MINISTERUL EDUCAŢIEI, CERCETĂRII ŞI TINERETULUI

UNIVERSITATEA “DUNĂREA DE JOS” DIN GALAŢI

FACULTATEA DE ŞTIINŢA ŞI INGINERIA ALIMENTELOR

CERCETĂRI PRIVIND ACTIVITATEA DROJDIEI ÎN ALUAT. Aspecte tehnologice

TEZA DE DOCTORAT

REZUMAT

Conducător ştiinţific: Prof.univ. dr. ing. Despina BORDEI

Autor :

ing. Daniela Victoriţa Voica

2

3

CUVÂNT ÎNAINTE

Drojdiile, cele mai importante microorganisme cu implicaţii atât în cercetare, cât şi în

industrie, au contribuit de-a lungul timpului la progresul şi dezvoltarea ştiinţei. Din timpuri

străvechi brutarii au folosit aceste microorganisme pentru fermentarea aluatului la fabricarea pâinii.

Producţia de drojdie folosită exclusiv la fabricarea produselor de panificaţie, datează din

ultima parte a sec. al XIX–lea. În industria de panificaţie, culturile starter comerciale de drojdie

sunt culturi specializate pentru procese biotehnologice specifice, derivate din diversitatea

sortimentală a produselor, calitatea acestora sau eficienţa economică a tehnologiilor.

Teza de doctorat „Cercetări privind activitatea drojdiei în aluat. Aspecte tehnologice”

a urmărit prin experimentările efectuate să optimizeze consumul de drojdie pentru procesul

tehnologic de fabricare al pâinii, funcţie de tipul drojdiei şi activitatea ei fermentativă.

Vreau să cred că munca mea, concretizată în această lucrare, va contribui într-o măsură cât

de mică la progresul industriei de panificaţie, un domeniu minunat, în care am avut privilegiul să

pătrund.

Nu aş fi reuşit să-mi finalizez acest vis dacă alături de mine nu s-ar fi aflat oameni

deosebiţi care m-au îndrumat şi sprijinit.

Vreau să-i mulţumesc în mod deosebit doamnei prof. univ.dr.ing. Despina Bordei care m-a

coordonat cu profesionalism şi care a ştiut să mă călăuzească pe drumul cel bun într-o manieră

elegantă şi distinsă.

Exprim recunoştinţa mea tuturor celor care m-au ajutat la realizarea acestei lucrări,

specialiştilor de la Rompak, 7 Spice, IBA, colegilor de la Rompan, care mi-au fost alături în

această perioadă dificilă, d-nei dr. ing. Georgiana Codina o prietenă adevărată, familiei Govoreanu.

Mulţumesc din suflet domnului Aurel Popescu care m-a susţinut şi încurajat ori de câte ori

am avut nevoie.

Exprim mulţumirile mele familiei şi în special fetiţei mele Cristina, care a trecut în tot

acest timp printr-o perioadă grea, privată fiind de atenţia totală care i s-ar fi cuvenit.

Ing. Daniela Voica

4

CUPRINSUL TEZEI

Introducere 6 Obiectivele ştiinţifice ale tezei 9 1. STUDIU DOCUMENTAR 11 1.1. DROJDII. CONSIDERAŢII GENERALE 11 1.1.1. Răspândirea drojdiilor 11 1.1.2. Aspecte privind taxonomia şi biologia drojdiilor 12

1.1.2.1. Caractere morfologice generale ale drojdiilor 15 1.1.2.2. Structura celulei de drojdie 15 1.1.2.3. Caractere fiziologice generale ale drojdiilor 18

1.1.3. Implicaţiile drojdiilor Saccharomyces cerevisiae în biotehnologia alimentelor 19 1.2. DROJDIA DE PANIFICAŢIE DE TIPUL Saccharomyces Cerevisiae 22 1.2.1. Specii de drojdii utilizate în panificaţie 22 1.2.2. Caracterizarea drojdiei Saccharomyces cerevisiae 24 1.2.3. Ciclul de viaţă al drojdiei Saccharomyces cerevisiae 26 1.2.4. Componenţi chimici şi biochimici ai drojdiei de panificaţie Saccharomyces cerevisiae

28

1.2.5. Particularităţi în activitatea fiziologică a drojdiei de panificaţie Saccharomyces cerevisiae

31

1. 2.5.1. Metabolismul drojdiilor 32 1. 2.5.2. Fermentaţia alcoolică 35 1.2.5.3. Respiraţia 39 1.2.5.4. Procese biochimice la păstrarea drojdiei de panificaţie Saccharomyces

cerevisiae 43

1.2.6. Drojdia de panificaţie comercială 44 1.2.6.1. Tipuri comerciale de drojdie de panificatie Saccharomyces cerevisiae 45

1.3.ACTIVITATEA ÎN ALUAT A DROJDIEI DE PANIFICAŢIE DE TIPUL Saccharomyces Cerevisiae

53

1.3.1. Microbiota aluatului 53 1.3.2. Procese biochimice care au loc în aluat sub acţiunea drojdiei de panificaţie. Dinamica fermentării glucidelor

56

1.3.3. Factori care influenţează activitatea drojdiei de panificaţie în aluat 59 1.3.3.1. Influenţa temperaturii 60 1.3.3.2. Influenţa presiunii osmotice 62 1.3.3.3. Influenţa cantităţii de drojdie adăugată 68 1.3.3.4. Influenţa concentraţiei ionilor de hidrogen (pH) 69 1.3.3.5. Influenţa consistenţei aluatului 71 1.3.3.6. Influenţa compoziţiei mediului aluat 71 1.3.3.7. Influenţa adaosului de conservanţi naturali 72 1.3.3.8. Stadiul actual al cercetărilor privind influenţa condiţiilor de fabricare a pâinii

asupra dinamicii de fermentare a glucidelor în aluat 74

2.MATERIALE, METODE DE ANALIZĂ ŞI APARATURĂ UTILIZATĂ ÎN EXPERIMENTĂRI

78

2.1.MATERIALE FOLOSITE ÎN DETERMINĂRI 78 2.1.1.Drojdia de panificaţie Saccharomyces cerevisiae 79 2.1.2.Făina albă de grâu 80 2.1.3.Alte materiale 81 2.2. METODE DE ANALIZĂ ŞI APARATURĂ FOLOSITE LA DETERMINĂRI 81 2.2.1. Metode de determinare a indicatorilor de calitate ai materiilor prime şi ai produselor finite

81

5

2.2.2. Metode de analiză adaptate în funcţie de condiţiile specifice prezentei cercetări 84 2.2.2.1. Determinarea capacităţii făinii de a forma şi de a reţine gazele de fermentare.

Dezvoltarea aluatului. Metoda reofermentografică. 84

2.2.2.2. Determinarea glucidelor din aluat. Metoda HPLC 88 - High Performance Liquid Chromatography

2.2.2.3. Determinarea capacităţii de fermentare a drojdiei de panificaţie în aluat. Metoda fermentografică SJA

90

2.2.2.4. Proba de coacere. Determinarea parametrilor de calitate ai produselor finite. 92 2.3. METODOLOGIA DE EFECTUARE A DETERMINĂRILOR 92 2.4. APRECIEREA INDICATORILOR DE CALITATE 94 3. EXPERIMENTĂRI CU PRIVIRE LA ACTIVITATEA DROJDIEI ÎN ALUAT. ASPECTE TEHNOLOGICIE - REZULTATE ŞI DISCUŢII-

98

3.1. CERCETĂRI PRIVIND DINAMICA FERMENTĂRII GLUCIDELOR ÎN ALUAT

98

3.1.1.Determinarea cantitativă şi calitativă a glucidelor fermentescibile din diferite probe de făină

101

3.1.2.Studiul dinamicii de fermentare de către drojdia de panificaţie Saccharomyces cerevisiae a glucidelor din aluat în timpul procesului tehnologic

103

3.1.3. Concluzii parţiale 113 3.2.CERCETĂRI PRIVIND ACTIVITATEA FERMENTATIVĂ A UNOR TIPURI COMERCIALE DE DROJDII ÎN ALUAT

115

3.2.1. Caracterizarea microbiologică şi biochimică a unor tipuri comerciale de drojdie de panificaţie

115

3.2.1.1. Capacitatea fermentativă a diferitelor tipuri de drojdie de panificaţie în aluat 118 3.2.1.2. Reţinerea gazelor de fermentare în aluat şi dinamica dezvoltării aluatului

preparat cu diferite forme de drojdie comercială 124

3.2.2. Concluzii parţiale 129 3.3. CERCETĂRI PRIVIND INFLUENŢA DIVERŞILOR FACTORI ASUPRA ACTIVITĂŢII FERMENTATIVE A DROJDIEI DE PANIFICAŢIE ÎN ALUAT

131

3.3.1. Influenţa compoziţiei făinurilor asupra puterii de creştere a drojdiei 132 3.3.2.Influenţa cantităţii şi a formei în care este prezentă drojdia asupra degajărilor de dioxid de carbon la fermentarea aluatului

134

3.3.2.1. Variaţia degajărilor de dioxid de carbon în funcţie de forma în care este prezentă drojdia utilizată

135

3.3.2.2.Variaţia degajărilor de dioxid de carbon în funcţie de cantitatea de drojdie utilizată

141

3.3.2.3.Concluzii parţiale 145 3.3.3. Influenţa caracteristicilor de calitate ale făinii asupra degajărilor de dioxid de carbon în timpul fermentării

146

3.3.3.1.Concluzii parţiale 153 3.3.4. Influenţa adaosului de zaharoză asupra activităţii fermentative a drojdiei în timpul procesului de fermentare

154

3.3.4.1. Variaţia degajărilor de dioxid de carbon în funcţie de cantitatea de zaharoză şi forma drojdiei utilizate

155

3.3.4.2.Variaţia activităţii fermentative a drojdiei uscate active în funcţie de variaţia concentraţiei de zaharoză şi caracteristicile de calitate ale probelor de făină

162

3.3.4.3. Concluzii parţiale 166 3.3.5. Influenţa consistenţei aluatului asupra degajărilor de dioxid de carbon în timpul fermentării

167

3.3.5.1.Variaţia degajărilor de dioxid de carbon în funcţie de variaţia consistenţei aluatului preparat din făina F1 şi a formei de drojdie utilizată

168

3.3.5.2. Variaţia degajărilor de dioxid de carbon în funcţie de variaţia consistenţei aluatului preparat din făina F3 şi a formei de drojdie utilizată

172

6

3.3.5.3. Concluzii parţiale 174 3.4. CERCETĂRI PRIVIND VARIAŢIA CARACTERISTICILOR DE CALITATE ALE PRODUSULUI FINIT ÎN FUNCŢIE DE TIPUL, CANTITATEA ŞI CALITATEA MATERIILOR PRIME

176

3.4.1.Evoluţia caracteristicilor de calitate ale produsului finit sub influenţa calitativă şi cantitativă a culturii de drojdei şi a parametrilor de calitate ai făinii

177

3.4.1.1.Influenţa formei şi a cantităţii de drojdie asupra caracteristicilor de calitate ale pâinii obţinute cu proba de făină F1

177

3.4.1.2.Influenţa formei şi a cantităţii de drojdie asupra caracteristicilor de calitate ale pâinii obţinute cu proba de făină F2

180

3.4.1.3.Concluzii parţiale 185 3.4.2.Evoluţia caracteristicilor de calitate ale produsului finit sub influenţa adaosului de zaharoză

185

3.4.2.1. Influenţa formei de drojdie şi a cantităţii de zaharoză asupra caracteristicilor de calitate ale produsului finit obţinut din făina F1

