unui cuplu format dintr-un arc și un amortizor, conferă corpului vâscozitate, elasticitate instantanee și respectiv, elasticitate întârziată, [1].

Când asupra aluatului este aplicată o acțiune de deformare, răspunsul imediat este deformarea elastică (elementul A), urmată de un răspuns elastic întârziat datorită întinderii elementului B, în timp ce elementul C este supus curgerii vâscoase. Curgerea vâscoasă efectuată de elementul D relaxează rezistența elastică instantanee asupra elementului A. Când tensiunea este eliberată, orice deformare a elementului A este înlăturată imediat. Eliminarea tensiunii elementului B are loc doar când este operat elementul C (în direcția opusă). Nu există o forță care să inverseze curgerea care a avut loc în elementul D, așadar acea deformare a aluatului rămâne, atunci când echilibrul final este atins [17].

Fig. 4.8 Modelul Burgers [17]

4.1.2.4 Studii teoretice cu privire la influența unor ingrediente asupra modulelor G’ și G”

Funcție de cantitatea ingredientelor auxiliare, precum și a unor substanțe cu rol de ameliorare, proprietățile reologice ale aluatului suferă modificări substanțiale. Astfel, o serie de cercetători [19, 20 ș.a] au analizat influențele unor substanțe asupra modulelor G’ și G”.

Fig. 4.9 Variația modulului de acumulare și de pierderi la forfecare cu frecvența de oscilație a sarcinii aplicate la solicitări extrem de mici (0,1%), aplicate pe aluaturi obținute din diferite tipuri de făină [18]

Fig. 4.10 Modulele G’ si G’’ vs. Tensiunea de forfecare , pentru aluat cu glucozoxidază , aluat fără glucozoxidază [19]

În fig. 4.10 se observă modificările în modulul de acumulare G’ și modulul de pierdere G’’ funcție de tensiunea de forfecare , aplicată la o frecvență (0-1592 Hz) la 25șC pentru două tipuri de aluat, cu și fără adaos de glucozoxidază. Tot în figura 4.10 se poate observa că linearitatea modulelor G’ și G’’ se menține în domeniul de 0.01 și 0.08. Acest experiment a scos în evidență că aluatul cu adaos de glucozoxidază este mai elastic decât cel fără și că se înregistrează o creștere a stabilității aluatului în procesul tehnologic, [19].

Fig. 4.11 Modulul elastic G’ versus timpul de înmagazinare după frământare pentru aluat cu glucozoxidază și aluat fără glucozoxidază [19]

Figura 4.11 prezintă modul de stocare (G ') și timpul de stocare după frământare pentru un anumit timp de frământare. Valorile modulului de stocare G 'pentru un aluat cu glucozoxidază este mai mare și dependent de modificările structurale. Un minut de amestecare nu are nici un efect asupra proprietăților elastice ale aluatului (G '), dar crește timpul de depozitare. Un minut de frământare nu este îndeajuns pentru formarea de gluten. Cu toate acestea, mărimea G’ a crescut odată cu creșterea timpului de stocare, arătând în acest fel dependența de timpul de frământare, [19].

În lucrarea [20], Rutuja Upadhyay ș.a studiază efectele apei, drojdiei și hidrocoloizilor asupra proprietăților reologice ale aluatului. Au fost efectuate studii pentru a evalua efectele hidrocoloizilor (gumelor) asupra produselor de panificație. Hidrocoloizii controlează absorbția de apă și implicit, proprietățile reologice ale aluatului. De asemenea, prin adăugarea de hidrocoloizi, ca alginatul de sodiu, guma de xantan și hidroximetil – celuloză, se îmbunătățește stabilitatea aluatului în timpul fermentării. S – a constatat că valorile modulelor de elasticitate și extensibilitate au crescut odată cu adăugarea de alginat de sodiu și gumă de xantan.

Fig. 4.12 Variația modulului G’ la diferite cantități de apă, pentru cantități fixe de drojdie în aluat: (a) 2%; (b) 5%; (c) 10% [20]

Fig. 4.13 Variația modulului G’ la diferite cantități de drojdie, pentru cantități fixe de apă adăugată: (a) 40%; (b) 60%; (c) 80%, [20]

S- a constatat că odată cu creșterea cantității de apă adăugată, modulele G’ și G’’, scad. Acest trend semnifică o reducere în fermitate și elasticitate a aluatului. În raport direct proporțional cu cantitatea de apă adăugată, se înmoaie aluatul, descrește timpul de hidratare și energia necesară pentru frământare. Pentru o cantitate de apă fixă, valorile modulelor cresc odată cu concentrația de drojdie. Alterările reologice din timpul fermentării se datoresc în principal cantității de dioxid de carbon produs.

4.2 METODE DE DETERMINARE A PROPRIETĂȚILOR REOLOGICE ALE ALUATULUI DIN FĂINA DE GRÂU

Cu ajutorul metodelor și aparatelor reologice utilizate se fac studii în vederea stabilirii principiilor esențiale care stau la baza comportării mecanice a aluatului, în corelație cu structura moleculară a fazei continue proteice din aluat. O clasificare a celor mai reprezentative metode de determinare a proprietăților reologice ale aluatului se regăsește în tabelul 4.1.

Tabel 4.1 Clasificarea metodelor de determinare a proprietăților reologice

4.2.1 Metode fundamentale de determinare a proprietăților reologice ale aluatului

Proprietățile fizice ale aluatului pot fi descrise doar utilizând reometria de bază care supune aluatul unui domeniu variat de forțe și deformări.

Reometrele rotaționale pot fi cu cilindri concentrici, cu plăci paralele sau con – placă și principul lor de funcționare se bazează pe rotirea probei și măsurarea răspunsului la tensiunea aplicată. Măsurătorile se efectuează la turații prestabilite ale componentelor de lucru și este măsurat momentul de torsiune pe baza căruia se stabilesc tensiunile și vitezele de forfecare.

Se impune turația plăcii și se măsoară momentul de torsiune, pe baza cărora se stabilesc viteza de forfecare și, respectiv efortul de forfecare.

Reometrele dinamice, folosesc sistemul de măsură oscilator. Testele oscilatorii sunt utilizate pentru a studia toate tipurile de materiale vâscoelastice în categoria cărora intră și aluatul de panificație [1]. Deformarea poate crește treptat (teste de baleiaj de amplitudine AS) sau frecvența oscilațiilor poate crește, menținându-se constantă deformarea (teste de baleiaj de frecvență FS). Geometria aparatului de măsura poate fi similară cu cea a reometrelor rotaționale: cilindri concentrici, con și placă, plăci paralele etc. Reometrele moderne pot combina în același modul rotația și oscilația, pe când altele dispun de două module, unul rotațional și unul oscilatoriu.

Fig. 4.14 Reometru dinamic [21]

Testul de baleiaj de amplitudine (AS) este utilizat pentru determinarea limitei domeniului se vâscoelasticitate liniară (LVE). În testul de baleiaj de amplitudine frecvența este menținută constantă, iar amplitudinea oscilațiilor (și deformația) crește progresiv. Valorile modulelor vor rămâne nemodificate până la o valoare critică a deformației, confirmând existența unui domeniu vâscoelastic liniar, [22].

Fig. 4.15 Variația modulelor de depozitare G' și de pierderi G" în funcție de deformație, pentru două făinuri analizate în lucrarea (Luchian), cu/fără adaos de acid ascorbic (AA) [22]

În cazul testelor de baleiaj de frecvență (FS) se păstrează constantă amplitudinea și se urmărește variația modulelor de forfecare și a tangentei unghiului de pierderi pe un domeniu larg de frecvențe.

Fig. 4.16 Variația modulelor de depozitare G' și de pierderi G" în funcție de frecvența aplicată, pentru două făinuri analizate în lucrarea, cu/fără adaos de acid ascorbic (AA) [22]

4.2.2 Metode empirice de determinare a proprietăților reologice ale aluatului

Vâscozimetrul permite studiul comportării la curgere a fluidelor dependente sau independente de timp prin înregistrarea reogramelor de curgere și calculul caracteristicilor reologice ale fluidelor (vâscozitatea aparentă, coeficientul de consistență, indicele de comportare la curgere, efortul de curgere, coeficientul tixotropic), precum și determinarea influenței temperaturii asupra comportării la curgere, [23].

Vâscozimetrul de rotație este format din: partea de antrenare, dispozitivul de măsură, sistemul de cilindri coaxiali (Couette).

Fig. 4.17 Vâscozimetrul: 1. Picior, 2. Motor, 3. Cutia de viteze, 4. Puntea de antrenare, 5. Dispozitiv de măsură, 6. Maneta cutiei de viteze, 7. Scala cutiei de viteze, 8. Schimbător de turație a, b, 9. Ax de măsură, 10. Ax de antrenare, 11. Dinamometru, 12. Potențiometru, 13. Schimbător domeniu pentru dinamometrul I, II, 14. Cilindru interior, rotativ, de măsură, 15. Cilindru exterior, fix, 16. Acumulator Hoppler (cameră de termostatare) [24]

Înaintea măsurărilor se determină forța de frecare la mersul în gol a vâscozimetrului (Px), rotindu-l cu încărcături minime (nu mai mult de 25 g) fără umplerea lui cu proba de analizat. Pentru măsurarea deformației structurii (aluatul, maia lichidă) aparatul se umple cu proba de analizat și de la început se determină încărcătura minimă de rotație a cilindrului Po. În acest scop se fixează durata minimă de 1/4 rotație a cilindrului cu tensiunea minimă, [24].

