Badanie wpływu prędkości obrotowej miesiarki na jej moc napędu w ...

pobr

ano z

www

.ips.w

m.tu.

kosz

alin.p

l

ATRYKU NAUKOWY RECENZOWANY

Inynieria Przetwrstwa Spoywczego 3/42012(3) 33

Katarzyna SZCZEPASKA, Jarosaw DIAKUN Politechnika Koszaliska

Katedra Procesw i Urzdze Przemysu Spoywczego

Badanie wpywu prdkoci obrotowej miesiarki

na jej moc napdu w trakcie miesienia ciasta ytniego

Streszczenie

Celem pracy byo okrelenie, w jaki sposb prdkoci obrotowe miesienia wpywaj na pobr mocy miesiarki i jak zmienny czas miesienia wpywa na jako gotowego pieczywa. Otrzymane ciasto sporzdzono metod po-redni, nastpnie poddano je fermentacji i wypiekano w temperaturze 230C przez 35 minut. Proces miesienia ciasta ytniego przeprowadzono z wykorzystaniem miesiarki laboratoryjnej dwumiesidowej typ J Sadkiewicz oraz miesiarki laboratoryjnej typ GM 2. Wykorzystano 3 stopnie prdkoci obrotowych miesiarki J Sadkiewicz (planetarne/miesida I/miesida II) [obrmin1]: 148/160/320; 375/256/512; 5117/396/592. Moc napdu mie-siarki oraz energi miesienia zmierzono za pomoc miernika energii. Najlepsz prdkoci obrotow miesienia okazuje si prdko z jak dziaaa miesiarka typu GM 2. W przypadku miesiarki J Sadkiewicz o wyszych ob-rotach mieside zaobserwowano znaczne skoki poboru mocy przez urzdzenie.

Sowa kluczowe: miesiarka, prdko obrotowa, pieczywo ytnie

Study on the impact speed mixers

on the mixer drive power during the kneading dough rye

Summary

The aim of this study was to determine how the mixing speeds affect the power consumption of the mixer and how mixing time affects finished bread quality. The resulting dough was prepared using the indirect method, then subjected to fermentation, and baked at 230C for 35 min. Rye dough mixing process was carried out using a double mixers J type Sadkiewicz laboratory mixer and GM type laboratory mixer 2. 3 levels of speed mixers J Sadkiewicz (planetary/mixing arm I/mixing arm II) [rpm.]: 148/160/320, 375/256/512, 5117/396/592 were used. Capacity drive mixers and mixing energy was measured by the power meter. The best mixing speed turns out is the speed at which work a GM mixer 2. For J Sadkiewicz mixer with higher speed mixers a significant grow up of power consumption was observed.

Key words: mixer, speed, rye bread

Wprowadzenie

W ywieniu czowieka produkty zboowe, w tym pieczywo odgrywaj podstawow rol. W piramidzie ywieniowej znajduj si one na samym dole, co znaczy, e powinny by spoywane najczciej i w najwikszych ilociach. Spord wszystkich produktw zboowych pieczywo zajmuje naj-waniejsz pozycj, gdy stanowi okoo 80% spoycia.

Pieczywo jest cennym rdem skadnikw: energetycz-nych (przede wszystkim wglowodany, w mniejszym stop-niu tuszcze i biaka), budulcowych, do ktrych nale bia-ka i skadniki mineralne (elazo, fosfor, wap) i reguluj-cych, do ktrych zalicza si witaminy z grupy B, niektre skadniki mineralne i wod (Gsiorowski, Urbanowicz 1993; Piekut 2008; widerski 2003).

W Polsce produkuje si sze rodzajw pieczywa: mieszane pszenno ytnie, ytnie, pszenne zwyke, wyborowe, p-cukiernicze i dietetyczne. Badania zaprezentowane w ni-niejszej pracy dotycz produkcji pieczywa ytniego (Am-broziak i in. 2002).

