Framantarea aluatului

FRAMANTAREA ALUATULUI

1. BAZELE STIINTIFICE ALE PROCESULUI DE FRAMANTARE

Scopul operatiei de framantare

Operatia de framantare are drept scop obtinerea unui amestec omogen, din materiile prime si auxiliare si in acelasi timp obtinerea unui aluat cu structura si proprietati vasco-elastice specifice. De asemenea, la framantare se include in aluat o cantitate de aer, foarte importanta pentru proprietatile reologice ale aluatului si pentru calitatea produsului.

Ordinea de introducere a ingredientelor este importanta. Ea trebuie sa asigure o hidratare buna a componentilor aluatului, in principal a proteinelor din faina.

Procese care au loc la framantarea aluatului

Formarea aluatului cu structura si proprietatile lui reologice specifice se produce in urma unor procese fizice, coloidale, biochimice, rolul principal avandu-l procesele fizice si coloidale.

Procese fizice Aceste procese sunt legate de:

actiunea mecanica din timpul framantarii si reframantarii;

cresterea temperaturii aluatului.

Actiunea mecanica de framantare

Procesul de framantare consta intr-un proces de amestecare si unul de framantare propriu-zis.

In timpul amestecarii, particulele de faina absorb apa, se umfla si formeaza mici aglomerari umede. Datorita legarii apei se degaja caldura de hidratare, aproximativ 113 j/g substanta uscata faina si amestecul se incalzeste usor.

La continuarea actiunii bratului de framantare, aglomerarile umede de faina sufera deplasari relative si sub actiunea gradientilor de viteza care iau nastere in masa aglomerarilor umede de faina, acestea se lipesc intre ele si formeaza o masa compacta, omogena. Incepe de fapt procesul de framantare propriu-zis.

Framantarea propriu-zisa decurge in mai multe faze.

Masa omogena formata, supusa in continuare actiunii mecanice de framantare, capata insusiri elastice, se dezlipeste usor de pe peretele cuvei, umiditatea de la suprafata dispare si suprafata aluatului devine neteda si lucioasa. Este faza de dezvoltare a aluatului. Timpul necesar pentru obtinerea dezvoltarii optime a aluatului este de 2 . 25 min, in functie de calitatea fainii, cantitatea de apa si turatia bratului framantator.

La continuarea framantarii, datorita gradientilor de viteza care iau nastere in masa aluatului, acesta este supus la deformari. In aceste conditii, in functie de calitatea fainii, un anumit timp aluatul isi poate pastra proprietatile reologice atinse la sfarsitul fazei de dezvoltare. Este faza de stabilitate.

Peste acest moment, continuarea framantarii duce la modificari ale proprietatilor reologice ale aluatului. Aluatul devine moale, putin elastic si foarte extensibil. Apoi isi pierde coeziunea, devine lipicios si chiar asemanator unui lichid vascos. Este faza de inmuiere.

Actiunea mecanica are deci efect diferit asupra proprietatilor aluatului in diferite stadii de framantare.

La inceput, cand are loc amestecarea materiilor prime si aglomerarea particulelor umflate de faina intr-o masa compacta si elastica de aluat, actiunea mecanica este indispensabila, ea conditioneaza formarea aluatului.

Inca un timp dupa aceasta, actiunea mecanica poate imbunatati proprietatile lui reologice accelerand hidratarea componentilor fainii si formarea scheletului glutenic.

Dupa acest moment, continuarea framantarii duce la inrautatirea proprietatilor reologice ale aluatului, datorita distrugerii mecanice a scheletului glutenic format, cu atat mai accentuat cu cat faina este de calitate mai slaba.

Fazele formarii aluatului se observa la trasarea curbei farinografice.

Cresterea temperaturii aluatului

In timpul framantarii temperatura aluatului creste pe seama caldurii de hidratare si a transformarii unei parti din energia mecanica de framantare in caldura.

Cresterea temperaturii aluatului accelereaza formarea acestuia. Ea nu trebuie sa fie prea mare deoarece cu cresterea temperaturii activitatea enzimelor se intensifica si vascozitatea aluatului scade, ceea ce are influenta, de multe ori, negativa pentru proprietatile reologice ale aluatului. La cresteri apreciabile ale temperaturii (care se poate intampla la framantarea cu malaxoare cu turatii mari a bratelor de framantare, daca nu se iau masuri corespunzatoare) pot apare chiar denaturari ale proteinelor.

Procese coloidale.Aceste procese cuprind:

hidratarea componentilor fainii;

formarea structurii glutenului si aluatului;

peptizarea proteinelor.

Hidratarea fainii. Rolul apei

Este un proces complex. Componentii fainii leaga apa in diverse moduri, functie de modificarea starii coloidale a aluatului.

Cei doi componenti majori ai fainii, proteinele si amidonul, leaga cea mai mare cantitate de apa in aluat. Un rol important il au si pentozanii.

Hidratarea componentilor fainii decurge diferit.

Substantele proteice leaga apa in proportie de 200-250% fata de masa lor exprimata ca substanta uscata.

Cea mai mare parte din apa legata de proteine, aproximativ ¾, este legata prin osmoza (absorbtie), prin patrunderea apei in si intre miceliile proteice, determinand umflarea lor.

Cantitatea de apa legata osmotic W_osm depinde de valoarea presiunii osmotice din interiorul particulei coloidale, a macromoleculei proteice Π_int, si din exteriorul ei Π_ext.

W_osm = f ( Π_int - Π_ext )

Cand Π_int>Π_ext apa legata osmotic W_osm>0 si apa patrunde in interiorul macromoleculei proteice, determinand cresterea volumului acestora. Cantitatea de gluten umed creste, apa libera din aluat scade si acesta devine legat, puternic.