După aceasta se mărește încărcătura până la P și se controlează vâscozitatea plastică în condițiile de schimbare a încărcăturilor și viteza de rotație a cilindrului.

Calculul tensiunii de forfecare și vâscozității plastice are loc după formula:

μ = 0,1*K1* (P-Px) (4.9)

μ = 0,1* KII * P – P0/ N (4.10),

unde: KI și KII – constantele caracteristice ale aparatului, anexate la instrucțiuni; N – frecvența rotației cilindrului, rot. / s; P – încărcătura de lucru la cercetare; P0 – tensiunea la forfecare; Px -forța de frecare la mersul în gol, [24].

Extensograful oferă informații cu privire la comportarea glutenului din făină la fermentare, prin înregistrarea rezistenței și extensibilității aluatului.

Fig. 4.18 Extensograf, [25]

Extensograful se compune dintr-un sistem de pârghii, având fixat la un capăt un suport, format din două plăci semicirculare, legate între ele, pe care se poate așeza aluatul. Aluatul este întins până la rupere cu ajutorul unui mecanism format dintr-un cârlig, fixat pe rigla dințată, care se mișcă uniform în șanț, iar rezistența opusă de aluat la întindere, cât și extensibilitatea până la rupere sunt înregistrate sub forma unei diagrame, [1].

Metoda de lucru constă în prepararea unui aluat standard cu ajutorul farinografului și formarea unei bile de 150 g cu ajutorului mecanismului excentric din dotarea extensografului, care este modelat apoi sub forma unui fitil și introdus în cutia de fermentare la temperatura de 30șC pentru 45, 90, 135 și 180 min.

Pentru determinarea extensibilității, aluatul fermentat este poziționat în suportul aparatului și se declanșează cârligul care, cu o mișcare uniformă, întinde aluatul până la rupere. În acest timp variația rezistenței și extensibilității sunt înregistrate grafic, pe suport hârtie sau pe monitorul calculatorului, cu ajutorul unui sistem de achiziție date.

Fig. 4.19 Extensogramă, [25]

Curbele extensograme au următoarele caracteristici:

– extensibilitatea E, este exprimată prin distanța între punctul de plecare și sosire al acului înregistrator pe axa absciselor (la ruperea probei);

– energia S, exprimată în cm2, absorbită de aluat în timpul întinderii și rezultată prin planimetrarea suprafeței descrisă de curbă;

– rezistența R, la deformare constantă (R50) și citită pe ordonată la 50 mm de la începerea curbei, respectiv rezistența maximă înregistrată pe curba extensografică, Rm.

– Raportul γ = R/E este raportul dintre rezistența Rm și extensibilitate. Pentru panificație, raportul optim este de 1 / 4,5 după 30 minute de fermentare.

Energia și raportul R/S dau indicații referitoare la calitatea făinii, iar valoarea lor variază în timpul frământării și repausului. Un aluat cu valori ridicate pentru R, dar mici pentru E este foarte rezistent, în timp ce un aluat cu valori reduse ale lui R și mari ale lui E prezintă o extensibilitate ridicată.

Astfel, pentru făinurile de calitate bună și foarte bună, raportul optim γ trebuie să fie cuprins între 1 și 4, R are valori cuprinse între 200 și 450 UB și S > 40 cm2, [6].

Penetrometrul este un dispozitiv cu con, utilizat pentru determinarea rezistenței la pătrundere a aluatului. Masa conului și unghiul din vârful conului care caracterizează dispozitivul, sunt mărimi cunoscute. Testele se efectuează prin străpungerea aluatului sub acțiunea propriei greutăți sau sub acțiunea unei forțe aplicate cunoscute și se măsoară adâncimea până la care conul intră în produs, calculându-se astfel, duritatea aluatului. Adâncimea de penetrare se măsoară în unități de penetrare (1 up = 0.1 mm), [26,27,28, 29, 30, 31].

Aparatul se compune dintr-un suport și un dispozitiv mobil de penetrare. El este prevăzut cu o scală gradată în zecimi de milimetru sau unități de penetrare, care indică adâncimea de penetrare (fig. b, A) sau în cazul modelelor semi – automate, cu afișaj electronic (fig. a.) Dispozitivul mobil de penetrare (E) este menținut și ghidat pe un ax vertical (B), și controlat de un dispozitiv de blocare și de eliberare a mobilului de penetrare, cu declanșare automată și cu durată programată (C). Verticalitatea mobilului de penetrare este asigurată de dispozitivul (D) și orizontalitatea măsuței-suport (G), de către reglajul (H). (F) reprezintă recipientul în care se introduce aluatul pentru efectuarea testelor, [32].

Fig. 4.20 Penetrometru [33]

Cu ajutorul penetrometrului se pot efectua teste importante pentru evaluarea consistenței aluatului, eventual a adezivității acestuia și dezvoltarea comportamentului predictiv al aluatului, în procesul de fabricație.

4.2.3 Metode imitative de determinare a proprietăților reologice ale aluatului

Farinograful este folosit pentru studiul proprietăților de frământare ale făinii. El dă informații asupra modificării proprietăților reologice ale aluatului în timpul frământării și permite evaluarea factorilor critici care influențează aceste proprietăți, cum sunt calitatea făinii și cantitatea de apă.

Principiul de funcționare constă în măsurarea momentului opus de aluat la frământare, din momentul adăugării apei peste făină și pe durata dezvoltării, stabilității și înmuierii aluatului. Mărimea momentului depinde de rezistența aluatului, variază in timpul formării aluatului și determină deviații unghiulare corespunzătoare ce se înscriu într-o diagramă care reflectă evoluția în timp a rezistenței aluatului, [34].

Farinograful Brabender (fig. 4.21), este alcătuit din malaxor orizontal cu două brațe de frământare, sistem de înregistrare a curbei, biuretă specială pentru descărcarea apei și termostat, pentru încălzirea circuitului de apă din pereții cuvei malaxorului, la 30 – 31 șC.

Pentru efectuarea analizei farinografice, conform standardului, [35] se parcurg următoarele etape:

– se cântărește, cu exactitate de 0,1g, echivalentul a 300g (pentru malaxorul de 300g) făină cu umiditate de 14% ;

– se introduce făina în malaxor, se acoperă malaxorul și se pornește aparatul amestecând făina timp de 1 minut. Se adaugă apa din biuretă, în coltul din față, dreapta al malaxorului în 25 s. Volumul de apă adăugat este apropiat de cel necesar pentru a obține o consistență maximă a aluatului de 500 U.F. Când se formează aluatul, se curăță cu spatula pereții vasului, încorporând totul în aluat, fără a opri malaxorul.

– în timp ce paletele malaxorului sunt în mișcare, penița înregistratoare înscrie curba normală farinografică, oscilând în momentul maxim, care coincide cu formarea aluatului, în jurul liniei care marchează consistența standard;

– înregistrarea curbei continuă cu cel puțin 10 min după încheierea timpului de dezvoltare a aluatului;

– se oprește aparatul și se curăță malaxorul, [34].

Fig. 4.21 Farinograful Brabender, model E cu achiziție de date, [36]: 1.malaxor cu brațe sigma; 2.biuretă; 3.vas de preaplin; 4.conducte de recirculare a apei din pereții cuvei; 5.sistem complex de antrenare și achiziție; 6.capac; 7.buton de avarie; 8.computer

Curba farinografică normală permite determinarea unor indicatori individuali ai făinii analizate, după cum urmează.

Capacitatea de hidratare reprezintă procentul cantității de apă față de făină dintr-un aluat de consistență standard (500 UB).

Consistența (tăria aluatului) crește în prima perioadă a frământării, atinge un maxim, unde rămâne un timp oarecare, după care scade treptat; consistența de 500 U.B.(unități Brabender) este considerată, consistența standard pentru făinurile albe și cea de 520 U.B. pentru făinurile semialbe și negre.

Durata de formare (dezvoltare) a aluatului reprezintă timpul care se scurge (în minute) de la începutul înregistrării până când aluatul atinge consistența standard. În acest interval de timp se formează glutenul. Durata de formare determină timpul de frământare pentru aluat.

În situația în care curba prezintă 2 maxime se folosește cel de al-2 lea maxim pentru măsurarea timpului de dezvoltare.

Stabilitatea aluatului reprezintă intervalul de timp, în minute, în care aluatul își menține consistența standard. Stabilitatea se menține atât timp cât structura aluatului rămâne neschimbată și ca atare, dă indicații asupra rezistenței aluatului în timpul proceselor de fabricație, până la intrarea în cuptor.