Jako produkowanego pieczywa jest bardzo istotna i uza-leniona od wielu czynnikw. Jednym z nich jest proces wytwarzania, gdzie najwaniejszym etapem jest przygoto-wanie ciasta. Poza skadem surowcowym, zasadnicz rol

odgrywa dobranie odpowiedniego urzdzenia oraz waci-wego czasu miesienia.

Podczas miesienia, poza czeniem mki z wod, nastpuje tworzenie lepkoplastycznej konsystencji ciasta ytniego, za ktr odpowiada gwnie zesp polisacharydw tworz-cych luzy. Proces rozpoczyna si od hydratacji czstek mki ytniej, ktre po uwodnieniu zlepiaj si tworzc ciasto. Proces tworzenia si ciasta ytniego uznaje si za zakoczo-ny po uzyskaniu jednorodnej masy.

Mechaniczne oddziaywanie na ciasto, wystpujce podczas miesienia, powoduje w nim zmiany strukturalne. Nastpuj zmiany w reakcji ciasta na odksztacenia oraz ksztatuj si jego strukturotwrcze cechy. Zawarte w mce i drodach enzymy powoduj, i w trakcie miesienia rozpoczynaj si procesy biochemiczne. Procesy proteolizy i amylolizy oraz napowietrzenie ciasta w trakcie miesienia wpywaj na jego waciwoci powodujc polepszenie jego reologicznych wa-ciwoci (Ambroziak 1998; Diakun 2009).

Cel pracy

Celem pracy jest pomiar mocy i okrelenie wpywu miesie-nia z rnymi prdkociami obrotowymi miesiarki na ce-chy reologiczne wyrabianej masy ciasta ytniego.

pobr

ano z

www

.ips.w

m.tu.

kosz

alin.p

l

Katarzyna SZCZEPASKA, Jarosaw DIAKUN

34 Inynieria Przetwrstwa Spoywczego 3/42012(3)

Materia i metodyka bada

Materiaem badawczym byo ciasto ytnie, ktre sporzdzo-no wedug nastpujcej receptury: odmierzono cylindrem 300 ml wody i wlano do dziey. Nastpnie odwaono na wadze analitycznej laboratoryjnej 7,5 g drody, 15 g soli i rozpuszczono we wczeniej odmierzonej iloci wody. Ko-lejn czynnoci byo dodanie 400 g mki ytniej i 100 g zakwasu.

Miesienie ciasta ytniego odbywao si przez 15 minut z rnymi prdkociami obrotowymi miesiarki J Sadkie-wicz: 1 bieg 48/160/320 [obrmin1]; 3 bieg 75/256/512 obrmin1; 5 bieg 117/396/592 obrmin1 oraz miesiarki laboratoryjnej typ GM 2: 45/198 obrmin1. Podczas mie-sienia, co 30 sekund mierzono moc pobieran przez napd miesiarki, a po minucie miesienia dokonywano pomiaru temperatury ciasta. Po zakoczeniu tego procesu odczy-tywano warto energii pobranej podczas miesienia oraz temperatur ciasta.

Analiza bada

a) 1 bieg 48/160/320 [obrmin1]

Rys. 1. Miesienie ciasta ytniego z prdkoci obrotow 148/160/320 [obrmin1] (rdo: opracowanie wasne).

Fig. 1. Monthly rye dough at a speed 148/160/320 [rpm] (Source: own elabo-ration).

W pierwszej minucie miesienia, podczas startu miesiarki, zaobserwowano znaczny wzrost poboru mocy urzdzenia. W pocztkowej fazie miesienia, rednia moc pobierana przez urzdzenie przy prdkoci obrotowej 148/160/320 obrmin1 wynosia okoo 165 W. Nastpnie, podczas pierwszych 6 minut miesienia, na wykresie mona zauwa-y due naprzemienne wzrosty i spadki pobieranej mocy chwilowej, co wiadczy o tym, e ciasto posiadao jeszcze grudki konsystencja niejednolita. Po tym czasie zauwao-no spadek mocy redniej o okoo 80 W w stosunku do po-cztkowej wartoci. Od tego momentu mona przyj, e ciasto zostao wymieszane, poniewa 2/3 pozostaych punk-tw pomiarowych znajduje si poniej prostej rednich war-toci mocy. Punkty o zwikszonym poborze mocy, po czasie 9 minut, ktre znajduj si ponad t lini mog wynika z nadmiernego wyeksploatowania miesiarki (rys. 1.).

b) 3 bieg 75/256/512 [obrmin1]

Rys. 2. Miesienie ciasta ytniego z prdkoci obrotow 3 75/256/512 [obrmin1] (rdo: opracowanie wasne).