Cand Π_int<Π_ext apa legata osmotic W_osm<0 si apa patrunsa initial in macromolecula proteica difuzeaza in exteriorul ei. Cantitatea de gluten umed scade, creste continutul de apa libera si aluatul se dilueaza.

Restul de apa, aproximativ ¼, este legata de proteine prin adsorbtie prin intermediul gruparilor hidrofile in jurul carora se formeaza pelicule de hidratare.

Amidonul leaga apa in proportie de 30-35% fata de masa sa de substanta uscata.

Spre deosebire de substantele proteice, amidonul leaga cea mai mare parte din apa prin adsorbtie si pe cale mecanica, in microcapilare.

Prin osmoza amidonul leaga o cantitate mica de apa si se umfla neinsemnat. Patrunderea osmotica a apei are loc in zona amorfa a granulei. Zona cristalina, datorita structurii sale micelare foarte rezistente, nu permite patrunderea moleculelor de apa Legarea apei prin osmoza are loc in special la granulele deteriorate mecanic la macinare, prin punctele in care acestea sunt deteriorate.

In aluat, amidonul este prezent mai ales sub forma de granule nedeteriorate, a caror suprafata se hidrateaza la framantare, dar suprafata expusa de acestea este relativ mica fata de masa lor. Din aceasta cauza, precum si datorita modului diferit de legare a apei de catre cei doi componenti ai fainii, apar diferente in cantitatile de apa legata de 100g substanta uscata, 200-250g pentru proteine si 30-35g pentru amidon. Totusi, datorita faptului ca in faina amidonul se gaseste in cantitati mult mai mari decat proteinele (de aproximativ 6 ori), cantitatile de apa legate de proteine si amidon sunt sensibil apropiate.

Pentozanii au capacitate mare de a lega apa. Pentozanii solubili leaga apa in proportie de 300% fata de masa lor de substanta uscata, iar pentozanii insolubili in apa in proportie de aproximativ 1000% fata de masa de substanta uscata. Ei leaga 1/4-1/5 din apa absorbita de faina la framantare.

In legarea apei mai intervin particulele de invelis (tarata) prezenta in fainurile de extractie mare. Ele retin apa prin intermediul capilarelor (mecanic).

Formarea structurii glutenului si aluatului

Rolul proteinelor glutenice. Formarea glutenului in aluat

Pentru aluatul din faina de grau, formarea glutenului este determinanta. Glutenul se formeaza din proteinele glutenice, gliadina si glutenina, care in prezenta apei se umfla si sub influenta actiunii mecanice de framantare se unesc intre ele. Rezulta o structura sub forma unei retele de filme proteice vasco-elastice, care inglobeaza granulele de amidon si care determina obtinerea unui aluat coeziv, capabil sa se extinda sub presiunea gazelor de fermentare.

Procesul de formare a glutenului in aluat este complex si are loc progresiv.

Potrivit cunostintelor actuale, se admite ca proteinele glutenice in starea lor nativa au forma globulara, unde lanturile polipeptidice sunt puternic infasurate spatial si nu expun la suprafata aproape deloc grupari reactive, motiv pentru care practic, nu exista legaturi intre diferite molecule de proteina. Pentru a se forma structura caracteristica aluatului sunt necesare reactii intermoleculare. Acest lucru este posibil la framantare, cand, in urma hidratarii si umflarii proteinelor in prezenta apei si a energiei transmise aluatului, are loc modificarea conformatiei moleculei proteice. Aceasta modificare se produce in urma ruperii unor legaturi intramoleculare care conditioneaza forma globulara si este insotita de despachetarea spatiala a globulei proteice si de expunerea la suprafata a gruparilor reactive, care ulterior pot reactiona intre ele. Acest lucru se produce cand moleculele de proteine, aflate in miscare relativa unele fata de altele, ajung suficient de aproape unele de altele.

Natura gruparilor chimice din structura proteinelor conduce la formarea de legaturi disulfurice (legaturi covalente), legaturi de hidrogen, legaturi hidrofobe, legaturi ionice (legaturi necovalente). Ca rezultat al interactiilor dintre proteinele glutenice se formeaza glutenul.

Rolul principal in formarea glutenului il are glutenina, care datorita moleculei sale extinse, cu suprafata mare, favorizeaza interactii si asocieri cu alte proteine si cu alti constituenti ai fainii. Datorita moleculei sale extinse, glutenina hidratata poate forma filme, iar cand moleculele ei sunt orientate, ceea ce se intampla la framantare, capacitatea ei de a interactiona creste.

Gradul de agregare al gluteninei si asocierea ei cu gliadina si alti componenti ai aluatului influenteaza proprietatile reologice ale aluatului.  

Hidrofobicitatea gliadinelor este foarte importanta pentru interactiile dintre proteinele glutenice.

Gliadinele bogate in sulf, a caror grupari sulfhidril sunt disponibile, sunt capabile sa formeze legaturi disulfidice intre ele sau cu glutenina, precum si cu proteinele solubile, iar cele sarace in sulf se asociaza la reteaua glutenica prin legaturi necovalente.

Proteinele sarace in sulf (gliadine sarace in sulf, albumine, globuline) se asociaza la glutenul in formare prin legaturi, in principal, de hidrogen si hidrofobe.

In reteaua glutenica mai intra unele cantitati de amidon (8-10%) si saruri minerale. Amidonul este retinut in reteaua glutenica prin legaturi de hidrogen, iar lipidele prin interactii hidrofobe.

Pentru proprietatile reologice ale glutenului, rolul principal se atribuie legaturilor disulfurice, un rol indiscutabil avandu-l si celelalte tipuri de legaturi, in special legaturile de hidrogen si cele hidrofobe.