Elasticitatea aluatului se deduce din lățimea curbei si depinde de raportul dintre ponderea proprietății de elasticitate și a celei de vâscozitate a aluatului. Astfel, cu cât aluatul este mai elastic, cu atât curba este mai lată.

Înmuierea aluatului reprezintă diferența dintre consistența maximă și consistența după 12 minute de frământare a aluatului, din momentul când aceasta părăsește linia standard. Gradul de înmuiere este o măsură a degradării structurii aluatului.

Puterea făinii (sau indicele valorimetric Brabender – FQN) este un indice empiric de calitate a făinii bazat pe o funcție logaritmică care exprimă o combinație a caracteristicilor de mai sus printr-un număr între 0 – 100. Cu cât acest număr este mai mare cu atât făina este mai puternică. El se măsoară pe farinogramă, pe orizontală (în min) de la axa verticală a consistenței aluatului până la punctul în care linia mediană a curbei întâlnește linia orizontală coborâtă cu 30 UF față de punctul de maxim al consistenței, multiplicată cu 10. Cu cât acest număr este mai mare cu atât făina este mai puternică.

Puterea făinii prezintă importanță pentru stabilirea amestecurilor de făină, astfel încât să se asigure pentru producție o făină de calitate optimă și constantă.

Fig. 4.22 Curbă farinografică normală și evidențierea dezvoltării aluatului în timp

Fig. 4.23 Modele de farinograme (sursa: IBA)

Alveograful. Metoda alveografică se bazează pe rezistența la întindere a unei foi de aluat supuse presiunii aerului, care se umflă sub forma unei bule crescânde până la rupere, [37, 38, 39]. Această expansiune este o simulare a modului de comportare a aluatului sub acțiunea gazelor rezultate la fermentare sau a celor rezultate prin descompunerea afânătorilor chimici.

Alveograful este alcătuit din malaxor pentru prepararea aluatului cu sistem de extrudare a probelor, unitate de umflare a bulei de aluat și sistem de înregistrare a curbei alveografice, care poate fi un manometru hidraulic sau un computer (Alveolink).

Fig. 4.24 Alveograful Chopin [42]

Caracteristicile reologice determinate cu ajutorul alveografului sunt:

Tenacitatea sau presiunea maximă, P[mm H2O] și exprimă rezistența la deformare a aluatului;

Lungimea, L[mm], exprimă extensibilitatea aluatului. Ea arată capacitatea aluatului de întindere până la rupere;

Indicele de formare, G – valoarea lui este proporțională cu rădăcina pătrată a volumului de aer (cm³) necesar pentru a umfla bula de aluat până la rupere și ține cont de factorul de scalare al aparatului:

(4.11)

(4.12)

Raport de configurare al curbei P/L, exprimă raportul între proprietățile elastice și extensibile ale aluatului. În practica tehnologică industrială se remarcă un raport cuprins între 0.8 și 1 ca fiind optim pentru aluatul de panificație.

Energia de deformare, W, exprimă energia necesară pentru formarea bulei de aluat înainte de ruperea sa și reprezintă aria suprafeței de sub curba alveografică.

Indicele de elasticitate, Ie = P200/Pmax, unde P200 este presiunea măsurată în bula de aluat după introducerea a 200 ml de aer, care se atinge la 4 cm de la origine la abscisă.

Fig. 4.25 Curba alveografică standard și delimitarea caracteristicilor reologice specifice, [1]

Tabel 4.2 Criteriile de apreciere a calității făinii, folosind alveograful Chopin [8]

Mixolabul măsoară comportarea reologică a aluatului cu posibilitatea modificării turației brațelor de frământare, a temperaturii aluatului, a gradienților de temperatură.

Fig. 4.26 Mixolabul Chopin [47]

Mixolabul analizează calitatea proteinelor în timpul frământării aluatului (timp de formare, capacitate de hidratare, stabilitate, elasticitate, înmuiere), comportamentul la încălzire când are loc coagularea proteinelor, gelatinizarea amidonului (gelatinizare și temperatura de gelatinizare), analiza activității enzimatice (proteolitice, amilolitice,), comportamentul amidonului la răcire (gelifierea și retrogradarea).

Curba mixolab reprezintă variația momentului opus de aluat la frământare (consistența aluatului) și la temperaturi diferite, în funcție de timp. Pe curba de consistență a aluatului se înregistrează și curba de variație a temperaturii malaxorului și a aluatului. Momentul opus de aluat (N·m) și temperatura (°C) sunt reprezentate pe ordonată, iar timpul pe abscisă (min).

Fig.4.27 Mixolab Chopin și curbă protocol [40]

În figura de mai sus, α, β și γ sunt indicatorii de înmuiere a proteinelor, viteza și degradarea enzimatică. Zona 1 reprezintă dezvoltarea aluatului, la o temperatură constantă, reprezentată de consistența maximă a aluatului (C1). La începutul testului se determină capacitatea de hidratare a făinii și se măsoară caracteristicile aluatului în timpul amestecării (stabilitate, elasticitate). Zona 2, reprezintă înmuierea aluatului (C2) – atunci când temperatura aluatului crește consistența scade, iar intensitatea acestei scăderi depinde de calitatea proteinei. Zona 3 reprezintă gelatinizarea amidonului (C3) – se observă o creștere a consistenței odată cu gelatinizarea amidonului, iar intensitatea acestei creșteri depinde de calitatea amidonului. Zona 4 reprezintă activitatea amilazei (C4) – valoarea de consistență la sfârșitul amestecării depinde considerabil de activitatea amilazică. Cu cât scade mai mult consistența, cu atât este mai mare activitatea amilazică. Zona 5 măsoară retrogradarea amidonului (C5) în timpul fazei de răcire. Parametrii curbei C1 – C5 reprezintă momentele (N·m) caracteristice fiecărei zone. [40]

4.2.4 Alte metode de determinare a unor proprietăți reologice ale aluatului

Deformarea glutenului. Indicele de deformare a glutenului reprezintă diametrul calculat ca diferență între diametrul inițial al unei sfere de gluten și diametrul final al acesteia, după ce a fost introdusă într-un termostat sau etuvă la temperatura de 30 °C timp de o oră, [41].

Pentru determinarea cantității de gluten din făină, cel mai cunoscut test este cel de „spălare a glutenului”, procedură care implică formarea unui aluat din făină de grâu și apă. Glutenul este apoi izolat prin spălarea aluatului cu clorură de sodiu. Glutenul obținut este apoi centrifugat, și funcție de cerință, este cântărit ud sau uscat, [43]. O altă metodă este determinarea lui „Gluten Index”, care definește procentul de gluten umed care rămâne într-o sită după centrifugare. Această metodă caracterizează glutenul ca fiind slab, normal sau puternic, [44].

Calitatea glutenului poate fi evaluată și ea în câteva moduri. Unul dintre ele este testul de sedimentare „Zeleny” și oferă indicații despre vâscozitatea aluatului, gradul de hidratare prin proprietățile de umflare ale glutenului. Metoda presupune suspensia particulelor de grâu în diluție de acid lactic, iar măsurarea cantității de material sedimentat după un timp standard indică capacitatea de hidratare a particulelor proteice și implicit o caracteristică de calitate a făinii pentru producerea pâinii. Totodată, viteza de sedimentare pentru un conținut mai mare de gluten sau o calitate ridicată a acestuia este mai mică, [45].

Metoda indicelui de cădere Hagberg are la bază gelatinizarea rapidă a unei suspensii de făină într-o baie de apă care fierbe și măsurarea lichefierii acesteia de către α – amilază. Indicele de cădere (s) reprezintă timpul total calculat din momentul cufundării unui tub vâscozimetric cu agitator în baia de apă și până când agitatorul cade pe o distanță dată în cleiul de făină.

Activitatea α – amilazei se calculează cu relația:

IL = 6000/ (C-50) (4.13)

unde: IL reprezintă indicele de lichefiere care descrie activitatea α – amilazei în făină; 6000 este o constantă, 50 reprezintă timpul în secunde, necesar ca amidonul să gelatinizeze suficient pentru a putea fi hidrolizat de enzime; C reprezintă cifra de cădere (s), [46].

4.3 CERCETĂRI PRIVIND CONSUMUL ENERGETIC AL FRĂMÂNTĂTOARELOR DE ALUAT

În ultimii ani s-au făcut eforturi însemnate în vederea clarificării importanței energiei absorbite la malaxare pentru proprietățile aluatului și calitatea pâinii. Consumul de energie la malaxare depinde de calitatea făinii, în special de calitatea și cantitatea glutenului, de conținutul de apă (umiditatea aluatului), de starea materiilor prime înainte de malaxare, de felul și turația brațului de malaxare.

Prelucrarea mecanică a aluatului influențează considerabil însușirile acestuia și implicit calitatea produsului finit. Prelucrarea mecanică amplifică viteza proceselor care se petrec în aluat și care determină maturizarea acestuia, fiind unul dintre mijloacele principale de reglare a însușirilor acestuia.