185

3.4.2.2. Influenţa formei de drojdie şi a cantităţii de zaharoză asupra caracteristicilor de calitate a produsului finit obţinut din făina F2

188

3.4.2.3. Concluzii parţiale 191 3.4.3. Evoluţia caracteristicilor de calitate ale produsului finit sub influenţa variaţiei consistenţei aluatului

192

3.4.3.1. Influenţa formei de drojdie şi a consistenţei aluatului asupra caracteristicilor de calitate ale pâinii preparate cu proba de făină F1

193

3.4.3.2. Influenţa formei de drojdie şi a consistenţei aluatului asupra caracteristicilor de calitate ale pâinii preparate cu proba de făină F2

195

3.4.3.3. Concluzii parţiale 198 3.5. Proiectarea sistemică a procesului de investigare DOE - DESIGN OF EXPERIMENTS pentru îmbunătăţirea procesului tehnologic de fabricare a pâinii folosind drojdia uscată activă

200

201 3.5.1. Considerente DOE: metodologia de lucru şi matricea experimentală 202 3.5.1.1.Intervalul de selecţie pentru diferiţi factori 204 3.5.1.2. Normalizarea factorilor

3.5.1.3. Fundamentarea metodologiei suprafeţei de răspuns (RSM)

205 205 3.5.2. Evaluarea modelului de răspuns legată de proiectarea experimentală desfăşurată

folosind un model pătratic 206 3.5.2.1. Analiza statistică a modelului obţinut prin ANOVA şi stabilirea

coeficienţilor de regresie 208 3.5.2.2. Identificarea şi analizarea punctelor staţionare pentru stabilirea

suprafeţelor şi analizarea RSM în spaţiu de proiectare cu constrângeri de tip interval (cutie)

210 3.5.2.3. Identificarea modelului statistic şi simplificarea corespunzătoare modelului

211 3.5.2.4. Optimizarea punctului de operare 212 3.5.3. Rezultate, discuţii, concluzii parţiale 230 3.5.4. Definirea problemei de optimizare 230 3.5.4.1Optimizarea ţintă 232 3.5.4.2.Optimizarea senzitivitate

Concluzii generale 235 Bibliografie 239 Anexe 249 Lucrări publicate sau comunicate pe problematica tezei de doctorat i-v

7

STRUCTURA TEZEI

Teza de doctorat conţine 281 pagini structurate astfel: partea documentară este alcătuită

din 77 pagini, partea experimentală este prezentată pe cuprinsul a 162 pagini, iar anexele sunt redate în 32 pagini. Lucrarea conţine 122 figuri şi 71 tabele iar anexele sunt prezentate sub forma a 59 figuri. Pentru elaborarea tezei s-au utilizat 163 referinţe bibliografice.

OBIECTIVELE ŞTIINŢIFICE ALE TEZEI

Drojdia de panificaţie este la ora actuală cel mai folosit microorganism în industria

alimentară. Scopul principal al adăugării drojdiilor este afânarea aluatului pentru obţinerea unor produse poroase, cu volum mare. Pentru aceasta de-a lungul timpului au fost selecţionate mai multe specii şi tulpini de drojdii cu potenţial ridicat de formare a dioxidului de carbon şi care sunt adaptabile la condiţiile din mediul aluat. Drojdia cea mai utilizată în prezent aparţine, conform clasificării elaborate de Hansen în 1904, speciei Saccharomyces cerevisiae, drojdie de fermentaţie superioară, drojdie din genul Saccharomyces, familia Saccharomycetaceae, ordinul Endomycetales, subdiviziunea Ascomycotina. Ea se prezintă astăzi, în comerţ, în mai multe forme diferite: drojdia comprimată (proaspătă), drojdie uscată activă, drojdie uscată activă protejată şi drojdie uscată instant. Alegerea unei anumite forme comerciale de drojdie pentru obţinerea unei pâini de calitate se realizează luând în considerare calitatea drojdiei, reducerea costurilor de producţie, controlul şi/sau automatizarea fluxurilor tehnologice de fabricaţie.

Calitatea tehnologică a drojdiei de panificaţie este dependentă de viteza cu care aceasta se adaptează la condiţiile din aluat (conţinut de zaharuri, temperatură, pH, conţinut în oxigen, activitatea apei etc.) care trebuie să fie bine stabilite, astfel încât să se producă o cantitate cât mai mare de gaze şi să se asigure o fermentaţie cât mai uniformă pe parcursul fermentării aluatului. Având în vedere conceptul actual de calitate în perspectiva stabilirii oportunităţii de aplicare, a identificării celor mai potrivite forme comerciale de drojdie de panificaţie şi a relaţionării acestora cu diferiţi factori din mediul aluat pentru creşterea nivelului calitativ al produselor de panificaţie, studiile şi cercetările prezentate în Teza de doctorat cu tema „Cercetări privind activitatea drojdiei în aluat. Aspecte tehnologice” au fost axate pe îndeplinirea următoarelor obiective:

Realizarea unui studiu documentar dedicat principalelor aspecte biologice, fiziologice şi biochimice referitoare la drojdia de panificaţie Saccharomyces cerevisiae, precum şi la rolul acţiunii acesteia în mediul aluat şi a modului de adaptare la diferiţi factori de mediu;

Elaborarea, pe baza informaţiilor existente în literatura de specialitate, a unui studiu documentar care să releve stadiul actual al cunoaşterii în domeniul utilizării diferitelor forme comerciale de drojdie de panificaţie de tipul Saccharomyces cerevisiae în procesele tehnologice de obţinere a pâinii;

Realizarea unor cercetări cu privire la capacitatea de fermentare a diferitelor forme comerciale de drojdie de panificaţie de tipul Saccharomyces cerevisiae şi a modului în care acestea fermentează zaharurile din aluatul format dintr-o făină de calitate medie pentru panificaţie;

Identificarea formelor comerciale de drojdie de panificaţie de tipul Saccharomyces cerevisiae care se pretează a fi utilizate cel mai bine în procesul tehnologic, pentru îmbunătăţirea calităţii produselor de panificaţie în urma testelor de fermentare efectuate;

Identificarea unor doze optime sau recomandabile de drojdie de panificaţie pentru formele comerciale (drojdie comprimată şi drojdie uscată activă) care au obţinut cele mai bune rezultate în urma testelor de fermentare efectuate;

Reliefarea unui studiu referitor la impactul pe care-l are suplimentarea făinurilor cu zaharoză asupra capacităţii fermentative a drojdiei comprimate, a drojdiei uscate active şi a calităţii pâinii obţinute în urma efectuării testelor de coacere;

Stabilirea consistenţei corespunzătoare a aluatului necesară pentru a induce cea mai bună capacitate de fermentare a drojdiei de panificaţie şi cele mai bune caracteristici fizice ale pâinii rezultate pentru cele două forme comerciale de drojdie analizate;

8

Optimizarea procesului tehnologic de fabricare a pâinii folosind drojdia uscată activă prin proiectarea sistemică cu ajutorul procesului de investigare DOE - DESIGN OF EXPERIMENTS.

MATERIALE, METODE DE ANALIZĂ ŞI APARATURĂ UTILIZATĂ ÎN

EXPERIMENTĂRI

Pentru efectuarea cercetărilor au fost utilizate patru forme comerciale de drojdie de panificaţie Saccharomyces cerevisiae şi trei probe de făină albă de grâu ( tabel 2.1.):

Tabel 2. 1. Materiale utilizate în experimentări

Materiale utilizate în experimentări

Codificare

Sursa

Drojdie comprimată proba A S.C. Rompak S.A., România

Drojdie uscată instant proba B S.C. Rompak S.A., România

Drojdie uscată activă proba C S.C. Rompak S.A., România

Drojdie uscată instant proba D S.C. EDR Ingredients, România

Făină albă de grâu F1 S.C. Sapte Spice S.A., România

Făină albă de grâu F2 S.C. Dobre şi Fii SRL, România

Făină albă de grâu F3 S.C. Galmopan S.A., România

2.1.1.Drojdia de panificaţie Saccharomyces cerevisiae

Tabel 2.2. Proprietăţile chimice, biochimice şi organoleptice ale probelor de drojdie utilizate, determinate în laboratorul S. C. Rompak Drojdie de panificaţie Drojdie

comprimată proba A

Drojdie uscată instant

proba B

Drojdie uscată activă

proba C

Drojdie uscată instant

proba D PROPRIETĂŢI CHIMICE Umiditate,% 67,48 4,5 6,5 5

Substanţă uscată, % 32,52 95,5 93,5 95 Conţinut de proteină, % su

40 42 42 41

PROPRIETĂŢI BIOCHIMICE Capacitate de dospire în aluat, la fermentograf, ml CO2 degajaţi în 1 h, 2 h de fermentare şi total CO

740/1190/1930

2

1000 1000 1000

E. colli, UFC/g <100 <100 <100 <100

Bacterii coliforme, UFC/g

<10000 <10000 <10000 <10000

Mucegaiuri, UFC/g <100 <100 <100 <100

9

2.1.2. Făina albă de grâu

Tabel 2.3. Proprietăţile fizico-chimice, reologice şi organoleptice ale probelor de făină utilizate, determinate în laboratorul IBA – Institutul de Bioresurse Alimentare Proba de făină albă de grâu F 1 F 2 F 3

Indicatori fizico-chimici Umiditate, % 14,6 14 14 Aciditate, grade 3,2 2,3 2,2 Gluten umed, % 27,2 25,2 25,69 Indice de deformare al glutenului, mm 6 1,5 1,5 Cenuşă, % s.u. 0,65 0,65 0,65 Conţinut de proteine, % s.u. 11,46 10,25 11,85 Grăsime, % s.u. 1,5 1,3 1,7 Glucide totale, % 75,27 73,54 76,42 Indice de cădere, sec 354 446 386 Indice de sedimentare Zeleny, ml 27 24 32 Gluten index 90 94 93 Granulozitate: - rest pe sita din ţesătură tip „mătase” cu lat. de 180 microni (nr. 8), % min - trece prin sita nr.10.

1,2

85,2

1,2

85,3

1,2

85,4

Indicatori reologici Alveograma P, mm H2 65 O 98 105 L, mm 62 28 34 G 17,5 11,8 13 W, E-4J 121 119 151 P/L 1,05 3,5 3,09 Farinograma Capacitate de hidratare % 57,1 63 62,5 Dezvoltare, min 1,7 1,8 2 Stabilitate, min 2,4 2,4 2,5 Înmuiere, uF 83 77 123 Extensograma

45/ 90/ 135 min Rezistenţă la extensie 138 - 62 - 23 203–218- 198 170 – 174 - 122 Extensibilitate, mm 149 – 142 - 89 150 –129- 123 137 – 124 - 129 Energie, cm 35 – 15 – 4 2 56 – 46 - 36 39 – 35 - 24

Proprietăţile organoleptice Culoare –aspect Alb-gălbui, cu nuanţă slab cenuşie şi fine particule

de tărâţe Miros Plăcut, specific făinii, fără miros de mucegai, de

încins sau alt miros străin Gust Normal, puţin dulceag, nici amar, nici acru, fără

scrâşnet la mestecare (datorită impurităţilor minerale: pământ, nisip, etc.)

2.2.1. Metode de determinare a indicatorilor de calitate ai materiilor prime şi ai

produselor finite

Metodele de determinare a indicatorilor de calitate ai probelor de drojdie, de făină, precum şi cei ai produselor finite au fost metodele de analiză standardizate sau validate, după cum se poate observa în tabelul 2.4.