Pentru formarea legaturilor disulfurice intermoleculare este acceptata teoria lui Goldstein (1957), care a formulat mecanismul interschimbului disulfuric-sulfhidril. Potrivit acestui mecanism, atunci cand o molecula de proteina care are in structura sa o legatura disulfurica ajunge in apropierea unei alte molecule ce contine o grupare sulfhidril, are loc intre cele doua molecule o reactie de schimb, care are drept rezultat transformarea legaturii disulfurice din molecula de proteina (intramoleculara), intr-o legatura disulfurica situata intre cele doua molecule de proteine (intermoleculara), in locul primei legaturi, formandu-se o grupare sulfhidril capabila la randul ei sa intre mai departe in acelasi tip de reactie (fig. 4.11.).

In felul acesta, prin reactii de interschimb disulfuric-sulfhidril, legaturile disulfurice dispar intr-un punct si apar in alt punct al aluatului. Daca glutenul nu-si modifica coeziunea, numarul legaturilor disulfurice care apar este egal cu cel al legaturilor care dispar.

Fig 4.11. Formarea legaturii disulfidice intermoleculare

P₁-molecula de proteina ce contine o legatura disulfidica intramoleculara;

P₂- molecula de proteina ce contine o grupare sulfhidril (proteina glutenica sau neglutenica)

Se admite ca, in timpul framantarii, printre legaturile care se rup facilitand despachetarea spatiala a moleculei proteice fac parte si unele legaturi disulfurice intramoleculare. Gruparile sulfhidril astfel eliberate pot sa participe la reformarea puntilor disulfurice intramoleculare sau la formarea de legaturi disulfurice intermoleculare.

Ambele tipuri de legaturi disulfurice, intra si intermoleculare, influenteaza proprietatile reologice ale aluatului, optimul obtinandu-se pentru un anumit raport al acestora, pozitia lor in reteaua proteica fiind foarte importanta. Legaturile -S-S- intramoleculare sunt responsabile de elasticitatea aluatului. Intr-un aluat supraframantat sunt prezente mai ales legaturi disulfurice intermoleculare.

Reactia de schimb disulfuric- sulfdihril cu formarea de legaturi disulfurice intermoleculare poate avea loc intre doua proteine glutenice si in acest caz rezulta o structura elastica rezistenta, sau intre o proteina glutenica ce contine o legatura disulfurica intramoleculara si o proteina neglutenica ce contine o grupare -SH, cand rezulta o structura extensibila, putin elastica. Ambele tipuri de legaturi se formeaza in aluat, elasticitatea structurii rezultate fiind in functie de raportul dintre acestea.

Alaturi de puntile sulfurice -S-S-, toate celelalte tipuri de legaturi, hidrofobe, de hidrogen, ionice, contribuie la formarea glutenului cu structura si proprietatile lui caracteristice. Aceste legaturi individual sunt putin rezistente, dar cand actioneaza colectiv au o contributie semnificativa la structura aluatului. Mai mult, natura lor mobila, impreuna cu reactiile de interschimb disulfid-sulfhidril faciliteaza formarea aluatului.

Recent a fost pusa in evidenta existenta in gluten a legaturilor tirozina-tirozina, formate intre resturile aminoacidului tirozina apartinand lanturilor polipeptidice ale proteinelor. Legaturile se formeaza atat in cadrul aceluiasi lant proteic, cat si intre lanturi proteice diferite si ar putea juca un rol in structura glutenului.

Starea de agregare a gluteinei si asocierea ei cu gliadina si alte proteine, precum si numarul si rezistenta legaturilor intermoleculare formate influenteaza proprietatile reologice ale glutenului. Legaturile disulfurice si ionice maresc elasticitatea si coeziunea, cele de hidrogen si hidrofobe maresc extensibilitatea si plasticitatea.

Natura interactiilor din structura glutenului influenteaza comportarea la framantare a fainii. Timpul de formare a aluatului este influentat de totalitatea fortelor de interactiune dintre proteine, in timp ce toleranta la framantare pare a fi afectata de pozitia legaturilor necovalente. De aceea, un timp de formare lung nu trebuie asociat in mod necesar cu o toleranta buna la framantare, interactiile hidrofobe putand explica, cel putin partial, diferentele dintre timpul de formare si toleranta la framantare a fainurilor.

Numarul si viteza de formare a legaturilor intermoleculare depind de intensitatea actiunii de framantare, respectiv de cantitatea de energie transmisa aluatului si de viteza cu care aceasta este transmisa.

S-a constatat experimental ca legaturile disulfurice si legaturile de hidrogen se formeaza de la inceputul framantarii, in timp ce interactiile hidrofobe si legaturile ionice se formeaza pe durata framantarii.

In concluzie, formarea glutenului este rezultatul urmatoarelor procese:

rearanjarea configuratiei spatiale a proteinelor;

ruperea si reformarea legaturilor disulfurice;

formarea legaturilor necovalente intre proteine si intre proteine si alti  

constituenti ai fainii;

aparitia unei retele complexe formate din filme de proteine.

Functionalitatea glutenului in aluat

Glutenul formeaza in aluat o faza proteica continua sub forma de pelicule /filme subtiri care acopera granulele de amidon si celelalte componente insolubile ale fainii. Aceasta matrice proteica care tine componentii aluatului intr-un tot unic constituie structura aluatului.

Pentru a se forma o structura rezistenta, coeziva a aluatului, peliculele de gluten trebuie sa acopere intreaga suprafata a granulelor de amidon, a particulelor de tarate si a altor componenti insolubili. De aceea, faina trebuie sa contina minim 7% proteine. La un continut mai mic, glutenul nu poate ingloba intreaga masa a granulelor de amidon si nu formeaza un aluat legat.

Pentru o grosime a peliculei monomoleculare de gliadina de 4,5 A°, la un continut de 7% proteine, grosimea peliculei de proteine din jurul granulelor de amidon este de 350 straturi monomoleculare, iar dintre doua granule de amidon o grosime dubla. In aceste conditii, fortele de coeziune ala acestor straturi sunt suficiente pentru obtinerea unei structuri continui a aluatului.