Pentru obținerea unei dezvoltări corespunzătoare a aluatului, două cerințe de bază trebuie respectate. Energia introdusă în aluat trebuie să fie mai mare decât limita critică de energie necesară pentru formarea structurii glutenice, iar intensitatea frământării trebuie să fie mai mare decât nivelul critic de dezvoltare a aluatului, [48]. Aceste cerințe variază cu proprietățile făinii și cu tipul de frământător utilizat, [49, 50]. Energia de malaxare se consumă numai parțial pentru dezvoltarea aluatului, o parte din aceasta fiind utilizată pentru amestecarea componentelor aluatului în vederea obținerii unui amestec omogen, iar altă parte se pierde prin transformarea ei în căldură.

Aluatul se comportă asemenea unui fluid vâscoelastic, disipând numai o parte din energia care i se furnizează (componenta vâscoasă). În timpul prelucrării mecanice, la malaxare, o altă parte din energie se conservă (componenta elastică).

4.3.1 Consumul energetic al frământătoarelor

Pentru a măsura curentul consumat de către motor, se pot monta în prima fază senzorii de curent la panou, ulterior fiind măsurată puterea activă și energia consumată pe cele 3 faze, atât la mersul în gol al malaxorului, cât și pentru mersul în sarcină al acestuia. Principiile de măsurare a puterii active în circuitele trifazate sunt conținute în teorema lui Blondel: “Puterea activă totală, într-un circuit polifazat cu n conductoare, se poate măsura cu ajutorul a n wattmetre montate astfel încât bobinele de curent să fie parcurse de curenții de linie iar bobinele de tensiune să fie conectate între conductoarele respective și un punct comun N, de referință, de potențial oarecare”.

În rețelele trifazate puterea activă este definită astfel:[22]

P=P1+P2+P3 (4.14)

(4.15),

Unde: Pfk (k=1,2,3) sunt puterile active pe fiecare fază; U=tensiune; I=intensitate.

Există numeroase metode de măsurare a puterii, metode care depind de frecvența aplicată (în cazul nostru 50Hz), de felul tensiunilor, de felul circuitului, de puterea receptorului, de precizia dorită în măsurare.

Fig. 4.28 Conexiunea trifazată a unui analizor de energie [51]

Energia consumată în procesul de frământare (E) se obține cu relația:

(4.16)

Pentru o turație constantă (n=constant), energia consumată depinde numai de aria suprafeței de sub curbă, S:

E = f(S). (4.17)

Energia specifică de frământare ε, se determină făcând raportul între energia consumată E și masa aluatului frământat (ε are valori între 10 – 15 J/g):

[J/Kg] (4.18)

Coeficientul de consistență care realizează corelația între valoarea consistenței și momentul rezistent la brațul frământătorului se poate determina din relația:

(4.19),

unde: 0.5 reprezintă consistența normală, în daNm, iar Mmax – momentul rezistent maxim, exprimat în aceleași unități de măsură.

Astfel, pentru două frământătoare diferite, un frământător poate avea coeficientul k1, în timp ce alt frământător poate avea o altă valoarea pentru coeficientul de consistență normală k2:

; (4.20)

4.3.1.1 Consumul energetic al unui frământător vertical cu braț elicoidal și cuvă mobilă

Luând în considerare următoarele date de intrare: capacitatea cuvei este de 300 kg aluat/șarjă, puterea motorului este de 12 kW, turația brațului de frământare pe prima treaptă de 90 rpm, iar pe a doua treaptă de 180 rpm se vor efectua calculele necesare pentru stabilirea consumului energetic al unui frământător cu braț vertical elicoidal și cuvă mobilă.

Se alege forma cilindrică a cuvei, cu racordare fund – corp cilindric; grosime tablă – 4 mm, margine superioară rolată sau profil cilindric aplicat pe circumferința cuvei, fundul cu flanșă aplicată pentru fixare pe suportul de antrenare.

Fig. 4.28 Forma și dimensiunile cuvei

Diametrul cuvei se afla din relația de mai jos:

(4.21)

unde: Vc – volumul cuvei [m³], Hp – înălțimea la care se ridică aluatul în cuvă [m].

Astfel, înălțimea cuvei se calculează cu relația:

(4.22)

Se aleg valori întregi, rotunjite ale lui H si D și se recalculează Vc (Vcr)

(4.23)

Fig. 4.29 Forma brațului de frământare

Se alege numărul de rotații pe minut pe care trebuie să le efectueze brațul de frământare, , respectiv .

Se calculează viteza periferică exterioară cea mai mare a brațului de frământare și viteza sa unghiulară:

(4.24)

unde: Vbe –viteza periferică exterioară a brațului de frământare; Dbe – diametrul brațului exterior; N2 – turația brațului în viteza a doua.

Se stabilește viteza unghiulară pe care o va avea brațul pentru viteza 1 și viteza 2 folosind relația de mai jos:

[rad/sec] (4.25)

Se stabilesc turațiile cuvei și brațului de frământare. Calculul se face mai întâi pentru treapta rapidă până la final, apoi pentru treapta lentă.

Stabilirea forței rezistente a mediului de frământare. Se calculează forța rezistentă a mediului de frământare cu relația:

[N] (4.26)

unde: rezistența totală a mediului (aluatului), ; A este aria secțiunii longitudinale a spirei brațului de frământare și are formula:

[m²] (4.27)

Pentru stabilirea momentului la brațul de frământare și a puterii de antrenare a acestuia, se estimează momentul la brațul de frământare pe baza forței rezistente a mediului:

[N*m] (4.28)

Se calculează constanta frământătorului pentru o consistență normală a aluatului (Cal), conform literaturii de specialitate, în cazul frământătorului etalon Brabender – .

Se calculează puterea consumată de brațul de frământare cu relația cunoscută:

(4.29)

Modul de transmisie a energiei la brațul de frământare este prezentat în figura de mai jos.

Motorul ME1, cu ajutorul cuplajului C1, transmite mișcarea de rotație prin intermediul a 3 curele trapezoidale la cuplajul C2. De cuplajul C2 este montat brațul de frământare Bf care are atât mișcare de rotație, dar și mișcare de revoluție în jurul axei sale. Motorul ME2, prin intermediul reductorului RD și a cuplei Cr, transmite mișcarea de rotație cuvei, care are o mișcare de rotație inversă față de brațul de frământare.

Fig. 4.30 Schema cinematică a malaxorului vertical cu braț elicoidal și cuvă mobilă

4.3.2 Studii privind optimizarea energetică a procesului de malaxare

În lucrarea [22], Luchian Mihaela a efectuat o serie de teste cu privire la variațiile consumului de energie la frământarea aluatului, în funcție de: umiditatea aluatului, adaosul de sare și alte substanțe cu efect oxidativ.

Aceasta a observat că aluatul cu umiditate mare necesită un consum de energie mai mic decât cel de consistență mare, iar sarea și substanțele oxidante măresc consumul de energie al procesului de frământare.

b)

c)

Fig. 4.31 a) Variația consumului de energie în funcție de umiditatea aluatului; b) Energia consumată la malaxarea aluatului în funcție de cantitatea de sare adăugată; c) Energia consumată la malaxarea aluatului în funcție de conținutul de acid ascorbic adăugat, [22]

Aluaturile consistente au o vâscozitate mare și opun rezistență ridicată la malaxare, motiv pentru care într-un timp mai scurt se absoarbe o cantitate mai mare de energie decât în cazul aluatului de consistență mică unde este necesar un timp mai lung pentru a se consuma aceeași cantitate de energie.

Fig. 4.32 Influenta intensității malaxării asupra volumului pâinii [22]

De asemenea, pentru calitatea aluatului obținut la malaxare este important nu numai nivelul optim de energie ci și viteza cu care aceasta se aplică aluatului. Astfel, unui nivel optim de energie trebuie să-i corespundă o viteză optimă de consum a acesteia, respectiv un anumit timp de malaxare. Influența vitezei de consum a energiei la malaxare se reflectă și asupra calității produsului final. Viteza cu care se consumă energia de malaxare este influențată de consistența aluatului.

În lucrarea [52], Voicu, ș.a. prezintă, de asemenea, rezultatele unor cercetări experimentale comparative cu privire la comportamentul la frământare a trei tipuri de făină de grâu, din producția anului 2008 (FA-480, FA-650 și FN-graham), de la fabrica SC Spicul SA Roșiori, precum și a făinii de grâu FA-650 în adaos cu procente de sare (de la 0,4% la 2%). S-a observat că cu creșterea procentului de sare adăugată, cantitatea de apă necesară hidratării particulelor de făină și sare a scăzut. Totodată, stabilitatea aluatului și puterea la frământare, apreciată prin indicele farinografic FQN, au crescut aproximativ exponențial cu creșterea conținutului de sare, în schimb timpul de dezvoltare, deși a crescut și acesta, nu prezintă variații importante cu modificarea procentului de sare adăugată.