10

Tabel 2.4. Metode de determinare utilizate în experimentări Indicator de calitate determinat

U.M. Metoda de determinare Aparatură utilizată

Determinarea numărului de celulele de drojdie viabile

% Metoda cu albastru de metilen

Cameră Thoma microscop

Determinarea capacităţii de dospire a drojdiei în aluat – Puterea de creştere a drojdiei

min Metoda STAS Termostat

Proba de coacere Metoda STAS Cuptor de laborator

Umiditate % SR 90-2007 Termobalanţă

Cenuşă % s.u. SR 90-2007 Cuptor de calcinare Conţinut de proteine % s.u. metoda Kjeldahl

SR ISO 1871-2002/ STAS 90-88;

Instalaţie Kjeldahl

Gluten umed % SR EN ISO 21415-2/2008

Glutomatic

Indice de deformare al glutenului

mm SR 90/2007 Etuvă

Indice de cădere sec SR ISO 3093/2007 Aparat Falling Number

Indice de sedimentare Zeleny ml SR 90/2007 Aparat Zeleny Farinogramă SR ISO 5530-1/1999 Farinograf

Brabender Alveogramă ICC 121/1992

SR ISO 5530-4:2002 Alveo-consistograf

Chopin Extensogramă SR ISO 5530-2:1999 Extensograf

Brabender 2.2.2. Metode de analiză adaptate în funcţie de condiţiile specifice prezentei cercetări

2.2.2.1. Determinarea capacităţii făinii de a forma şi de a reţine gazele de fermentare. Dezvoltarea aluatului. Metoda reofermentografică. Pentru a se determina capacitatea făinii de a forma şi de a reţine gaze în timpul fermentării, s-a recurs la studierea dezvoltării probei de aluat care fermentează la parametri impuşi de un protocol ales, prin măsurarea înălţimii aluatului cu ajutorul unui senzor de presiune şi determinarea cantităţii de gaze formate şi reţinute de aluat prin intermediul unui circuit pneumatic care înregistrează creşterea presiunii gazelor de fermentare. 2.2.2.2. Determinarea glucidelor din aluat. Metoda HPLC

Pentru a se putea observa activitatea drojdiei de panificaţie a fost necesar să se urmărească

evoluţia concentraţiei de zaharuri fermentescibile pe toată perioada de fermentare a aluaturilor fabricate cu diferite probe comerciale de drojdie. Monoglucidele (glucoză, fructoză, zaharoză, maltoză) au fost dozate printr-o metodă HPLC, cu detecţie IR, utilizând echipamentul Agilent 1200 Series cuplat cu detector de indice de refracţie (RID). Pentru aceasta s-a realizat în cadrul laboratoarelor Centrului de Cercetare pentru controlul calităţii produselor agroalimentare din cadrul Facultăţii de Horticultură o metodă de determinare a glucidelor din făina de grâu şi din aluat, folosind un sistem HPLC Agilent 1200 Series.

Determinarea concentraţiei glucidelor studiate (glucoză, fructoză, zaharoză, maltoză) se realizează datorită separării acestora din aluat pe baza timpilor diferiţi de retenţie în coloana cromatografică şi indicelui de refracţie specific.

- High Performance Liquid Chromatography

11

2.2.2.3.Determinarea capacităţii de fermentare a drojdiei de panificaţie în aluat. Metoda fermentografică SJA.

Înregistrarea în timp a gazelor formate la fermentarea unui aluat fabricat din făină, apă, drojdie şi sare, în condiţii cunoscute de temperatură, s-a realizat în cadrul laboratorului de la SC Rompak, cu ajutorul fermentografului SJA. Aparatul este format din trei camere de fermentare termostatate, ce pot lucra independent, cu un volum de 1100 ml fiecare. În aceste camere se introduce câte o formă ce conţine proba de aluat. Camerele de fermentare au un sistem de închidere etanşă, astfel încât dioxidul de carbon format la fermentare împinge un piston care este în legătură cu sistemul de înregistrare al aparatului. Evoluţia degajărilor de dioxid de carbon se înregistrează pe o diagramă specială înfăşurată pe un tambur care se roteşte. Se fixează peniţa la „zero” în momentul pornirii cronometrului şi rezultă un grafic al volumului de dioxid de carbon format în timp. 2.3. METODOLOGIA DE EFECTUARE A DETERMINĂRILOR

În prezenta lucrare s-a studiat activitatea fermentativă a 3 forme comerciale de drojdie de panificaţie Saccharomyces cerevisiae - comprimată, uscată activă şi uscată instant - în aluaturi fabricate cu diferite probe de făină.

Pentru a se putea face o comparaţie corectă între activităţile fermentative, a trebuit să se stabilească echivalenţa în cantităţile de drojdie utilizate, astfel încât să se lucreze cu acelaşi număr de celule de cultură starter, indiferent de forma sub care este adăugată. Astfel, pentru stabilirea exactă a cantităţilor de drojdie ce se vor utiliza în determinări, s-a calculat numărul de celule viabile pentru drojdie studiate, folosind metoda cu albastru de metilen. Principiul de lucru al acestei metode constă în faptul că albastrul de metilen pătrunde atât în celulele vii cât şi în celulele autolizate, dar în celulele vii sunt active enzimele reductaze care reduc indicatorul redox la un leucoderivat incolor.

Cu ajutorul unei camere de numărare Thoma s-a determinat numărul total de celule viabile, numărul de celule înmugurite şi cel de celule autolizate pentru probele de drojdie utilizate (Tabel 2.5.).

Tabel 2.5. Caracteristicile biologice ale culturilor de drojdie (Voica D. 2009) Tipul drojdiei Caracteristicile biologice ale culturilor starter

Număr total de celule /g s.u. (Nt)

Grad de înmugurire

Număr total de celule autolizate /g s.u. (Na)

Grad de autoliză, % Na/Nt

Drojdie comprimată proba A

23,47 10 Nu s-au evidenţiat celule înmugurite

8

0, 604 10 2,5 8

Drojdie uscată activă proba C

7,80 10 Nu s-au evidenţiat celule înmugurite

8

0,796 x 10 10,2 8

La calculul cantităţilor de drojdie ce urmează a fi folosite în determinări se va ţine seama de faptul că proporţia de utilizare drojdie comprimată: drojdie uscată activă = 3:1, stabilită în funcţie de numărul de celule/g substanţă uscată de drojdie. (Număr de celule /g substanţă uscată drojdie comprimată) / (Număr de celule /g substanţă uscată drojdie uscată activă) = (23,47 x 10 8 ) / (7,80 x 10 8

Drojdia comprimată a fost utilizată numai după ce a fost adusă în formă de suspensie.

) = 3 Pentru o corectă efectuare a experimentelor s-au avut în vedere următoarele aspecte legate de modul de utilizare a probelor de drojdie la fabricarea aluaturilor:

Spre deosebire de drojdia comprimată care poate să disperseze şi în apă rece, temperatura apei în timpul rehidratării drojdiei uscate e importantă. Când drojdia este sub formă uscată, membrana celulei devine mai permeabilă şi în timpul rehidratării membrana se recompune. Temperatura optimă a apei este de 38 °C. Apa călduţă conduce la un proces mai rapid de refacere a membranei, în timp ce apa rece încetineşte acest proces pentru că permite constituenţilor celulei să migreze. Efectul nu este mare între 21-35°C, dar la temperaturi mai mici aprox ¼, ½ dintre constituenţii celulelor se pot pierde. Această acţiune afectează activitatea drojdiei astfel: majoritatea enzimelor

12

constitutive nu vor fi afectate, dar substanţele minerale solubile care asigură activitatea enzimelor sunt îndepărtate. Chiar în condiţii normale glutationul este eliberat şi poate afecta consistenţa aluatului. Glutationul contribuie la formarea unui aluat moale şi poate cauza formarea unui aluat lipicios.

Partea experimentală a lucrării de cercetare a fost structurată în patru etape: • În prima etapă a cercetării s-a urmărit comportamentul celor 4 probe de drojdie în aluaturile fabricate cu o singură probă de făină F1. S-a evidenţiat faptul că probele de drojdie A şi C au un comportament optim, motiv pentru care aceste probe vor fi folosite în continuare în cercetare. • În partea a doua a studiului experimental s-a urmărit variaţia degajărilor de dioxid de carbon în timpul fermentării aluaturilor preparate din făinuri cu caracteristici de calitate diferite (probele F1 şi F 3), la care s-au adăugat cele două probe de drojdie (comprimată A şi uscată activă C). S-au realizat experimente în care s-a variat atât concentraţia de drojdie cât şi tipul acesteia, dar şi adaosul de zahăr şi utilizarea de făinuri cu capacităţi diferite de hidratare, valori pentru indici de deformare diferiţi şi indici de cădere diferiţi. • În patrea a treia a studiului s-a urmărit influenţa variaţiilor factorilor studiaţi în partea a doua asupra proprietăţilor fizico-chimice ale produselor de panificaţie finite. • În etapa a patra s-a realizat optimizarea procesului tehnologic de fabricare a pâinii folosind drojdia uscată activă prin proiectarea sistemică cu ajutorul procesului de investigare DOE - DESIGN OF EXPERIMENTS, prin tehnici de analiză statistică aplicate datelor experimentale obţinute prin efectuarea probelor de coacere.

3. EXPERIMENTĂRI CU PRIVIRE LA ACTIVITATEA DROJDIEI ÎN ALUAT.

ASPECTE TEHNOLOGICIE - REZULTATE ŞI DISCUŢII -

Cercetările întreprinse în faza de laborator s-au axat, în principal, pe următoarele direcţii de cercetare: Studiul privind dinamica fermentării glucidelor în aluat, apreciată prin determinarea

cantitativă a acestora pe parcursul fermentării de către diferite forme comerciale de drojdie de panificaţie de tipul Saccharomyces cerevisiae; Studiul activităţii fermentative a unor tipuri comerciale de drojdii în aluat prin

monitorizarea dinamicii degajărilor de gaze; Studii privind influenţa diverşilor factori asupra activităţii fermentative a drojdiei de

panificaţie în aluat; Studii privind variaţia caracteristicilor de calitate ale produsului finit în funcţie de tipul,

cantitatea şi calitatea materiilor prime utilizate; Studii privind optimizarea procesului tehnologic de fabricare a pâinii folosind drojdia

uscată activă prin proiectarea sistemică cu ajutorul procesului de investigare DOE - DESIGN OF EXPERIMENTS, prin realizarea probelor de coacere. 3.1. CERCETĂRI PRIVIND DINAMICA FERMENTĂRII GLUCIDELOR ÎN ALUAT

Fermentarea aluatului, etapa procesului tehnologic cu ponderea cea mai mare (începe odată cu operaţia de frământare şi continuă chiar şi în prima parte a coacerii) joacă un rol esenţial în obţinerea produselor de panificaţie de calitate. Produsă de către drojdia de panificaţie, fermentarea are rolul de a maturiza aluatul, astfel încât acesta să fie optim pentru operaţiile de divizare şi coacere.

În urma operaţiei de fermentare, circa 95% din zaharurile fermentate sunt transformate în alcool etilic şi CO2, iar restul de 5% în alcooli superiori, compuşi carbonilici, acizi organici, esteri.

Deoarece procesul de fermentare nu poate avea loc decât dacă sunt asigurate condiţii optime atât în ceea ce priveşte mediul nutritiv cât şi parametri de microclimat, a fost necesar să se studieze succesiv modul în care aceşti parametri influenţează dinamica fermentării glucidelor în aluat.