La fermentare, peliculele de gluten sunt capabile sa se extinda in prezenta gazelor de fermentare si sa le retina, formand o structura poroasa. De asemenea, glutenul confera aluatului coeziune si capacitate de mentinere a formei.

Elasticitatea glutenului si capacitatea lui de a se extinde sunt determinate de cele doua proteine glutenice. Gliadinele controleaza extensibilitatea glutenului si volumul painii, iar gluteninele elasticitatea glutenului si toleranta la framantare a aluatului.

La coacere, proteinele glutenice coaguleaza formand scheletul proteic al painii. Acesta retine gazele si comunica painii o structura poroasa, caracteristica.

Potentialul tehnologic al fainii de grau este dat, in primul rand, de proteinele glutenice, care capata proprietati de panificatie unice.

Calitatea glutenului

S-a observat o relatie pozitiva intre continutul de glutenina si calitatea fainii, fainurile de calitate slaba avand cantitati mai mari de gliadina decat cele de calitate buna. In fainurile de calitate buna s-a gasit un raport de gliadina/glutenina de 46,5/43,5, iar pentru fainurile de calitate slaba un raport de 54,5/45,5.

Multi cercetatori au aratat existenta unei relatii intre continutul de legaturi disulfurice si calitatea proteinelor glutenice. Cresterea calitatii glutenului la cresterea numarului de legaturi  -S-S- este atribuita existentei unor diferente in structura proteinelor glutenice, in special in gradul de agregare al gluteninei.

Raportul -S-S- / -SH poate fi, de asemenea, corelat cu calitatea proteinelor glutenice.

Interactiunile proteinelor glutenice cu alte componente ale aluatului

In timpul framantarii, in afara interactiunilor dintre proteinele glutenice care au drept urmare formarea glutenului, proteinele glutenice interactioneaza si cu alti componenti ai aluatului, lipidele si glucidele, cu care formeaza complecsi.

Formarea complecsilor proteine-lipide. Rolul lipidelor

Formarea complecsilor lipide-proteine are loc in urma hidratarii proteinelor si a actiunii mecanice de framantare si este influentata de intensitatea de framantare, de cantitatea de oxigen incorporata in aluat, de cantitatea de sare, de pH-ul si umiditatea aluatului. Raportul lipide legate/lipide libere creste cu cresterea pH- ului si umiditatii aluatului si scade la cresterea cantitatii de oxigen inglobat in aluat.

Legarea lipidelor la framantare coincide cu formarea aluatului. Acest lucru sugereaza ca lipidele participa direct la formarea glutenului prin complexarea cu proteinele glutenice.

In aluat, lipidele se leaga in principal cu glutenina (aproximativ 80% din totalul lipidelor legate) si foarte putin cu gliadina (aproximativ 5% din totalul lipidelor legate).

Glutenina formeaza complecsi cu lipidele nepolare si cu lipidele polare, in timp ce gliadina leaga mai ales lipidele polare si dintre acestea glicolipidele (digalactozil diglicerida).

Lipidele sunt legate de gliadine prin legaturi hidrofile, iar de glutenina prin legaturi hidrofobe.

Complecsii lipide-proteine influenteaza proprietatile reologice ale aluatului si calitatea painii.

Lipidele nepolare (acizii grasi, di- si trigliceridele) formeaza complecsi cu glutenina, care influenteaza negativ  proprietatile reologice ale acesteia. In urma complexarii, glutenina isi pierde din elasticitate, devine mai extensibila si mai putin rezistenta.

Lipidele polare (glicolipide, fosfolipide) contin in structura lor grupari polare si grupari nepolare. Datorita acestui fapt ei pot forma complecsi lipide- proteine, lipide- proteine- amidon. In acesti complecsi gruparea hidrofila a lipidelor se orienteaza spre amidon, iar gruparea hidrofoba spre glutenina (fig. 4.12.).

Fig.4.12. Formarea complecsilor lipide polare- glutenina- amidon

Formarea complecsilor proteine- lipide polare este insotita de aparitia unor legaturi suplimentare in aluat, creste numarul de legaturi transversale, ceea ce duce la intarirea structurii reticulare si imbunatatirea proprietatilor reologice ale aluatului; cresc stabilitatea si capacitatea lui de a retine gazele.

Comportarea diferita a lipidelor nepolare si polare in formarea complecsilor cu proteinele explica influenta lor diferita asupra proprietatilor reologice ale aluatului si asupra calitatii painii.

Lipidele nepolare reduc rezistenta si elasticitatea aluatului si respectiv volumul painii si inrautatesc porozitatea, in timp ce lipidele polare, in special glicolipidele (si dintre acestea mai ales galactolipidele), dar si fosfolipidele acide maresc rezistenta si elasticitatea glutenului, volumul painii si imbunatatesc structura porozitatii.

Proprietatile reologice ale aluatului si calitatea painii depind de cantitatile si raportul dintre lipidele polare si cele nepolare ale fainii.

Legarea lipidelor de constituentii fainii depinde de polaritatea lipidelor: lipidele nepolare (gliceridele) sunt in majoritate fixate de proteinele solubile in acid acetic, lipidele polare (glicolipidele si fosfolipidele) de amidon, iar galactolipidele, care au polaritate intermediara se leaga de proteine sau de amidon contribuind la legarea indirecta a amidonului de proteine.Se considera ca legarea lipidelor de proteine difera pentru fainuri de calitati diferite.