Pentru făinuri de grâu cu conținuturi diferite de cenușă (0.48–1.25%), sunt prezentate date referitoare la modificarea parametrilor reologici ai aluaturilor, obținute prin determinări cu ajutorul alveografului Chopin, dar și rezultatele testelor indicelui de cădere sau al conținutului de gluten la aceste făinuri, în lucrarea [53]. S-a constatat că conținutul de cenușă nu influențează semnificativ alura curbelor alveografice, astfel că au existat probe cu conținuturi apropiate de gluten, dar cu indicele alveografic P/L mult diferit. Din constatările efectuate, a rezultat o calitate a glutenului foarte diferită, care nu este influențat de conținutul de cenușă al făinii.

În lucrarea [54], P.K Skeggs studiază caracteristicile aluatului obținut prin variația vitezei de frământare și a nivelului de lucru mecanic exercitat asupra patru tipuri de făină cu conținut diferit de proteine. Rezultatele pot fi observate în figurile 4.33 și 4.34.

Fig. 4.33 Rezultatele de volum obținute pentru diferite concentrații de proteine din făină [54]

Fig. 4.34 Rezultatele de consistență a aluatului în raport cu conținutul de proteină din făinurile analizate [54]

S-a stabilit că făina cu un conținut de proteină de 11%, a dat cele mai bune rezultate, cu o toleranță mai bună la variațiile de mixare, rezultate mai joase, atât la un conținut mai mic de gluten, cât și la un conținut mai mare. Prin creșterea vitezei de frământare, s-a redus cantitatea de lucru mecanic necesar pentru a obține aluatul corespunzător, [54].

În tehnologia cu dezvoltare mecanică a aluatului se obțin produse de calitate superioară; în special se îmbunătățesc volumul pâinii, culoarea miezului, dar și o porozitate mai fină a miezului si un gust mai fraged. Creșterea volumului și structura fină a porilor sunt explicate de însușirile reologice superioare ale aluatului.

4.4 CERCETĂRI PRIVIND SIMULAREA PROCESULUI DE FRĂMÂNTARE

Datorită complexității aluatului, acesta este dificil de evaluat în profunzime. Astfel că, în ultimele decenii, aluatul, corp ne- newtonian cu proprietăți vâsco –elasto –plastice și comportare în continuă schimbare, a devenit obiectul de interes pentru mulți cercetători. Utilizarea dispozitivele cunoscute de laborator pentru stabilirea caracteristicilor fizice și reologice ale aluatului, precum și comportarea acestuia în procesul de fabricație sau folosirea modelelor reologice simple, oferă informații valoroase, dar care nu pot surprinde în totalitate aspectele constitutive ale acestui sistem.

Cea mai practicată metodă în cercetările efectuate pe aluat, o reprezintă izolarea elementelor de interes și tratarea acestora individual în condiții prestabilite și controlate de lucru.

În cadrul acestei secțiuni vor fi prezentate o serie de cercetări cu privire la simularea procesului de frământare a aluatului, folosind modele simple sau complexe de simulare bidimensională și tridimensională.

Malaxarea laminară a unui fluid Newtonian în tanc cu agitator a fost studiată de Lamberto ș.a în lucrarea [55], folosind ca tehnică, cadrul de referință cu volum finit din pachetul de procesare Ansys Fluent. Acest studiu a explorat influența turației agitatorului asupra performanțelor de malaxare, atât la păstrarea unei turații constante, cât și la folosirea a două turații diferite. Cercetătorii au observat că zonele de deformație rezultate la folosirea unei singure turații se modificau atunci când erau utilizate mai multe turații ale agitatorului.

Zalc ș.a în lucrarea [56], au folosit tehnica similară prezentată anterior, dar pentru simularea malaxării unui fluid Newtonian într-un tanc cu trei agitatoare. Ei au sugerat că derivatele spațiale ale câmpului de viteză sunt cele care determină întinderea, împachetarea și reorientarea elementelor fluidului atunci când ajung în diferite poziții, iar cunoașterea gradienților de viteză la diferite poziții, permite determinarea regiunilor cu potențial maxim de malaxare.

O altă serie de cercetări focusate pe hidratarea și desprinderea aluatului de pe suprafețe solide au fost efectuate folosind modele geometrice simple ale malaxoarelor. Cercetătorii Baloch ș.a în lucrarea [57], Binding ș.a în [58], Couch &Binding în [59] și Sujatha ș.a. în [60] au folosit malaxoare cilindrice concentrice, simple și duble pentru analiza curgerii și malaxării în condiții de încărcare totală și parțială. Pentru rezolvarea problemelor numerice au folosit tehnica elementelor finite. Cercetătorii au stabilit că eficiența maximă de malaxare pentru fluidele vâscoelastice s-a obținut când poziționarea unui singur amestecător a fost asimetrică, datorită creșterii turbulențelor create. Rezultate similare au fost obținute între datele numerice și rezultatele experimentale.

Ishikawa ș.a., în lucrările [61, 62, 63] au analizat condițiile de malaxare folosind simularea tridimensională a unui frământător continuu cu două brațe tip șnec, alcătuite din multiple elemente finite (discuri). Geometria brațelor este prezentată în figura 4.36.

Fig. 4.36 Geometria brațelor de malaxare folosite în simularea tridimensională

Pentru a reprezenta mișcarea dinamică a brațelor în interiorul camerei de malaxare, geometria brațelor a fost împărțită în șase geometrii secvențiale. Problema a fost rezolvată considerând stare de echilibru în prima fază (0°) și modificând ulterior poziția brațelor cu câte 15° la fiecare pas.

Fig. 4.37 Modificarea poziției brațelor în fiecare pas cu câte 15°

Modelele constitutive generalizate folosite pentru rezolvarea simulării tridimensionale în condiții neizoterme au fost Bird – Carreau și Cross.

Pentru analiza domeniilor de curgere și temperatură, precum și distribuția tensiunilor, media distanței de maximă apropiere între elementele brațelor, aria de întindere, a fost folosită tehnica de urmărire a particulei. Rezultatele obținute în simulare au fost ulterior validate prin măsurători experimentale efectuate cu ajutorul unor topituri de polipropilenă introduse în camera de malaxare și supuse unor condiții variate de operare. Cercetătorii au declarat rezultate satisfăcătoare între simularea tridimensională și datele experimentale. De asemenea, Ishikawa ș.a în lucrarea [62], au studiat efectul a diferite grosimi ale discurilor de frământare și poziția lor la diferite unghiuri asupra variației de temperatură și distribuția presiunilor.

Fig. 4.38 Dimensiunile elementelor brațelor de frământare și direcțiile analizate de transport: F – înainte, N – neutru, B – înapoi, W: L/D 1.0, WW: L/D 1.5

Aceștia au arătat că pe direcție axială, grosimea discului nu a avut un efect semnificativ în distribuția presiunilor și a temperaturii, gradientul de presiune a fost mic la aranjarea discurilor în poziție de înaintare (pompare) și mai mare când discurile au fost poziționate în contra curent.

Fig. 4.39 Distribuția presiunilor pe direcție axială, distribuția temperaturii

Cercetătorii au concluzionat că cea mai bună configurație a poziției brațelor a fost FNB, oferind cele mai bune rezultate pentru distribuția și dispersia particulelor în timpul malaxării și trecerea acestora prin zonele cu potențial maxim de aplicare a tensiunilor.

Fig. 4.40 Distribuția tensiunilor și valorile maxime aplicate

D. Ding și M.F. Webster au efectuat în lucrarea [64], o simulare tridimensională a procesului de frământare folosind geometria simplificată a unui frământător vertical cu unul, respectiv două brațe drepte. Simularea a fost efectuată la diferite turații ale brațelor, iar fluidele studiate au variat de la pur vâscoase la văscoelastice, folosind modelele inelastice Newtoniene cu vâscozitate dependentă de rata de forfecare și modelele constitutive vâscoelastice cu proprietăți extensionale variabile.

Pentru simularea tridimensională, tehnici numerice suplimentare au fost utilizate, precum metodele de corecție a presiunii Taylor – Galerkin sau modelul Carreau – Yasuda pentru reprezentarea vâscozității.

Rezultatele lor au arătat o creștere a centrilor de presiune în jurul brațelor, mult mai accentuată odată cu creșterea turațiilor brațelor.

Fig. 4.41 Crearea centrilor de presiune la diferite turații ale brațelor: stânga – pentru un singur braț, dreapta – două brațe

4.5 APLICAȚII SPECIALE ALE FRĂMÂNTĂTOARELOR DE ALUAT PENTRU ÎMBUNĂTĂȚIREA PROCESULUI DE FRĂMÂNTARE

4.5.1 Frământătoare compatibile cu CBP

Cercetătorii englezi din cadrul Asociației de Cercetare în Industria Alimentară Campden și Chorleywood (eng. Campden & Chorleywood Food Research Association) au studiat procesul de dezvoltare mecanică a aluatului, obținând renumitul Proces Chorleywood de obținere a pâinii (eng. Chorleywood Bread Process, prescurtat CBP), bazat pe dezvoltarea rapidă a aluatului.