Cantitatea glucidelor fermentescibile, substratul esenţial pentru desfăşurarea procesului de fermentare pe care îl exercită drojdia de panificaţie în cadrul procesului tehnologic de fabricare al pâinii, variază considerabil în funcţie de proba de făină utilizată.

13

Datorită variaţiei calitative şi cantitative a glucidelor de-a lungul procesului tehnologic de fabricaţie al pâinii, precum şi datorită faptului că nu există în literatura de specialitate date exacte în acest sens, am considerat util să efectuez studii privind variaţia cantitativă şi calitativă a glucidelor fermentescibile din toate probele de făină utilizate, precum şi din aluat pe toată perioada de desfăşurare a etapelor de frământare şi fermentare, în funcţie de calitatea materiilor prime şi particularităţile procesului tehnologic aplicat.

3.1.1. Determinarea cantitativă şi calitativă a glucidelor fermentescibile din diferite probe de făină Experimental, s-a constatat că făina conţine cantităţi variabile de mono, di şi oligozaharide, glucoza şi fructoza fiind singurele monoglucide prezente în cantitate mai mare, în timp ce zaharoza este singurul diglucid prezent în cantitate detectabilă.

Rolul glucidelor solubile din grâu şi din făină este unanim recunoscut, mai ales în panificaţie, unde volumul produselor finite precum şi activitatea fermentativă a drojdiei sunt influenţate de cantitatea de glucide fermentescibile iniţiale ale făinii, dar şi de cantitatea de glucide care se formează de-a lungul fermentării atât datorită enzimelor amilolitice proprii cât şi datorită unor adaosuri externe de enzime.

Efectuarea analizelor s-a realizat în aceleaşi condiţii pentru toate determinările. Toate probele de făină utilizate au fost obţinute prin măcinarea grâului cu moară Büller, iar proprietăţile fizico-chimice, reologice şi organoleptice sunt prezentate în tabelul 2.3.

Concentraţiile de mono şi diglucide solubile s-au determinat în probele de făină albă de grâu cu ajutorul unui gaz cromatograf de înaltă performanţă şi sunt prezentate în tabelul 3.1. Din datele tabelului se observă că pentru toate probele analizate concentraţiile identificate variază în următoarea ordine descrescătoare: zaharoză, maltoză, fructoză, glucoză.

Cel mai mare conţinut de glucide fermentescibile se înregistrează pentru proba de făină F3 (4,03 mg/g făină), dar şi pentru celelalte două probe conţinutul este destul de mare (3,71 mg/g făină). Cel mai ridicat con ţinu t de malto ză (0 , 5 7 mg/ g făin ă) îl are p ro ba de făin ă F2 care a înregistrat şi cea mai mare valoare a indicelui de cădere.

Astfel, cantitatea de glucide solubile şi fermentescibile din proba de făină F1 a fost mai mare de 3,5 mg/g. Zaharoza a fost găsită în cantitatea cea mai mare, ea reprezentând aproximativ 66,5% din totalul glucidelor solubile identificate, urmată de maltoză 13,2%.

Proba de făină F2, deşi are acelaşi conţinut total de glucide fermentescibile ca şi proba F1, are un procent mai mic de zaharoză (58,2%) dar mai mare de maltoză (17,9%). Proba de făină F3, cu cel mai mare conţinut total de glucide fermentescibile, are zaharoză în proporţie de 64,5% şi un procent mic de maltoză (9,18%).

Proporţia cea mai mare de glucoză a fost identificată pentru F3 şi de fructoză pentru F2. Deoarece toate probele de făină analizate au acelaşi grad de extracţie, variaţia conţinutului

de glucide fermentescibile a depins numai de soiul de grâu şi de condiţiile climaterice în care s-a cultivat grâul. Tabel 3.1. Concentraţia glucidelor fermentescibile din făină

Probă analizată Zaharoză mg/g făină

Glucoză mg/g făină

Fructoză mg/g făină

Maltoză mg/g făină

Total mg/g făină

Făină albă de grâu F1 2,47 0,33 0,42 0,49 3,71

Făină albă de grâu F2 2,16 0,45 0,53 0,57 3,71

Făină albă de grâu F3 2,62 0,66 0,38 0,37 4,03

3.1.2. Studiul dinamicii de fermentare de către drojdia de panificaţie Saccharomyces

cerevisiae a glucidelor din aluat în timpul procesului tehnologic În timpul frământării au loc transformări complexe, atât la nivelul proteinelor cât şi la

nivelul glucidelor. Particulele de făină absorb apa şi se formează mici aglomerări, care încep să se unească într-o masă omogenă de aluat, care în timp capătă proprietăţi elastice, corepunzătoare procesului de fabricarea a pâinii. S-a studiat variaţia cantitativă şi calitativă a glucidelor fermentescibile în aluatul fabricat din proba de făină F1 şi cele patru probe de drojdie studiate,

14

după frământare şi diferite perioade de fermentare, folosind cromatografia lichidă de înaltă performanţă cu fază inversă (RP-HPLC). Rezultatele obţinute sunt prezentate în tabelul 3.2. Tabel 3.2. Variaţia concentraţiei glucidelor fermentescibile în aluat Probă analizată Timp, min Zaharoză,

mg/g aluat

Glucoză, mg/g aluat

Fructoză, mg/g aluat

Maltoză, mg/g aluat

Total, mg/g aluat

Aluat fabricat cu proba de făină F1 şi drojdie comprimată proba A

după frământare -- 1,56 5,54 8,43 15,53 60 min fermentare -- 3,09 4,21 12,32 19,62 120 min fermentare

-- 0,14 0,92 15,82 16,88

180 min fermentare

-- 0,31 0,48 8,86 9,65

Aluat fabricat cu proba de făină F1 şi drojdie uscată instant proba B

după frământare 0 min fermentare

-- 0,86 5,03 9,64 14,67

60 min fermentare -- 1,63 3,86 15,08 20,57 120 min fermentare

-- 0,74 1.02 17,52 19,28

180 min fermentare

-- 0,56 0,88 9,56 11,0

Aluat fabricat cu proba de făină F1 şi drojdie uscată activă proba C

după frământare 0 min fermentare

-- 1,64 5,32 7,21 14,17

60 min fermentare -- 0,31 2,75 14,05 17,11 120 min fermentare

-- 0,20 1,64 16,34 19,98

180 min fermentare

-- -- 0,21 7,13 7,34

Aluat fabricat cu proba de făină F1 şi drojdie uscată instant proba D

după frământare 0 min fermentare

-- 1,15 3,56 10,98 15,69

60 min fermentare -- 0,97 1,98 22,14 25,09 120 min fermentare

-- 0,45 1.07 25,76 27,28

180 min fermentare

-- -- 0,87 12,33 13,2

Variaţia cantitativă şi calitativă a glucidelor fermentescibile din aluat la frământare

0,19 0,25 0,29

1,56

5,54

8,43

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Glucoza Fructoza Maltoza

mg gl

ucid/

g alua

t

Inainte de framantarea aluatului Dupa framantarea aluatului

0,2 0,26 0,30,86

5,03

9,64

0

2

4

6

8

10

12

Glucoza Fructoza Maltoza

mg gl

ucid/

g alua

t

Inainte de framantarea aluatului Dupa framantarea aluatului Figura 3.3. Variaţia cantităţii de glucide

fermentescibile la frământarea aluatului preparat din proba de făină F1 şi drojdia comprimată proba A

Figura 3.4. Variaţia cantităţii de glucide fermentescibile la frământarea aluatului preparat din proba de făină F1 şi drojdia uscată instant proba B

0,2 0,26 0,3

1,64

5,32

7,21

0

1

2

3

4

5

6

7

8

Glucoza Fructoza Maltoza

mg

gluc

id/g

alua

t

Inainte de framantarea aluatului Dupa framantarea aluatului

0,2 0,26 0,31,15

3,56

10,98

0

2

4

6

8

10

12

Glucoza Fructoza Maltoza

mg

gluc

id/g

alu

at

Inainte de framantarea aluatului Dupa framantarea aluatului

Figura 3.5. Variaţia cantităţii de glucide fermentescibile la frământarea aluatului preparat din proba de făină F1 şi drojdia uscată activă proba C

Figura 3.6. Variaţia cantităţii de glucide fermentescibile la frământarea aluatului preparat din proba de făină F1 şi drojdia uscată instant proba D

15

Rezultatele obţinute prin determinările efectuate la HPLC, (tabel 3.2.) demonstrează faptul că, după hidroliză, cantităţile de glucide au variat astfel:

în toate cazurile studiate, la sfârşitul frământării, zaharoza care este prezentă în făină (tabel 3.1.) nu a mai fost detectată, fapt explicat prin prezenţa în drojdie a enzimei invertază. Este o enzimă foarte activă, situată în spaţiul periplasmatic al celulei, care a produs hidroliza zaharozei chiar în primele minute de frământare, astfel încât la începutul fermentării, dintre glucidele proprii ale făinii, în aluat sunt prezente numai glucoza şi fructoza dar şi maltoza proprie şi cea rezultată amilolitic prin hidroliza amidonului.

Pentru aluatul preparat din proba de făină F1 şi drojdia comprimată se observă o creştere a conţinutului de glucide fermentescibile în timpul frământării astfel: cantitatea de glucoză a crescut de aproximartiv 8 ori, cantitatea de fructoză de aproximativ 22 ori, în timp ce pentru cantitatea de maltoză s-a înregistrat cea mai mare rată de creştere, de aproximativ 29 ori.

Pentru aluatul preparat din proba de făină F1 şi drojdia uscată instant proba B are loc, de asemenea, o creştere a cantităţilor de glucide fermentescibile cu o rată de creştere de numai 4,3 pentru glucoză, în timp ce pentru fructoză şi maltoză s-au obţinut rate de creştere de 19,3 şi respectiv 32,1, mai mari faţă de aluatul fabricat cu drojdia comprimată.

Pentru aluatul preparat din proba de făină F1 şi drojdia uscată activă proba C se înregistrează o creştere a conţinutului de glucide fermentescibile în timpul frământării. Cantitatea de glucoză se măreşte cu o rată de creştere de 8,2, asemănătoare celei identificate la aluatul fabricat cu drojdia comprimată, fructoza cu 20,46, iar maltoza cu 24.

Pentru aluatul preparat din proba de făină F1 şi drojdia uscată instant proba D s-au înregistrat rate de creştere mici pentru glucoză şi fructoză de 5,75 şi respectiv 13,69, în timp ce cantitatea de maltoză a crescut considerabil cu o rată de creştere de 36,6, cea mai mare înregistrată în cazul determinărilor efectuate.

În toate cazurile studiate, la sfârşitul frământării, cantităţile de glucide fermentescibile au crescut în diferite proporţii. Creşterea cantităţilor de glucoză şi fructoză este pusă pe seama hidrolizei zaharozei, iar creşterea cantităţii de maltoză pe seama hidrolizei amidonului. Cantitatea de fructoză ar mai putea creşte şi prin hidroliza în prezenţa invertazei a rafinozei, triglucid prezent în cantităţi mici în făina de grâu.

Producerea de maltoză începe imediat ce s-a adăugat apă în făină şi creşte cantitativ foarte repede în primele minute de frământare. În cadrul acestei cercetări, formarea maltozei este evidenţiată şi din diagramele de degajare a gazelor, înregistrate cu ajutorul reofermentometrului (capitolul 3.2.).