La coacere are loc translocarea lipidelor. Datorita aportului de energie, care determina denaturarea termica a proteinelor si gelatinizarea amidonului, echilibrul relativ din aluat se modifica. Ca urmare are loc o redistribuire a lipidelor intre componentii aluatului. La redistribuire participa lipidele din granula de amidon (SL) precum si lipidele legate la framantare de proteine. Faptul ca in aluat lipidele sunt legate de proteine, iar in paine, in cea mai mare parte, se gasesc sub forma de complecsi cu amidonul partial gelatinizat, in special cu amiloza dovedeste ca lipidele legate la framantare de proteine sunt translocate si legate de amidon in timpul coacerii. Este posibil ca eliberarea lipidelor sa aiba loc ca urmare a coagularii acestora sub actiunea caldurii.

Proprietatea amilozei de a lega lipidele se datoreaza capacitatii ei de a forma in interiorul α-helixului un camp hidrofob; complexul format are un rol mare in intarzierea invechirii painii.

Rolul amidonului in formarea aluatului.

Rolul amidonului in formarea aluatului este considerat minor, fiind considerat doar ca un component de dilutie a glutenului.

Datorita proprietatilor functionale (absorbtia apei si proprietatile de suprafata), amidonul contribuie in mod indirect la consistenta aluatului.

Absorbtia oxigenului.

In timpul framantarii este inclusa in aluat o cantitate de aer. O parte se dizolva in faza apoasa, iar restul formeaza microbule de aer. Aceste bule de aer stau la baza formarii porilor in produs. Este probabil ca aceste bule de aer se formeaza in faza lichida a aluatului.

Aerul inclus in aluat la framantare are urmatoarele influente tehnologice:

sta la baza formarii porilor in produs;

oxigenul din aer participa la procese de oxidare in aluat.

Referitor la porozitate, potrivit teoriei actuale, gazele de fermentare formate in aluat nu creeaza noi pori, sau numarul lor este neglijabil, ci ele contribuie numai la cresterea porilor formati in aluat la framantare prin includerea aerului.

Capacitatea aluatului de a incorpora aer la framantare si stabilitatea structurii obtinute la sfarsitul framantarii influenteaza capacitatea aluatului de a retine gazele in timpul operatiilor ulterioare.

Referitor la procesele de oxidare se admite ca, in prezenta oxigenului din aer

are loc oxidarea a aproximativ 50% din gruparile -SH din aluat, existente in proteinele glutenice si in alti componenti ai aluatului (substante reducatoare, proteine solubile, enzime), pe care astfel le scoate din reactiile de interschimb cu legaturile -S-S-, imbunatatind proprietatile reologice ale aluatului. Oxidarea gruparilor -SH poate avea loc direct sau prin intermediul sistemului lipoxigenaza- acizi grasi polinesaturati. Asa se explica de ce aluatul framantat in atmosfera de oxigen sau in aer are proprietati reologice superioare fata de cel framantat in atmosfera de azot.

Cantitatea de aer absorbita la framantare depinde in mod direct de continutul in lipide al fainii iar marimea si dimensiunea porilor din aluat de tipul de malaxor (inchis /deschis, presiunea de lucru) si de turatia bratului de framantare.

Peptizarea proteinelor

In timpul framantarii, pe langa formarea glutenului, proteinele glutenice sufera si un proces de depolimerizare care depinde de durata si intensitatea framantarii si de calitatea fainii.

Procese biochimice

In timpul framantarii in aluat sunt declansate si procesele biochimice, amiloliza, proteoliza, activitatea lipoxigenazei. Ca urmare a procesului de amiloliza, in timpul framantarii cresc cantitatile de maltoza si dextrine in aluat. Acestea din urma, in special β-dextrinele limita, contribuie la cresterea vascozitatii aluatului.

Proteoliza are ca urmare cresterea cantitatii de compusi cu azot solubil in aluat.

De asemenea, la framantare incepe sa actioneze lipoxigenaza, care in prezenta oxigenului inglobat in aluat oxideaza acizii grasi liberi polinesaturati si monogliceridele acestora. Cantitatea de lipide oxidate creste cu durata framantarii si cu cantitatea de energie transmisa aluatului.

Formarea de hidroperoxizi in urma oxidarii acizilor grasi polinesaturati conduce la oxidarea gruparilor -SH si a pigmentilor carotenoidici ai fainii.

Factori care influenteaza formarea aluatului

Formarea aluatului si proprietatile lui reologice sunt influentate de urmatorii factori:

conditiile de framantare, respectiv intensitatea de framantare, cantitatea de energie transmisa aluatului, durata de framantare, influenteaza profund proprietatile aluatului, putand conduce la o dezvoltare optima, o dezvoltare incompleta sau la supraframantare.

calitatea fainii. Aluatul obtinut din faina de calitate slaba difera de cel preparat din faina de calitate buna. In aluatul obtinut din faina slaba peliculele proteice se rup usor, chiar inainte de distribuirea lor uniforma in aluat. In aluatul obtinut din faina de buna calitate proteinele hidratate sunt elastice, iar la supraframantare, peliculele proteice prezinta relativ putine rupturi. Aceasta stabilitate la supraframantare este una din cele mai importante caracteristici dorite ale fainurilor.

cantitatea de apa. Cresterea continutului de apa este insotita de reducerea proprietatilor elastice ale aluatului si a vascozitatii lui. O umiditate de 44-50% nu modifica structura aluatului, dar exercita un efect plasticizant. O umiditate sub 40% nu permite o formare optima a glutenului;

electrolitii, in particular sarea (NaCl). Aditia de saruri neutre modifica natura si intensitatea interactiilor hidrofobe dintre proteinele glutenice.Cresterea fortei ionice in aluat in urma introducerii sarii reduce capacitatea de retinere a apei de catre proteine.

2.Fazele aluatului

Din punct de vedere fizic aluatul consta in trei faze: solida, lichida si gazoasa.