Fig. 2. Monthly rye dough at a speed 3 75/256/512 [rpm] (Source: own elaboration).

Na rysunku 2, w pierwszej minucie, zauway mona duy skok poboru mocy chwilowej, a warto rednia w tej po-cztkowej fazie wyniosa 212 W. Tak dua warto mocy chwilowej potrzebna jest do wyrobienia ciasta i nadania jej bardziej jednolitej konsystencji. Po minucie miesienia nast-pi ju duy spadek mocy chwilowej do okoo 200 W, a po czasie 5 minut ciasto osigno jednolit konsystencj. Kolejne minuty miesienia to ju niewielkie odchylenia wartoci od redniej poboru mocy przez miesiark. Warto rednia pod-

czas tego cyklu badania ze 180 W zmniejszya si do 120 W.

c) 5 bieg 117/396/592 [obrmin1]

Rys. 3. Miesienie ciasta ytniego z prdkoci obrotow 5 117/396/592 [obrmin1] (rdo: opracowanie wasne).

Fig. 3. Monthly rye dough at a speed 5 117/396/592 [rpm] (Source: own).

Najwysza prdko obrotowa mieside wie si z najwy-szym poborem mocy. Zostaa zanotowana najwysza moc chwilowa, sigajca 500 W. Najwysze te jest zuycie energii, podczas caego cyklu miesienia. W cigu 15 minut zuyto 0,06 kWh. Jak mona zauway, zwikszenie prd-koci obrotowej miesiarki powoduje take wzrost tempera-tury ciasta i dla tego przypadku, kocowa temperatura ciasta wyniosa najwicej 42C.

Temperatura pocztkowa: 26,3C Temperatura kocowa: 34,8C Energia: 0,02 kWh

Temperatura pocztkowa: 26C Temperatura kocowa: 36C Energia: 0,03 kWh

Temperatura pocztkowa: 28C Temperatura kocowa: 42C Energia: 0,06 kWh

pobr

ano z

www

.ips.w

m.tu.

kosz

alin.p

l

ARTYKU NAUKOWY RECENZOWANY

Inynieria Przetwrstwa Spoywczego 3/42012(3) 35

Dodatkowo dokonano pomiaru poboru mocy dla miesiarki laboratoryjnej typ GM 2. Ciasto sporzdzono wedug tej samej receptury.

d) 45/198 [obrmin1]

Rys. 4. Miesienie ciasta ytniego z prdkoci obrotow 45/198 [obrmin1] (rdo: opracowanie wasne).

Fig. 4. Monthly rye dough at a speed 45/198 [rpm] (Source: own elaboration).

Na rysunku 4 zauwaono, po pocztkowym skoku wartoci mocy chwilowej, bardzo mae odchyki od wartoci red-niej wystpujce przez cay cykl miesienia. wiadczy o tym, e proces miesienia tym typem miesiarki zachodzi bardzo pynnie. Mona stwierdzi, e to urzdzenie pracuje lepiej od poprzedniego charakterystyka mocy redniej jest praktycznie lini prost o bardzo maym nachyleniu.

Podsumowanie

Ciasto ytnie, z racji na mniej trwa struktur w porwna-niu z ciastem pszennym powinno si miesi wolno. Za wa-ciwoci ciasta ytniego odpowiedzialne s przede wszyst-kim pentozany wykazujce bardzo du lepko w roztwo-rach wodnych. Std te ciasto ytnie charakteryzuje si wysok lepkoci i plastycznoci, a nieznaczn podatno-ci na rozciganie i nisk sprystoci.