Variaţia cantitativă şi calitativă a glucidelor fermentescibile în timpul fermentării

aluaturilor, corelată cu calitatea culturii de drojdie Pentru a putea urmări dinamica fermentării glucidelor s-au prelevat probe din aluat din oră

în oră pe toată durata fermentării, iar rezultatele sunt înregistrate în tabelul 3.2. Concentraţia de glucoză (figura 3.7.) variază diferit în timpul fermentării în funcţie de proba de drojdie utilizată la fabricarea aluatului. Pentru aluatul fabricat cu drojdie comprimată concentraţia de glucoză creşte cu o viteză mare în prima oră de fermentare, după care se înregistreză o scădere dramatică în intervalul 60 - 120 minute de fermentare.

O evoluţie asemănătoare, dar cu o viteză de desfăşurare mai lentă se înregistreză şi pentru aluatul fabricat cu drojdie uscată instant proba B. Pentru aluaturile fabricate cu probele D şi C, concentraţia de glucoză scade chiar din prima oră de fermentare, mai accentuat pentru proba C. Acest lucru dovedeşte că drojdiile D şi C fermentează mai rapid glucoza faţă de drojdiile A şi B, drojdia comprimată (drojdia A) fermentând în prima oră de fermentare cel mai lent glucoza.

Creşterea cantităţii de glucoză în prima oră de fermentare se poate datora formării unor cantităţi de glucoză prin amiloliză.

Concentraţia de fructoză (figura 3.8.) înregistrează în prima oră de fermentare o scădere pentru toate tipurile de aluat, cu o viteză mai mare pentru aluatul fabricat cu proba de drojdie C. În ora a doua de fermentare concentraţia de fructoză continuă să scadă cu o viteză mai mare pentru aluaturile fabricate cu probele de drojdie B şi C faţă de probele A şi D. În ultima oră de fermentare scăderea concentraţiei este redusă, aluatul fabricat cu proba de drojdie C având cel mai mic conţinut de fructoză la finalul fermentării.

16

O observaţie generală constă în faptul că pentru toate probele de drojdie utilizate concentraţia de maltoză a crescut semnificativ în timpul frământării, dar şi în timpul primelor 2 ore de fermentare (cu o viteză de creştere mai mare în prima oră şi mai mică în a 2-a oră), iar în ultima oră de fermentare s-a înregistrat o scădere a cantităţii de maltoză ( figura 3.9.).

Această evoluţie a cantităţii de maltoză se înregistrează datorită faptului că în timpul fermentării aluatului au loc amiloliza amidonului sub acţiunea α şi β amilazei care are, ca urmare, creşterea conţinutului de maltoză precum şi fermentarea maltozei sub acţiunea echipamentului enzimatic al drojdiilor care conduce la scăderea conţinutului de maltoză.

Fermentarea maltozei se realizează prin hidroliza ei în două molecule de glucoză sub acţiunea enzimei intracelulare maltaza, numai după ce maltoza a fost transportată în interiorul celulei cu ajutorul maltopermeazei.Datorită activităţii invertazice ridicate a drojdiilor, la începutul fermentării în aluaturi sunt prezente numai glucoză, fructoză şi maltoză; dintre aceste glucide drojdiile fermentează în primul rând glucoza şi fructoza. Deşi cantitatea de maltoză predomină, aceasta este ultima fermentată de către drojdii, deoarece glucoza este substratul preferat al drojdiilor de panificaţie în timpul fermentării. Glucoza şi fructoza sunt fermentate direct, în timp ce maltoza este fermentată numai după o prealabilă hidroliză enzimatică.

Comparând variaţia conţinutului de glucide din aluaturile preparate, se observă că pentru proba D se înregistrează cea mai mare concentraţie de maltoză chiar după o oră de fermentare. Raportul dintre maltoză şi glucoză este de 22,8 în prima oră de fermentare şi de 57,24 în a doua oră. Pentru drojdia D cantitatea mai mare de maltoză arată că drojdia are mai puţină enzimă maltază constitutivă decât celelalte tipuri de drojdii studiate, enzimă ce consumă maltoza formată amilolitic. Prezenţa la sfârşitul fermentării a unor cantităţi de glucide nefermentate mai mari arată că proba de drojdie D are o capacitate fermentativă mai mică faţă de celelalte drojdii.

Fermentarea maltozei este influenţată şi de alţi factori, cum ar fi: cantitatea de drojdie, temperatura de desfăşurare a fermentării, consistenţa aluatului, pH-ul mediului, concentraţia de zaharuri adăugate în aluat, aspecte ce urmează a fi demonstrate în capitolul următor.

Cantităţile de glucoză şi fructoză au scăzut în timpul fermentării, în timp ce cantitatea de maltoză a crescut treptat în primele două ore de fermentare, după care a scăzut.

Rezultatele experimentale obţinute în prezentul capitol au arătat faptul că în timpul frământării şi al fermentării concentraţiile glucidelor au prezentat variaţii în funcţie de tipul drojdiei utilizate. Zaharoza a fost hidrolizată rapid, chiar în timpul frământării, astfel încât la începutul fermentării nivelul de zaharoză s-a situat sub limita de detectare a aparatului, lucru explicat prin activitatea invertazică puternică a drojdiei, care hidrolizează zaharoza în primele minute de frământare, astfel încât la începutul fermentării în aluat sunt prezente numai glucoza, fructoza şi maltoza.

Dintre zaharurile prezente în aluat la începutul frământării (glucoza, fructoza şi maltoza) drojdia fermentează în primul rând glucoza şi apoi fructoza.

Concentraţiile de glucoză şi fructoză au crescut în timpul frământării, astfel încât la începutul fermentării, în toate cazurile, au fost detectate niveluri mai mari pentru aceste glucide decât la făină.

În timpul procesului de fermentare, concentraţiile de glucoză şi fructoză au scăzut treptat pentru proba B, la final înregistrându-se o concentraţie din aceste glucide mai mare decât pentru celelalte probe, lucru deosebit de important pentru obţinerea produselor cu o culoare plăcută.

Concentraţia de maltoză a crescut semnificativ în timpul frământării, dar şi în timpul primelor 2 ore de fermentare (cu o rată mai mare în prima oră şi mai mică în a 2-a oră), iar în ultima oră de fermentare s-a înregistrat o scădere a cantităţii de maltoză. Viteza de creştere cea mai mare s-a obţinut p

Pentru proba de drojdie uscată instant D, cantitatea mai mare de maltoză arată că drojdia are o cantitate mică de maltază constitutivă, iar prezenţa la sfârşitul fermentării a unor cantităţi de

entru aluatul fabricat cu drojdia uscată instant, proba D, dovedind o adaptare mai lentă la fermentarea maltozei. Celelalte probe de drojdie au o capacitate de fermentare a maltozei apropiată.

Faptul că pentru aluaturile fabricate cu cele patru probe de drojdie cantităţile de maltoză detectate pe durata fermentării sunt diferite se explică prin conţinutul diferit de maltază al drojdiilor şi capacitatea diferită de a-şi induce enzima maltază.

17

glucide nefermentate arată că această probă are o capacitate fermentativă mai mică faţă de celelalte drojdii, motiv pentru care vom renunţa la studierea ei în continuare.

Cantitatea totală de glucide fermentescibile variază pe toată perioada de fermentare, aşa cum se observă din tabelul 3.2. Pentru toate tipurile de drojdie utilizate, cantitatea totală de glucide fermentescibile creşte după primele 60 minute de fermentare, cea mai mare viteză de creştere înregistrându-se pentru proba de drojdie uscată instant D. În a doua oră de fermentare se înregistrază o scădere a cantităţii de glucide pentru probele de drojdie A şi B, iar pentru probele de drojdie C şi D se înregistrează tot o creştere, dar mai mică. În a treia oră de fermentare, pentru toate probele de drojdie se înregistrează o scădere a cantităţii de glucide din aluat, cea mai puternică scădere observându-se pentru proba de drojdie D.

3,09

0,31

0,56

000,14

1,56

0,74

1,63

0,86

0,20,31

1,64

0,45

0,971,15

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

0 60 120 180

minute

mg

gluc

oza/

g al

uat

Aluat fabricat din proba de faina F1 si drojdie comprimata proba A Aluat fabricat din proba de faina F1 si drojdie uscata instant proba B

Aluat fabricat din proba de faina F1 si drojdie uscata activa proba C Aluat fabricat din proba de faina F1 si drojdie uscata instant proba D

0,48

0,880,870,92

4,21

5,54

1,02

3,86

5,03

0,21

1,64

2,75

5,32

1,98

3,56

1,07

0

1

2

3

4

5

6

0 60 120 180

minute

mg

fruc

toza

/g a

luat

Aluat fabricat din proba de faina F1 si drojdie comprimata proba A Aluat fabricat din proba de faina F1 si drojdie uscata instant proba B

Aluat fabricat din proba de faina F1 si drojdie uscata activa proba C Aluat fabricat din proba de faina F1 si drojdie uscata instant proba D Figura 3.7. Variaţia cantităţii de glucoză în timpul

fermentării Figura 3.8. Variaţia cantităţii de fructoză în timpul

fermentării

8,86

14,05

16,34

7,13

25,76

12,33

15,82

12,32

8,43

9,56

17,52

15,08

9,64

7,21

22,14

10,98

0

5

10

15

20

25

30

0 60 120 180

minute

mg

mal

toza

/g a

luat

Aluat fabricat din proba de faina F1 si drojdie comprimata proba A Aluat fabricat din proba de faina F1 si drojdie uscata instant proba BAluat fabricat din proba de faina F1 si drojdie uscata activa proba C Aluat fabricat din proba de faina F1 si drojdie uscata instant proba D

9,65

11

7,34

13,9

0

2

4

6

8

10

12

14

16

Aluat fabricat cu proba defăină F1 şi drojdie

comprimată proba A

Aluat fabricat cu proba defăină F1 şi drojdie uscată

instant proba B

Aluat fabricat cu proba defăină F1 şi drojdie uscată

activă proba C

Aluat fabricat cu proba defăină F1 şi drojdie uscată

instant proba D

Glu

cide

ferm

ente

scib

ile m

g / g

alu

at

Figura 3.9. Variaţia cantităţii de maltoză în timpul fermentării

Figura 3.10. Variaţia cantităţii de glucide fermentescibile rămase în aluat nefermentate după

un timp de 180 minute de fermentare La finalul celor trei ore de fermentare, probele de aluat conţin cantităţi diferite de glucide

fermentescibile (figura 3.10), aluatul preparat cu proba de drojdie uscată instant D înregistrând cea mai mare valoare 13,9 mg glucide fermentescibile/g aluat, ceea ce demonstrează că această probă are capacitatea cea mai mică de a fermenta glucide.

Probele de drojdie A şi C conţin cele mai mici cantităţi de glucide la finalul fermentării, au deci capacităţi de fermentare bune, motiv pentru care vor fi studiate în continuare.