Faza solida este formata din constituentii nesolubilizati si apa legata: proteine glutenice umflate limitat, granule de amidon, particule de tarate si alte ingrediente solide.

Faza lichida este formata din acea parte a apei care nu este legata prin adsorbtie si in care sunt dizolvati constituentii solubili ai aluatului: substante minerale, glucide simple, dextrine, proteine solubile in apa, polipeptide, aminoacizi.

Ea se gaseste partial sub forma unor filme subtiri care inconjoara elementele fazei solide, iar cea mai mare parte este in stare dispersa, absorbita osmotic de proteinele glutenice in procesul de umflare. Faza lichida reprezinta 8-37% din masa aluatului. O influenta mare asupra fazei lichide a aluatului o au calitatea fainii si durata de framantare. La o framantare normala ea reprezinta aproximativ 20%, iar la o framantare scurta aproximativ 11% din masa aluatului (tabel 6.3.).

Faza gazoasa este formata din bulele de aer incluse in aluat la framantare. Ea se prezinta sub forma de emulsie de gaze in faza lichida a aluatului, iar cea mai mare parte sub forma de bule de aer incluse in proteinele glutenice care se umfla.

La o framantare normala, faza gazoasa atinge 10% din volumul aluatului. La prelungirea framantarii ea poate ajunge la 20%.

3. Proprietatile reologice ale aluatului

Proprietatile reologice exprima deformarea in timp a aluatului sub actiunea fortelor exterioare care se exercita asupra lui.

Aluatul preparat din faina de grau este un corp vascoelastic neliniar. El poseda proprietati care sunt caracteristice atat corpurilor solide cat si celor lichide si de aceea are un comportament intermediar intre corpurile solide ideale si cele fluide: atunci cand este supus la solicitari, o parte din energie este disipata, iar alta parte este inmagazinata. Dupa descarcare, deformatia este partial recuperata .

Proprietatile reologice ale aluatului sunt: elasticitatea, vascozitatea, relaxarea, fluajul.

Factori care influenteaza proprietatile reologice ale aluatului

Proprietatile reologice ale aluatului joaca un rol important in procesele de productie, in care aluatul este supus actiunii fortelor care provoaca aparitia de tensiuni si-i determina deformarea.

Proprietatile reologice ale aluatului sunt influentate de o serie de factori: calitatea fainii, umiditatea aluatului, temperatura, prelucrarea mecanica, durata de fermentare, adaosuri.

4.Temperatura aluatului

Temperatura este un parametru foarte important. Ea influenteaza totalitatea proceselor care au loc in aluat: activitatea enzimelor, a microbiotei si proprietatile reologice.

Temperatura diferitelor faze ale aluatului este de 26-32°C.

Influenta temperaturii asupra activitatii enzimelor

Temperatura influenteaza constanta vitezei de reactie a enzimelor, ceea ce face ca odata cu cresterea temperaturii aluatului, pana la atingerea temperaturii optime, activitatea lor sa creasca. In limitele temperaturii din aluat, situata pentru majoritatea enzimelor sub temperatura optima, la cresterea temperaturii activitatea lor creste.

Pentru amilaze, intensificarea activitatii cu cresterea temperaturii aluatului este benefica, dar in cazul proteazelor, cu exceptia aluaturilor preparate din fainuri puternice, nu este dorita.

Influenta temperaturii asupra microbiotei aluatului

Temperatura influenteaza inmultirea si fermentarea produsa de microbiota aluatului.

Influenta asupra drojdiei Tinand seama ca temperatura optima de inmultire a drojdiei de panificatie (25-26°C) difera de temperatura optima de fermentare (30-35°C), cu ajutorul temperaturii se poate regla atat activitatea de inmultire in fazele premergatoare aluatului, cat si activitatea fermentativa.

Cantitatea de dioxid de carbon creste cu cresterea temperaturii pana la 35°C dupa care aceasta scade.

Influenta asupra bacteriilor lactice Cu cat temperatura maielei sau aluatului este mai apropiata de 35-40°C, cu atat sunt mai favorabile conditiile de temperatura pentru activitatea vitala a bacteriilor aluatului care produc aciditate. De aceea cresterea temperaturii este insotita de cresterea mai intensa a aciditatii aluatului.

Tinand seama de influenta temperaturii asupra activitatii enzimelor, activitatii microbiotei si asupra proprietatilor reologice ale aluatului, este optim a se folosi o temperatura mai mare la prelucrarea fainurilor puternice si o temperatura mai scazuta la prelucrarea fainurilor slabe.

Temperatura mai scazuta recomandata la prelucrarea fainurilor slabe intarzie hidratarea componentilor macromoleculari ai fainii, umflarea si peptizarea proteinelor, reduce activitatea enzimatica si microbiologica, ceea ce asigura o mai mare stabilitate aluatului la fermentare si in cursul operatiilor ulterioare.

Rezultate bune la prelucrarea fainurilor slabe s-au obtinut pentru temperaturi de 25-26°C si chiar 21-23°C.

In cazul fainurilor puternice, o temperatura mai mare accelereaza umflarea intarziata a proteinelor, intensifica activitatea enzimatica, inclusiv pe cea proteolitica, care conduce la reducerea tenacitatii aluatului si la cresterea extensibilitatii lui. Se intensifica, de asemenea, activitatea microbiotei.

De asemenea, cunoscand influenta temperaturii asupra activitatii microbiotei si asupra proprietatilor reologice, fazele de preparare a aluatului vor avea temperaturi diferite.

Fazele premergatoare aluatului, prospatura si maiaua, unde se urmareste inmultirea celulelor de drojdie vor avea temperaturi sub 30°C. Aceste temperaturi vor proteja, in acelasi timp, proprietatile lor reologice pe durata lunga de fermentare a acestora. In aluat si in faza de fermentare finala, unde trebuie sa predomine procesul de fermentare, temperaturile vor fi superioare valorii de 30°C si anume 31-33°C si chiar 35°C pentru fermentarea finala.