Wybierajc optymaln prdko miesienia ciasta naley pamita o wszystkich parametrach, czyli o zuyciu energii (pobieranej mocy), temperaturze ciasta, czasie miesienia oraz waciwociach mki ytniej.

W zwizku z tym, najlepsz prdkoci obrotow miesienia okazuje si prdko, z jak dziaaa miesiarka typu GM 2. Pracowaa ona z najwiksz stabilnoci, nie powodujc duych skokw poboru mocy, a ciasto uzyskane z tego mie-sienia osigno optymaln temperatur. W przypadku miesiarki J Sadkiewicz, o wyszych obrotach mieside, zaobserwowano znaczne skoki poboru mocy przez urz-dzenie. Ich wzrost mg by spowodowany oblepianiem si

mieside ciastem, a spadek wyrzucaniem tego ciasta z mie-side i ich chwilowym obracaniem si bez ciasta.

Wnioski

1. Tworzeniu jednolitej struktury ciasta towarzyszy kolej-no wzrost, spadek, a nastpnie ustabilizowanie poboru mocy napdu miesiarki. Pocztkowy skok poboru mocy wiadczy o tym, e mieszanina jest gruzekowata, niejedno-lita, nastpuje wizanie wody przez mk. Pniej dochodzi do ujednolicenia mieszaniny i wygadzenia tekstury ciasta, a przez to pobr mocy przez miesiark obnia si. 2. Kinetyka zmiany mocy podczas miesienia ciasta zaley od intensywnoci miesienia (prdkoci obrotowej). Im wiksze prdkoci obrotowe miesiarki, tym pobr mocy przez miesiark jest wikszy. 3. Wysza prdko obrotowa miesiarki przekada si na wysz temperatur kocow ciasta. Ciasta ytnie powinno si miesi wolno, zapewniajc rwnomierny dostp wody do skadnikw rozpuszczalnych mki. 4. Z punktu ekonomicznego nieopacalne jest zbyt dugie miesienie ciasta ze wzgldu na ponoszone koszty energii elektrycznej. Czas miesienia w odniesieniu do jakoci i smaku pieczywa powinien zosta zoptymalizowany. Z otrzymanych wynikw stwierdzono, e najkorzystniejszy jest czas 5 minut. Literatura

1. Ambroziak Z. 1998. Produkcja piekarskociastarska, cz.1. WSiP, Warszawa. 2. Ambroziak Z., Kowalczuk M., Lipiska H., Lubczyska H., Staszewska E. 2002. Piekarstwo (receptury, normy, porady i przepisy prawne). Zakad Badawczy Przemysu Piekarskie-go, Handlowo Usugowa Spdzielnia Samopomoc Chop-ska, Warszawa. 3. Diakun J. 2009. Moc i energia miesienia ciasta z mki pszen-nej i ytniej. Inynieria i Aparatura Chemiczna, (4), 2627. 4. Gsiorowski h., URBANOWICZ M. 1993. Chleb w ywieniu zdrowego i chorego czowieka. PTT, Pozna. 5. Piekut M. 2008. Konsumpcja pieczywa w polskich gospo-darstwach domowych. Przegld Piekarski i Cukierniczy, (7), 3435. 6. widerski F. 2003. Towaroznawstwo ywnoci Przetwo-rzonej. Wyd. SGGW, Warszawa.

Katarzyna Szczepaska Politechnika Koszaliska

Katedra Procesw i Urzdze Przemysu Spoywczego ul. Racawicka 1517, 75620 Koszalin

tel. (094) 3478402 email: katarzyna.szczepanska@tu.koszalin.pl

Temperatura pocztkowa: 27,3C Temperatura kocowa: 32,2C Energia: 0,05 kWh

file:///E:/czasopismo/IPS%203-poprawne/gotowe/Szczpaska/%20katarzyna.szczepanska@tu.koszalin.pl

pobr

ano z

www

.ips.w

m.tu.

kosz

alin.p

l

Katarzyna SZCZEPASKA, Jarosaw DIAKUN

36 Inynieria Przetwrstwa Spoywczego 3/42012(3)