Concluziile formulate în urma acestor cercetări sunt: Conţinutul de glucide fermentescibile preexistente în făină a variat de la 3,71 la 4,03 mg/g

făină în care predominantă este zaharoza (58,2 – 66,5%). În timpul frământării dispare zaharoza ca urmare a hidrolizei ei şi cresc cantităţile de

glucoză, fructoză şi maltoză. Producerea de maltoză începe imediat ce s-a adăugat apă în făină şi cantitatea de maltoză

creşte foarte repede în primele minute de frământare. Urmărindu-se fermentarea aluatului fabricat cu diferite forme comerciale de drojdie pe

parcursul a 3 ore, s-a observat că în prima oră creşte conţinutul monoglucidelor şi al maltozei în aluat, apoi în intervalul 1-2 ore cantităţile de glucoză şi fructoză scad ca urmare a fermentării lor de către drojdie, iar între a 2 –a şi a 3–a oră fermentează, în special, fructoza şi maltoza. Fermentarea

18

maltozei până la epuizarea glucozei şi fructozei este redusă. Ea începe să fermenteze energic după 2 ore de fermentare. Dintre drojdiile studiate, drojdia D are capacitatea cea mai mică de a fermenta maltoza şi

celelalte glucide din aluat. 3.2. CERCETĂRI PRIVIND ACTIVITATEA FERMENTATIVĂ A UNOR TIPURI COMERCIALE DE DROJDII ÎN ALUAT

Activitatea fermentativă a drojdiei de panificaţie, capacitatea sa de a se adapta mediului

aluat şi capacitatea de a fermenta glucidele fermentescibile existente au influenţă asupra calităţii produselor finite de panificaţie. 3.2.1. Caracterizarea microbiologică şi biochimică a unor tipuri comerciale de drojdie de panificaţie

Deoarece în prima parte a cercetării s-a lucrat cu o singură probă de făină F1, activitatea fermentativă a fost studiată urmărind numai variaţia volumului de CO2 produs la fermentare şi înălţimea aluatului pe întreaga perioadă de desfăşurare a fermentării pentru aluaturile preparate din F1 cu cele 4 probe de drojdie de panificaţie studiate.

Formarea gazelor în aluatul preparat cu drojdie uscată instant B are loc după o curbă ce prezintă la un moment dat un minim. Acest minim este evident şi este situat în intervalul 60-90 minute, când se înregistrează o scădere cu 2,7% a gazelor de dioxid de carbon degajate. Volumul de dioxid de carbon nu creşte în aceeaşi proporţie ca pentru drojdia comprimată (care atinge un maxim de 52 ml CO

Deoarece tipul şi cantitatea glucidelor fermentescibile variază atât la frământare cât şi în

timpul fermentării, a fost necesar să se urmărească dinamica variaţiei acestora pe parcursul procesului prin, analogie cu studiul efectuat asupra capacităţii drojdiilor de a forma gaze de fermentare, dar şi a capacităţii aluatului de a reţine aceste gaze cu ajutorul reofermentometrului. 3.2.1.1. Capacitatea fermentativă a diferitelor tipuri de drojdie de panificaţie în aluat

Experimentele au fost realizate pentru a observa modul în care variază activitatea fermentativă în aluat în funcţie de proba de drojdie utilizată şi pentru a se putea stabili condiţiile optime pentru a se înregistra activităţi fermentative optime pentru fiecare probă. Variaţia volumului de gaze format în timpul fermentării aluatului aluatul preparat cu drojdie comprimată proba A lot 1, măsurată cu reofermentometrul Chopin s-a modificat polinomial cu o tendinţă de creştere în raport cu timpul de fermentare până la 150 minute, urmată de o puternică descreştere de la 150 la 180 minute, aşa cum reiese din figura 3.16. De la 30 la 60 minute de fermentare volumul de gaze creşte semnificativ, cu 16.6%, datorită faptului că în prima fază a fermentaţiei se consumă din mediul aluat glucidele fermentescibile preexistente în făină (glucoză, fructoză, etc.) cu degajare de dioxid de carbon. După 60 de minute de fermentare creşterea volumului de gaze este încetinită, (creşterea fiind cu 15.7% până la 150 minute de fermentare) datorită epuizării glucidelor proprii ale făinii. Intensitatea fermentaţiei este dependentă de prezenţa glucidelor şi concentraţia lor. Astfel, în etapele finale ale fermentaţiei, când zaharurile iniţiale ale făinii au fost epuizate, viteza ei este strict dependentă de viteza de fermentare a maltozei în aluat. Făina luată în lucru are o activitate α -amilazică mică şi, de aceea, după aproape 3 h de fermentare volumul de gaze formate scade, demonstrând epuizarea maltozei. Se înregistrează o scădere semnificativă, cu 80%, a volumului de gaze de la 150 la 180 de minute de fermentare a aluatului. In a doua etapă a studiului propus s-au efectuat analize, care au vizat experimentări în care s-a folosit un alt lot de drojdie comprimată asupra făinii F1 cu un potenţial slab-mediu pentru panificaţie. Efectul obţinut din punct de vedere al volumului de gaze degajat a fost similar lotului 1 de drojdie comprimată utilizat, chiar sensibil mai bun, deoarece creşterea volumului de gaze între 30 şi 60 minute este de 28.3%, comparativ cu 16.5% pentru proba A lot 1, iar scăderea de dioxid de carbon înregistrată de la 150 la 180 de minute de fermentare este de numai 31.14%, comparativ cu 80% pentru lotul 1 de drojdie comprimată utilizată.

2 comparativ cu 80, respectiv 81 ml CO2 pentru drojdia comprimată). Din figura 3.18 rezultă că degajările de gaze formate variază aproape liniar, cu un coeficient de

19

corelaţie de 0,9307, apropiat de 1, ceea ce indică că drojdia uscată instant B prezintă o adaptare mai lentă la fermentarea maltozei.

În aluatul preparat cu drojdie uscată activă (proba C) formarea gazelor decurge după o curbă ce prezintă un minim, între 60 şi 90 minute, ceea ce dovedeşte că în această drojdie sunt activate toate enzimele ce intervin la fermentarea zaharurilor prezente în aluat. Această drojdie înregistrează cea mai mare creştere de dioxid de carbon degajată dintre toate tipurile de drojdie analizate (cu 31 ml CO2 comparativ cu 25 ml CO2 pentru drojdia uscată instant B şi 27 ml CO2 pentru drojdia comprimată lot 2), ceea ce dovedeşte activitatea enzimatică superioară a acesteia. Pe parcursul celor 3 ore de fermentare, drojdia uscată activă arată o adaptare din ce în ce mai bună la condiţiile din aluat, înregistrând o creştere cu 75,6% a cantităţii de dioxid de carbon degajate la 180 de minute de fermentare, comparativ cu cea înregistrată la momentul iniţial - 30 minute de fermentare. Drojdia are activitatea fermentativă cea mai apropiată de cea a drojdiei presate din punct de vedere al volumului şi dinamicii de formare a gazelor (1554 ml faţă de 1870 ml de dioxid de carbon înregistrate).

În prima oră de fermentare aluatul preparat cu drojdie uscată instant (tip D) fermentează mai slab glucidele din aluat decât celelalte drojdii testate (20 ml CO2 la 30 minute de fermentare comparativ cu 41 minute pentru drojdia uscată activă şi 53, respectiv 60 minute pentru drojdia comprimată). Din punct de vedere al dinamicii cu care se formează dioxidul de carbon, se înregistrează o fermentare mai lentă a glucidelor din aluat în primele 120 de minute de fermentare, după care degajările de dioxid de carbon se intensifică atingând un maxim la 180 de minute de fermentare, moment în care volumul de dioxid de carbon degajat atinge o valoare aproape dublă comparativ cu cea înregistrată la 30 de minute de fermentare.

Figura 3.16. Variaţia volumului de gaze formate în aluatul preparat cu drojdie comprimată proba A lot 1

în timpul fermentării determinată cu reofermentometrul Chopin

Figura 3.17. Variaţia volumului de gaze formate în aluatul fabricat cu drojdia comprimată proba A lot 2

în timpul fermentării determinată cu reofermentometrul Chopin

Figura 3.18. Variaţia volumului de gaze formate în aluatul preparat cu drojdia uscată instant B în timpul

fermentării determinată cu reofermentometrul

Figura 3.19. Variaţia volumului de gaze formate în aluatul fabricat cu drojdie uscată activă proba C în

timpul fermentării determinată cu reofermentometrul

20

1870 1840

1033

1554

957

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

Aluat fabricat cuproba de făină F1 şidrojdie comprimată

proba A lot 1

Aluat fabricat cuproba de făină F1 şidrojdie comprimată

proba A lot 2

Aluat fabricat cuproba de făină F1 şi

drojdie uscatăinstant proba B

Aluat fabricat cuproba de făină F1 şi drojdie uscată activă

proba C

Aluat fabricat cuproba de făină F1 şi

drojdie uscatăinstant proba D

Volu

m C

O 2

, m

l

Figura 3.20. Variaţia volumului de gaze formate în aluatul preparat cu drojdie uscată instant proba D în timpul fermentării determinată cu reofermentometrul

Figura 3.21. Variaţia volumului total de gaze formate la fermentare timp de 180 min pentru

diferite tipuri de drojdie Dintre probele de drojdie analizate, degajările cele mai mari de gaze, deci activitatea

fermentativă cea mai bună o are drojdia comprimată. Ea este urmată de drojdia uscată activă C, iar cea mai slabă este drojdia uscată instant (figura 3.21). Volumul de gaze format se corelează cu cantităţile de glucide fermentescibile reziduale (rămase în aluat) după 180 minute de fermentare, aşa cum s-a arătat în capitolul 3.1., excepţie făcând drojdia uscată activă C, unde nu există această corelaţie, ea fiind inversă (figura 3.10.).

3.2.1.2. Reţinerea gazelor de fermentare în aluat şi dinamica dezvoltării aluatului

preparat cu diferite forme de drojdie comercială Variaţia înălţimii aluatului preparat cu diferite forme de drojdie comercială, înregistrată cu

ajutorul reofermentometrului, este redată în figura 3.22.

Drojdie comprimată A-lot 1

Drojdie comprimată A-lot 2

Drojdie uscată instant B

Drojdie uscată activă C

Drojdie uscata instant D

Figura 3.22. Variaţia înălţimii aluatului fabricat cu diferite forme de drojdie comercială în

timpul fermentării determinată cu reofermentometrul Chopin

21

Un trend similar cu variaţia volumului de gaze în timpul fermentării (v. figurile 3.16-3.19) l-a înregistrat şi înălţimea aluatului de la 30 la 180 de minute de fermentare, aşa cum reiese din figura 3.22. Astfel, pentru toate formele de drojdie utilizate, înălţimea aluatului s-a triplat de la 30 la 60 minute sau chiar a crescut de 4 ori (în cazul drojdiei uscate instant D). Între 60 şi 90 de minute de fermentare înălţimea aluatului a crescut cu 5,2% pentru drojdia comprimată A lot 1, cu 25% pentru drojdia comprimată A lot 2, cu 42,8% în cazul drojdiei uscate active C şi aproape s-a dublat în cazul drojdiei uscate instant B şi D. După 90 de minute de fermentare înălţimea aluatului s-a menţinut la valori aproape constante, după care are loc scăderea valorii acesteia, care s-a înregistrat la diferiţi timpi de fermentare în funcţie de forma de drojdie utilizată. Această evoluţie a înălţimii aluatului se explică prin variaţia capacităţii aluatului de a reţine gazele, care este influenţată de aportul de glutation redus şi de modificarea potenţialului redox al aluatului, ce poate varia de la o drojdie la alta. Scăderea înălţimii aluatului la 150 minute de fermentare în cazul drojdiei uscate active C şi la 180 de minute de fermentare în cazul celorlalte forme comerciale de drojdie se datorează unei slăbiri a aluatului în prezenţa drojdiilor. Cea mai puternică scădere a înălţimii aluatului a înregistrat-o aluatul preparat cu drojdie uscată instant B şi drojdie uscată activă C, care a atins valori cu 26,6% mai mici comparativ cu cele înregistrate la 150 de minute de fermentare. Această slăbire a capacităţii de a reţine gazele se datorează glutationului, pe care îl conţin şi îl pot elibera mai ales celulele autolizate de drojdie, fiind astfel activată proteoliza în aluat.