Se considera ca pentru maia temperatura optima este de 28°C. Cresterea temperaturii peste aceasta valoare accelereaza procesele fermentative produse de drojdie si bacterii si modifica gustul produsului. Temperaturi peste 30°C conduc la scaderea inmultirii drojdiei si la o diluare mai accentuata a maielei, ca urmare a slabirii proprietatilor ei reologice, ceea ce are ca urmare obtinerea de produse cu porozitate grosiera.

Aluatul preparat cu temperatura prea mica este moale si lipicios.

5. Durata de framantare

Durata de framantare a semifabricatelor, prospatura, maia, aluat este influentata de o serie de factori:

calitatea fainii. Semifabricatele preparate din faina de calitate slaba se framanta un timp mai scurt decat cel obtinut din faina de calitate medie. Optimul proprietatilor reologice se obtine in acest caz foarte repede. De obicei framantarea trebuie sa inceteze dupa obtinerea unei mase omogene. Prelungirea framantarii peste momentul optim duce la inrautatirea proprietatilor reologice si aceasta cu atat mai mult cu cat faina este mai slaba si cu cat temperatura semifabricatelor este mai ridicata.

Aluatul preparat din faina puternica se formeaza mai lent, ceea ce impune un

timp de framantare mai indelungat. Pentru obtinerea proprietatilor reologice optime, un astfel de aluat se mai framanta un timp oarecare si dupa obtinerea unui amestec omogen.

Aluaturile preparate din fainuri cu granulozitate fina si de extractie mare sunt mai sensibile la framantare decat cele obtinute din fainuri de extractie mica si cu granulozitate mare.

cantitatea de apa. O cantitate mai mare sau mai mica decat apa necesara pentru atingerea consistentei normale prelungeste durata de framantare. Aluaturile de consistenta mica sunt foarte sensibile la supraframantare, spre deosebire de cele consistente care au o toleranta suficient de mare.

turatia bratului de framantare Durata de framantare scade cu cresterea turatiei bratului de framantare.

In framantarea clasica durata de framantare este de 6-12 min. Maiaua si

prospatura se framanta 6-10 min, iar aluatul 8-12 min.

Framantarea clasica este considerata ca metoda de referinta. Ea consta intr-un tratament mecanic moderat pentru care aluatul se formeaza lent. Ea este continuata cu o fermentare de lunga durata, care completeaza dezvoltarea aluatului. In absenta acesteia aluatul se panifica dificil.

Aprecierea sfarsitului framantarii

Sfarsitul framantarii se apreciaza senzorial.

Aluatul bine framantat trebuie sa fie omogen, bine legat, consistent, elastic si sa se desprinda usor de bratul malaxorului si de peretele cuvei in care s-a framantat.

La proba manuala, intins intre degetul mare si cel aratator, aluatul trebuie sa se intinda intr-o fasie subtire, transparenta si elastica fara sa se rupa.

Aluatul insuficient framantat este omogen, dar este lipicios si vascos.

Aluatul framantat excesiv (supraframantat) este foarte extensibil, fara tenacitate, la proba manuala se rupe.

6.Framantatoare (malaxoare)

Principii constructive

Framantarea aluatului presupune existenta unor gradienti de viteza care sa deformeze masa omogena de aluat obtinuta prin lipirea aglomerarilor umede de faina rezultate in urma deplasarii lor relative.

Pentru realizarea gradientilor de viteza este necesar sa existe cel putin doua suprafete intre care sa existe o anumita distanta si o anumita viteza relativa, adica o suprafata fixa si una mobila. Suprafata fixa apartine de obicei cuvei si poate fi formata din suprafete lise, striate sau muchii, iar suprafata mobila este formata din palete, bare, role de diferite sectiuni. Aceste suprafete se pot deplasa una in raport cu cealalta, cu viteza constanta sau cu viteza variabila. Daca distanta dintre ele este variabila, apar eforturi de comprimare si de intindere.

Gradientii de viteza care iau nastere in masa de aluat cuprinsa intre cele doua suprafete depind de diferenta de viteza si de distanta dintre ele. De aceea cuva si bratul de framantare sunt elementele perechi inseparabile oricarui framantator. Formele lor constructive se influenteaza reciproc.

Pentru realizarea framantarii, aluatul trebuie sa adere la cele doua suprafete, a cuvei si a bratului de framantare. Daca acest lucru nu se realizeaza el va aluneca ca un solid rigid si framantarea nu se va realiza. Daca aluatul nu adera la cuva, intreaga masa de aluat se aglomereaza pe bratul de framantare si se misca odata cu acesta, nerealizandu-se framantarea. Daca aluatul adera foarte putin la brat, atunci bratul va executa o taiere, o forfecare a aluatului.

Pentru a evita acest lucru, constructorii au adoptat diferite tipuri si forme de brate de framantare si cuve care sa mareasca retinerea aluatului la suprafata acestora.

Calitatea aluatului obtinut la framantare si durata de framantare depind de o serie de factori:

- cantitatea de aluat antrenata de bratul de framantare Aceasta depinde de forma bratului. Cu cat este prins mai putin aluat de bratul de framantare, cu atat acesta va fi framantat si intins mai bine si cu atat mai bine si mai repede va avea loc procesul de framantare. Totusi o cantitate excesiv de mica antrenata de bratul de framantare influenteaza negativ eficacitatea framantarii;

turatia bratului de framantare Fiecarui contact a unuia din elementele bratului   

de framantare (palete etc.) ii corespunde o cantitate de energie transmisa aluatului, 

astfel durata de framantare si calitatea aluatului sunt influentate de numarul de

contacte realizate, deci de turatia bratului de framantare. Cu cat aceasta este mai mare, cu atat energia transmisa aluatului va fi si ea mai mare, iar durata de framantare va fi mai scurta si aluatul mai complet format;

viteza relativa cuva/brat Pentru aceeasi turatie a bratului de framantare, viteza de rotatie a cuvei determina intensitatea procesului de framantare: cu cat cuva se roteste mai repede, aluatul este framantat mai putin si invers. Acest lucru explica constructia multor malaxoare cu cuva avand miscare libera si explica cel putin partial efectul de subframantare (absenta intinderii si comprimare insuficienta) sau de supraframantare (exces de forfecare in cazul cuvei foarte lente);

traiectoria bratului de framantare este determinata de forma cuvei si care influenteaza efortul la care este supus aluatul (intindere, comprimare, forfecare).