Pentru ca un frământător să fie compatibil cu sistemul CBP, trebuie să fie capabil să transfere o cantitate fixă de energie într-un timp scurt, de obicei între 2 și 5 minute. Cantitatea necesară de energie va varia în funcție de proprietățile făinii și de produsul care se dorește a fi obținut. În Marea Britanie, un nivel al energiei introduse în aluat, de aproximativ 11Wh/kg, este un fenomen comun, în timp ce în alte pârți ale lumii, energia introdusă în aluat se ridică și la 20Wh/kg. Indiferent de nivelul de energie folosit, timpul redus de mixare este foarte important în obținerea dezvoltării optime a aluatului și a formării structurii de gaze.

Datorită cerințelor CBP, puterea motorului folosit trebuie să fie ridicată. Cele mai comune frământătoare compatibile sunt compuse din cuplu motor vertical, cuplat direct la o paletă verticală de mixare, printr-un sistem de curele, ce mixează ingredientele într-o cuvă fixă tubulară. Cuva este așezată pe suporți orizontali și execută mișcări de aplecare, astfel încât să faciliteze încărcarea cu ingrediente și descărcarea aluatului într-o cuvă. Alte sisteme utilizează un motor conectat direct la brațul de frământare prin intermediul unei cutii de viteze sau cuplaj direct. Există versiuni prevăzute cu palete adiționale pentru a dirija aluatul către zona de frământare. Descărcarea aluatului din acest tip de frământător se realizează pe o parte laterală sau prin partea inferioară a cuvei, [17].

Fig. 4.42 Cameră de malaxare pentru frământător compatibil cu CBP [17]

Există mai multe versiuni ale rotorului cu palete folosit la frământătoarele compatibile cu CBP. Funcția principală a rotorului este de a ajuta aluatul să se dezvolte și realizează acest lucru prin interacțiunea cu o serie de protuberanțe aflate pe pereții interiori ai cuvei. În timp ce aluatul atinge peretele cuvei, protuberanțele întorc aluatul către rotorul cu palete, iar gravitațional, aluatul este întors. Pe lângă acțiunea de răsturnare a aluatului, paletele acționează și asupra aluatului prins în spațiul foarte îngust dintre protuberanță și paletă. Numărul și poziționarea protuberanțelor poate avea impact asupra ratei de transfer a energiei în timpul frământării, așa cum și designul rotorului cu palete și al paletei în sine pot avea acest impact. În urma studierii numărului și distribuției de bule de gaz, precum și a structurii miezului pâinii, s-a stabilit că forma rotorului și a paletelor are un efect limitat asupra proprietăților mai sus menționate.

Fig. 4.43 Frământător cu sistem de încărcare ingrediente pentru sistemele CBP [17]

În multe frământătoare compatibile cu CBP, controlul atmosferic în partea superioară, intră în proiectarea sistemului de frământare, în funcție de domeniul de utilizare. În formă clasică, atmosfera este controlată printr-o pompă de vacuum capabilă să reducă presiunea cu 0.5 bari. Acest aranjament permite adăugarea unei cantități suplimentare de apă în aluat, și reduce variațiile la divizare. Totodată, porozitatea miezului pâinii obținute este mai uniformă, mai fină și mai deschisă la culoare. Aplicarea sistemului de vacuum parțial poate avea loc pe toată durata frământării sau poate fi amânată în partea a doua a frământării. Avantajul întârzierii vacuumului este o mai bună oxidare la utilizarea acidului ascorbic, înainte ca nivelul de oxigen să fie redus. Pentru producerea pâinilor în Statele Unite ale Americii, unde se utilizează făinuri foarte puternice, sunt necesare nivele ridicate de energie introdusă în aluat pentru a obține produse corespunzătoare din punct de vedere calitativ. Astfel, o instalație compatibilă cu CBP trebuie să fie însoțită și de o manta de răcire pentru a menține controlul asupra temperaturii aluatului.

Alte caracteristici ale frământătoarelor compatibile cu CBP sunt:

Măsurarea energiei introduse în aluat pentru a controla procesul de mixare funcție de cantitatea de energie optimă ce trebuie introdusă;

Control automatizat al ciclului de frământare și posibilitatea de a schimba valoarea presiunii superioare;

Sisteme automate de dozare a ingredientelor;

Sistem logic de control (PLC) integrat cu sistem de preselecție rețetă și diagnostic de erori;

Sistem integrat de spălare și curățare.

Genul acesta de instalație se utilizează cu precădere pentru producerea pâinii și variații, în fabricile cu flux continuu, fiind capabile să producă între 2000 kg/h ( frământător cu un braț) până la 10000 de kg/h (frământător cu două brațe). Sistemul este răspândit în toată lumea, cu precădere, Marea Britanie, SUA, Australia și mai nou, Germania și Franța, [17].

4.5.2 Frământarea sub presiune și vacuum la sistemele de frământare compatibile cu CBP

Se cunoaște deja legătura puternică dintre structura celulelor de gaz dezvoltate în aluat în timpul procesului de frământare și structura și dispunerea porozității în miezul produsului finit. Un proces similar este și dependența acidului ascorbic de oxigen. Odată cu renunțarea la utilizarea bromurii de potasiu ( care acționa asupra aluatului în timpul fermentării finale), relația dintre atmosfera superioară și acidul ascorbic (care acționează asupra aluatului în timpul frământării) a devenit critică. Dacă acidul ascorbic ar fi singurul oxidant și procesul de frământare s-ar desfășura sub vacuum pe tot parcursul ciclului, produsul finit nu ar avea volum, iar miezul ar fi nedezvoltat și închis la culoare. Prin introducerea vacuumului parțial în a doua parte a frământării, s-au adus îmbunătățiri considerabile la calitatea produsului finit. Totodată, o cerință cheie în aplicarea vacuumului parțial este ca aluatul să stea la presiune redusă o perioadă rezonabilă de timp, în timpul frământării. Timpul necesar pentru ca sistemul să fie funcțional este de 15-30 secunde.

Pentru a elimina deficiențele apărute în urma utilizării acidului ascorbic ca oxidant solitar, a fost dezvoltat un nou sistem compatibil cu CBP, în care presiunile puteau varia atât pozitiv, cât și negativ ( APV Corporation Ltd, 1992). Acest tip de frământător poartă denumirea generică de mixer de vacuum și presiune. El are la bază principiile anterioare, dar cuva este capabilă să suporte atât depresiune, cât și presiune. La baza frământătorului, un dispozitiv permite aerului să intre în cuvă, oferind oxidare asistată. În unele versiuni și viteza motorului poate varia. Presiunea superioară a mixerului poate fi modificată în timpul ciclului de frământare și practic este posibil să pornești procesul de frământare la o valoare a presiunii și să închei procesul la o altă valoare. Versatilitatea acestui sistem permite obținerea unor combinații de presiuni, astfel încât să se poată produce o multitudine de sortimente de pâini, care în alte condiții ar fi necesitat procese complet diferite. Așa cum a fost menționat anterior, este necesar ca aluatul să fie supus presiunii o perioadă de timp, înainte ca ciclul de frământare să fie finalizat. Acest lucru este valabil, fie pentru presiune sau vacuum. Schimbările ce au loc în procesul de frământare sub vacuum- presiune au un impact direct asupra structurii de gaze ce se formează în aluat în timpul frământării și implicit, în structura celulară finală a produsului finit. Controlul condițiilor de frământare este critică, datorită legăturii puternice dintre structura celulară a miezului și calitatea pâinii și a produselor fermentate. Versatilitatea frământătorului cu vacuum-presiune stă în abilitatea de a controla îndeaproape structura finală a miezului, ceea ce reprezintă o oportunitate unică pentru industria de panificație, [17].

4.5.3 Suplimentare cu oxigen în partea superioară a frământătorului

Relația critică dintre oxigen și acid ascorbic în dezvoltarea unei structuri corespunzătoare a glutenului în procesul modern de fabricație a pâinii a fost deja stabilită anterior. În cazul frământătorului vacuum-presiune, presiuni mai mari decât cele atmosferice pot fi utilizate pentru a transmite mai mult oxigen în aluat prin fluxul de aer ridicat. Metoda de frământare, introducând aer îmbogățit cu oxigen este bazată pe studiul asupra CBP, efectuat de Chamberlain și Collins (1979), care demonstra că un amestec de 60% oxigen și 40 % nitrogen introdus în partea superioară a frământătorului, avea efecte benefice asupra volumului pâinii și oferea o porozitate mai bună a miezului, comparativ cu introducerea doar a aerului în frământător. Un alt avantaj al utilizării amestecului era că aplicarea vacuumului parțial nu mai era necesară. Conceptul de introducere a aerului îmbogățit cu oxigen în partea superioară a frământătorului a fost dezvoltat la scară comercială ca amestec de aer-oxigen și nu ca amestec de oxigen-nitrogen, din motive de siguranță, [17].