Capacitatea de reţinere a gazelor în aluat şi deci creşterea volumului şi a înălţimii aluatului sunt limitate. La început este reţinută întreaga cantitate de gaze de fermentare formate şi înălţimea aluatului creşte repede. Pe măsura înaintării procesului de fermentare, creşterea înălţimii aluatului devine mai lentă, până când, atingând un maxim, nu mai creşte (v. figura 3.16 – 3.20). Chiar dacă în timpul procesului de fermentare se mai formează gaze în aluat, numai o parte din acestea este reţinută, restul se pierde. Datorită creşterii volumului porilor în urma reţinerii gazelor şi a presiunii acestora în pori, pereţii porilor se rup şi o parte din gazele reţinute anterior se pierd. Ca urmare înălţimea aluatului scade.

Drojdia comprimată (proba A) a degajat cel mai mare volum de gaze, urmată de drojdia uscată activă (proba C) şi în final cele 2 drojdii uscate instant (probele B şi D). Deoarece s-a folosit aceeaşi făină, aceste valori nu sunt influenţate de variaţia caracteristicilor de calitate ale glutenului, ci de faptul că probele A şi C de drojdie au activitate fermentativă mai mare faţă de probele de drojdie B şi D obţinându-se un volum mare de gaze de fermentare pe toată perioada procesului, fapt ce va duce la obţinerea unor produse finite de calitate.

Pentru probele de drojdie B şi D cantitatea de gaze reţinută în aluat se micşorează în valoare absolută datorită scăderii capacităţii aluatului de a reţine gaze, ca urmare a cantităţii mai mari de glutation pe care aceste drojdii îl conţin.

Înălţimea maximă a aluatului preparat cu proba D este cea mai mică, ceea ce denotă faptul că, deşi se înregistrează un coeficient de retenţie mare pentru această probă, volumul total de gaze produse fiind este cel mai mic şi volumul reţinut este cel mai mic comparativ cu celelalte probe.

Înălţimea cea mai mare pentru aluat s-a înregistrat pentru aluatul preparat din proba A, care a degajat şi a reţinut cele mai multe gaze de fermentare (în valoare absolută).

Se observă că pentru aluatul fabricat cu drojdia uscată activă proba C se înregistrează o producere oarecum constantă de gaze pe toată durata fermentării, în prima jumătate de oră producându-se o cantitate mai mică de CO2

Urmărindu-se fermentarea aluatului preparat cu diferite forme comerciale de drojdie pe parcursul a 3 ore, s-a observat că cea mai mare activitate de fermentare prezintă drojdia comprimată, urmată de drojdia uscată activă şi drojdia uscată activă instant;

iar la final mai mare. Volumul bucăţii de aluat pentru aceeaşi probă înregistrează, de asemenea, o creştere treptată faţă de probele B şi D care se dezvoltă brusc în prima oră de fermentare, după care creşterea este nesemnificativă.

Cantitatea de dioxid de carbon formată în timpul fermentării a fost influenţată de forma în care se prezintă drojdia utilizată. Deoarece odată cu creşterea cantităţii de dioxid de carbon creşte şi volumul pâinii, până în momentul în care aluatul îşi pierde capacitatea de a reţine gaze, se poate regla intensitatea procesului de fermentare, astfel încât să mai rămână glucide nefermentate la începutul fazei de coacere, glucide necesare pentru formarea culorii corespunzătoare produsului finit.

22

Cantităţile de dioxid de carbon degajate au valorile cele mai mari pentru drojdia comprimată, urmată de drojdia uscată activă C, drojdia uscată instant B şi drojdia uscată activă instant D, ceea ce denotă că drojdia comprimată prezintă cea mai intensă activitate fermentativă din cele patru probe de drojdie analizate; Formarea gazelor în aluat are loc după o curbă ce prezintă la un moment dat un minim.

Acest minim corespunde momentului trecerii de la fermentarea glucozei şi fructozei la fermentarea cu viteză apreciabilă a maltozei; Contrar aşteptărilor, din cele trei forme de drojdie analizate, drojdia uscată activă se

adaptează cel mai uşor la fermentarea zaharurilor, iar drojdia comprimată prezintă cea mai mare activitate de fermentare.

3.3. CERCETĂRI PRIVIND INFLUENŢA DIVERŞILOR FACTORI ASUPRA ACTIVITĂŢII FERMENTATIVE A DROJDIEI DE PANIFICAŢIE ÎN ALUAT

Calitatea drojdiei influenţează procesul tehnologic de fabricare al pâinii.

Indicii calitativi ai drojdiei, care interesează industria de panificaţie, sunt limitaţi la puterea de creştere (capacitatea de dospire) şi la umiditate. Umiditatea este un indicator important pentru stabilitatea în timp a puterii de fermentare pe timpul depozitării, precum şi din punct de vedere al conţinutului de substanţă uscată, al numărului de celule, deci al consumului specific. Puterea de creştere a drojdiei este indicatorul de calitate principal al acesteia şi depinde, în mare măsură, de tehnologia aplicată pentru obţinerea drojdiei, de puritatea culturilor de drojdii folosite ca inocul şi de starea de igienă a utilajelor (Voica D.V.,2009).

S-a urmărit modul cum influenţează unii din factorii enumeraţi anterior activitatea drojdiei de panificaţie Saccharomyces cerevisiae în aluat.

Tema de cercetare a avut în vedere studierea activităţii drojdiei de panificaţie în aluat, astfel încât să se ajungă la optimizarea consumului acesteia la fabricarea produselor de panificaţie şi a urmărit să determine condiţiile optime de desfăşurare ale procesului tehnologic, prin monitorizarea volumului de gaze formate la fermentare.

Cercetările efectuate în acest capitol au urmărit variaţia activităţii a două tipuri de drojdie de panificaţie (comprimată şi uscată activă) în aluat, prin studierea comportamentului aluaturilor fabricate cu două probe de făină (F1 şi F3) cu caracteristici de panificaţie diferite (tabel 2.3.), folosind fermentograful SJA.

3.3.1. Influenţa compoziţiei făinurilor asupra puterii de creştere a drojdiei

Experimental s-au analizat două probe de drojdie (drojdia comprimată proba A şi drojdia uscată activă proba C, drojdii care au activitatea fermentativă cea mai bună) şi două probe de făină (F1 şi F3). Puterea de creştere a drojdiilor care exprimă puterea lor fermentativă s-a determinat folosind metoda STAS de stabilire a timpului necesar pentru ca un aluat să crească la înălţimea de 7 cm din momentul introducerii drojdiei în aluat.

Experimentele efectuate au condus la rezultatele prezentate în tabelul 3.8.

Tabel 3.8. Puterea de creştere a culturilor de drojdie determinată pe făinuri de calitate diferită Tip de drojdie Puterea de creştere

Proba de făină F1 Proba de făină F3 Drojdie comprimată proba A 51 min 3 sec 49 min 18 sec Drojdie uscată activă proba C 71 min 18 sec 69 min 18 sec Se constată ca drojdia comprimată ridică aluatul mai repede decât drojdia uscată activă,

când se lucrează cu aceeaşi probă de făină. Acest lucru se explică prin faptul că echipamentul enzimatic al drojdiei comprimate se adaptează mai repede la componenţa mediului de lucru, spre deosebire de cel al drojdiei uscate active, care necesită o anumită perioadă de adaptare. Diferenţa destul de mare, aproximativ 20 minute, între puterea de creştere a celor două drojdii face ca drojdia comprimată să fie preferată în practica industrială, datorită faptului că se scurtează timpul de lucru, reducându-se astfel cheltuielile aferente.

23

Timpul de ridicare al aluatului, respectiv puterea de creştere a drojdiilor, este influentat şi de calitatea făinurilor utilizate. Se înregistrează o diferenţă de aproximativ 2 minute pentru ambele tipuri de drojdie, atunci când aluaturile sunt obţinute cu cele două probe de făină utilizate în experimentări.

Timpul de ridicare al aluatului depinde atât de calitatea şi cantitatea glutenului, care influenţează capacitatea făinii de a reţine gazele, cât şi de activitatea amilolitică, de capacitatea făinii de a forma gaze. Deoarece cele două probe de făină au conţinuturi de gluten umed apropiate, 27,2% (F1) şi 25,69% (F3), dar calităţi diferite (id=6 mm pentru F1 şi id=1,5 mm pentru F3), este influenţată puterea de creştere. Astfel, pentru proba F 3, unde valorile pentru P şi W sunt mai mari şi conţinutul de gluten mai mic, puterea de creştere a drojdiilor este mai mare, timpul de ridicare al aluatului fiind mai mic cu 2 minute.

Capacitatea de dospire a aluatului poate fi influenţată şi de consistenţa aluatului. Deoarece în determinări s-a folosit aceeaşi cantitate de apă, conform metodei, iar cele două făinuri au capacităţi de hidratare diferite (57,1% pentru F1 şi 62,5% pentru F3), la care se adaugă diferenţa de umiditate a drojdiilor, aluatul obţinut în cele două cazuri a avut consistenţa diferită.

Această metodă de determinare a puterii de creştere a drojdiei nu este însă edificatoare pentru întreg procesul de fermentare. Dacă o drojdie fermentează energic aluatul în prima parte a fermentării, se poate ca în continuare comportamentul acesteia să nu mai fie acelaşi. Acest lucru se întâmplă când există o insuficienţă a azotului în compoziţia plămezii folosite ca substrat nutritiv pentru drojdii.

Din acest motiv am continuat experimentările cu ajutorul fermentografului SJA, care ne permite înregistrarea degajărilor de CO2

Procent de utilizare drojdie/ 100 g făină , %

pe toată durata procesului de fermentare, în timp real. 3.3.2. Influenţa cantităţii şi a formei în care este prezentă drojdia asupra degajărilor

de dioxid de carbon la fermentarea aluatului Experimentele din acest subcapitol s-au efectuat în laboratorul SC ROMPAK, cu ajutorul

reofermentografului SJA, datele obţinute fiind prelucrate statistic. Pentru determinarea degajărilor de dioxid de carbon s-au preparat aluaturi din probele de

făină F1 şi F 3 folosind cele două forme de drojdie: comprimată proba A şi uscată activă proba C, în aceleaşi condiţii de lucru, păstrând constante: viteza de frământare a farinografului, temperatura de lucru de 35°C şi concentraţia de sare utilizată de 2,5%.

Pentru a se putea face o corelaţie exactă între determinări, în toate experimentele efectuate s-a ţinut seama de rezultatele prezentate în subcapitolul 2.3., astfel încât la fabricarea aluaturilor s-au utilizat cantităţi echivalente de drojdie (conform datelor din tabelul 3.9.).

Tabel 3.9. Cantităţile de drojdie utilizate în experimentări

Cantitate drojdie comprimată proba A, g

Cantitate drojdie uscată activă proba C, g

1 2,8 0,933 1,5 4,2 1,4 2 5,6 1,86

2,5 7 2,33 3 8,4 2,8

3.3.2.1. Variaţia degajărilor de dioxid de carbon în funcţie de forma în care este

prezentă drojdia utilizată Pentru experimentări s-au preparat aluaturi din făina F1 şi s-a folosit atât drojdie

comprimată cât şi uscată activă în cantităţi echivalente, conform tabelului 3.9, iar degajările de dioxid de carbon s-au înregistrat după 10, 20, 30, 45, 60, 75 şi 90 minute de fermentare. Pentru a realiza o comparaţie cât mai completă, s-au folosit diferite doze de drojdie.