Clasificarea framantatoarelor

Framantatoarele de aluat pot fi clasificate dupa mai multe criterii:

dupa modul de functionare: framantatoare cu functionare discontinua si framantatoare cu functionare continua;

dupa constructia cuvei: framantatoare cu cuva fixa si framantatoare cu cuva mobila, acestea din urma putand avea cuva cu miscare fortata sau cuva cu miscare libera.

dupa constructia bratului de framantare: framantatoare cu axe orizontale, cu axe verticale si cu axe inclinate.

Framantatoare discontinue clasice

Executa framantarea discontinuu, in sarje. Cele mai raspandite in industria panificatiei sunt malaxoarele cu cuva mobila si brat inclinat sau vertical

Framantatoare discontinue clasice

Executa framantarea discontinuu, in sarje. Cele mai raspandite in industria panificatiei sunt malaxoarele cu cuva mobila si brat inclinat sau vertical.

Framantatoare cu ax vertical

Sunt framantatoare la care bratele de framantare se rotesc excentric in cuva in jurul unui ax vertical. Deoarece zona de actiune a bratului de framantare nu ocupa intreg volumul cuvei, pentru aducerea aluatului in zona s-au adoptat doua sisteme:

cuva se roteste in jurul unui ax vertical si aduce aluatul in zona de framantare fixa;

cuva este fixa si zona de framantare este mobila, ea rotindu-se in interiorul cuvei in jurul unei axe verticale de simetrie, devenind zona planetara.

Framantatoare planetare

Malaxoarele au cuva fixa si unul sau mai multe brate de framantare care actioneaza excentric in cuva. Pentru realizarea de zone de framantare mobile ele sunt prevazute cu sisteme de actionare planetare (fig. 4.13.).

Fig 4.13. Framantatoare planetare

a -cu un singur brat de framantare; b -cu doua brate de framantare

Malaxoarele sunt formate din cuva de framantare fixa 1 in interiorul careia se rotesc excentric in cuva, in jurul axelor x, bratele de framantare 2. Axele de rotatie x ale acestora sunt fixate in lagarele axial-radiale 3, care fac parte din carcasele 4. Carcasele impreuna cu lagarele si axele x sunt puse in miscare de rotatie in jurul axelor x prin sistemul melc roata melcata 5. Partea fixa a sistemelor de antrenare este constituita din roata cilindrica 6 si respectiv coroana dintata cu dinti interiori 6 . Bratele de framantare 2 sunt antrenate in miscare de rotatie in jurul axelor x de rotile dintate 7, care angreneaza cu rotile dintate 6 respectiv 6 . La rotirea carcaselor 4 rotile dintate 7 se rotesc in jurul axelor x , astfel incat bratele de framantare se rotesc atat in jurul axelor proprii x, cat si in jurul axelor de simetrie x , zonele de framantare devenind zone mobile care se plimba in interiorul cuvei pe o traiectorie circulara. Distanta de la brat la cuva este de minim 3 mm.

Bratele de framantare sunt detasabile, de diferite forme,putandu-se monta in functie de aluatul care se framanta.Forma acestora poate fi de: spirala, de batator sau tel. Bratul spiral se foloseste pentru aluatul de paine, de pizza, briose, croissant. Batatorul se foloseste pentru aluatul de foietaj, checuri s.a.

Pentru detasarea cuvelor, malaxoarele sunt prevazute cu un sistem mecanic sau hidraulic de ridicare si coborare a cuvelor, astfel ca bratele de framantare sa fie scoase sau introduse in aluat.

Malaxoarele planetare sunt cele mai potrivite pentru aluaturile de consistenta mica.

Framantatoare continui clasice

In principiu, framantatoarele continue constau dintr-o cuva de forma cilindrica sau semicilindrica orizontala, in care se afla bratele de framantare. Diferite tipuri de malaxoare difera intre ele prin constructia bratelor de framantare.

Framantatorul cu brat cu palete HTR

Este unul din cele mai simple framantatoare continui cu ax orizontal.

Fig 4.14. Framantatorul continuu cu brat cu palete HTR

Framantatorul (fig. 4.14.) este format din cuva semicilindrica fixa 1 in interiorul careia se roteste arborele cu brate radiale 2, pe care sunt montate sub unghi α ,paletele 3, la distanta "d " de peretele cuvei. Aceasta miscare a paletelor asigura inaintarea materialelor /aluatului spre capatul opus. Cuva este impartita in doua compartimente de catre peretele despartitor 4 de inaltime H. In primul compartiment se amesteca si se formeaza aluatul din materialele introduse, iar in compartimentul al doilea, aluatul format in primul compartiment care trece peste peretele despartitor, este supus in continuare actiunii mecanice, dupa care este evacuat. Peretele despartitor 4 are un rol tehnologic de a retine din rotatie aluatul prins de ax, marind influenta partii fixe a framantatorului.

Atunci cand proprietatile aluatului se schimba, efectul de framantare se modifica, ca urmare a modificarii echilibrului influentei partilor fixe si mobile ale framantatorului asupra aluatului.