4.5.4 Proces de frământare a aluatului prin dezvoltarea incompletă a acestuia în procesul propriu – zis de frământare

Interesul pentru utilizarea unei cantități reduse de energie la frământare, dar păstrarea în același timp a proprietăților calitative ale produselor finite, a condus la noi abordări privind procesul de frământare. Astfel, Cambden BRI, UK a dezvoltat Procesul Radical de Obținere a Pâinii (eng. Radical Bread Process), care presupune procesarea directă a aluatului, fără faze intermediare (fermentare la cuvă, timpi de staționare) și totodată, dezvoltarea parțială a aluatului în procesul de frământare propriu – zis, dezvoltarea completă a aluatului având loc în fazele următoare de prelucrare (divizare, modelare rotundă, modelare finală), prin laminare repetată, [17]. S-a stabilit oprirea procesului de frământare, imediat după faza de hidratare completă a componentelor făinii și omogenizarea ingredientelor în masa de aluat. Un aspect deosebit de important în acest proces de preparare a aluatului îl are crearea straturilor de aluat, într-un singur sens, prin procesul de laminare repetată.

Recent, a fost dezvoltat un nou proces de frământare a aluatului, cu ajutorul frământătorului Rapidojet. Principiul de funcționare al acestui sistem este bazat pe folosirea apei sub presiune foarte mare pentru a umecta particulele de făină. Acestea, împreună cu alte ingrediente uscate sunt descărcate continuu într-un tub de malaxare, cu ajutorul unui transportor elicoidal. Particulele, aflate în cădere liberă, sunt umectate de către apa sub presiune, a cărei viteză este de 250 – 500 km/h. Presiunea necesară pentru acest proces este de 35 până la 150 de bari, asigurată de o pompă de presiune ridicată.

Capacitatea acestui sistem este de 1000 de kg aluat / h, adică obține 5 kg de aluat în 18 secunde. Conform producătorului, consumul de energie este de 1.3 Wh/kg, comparativ cu celelalte modele de frământătoare existente pe piață a căror consum de energie variază între 4 și 15 Wh/kg. Datorită energiei scăzute și absenței frecărilor interne, aluatul nu înregistrează creșteri de temperatură mai mari de 1 °C și astfel, nu este necesară utilizarea sistemelor de răcire a camerei de malaxare.

Fig. 4.44 Frământătorul Rapidojet [65]

La ieșirea din frământător, dezvoltarea aluatului nu pare a fi completă (nu se poate efectua testul clasic de întindere a unei bucăți de aluat pentru a – i verifica extensibilitatea și elasticitatea), dar conform cercetărilor, aluatul atinge momentul maxim de consistență în etapele următoare de procesare, la aproximativ 20 minute de la prepararea aluatului. Testele comparative efectuate între aluaturi frământate clasic și cele cu metoda Rapidojet nu au arătat diferențe semnificative între produsele obținute (volum, porozitate, miez) dar datorită metodei inovative de obținere a aluatului, acesta permite până la 5 procente de apă adăugată față de cazurile clasice, pentru a se obține aceeași consistență a aluatului.

Pentru a obține un aluat dezvoltat complet și a se continua procesul de frământare, producătorii oferă posibilitatea montării unui utilaj de laminare, care acționează asupra aluatului prin întinderi și împachetări repetate (2 – 64 împachetări). Transportul aluatului de la camera de malaxare la laminator se efectuează cu ajutorul unui transportor elicoidal și a unei pompe. Camera de malaxare are o lungime de 50 cm și un diametru de 6 – 12 cm, iar laminatorul, o lungime de 80 cm și un diametru de 8 cm.

Fig. 4.45 Sistemul de frământare Rapidojet cu laminator integrat [65]

4.6 CONCLUZII

Majoritatea solidelor și fluidelor reale se comportă funcție de proporția în care prezintă plasticitate, elasticitate, vâscozitate.

Studiile reologice prezintă o deosebită importanță pentru evaluarea comportării diferitelor materiale, oferind o mai bună înțelegere a modificărilor structurale și de compoziție în urma supunerii materialelor la diferite solicitări.

Compoziția și comportarea complexă a aluatului din făină de grâu fac ca acesta să reprezinte un domeniu de interes pentru multe cercetări în domeniul reologic.

Cu ajutorul modelelor reologice simple (Maxwell, Burgers), se poate studia comportarea vâsco-elastică a materialelor, inclusiv a celor alimentare, însă nu pot surprinde toate caracteristicile reologice ale aluatului de grâu și comportarea exactă a acestuia în timpul operațiilor de prelucrare.

Proprietățile reologice principale ale aluatului, sunt: vâscozitatea, elasticitatea, extensibilitatea (relaxarea) și fluajul.

În practica industrială este necesară identificarea aluatului optim din punct de vedere reologic, atât pentru prelucrabilitatea corespunzătoare cu ajutorul utilajelor dedicate, dar cel mai important, pentru obținerea unor produse de calitate superioară. Acest lucru are loc de obicei prin utilizarea buletinului de analiză al făinurilor utilizate și prin efectuarea testelor tehnologice, numite în tehnologie, probe de coacere.

Proprietățile tehnologice, fizico – chimice și reologice ale făinii sunt determinate printr-o serie de teste standard, efectuate cu ajutorul unor echipamente de laborator precum: farinograful Brabender (dă indicații cu privire la timpul de frământare, toleranța la frământare și capacitatea de hidratare); alveograful Chopin (rezistența la întindere, extensibilitatea aluatului); vâscozimetrul (consistență, vâscozitate); reometrul (comportarea la curgere).

Aceste informații alcătuiesc buletinul de analiză menționat și au caracter orientativ, fiind necesare modificări ale modului de prelucrare a făinii funcție de specificul liniei tehnologice.

Un element deosebit de important în dezvoltarea proprietăților aluatului este energia consumată la malaxare. Prelucrarea mecanică a aluatului depinde în primul rând de puterea motorului și geometria organelor de lucru, dar și de calitatea făinii (un rol decisiv avându-l glutenul), umiditatea aluatului și rețeta de fabricație folosită ( așa cum a fost detaliat într-un capitol anterior).

Odată cu avansarea tehnologiei, s-au dezvoltat pachete de preprocesare și simulare bidimensională și tridimensională precum programele software Solid Works și Ansys, care integrează o multitudine de modele matematice, cu ajutorul cărora se pot proiecta geometrii complexe și simula comportările materialelor Newtoniene și ne-Newtoniene la deformații complexe. Rularea programelor CFD (eng. Computational Fluid Dynamics) facilitează rezolvarea problemelor numerice, înțelegerea fenomenelor care au loc în diferite etape de procesare și validarea datelor experimentale.

O multitudine de astfel de cercetări există și în domeniul frământării aluatului, fie pentru o mai bună cunoaștere a comportării reologice a acestuia, fie pentru a evalua influența diferitelor geometrii ale brațelor de frământare și a camerei de malaxare asupra deformațiilor care apar în timpul procesului de frământare. De asemenea, turația organelor de lucru, prelucrarea mecanică a aluatului și energia introdusă în aluat la frământare în unitate de timp reprezintă aspecte la fel de importante.

Tot din necesitatea de îmbunătăți procesul de frământare, o serie de producători au dezvoltat sisteme de control a desfășurării acestuia, prin control atmosferic în camera de malaxare (îmbogățire cu oxigen, vacuum sau sub presiune) sau dezvoltarea incompletă a aluatului în etapa de frământare și finalizarea ei în etapele următoare de procesare.

Fiecare dintre aceste aplicații sunt rezultatul unor cercetări ample asupra dezvoltării aluatului, comportării reologice a acestuia și influența asupra produsului finit și merită considerații speciale.

BIBLIOGRAFIE

[1] Codina G.G., Proprietățile reologice ale aluatului din făină de grâu, Editura Agir București 2010;

[2] Codina G.G., Influența adaosului de gluten asupra proprietăților reologice ale aluatului și calității pâinii, revista Brutarul, Odorheiul Secuiesc, 2007, p.40-41;

[3] Codina G.G., Pâslaru V., Frământarea și dezvoltarea aluatului – Influența vitezei de frământare, revista Brutarul, Odorheiul Secuiesc, 2007, p.42;

[4] Banu C., ș.a., Calitatea și controlul calității produselor alimentare, Seria Inginerie Alimentară, Editura Agir, București, 2002;

[5] Gebhard S., A Practical Approach to Rheology and Rheometry, 2nd Edition, Gebrueder GmbH, Karlsruhe, Federal Republic of Germany, 1998;

[6] Mohsenin N., Physical Properties of plant and animal materials, Second Edition, New York, 1986;

[7] Popovici A., Bela T., Iosif P., Suciu G., Reologia formelor farmaceutice, Ed. Medicală, București, 1985;

[8] Banu C., Manualul inginerului din industria alimentară, vol. I si II, Ed. Tehnică, București, 1998, 1999;

[9] Giurcă V., Tehnologia și utilajul industriei de panificație, vol. II, Univ. din Galați, 1980;

[10] Alok Anand, A fundamental approach using theories of elasticity to study texture-related mechanical properties of foods, Thesis for the Degree of Master of Science, University of Manitoba, 2001;

[11] Iordache Gh., Pasat Gh., Studiul reologic al unor aluaturi alimentare, Food science and Technologies vol III, nr. 5, ICA-Bucuresti, 1995, pp.7-10;

[12] Bordei D., Știința si tehnologia panificației, Editura AGIR, 2000;

[13] Bordei D., Controlul calității în industria panificației – Metode de analiza, Ed. Academica, Galați, 2007;

[14]B.S.Khatkar, Reologia și chimia aluatului, http://www.ddegjust.ac.in, accesat la data de 24.03.2017;

[15] Naser Hamedi, Non-Newtonian Models in OpenFOAM Implementation of a non Newtonian model, A course at Chalmers University of Technology

[16] http://www.vitan.ro/Ingineria_Proceselor_I/III-Fluide%20viscoase%20nenewtoniene.pdf, accesat la data de 26.03.2017

[17] Stanley P. Cauvain and Linda S Young – Technology of Breadmaking, Ed. Springer 2007;

[18] K. E. Petrofski, R.C.Hoseney, Rheological Properties of Dough Made with Starch and Gluten from Several Cereal Sources, Cereal Chem. 72 (1) : 53-58.

[19] Jean Didier Kouassi-Koffi, Vlad Muresan, Sophie Nadège Gnangui, Elena Mudura, Lucien Patrice Kouamé – Effects of Wheat Flour Dough’s Viscoelastic Level by Adding Glucose Oxidase on its Dynamic Shear Properties whatever the Strain Modes, Bulletin UASVM Food Science and Technology 71(1) / 2014;

[20] Rutuja Upadhyay, Debjani Ghosal, Anurag Mehra – Characterization of bread dough: Rheological properties and microstructure, Journal of Food Engineering 109 (2012) 104–113;

[21] Corneliu Bălan, Sanda Osiceanu, Diana Broboană, Aurelia Gheorghe, Nicoleta Tănase – Reometria fluidelor complexe în prezența suprafețelor structurate pn-ii-id-pce-2012-4-0245, Universitatea „Politehnica” Bucuresti;

[22] Mihaela Ionela Luchian – Contribuții privind optimizarea energetică a procesului de malaxare a aluatului de panificație;

[23] (http://www.upgploiesti.ro/fisiere/4206/BOBOC%20MARIN%20REZUMAT%20TEZA%20DOCTORAT.pdf )

[24] LEONTE M., „Tehnologii, utilaje și controlul calității – materii prime și auxiliare”, Editura Millenium; Piatra Neamț 2003.

[25] http://www.cwbrabender.com,

[26] Cabalelero G.P.A,, et all., Improvement of dough rheology, bread quality and bread shelf-life by enzymes combination, Journal of Food Engineering, Volume 81, Issue 1, 2007, p. 42-53;

[27] Casandroiu T., Oprita N., Cercetări experimentale privind evaluarea comportării la compresiune si la penetrare a unor soiuri de mere, Raport științific de cercetare la contractul UPB – ICDVPH, UPB, 1994;

[28] Casandroiu T., Voicu Gh., Mieila Cr., Experimentally researches concerning rheological behavior of the wheat flour dough under the dead load of a cone penetrator, Bul. Institut. Politehnic Iasi, Tomul LII (LVI), Fasc. 6C, Sectia Construcții de mașini (prezentata la Conferința internaționala ACME-2006, Universitatea Tehnica „Gh.Asachi” Iasi), 2006, p.257-267;

[29] Casandroiu T., Voicu Gh., Chih Li-Hua I., Researches regarding the cone penetration for rheological behaviour characterization of some wheat flour doughs, U.P.B Sci. Bull., Series D: Mechanical Engineering, vol.69, nr.4, p.3-18, 2007;

[30] Lungu M., Ibanescu C., Proprietățile reologice ale sistemelor polimere, Ed. Preformantica, Iasi, 2008;

[31] Rus F., Bazele operațiilor din industria alimentara, Editura Universității „Transilvania” din Brașov, 2001;

[31] (http://www.scritub.com/medicina/UNGUENTE-MEDICAMENTOASE21613.php)

[33] (http://www.ronexprim.com/produse/echipamente-pentru-analize-fizico-chimice-1/analizoare-pentru-caracterizarea-produselor-petroliere-conform-astm-iso-en/penetrare/penetrare.html ) accesat la data de 03.04.17

[34] BANTEA V. și alții, Analize fizico-chimice ale alimentelor: produse de panificație și ambalaje, Chișinău, 2011;

[35] SR ISO 5530-1/1990

[36] * * * Flour and Dough Tests, http://www.wheatflourbook.org/Main.aspx?p=36. Constant

[37] *.*.*. Alveograph Method for Soft and Hard Wheat Flour, AACC Method 54-30A. (1999).http://199.86.26.71/ApprovedMethods/methods/54-30A.pdf;

[38] * * * www.anamob.ro/lab/reol.html; www.anamob.ro/anamobneWS;

[39] * * * Method AACC 54-30.02, Alveograph Method for Soft and Hard Wheat Flour, Methods of the American Association of Cereal Chemists, 10th Edition, 2000, St. Paul, MN;

[40] Pastukhov, H. Dogan – Studying of mixing speed and temperature impacts on rheological properties of wheat flour dough using Mixolab, Agronomy Research 12(3), 779–786, 2014;

[41] (STANDARD DE STAT pentru faina de grau, STAS 90-88, Determinarea indicelui de deformare a glutenului).

[42] https://moraritsipanificatie.eu

[43] STAS 90/1988

[44] STAS 6283/1-83 indice glutenic

[45] SR ISO 5529/1997 zeleny

[46] SR ISO 3093/1997 indice de cădere

[47] http://www.chopin.fr

[48] Kilborn, R.H. and Tipples, K.H. 1972. Factors affecting mechanical dough development. I. Effect of mixing intensity and work input. Cereal Chemistry 49: 34-47;

[49] Olivier, J.R. & Allen, H.M. 1992. The prediction of breadmaking performance using the farinograph and extensograph. J. Cereal Sci. 15, 79–89;

[50] Frazier P.J., Daniels N.W.R., Russel Eggitt P.W. (1975): Rheology and the continuous bread making process. Cereal Chemistry, 52: 106–130;

[51] Voicu Gheorghe – Procese și utilaje pentru panificație, Editura BREN 1999;

[53] G. Constantin, Gh. Voicu, S. Marcu, Crăița Carp-Ciocârdia – Theoretical and experimental aspects regarding the rheological characterization of behaviour of some romanian wheatflours with chopin alveograph, Proceedings of the 39th International Symposium ”Actual tasks on agricultural engineering”, 2011, Opatija, Croația, pp. pp.437-448;

[52] Gh. Voicu, E.M. Tudosie, M.F. David, G. Paraschiv, Gh. Constantin – Comparative experimental researches on mixing behaviour of wheat flours, Modelling and optimization în the machines building field, MOCM-15, no.3, Romanian Technical Sciences Academy, Editura Alma Mater, 2009, pp.91-96;

[54] P.K Skeggs, K. Kingswood – Mechanical dough development – pilot scale studies, Cereal Chem, 58 (4): 256 -260.

[55] Lamberto, D.J., Alvarez, M.M. and Muzzio, F.J. 2001. Computational analysis of regular and chaotic mixing in a stirred tank reactor. Chemical Engineering Science 56: 4887-4899.

[56] Zalc, J.M., Alvarez, M.M., Muzzio, F.J., and Arik, B.E. 2001. Extensive validation of laminar flow in a stirred tank with three Rushton turbines. AIChE Journal, 47(10):2144-

2154.

[57] Baloch, A., Grant, P.W. and Webster, M.F. 2002. Parallel computation of two-dimensional

rotational flows of viscoelastic fluids in cylindrical vessels, Engineering Computations. 19(7):820-853.

[58] Binding, D.M., Couch, M.A., Sujatha, K.S. and Webster, M.F. 2003. Experimental and numerical simulation of dough kneading in filled geometries. Journal of Food Engineering. 58(2):111-123.

[59] Couch, M.A. and Binding, D.M. 2003. An experimental study of the peeling of dough from solid surfaces. Journal of Food Engineering. 58(4):299-309.

[60] Sujatha, K.S., Webster, M.F., Binding, D.M. and Couch, M.A. 2003. Modeling and experimental studies of rotating flows in part-filled vessels: Wetting and peeling. Journal of Food Engineering. 57(1):67-79.

[61] Ishikawa, T., Kihara, S.-I. and Funatsu, K. 2000. 3-D numerical simulations of nonisothermal flow in co-rotating twin screw extruders. Polymer Engineering & Science, 40(2): 357-364.

[62] Ishikawa, T., Kihara, S.-I. and Funatsu, K. 2001. 3-D non-isothermal flow field analysis and mixing performance evaluation of kneading blocks in a co-rotating twin screw extruders. Polymer Engineering & Science, 41(5): 840-849.

[63] Ishikawa, T., Amano, T., Kihara, S.-I. and Funatsu, K. 2002. Flow patterns and mixing mechanisms in the screw mixing element of a co-rotating twin screw extruder. Polymer Engineering & Science, 42(5): 925-939.

[64] D. DING AND M.F. WEBSTER, Institute of Non-Newtonian Fluid Mechanics, University of Wales Swansea SA2 8PP, UK., http://citeseerx.ist.psu.edu

[65] https://www.researchgate.net