Pentru aluatul preparat cu drojdie comprimată în cantitate echivalentă cu 1kg / 100 kg făină se înregistrează o creştere aproape exponenţială a volumului de gaze rezultat prin fermentare.

24

Volumul de CO2 a variat de la 45 ml după primele 10 minute până la 770 ml după 90 de minute de fermentare. Dinamica cu care se formează gazele este diferită: după 20 minute volumul de CO2 degajat a crescut cu 40 ml, în următoarele 10 minute cu 60 ml, iar până la 45 minute cu 125 ml. În intervalul 45-60 minute volumul degajărilor a fost mai mic, de numai 120 ml, ca urmare a pauzei de maltoză din aluat. În primele 15 minute din a doua oră de fermentare se înregistrează o creştere semnificativă a volumului de gaze degajate cu 270 ml, după care creşterea se reduce la 110 ml datorită epuizării maltozei din mediul aluat.

Pentru aluatul preparat cu drojdia uscată activă, se observă o creştere treptată a volumului de gaze rezultat prin fermentare. Volumul de CO2 a variat de la 60 ml după primele 10 minute până la 495 ml după 90 de minute de fermentare. Dinamica cu care se formează gazele este diferită: în intervalul 10 - 20 minute volumul de CO2 degajat a crescut cu 15 ml, iar în următoarele 10 minute viteza de producere a gazelor s-a dublat, volumul de gaze crescând cu 30 ml. În intervalul 30 - 45 minute volumul de gaze a crescut cu 70 ml, după următoarele 15 minute cu încă 90 ml, iar în intervalul 60-75 minute se înregistrează cea mai mare degajare de gaze, de 155 ml.

Se observă că pentru aluatul fabricat cu adaos mic de drojdie uscată activă degajarea de gaze are loc progresiv până în minutul 75, după care volumul de gaze degajat se reduce, ca şi în cazul utilizării de drojdie comprimată, la o cantitate de 75 ml.

Comparând cele două situaţii se observă o creştere mai pronunţată a volumului de gaze în cazul drojdiei comprimate faţă de cea uscată activă. Dacă în primele 20 minute, creşterea volumului de gaze este aproximativ egală pentru ambele tipuri de drojdie, de la momentul 30 minute creşterea volumului de gaze pentru drojdia comprimată începe să fie net superioară celei înregistrate de drojdia uscată. Astfel că după 90 de minute, diferenţa volumului de gaze format de cele 2 probe de drojdie a fost cu 375 ml mai mare în favoarea drojdiei comprimate.

Comparând panta diferitelor segmente ale celor două curbe din figura 3.24, se observă că panta cea mai mare şi, deci, viteza cea mai mare de degajare a CO2 este situată în intervalul 60-75 minute, după activarea enzimei maltaza de către drojdii.

Pentru aluatul preparat cu drojdie comprimată, (figura 3.25.) se observă că volumul de gaze creşte cu mărirea procentului de drojdie adăugată. În cazul utilizării a 1,5% drojdie comprimată, în primele 10 minute de fermentare, volumul de gaze a crescut cu circa 20 ml CO2. Tendinţa a rămas constantă, astfel că după 90 minute de fermentare, volumul a ajuns la 1195 ml faţă de 770 ml pentru 1% drojdie, cu 425 ml CO2 degajaţi mai mult. Ca şi în cazul utilizării de 1% drojdie comprimată, în primele 75 minute volumul de gaze a crescut progresiv, cu un maxim de 275 ml înregistrat în intervalul 60 - 75 minute de fermentare. Ultimele 15 minute monitorizate au înregistrat un minim în volumul de gaze degajate, cu o cantitate de CO2 de 10 ml mai mică faţă de perioada 60 - 75 minute de fermentare a aluatului.

Pentru aluatul preparat cu drojdie uscată activă (figura 3.25.) producerea de gaze are un trend ascendent în prima parte a fermentării astfel: în intervalele 10 - 20 şi 20 - 30 minute de fermentare volumul de gaze creşte cu 35 ml, respectiv 60 ml, iar în intervalul 30 - 45 minute cu 110 ml. În următoarele 15 minute creşterea degajărilor este de 125 ml, după care se înregistrează un maxim în degajările de dioxid de carbon de 210 ml. În intervalul 75 - 90 minute degajările de gaze scad la 175 ml CO2. În ambele cazuri, creşterea volumului total de gaze degajate (după 90 minute) este proporţională cu creşterea dozei de drojdie adăugată. Comparând cele două situaţii se constată că încă din prima parte a fermentării se înregistrează o diferenţiere în producerea de gaze formate, astfel încât la minutul 90 drojdia comprimată produce cu 430 ml mai mult CO2

Aluatul preparat cu drojdie uscată activă în cantitate echivalentă cu 2kg/100 kg făină (figura 3.26.) în intervalul 10 - 20 minute de fermentare a înregistrat un volum de gaze degajate de 115 ml. Urmează o creştere şi în următoarele 10 minute, volumul de gaze degajate crescând cu 80 ml, după care în intervalul 45 - 60 minute cantitatea de gaze degajate se dublează. Momentul 60-75

decât drojdia uscată.

Pentru aluatul preparat cu drojdie comprimată în cantitate echivalentă cu 2kg/100 kg făină, (figura 3.26.) s-a înregistrat o degajare a unui volum de gaze mai mare de-a lungul celor 90 de minute de fermentare faţă de celelalte două concentraţii mai mici de drojdie utilizate. Chiar dacă volumul total de gaze a fost mai mare, dinamica de creştere a fost similară cu cea înregistrată pentru aluaturile fabricate cu 1%, respectiv 1,5% drojdie comprimată.

25

minute de fermentare prezintă un maxim al degajărilor de gaze de 260 ml, pentru ca ulterior să se înregistreze o scădere la 205 ml de gaze degajate în perioada 75-90 minute de fermentare. Şi în acest caz, volumul cel mai mare de gaze l-a produs drojdia comprimată, dar diferenţa dintre cele două volume a fost la fel ca şi în cazul utilizării unui procent de 1,5% drojdie adăugată. Viteza maximă a degajărilor, judecând după alura curbelor (figura 3.26) şi volumul de gaze degajate se atinge pentru ambele forme comerciale de drojdii în intervalul 60-75 minute. Volumul total de gaze degajate creşte proporţional cu adaosul de drojdie utilizată. Pentru aluatul preparat cu drojdie în cantitate echivalentă cu 2,5 kg/100 kg făină, (figura 3.27.) se observă că scăderea vitezei degajărilor de gaze se înregistrează după 60 de minute de fermentare, cu 15 minute mai rapid decât în cazul probei cu 2% drojdie adaos, lucru care este atribuit faptului că rata consumului maltozei este mai mare decât rata formării de noi cantităţi. În cazul utilizării de 2,5% drojdie, se observă şi un al doilea maxim al degajărilor de gaze în intervalul 75-90 minute de fermentare, care poate fi atribuit concentraţiei mai mari a drojdiilor care determină consumarea mult mai rapidă a zaharurilor din mediu. Prin urmare, cantităţile de gaze formate nu mai sunt proporţionale cu dozele de drojdie utilizată, fapt care poate fi atribuit unei cantităţi insuficiente de maltoză din mediu.

În cazul aluatului preparat cu drojdie în cantitate echivalentă cu 3 kg/100 kg făină, formarea gazelor decurge după o curbă ce prezintă două minime ale vitezei de fermentare. Primul minim este situat în intervalul 45-60 minute de fermentare, iar al doilea minim în intervalul 75-90 minute de fermentare.

Şi în acest caz, cantităţile totale de gaze sunt mai mici decât cele care reprezintă creşterea proporţională cu doza de drojdie. Acestea reprezintă 80,8% în cazul drojdiei comprimate şi 92,5% în cazul drojdiei uscate şi demonstrează că scăderea degajărilor în partea finală a experimentului este dată de epuizarea maltozei în mediu.

Figura 3.24. Evoluţia degajărilor de CO2 Figura 3.25. Evoluţia degajărilor de COla

fermentarea aluatului preparat din F1 şi drojdie în cantitate echivalentă cu 1kg/100 kg făină (1%)

2 la fermentarea aluatului preparat din F1 şi drojdie în cantitate echivalentă cu 1,5kg/100 kg făină (1,5%)

Figura 3.26. Evoluţia degajărilor de CO2 Figura 3.27. Evoluţia degajărilor de COla fermentarea aluatului preparat din F1 şi drojdie în

cantitate echivalentă cu 2kg/100 kg făină (2%)

2 la fermentarea aluatului preparat din F1 şi drojdie în

cantitate echivalentă cu 2,5 kg/100 kg făină (2,5%)

26

Figura 3.28. Evoluţia degajărilor de CO2 la fermentarea aluatului preparat din F1 şi drojdie în

cantitate echivalentă cu 3 kg/100 kg făină (3%)

3.3.2.2. Variaţia degajărilor de dioxid de carbon în funcţie de cantitatea de drojdie

utilizată Analizând comportarea aluatului preparat cu drojdie comprimată determinată timp de 90

minute cu ajutorul fermentografului SJA s-a constatat că, indiferent de cantitatea de drojdie comprimată utilizată, volumul de dioxid de carbon degajat a crescut de-a lungul fermentării. Putem spune că activitatea în aluat a drojdiei folosite în experimentări este optimă procedeelor directe, deoarece degajarea gazelor are loc treptat în prima oră de fermentare, când se formează structura glutenică a aluatului şi apoi creşte cu o viteză mai mare după ce s-a efectuat divizarea şi modelarea bucăţilor de aluat, lucru ce va conduce la produse finite cu volum corespunzător şi porozitate bună. Analizând comportarea aluatului preparat cu drojdie uscată activă timp de 90 minute cu ajutorul fermentografului SJA în toate cazurile volumul de dioxid de carbon degajat a crescut de-a lungul procesului de fermentare. Degajarea de CO2 este mare, chiar după primele 10 minute de fermentare. Acest lucru se poate explica prin faptul că prin rehidratare, timp de 10 minute înainte de începerea frământării echipamentul enzimatic al drojdiei este activat. Dacă şi aici luăm în considerare panta segmentelor de curbă, se observă că şi de această dată panta curbelor şi deci viteza de formare a gazelor creşte după primele 30 de minute. Comparativ cu drojdia presată, degajările de gaze sunt mai mici în toate cazurile, fapt ce poate fi atribuit vitezei diferite cu care enzimele maltaza şi, probabil, permeaza maltozei sunt induse în aceste drojdii.

Figura 3.29. Evoluţia degajărilor de CO2 Figura 3.30. Evoluţia degajărilor de COla

fermentarea aluatului preparat din F1 şi cantităţi variabile de drojdie comprimată

2 la fermentarea aluatului preparat din F1 şi cantităţi

variabile de drojdie uscată activă Făina utilizată pentru determinarea puterii de creştere a drojdiei are o mică influenţă asupra

acestei caracteristici a drojdiei; Volumul de CO2

Volumul mai mare de CO

degajat la fermentarea aluaturilor preparate cu un procent mic de drojdie este mai scăzut în cazul utilizării drojdiei uscate active decât pentru drojdia comprimată, cu excepţia primelor 10 minute de fermentare, când proporţia este inversă;

2 degajat de aluaturile preparate cu drojdie uscată activă în primele 10 minute de fermentare demonstrează faptul că drojdia are un echipament enzimatic ce se adaptează rapid mediului aluat, fiind capabil să fermenteze glucidele fermentescibile proprii din

27

făina utilizată chiar la începutul procesului de fermentare, după care activitatea sa este mai mică comparativ cu cea a drojdiei comprimate. Volumul total de gaze degajate la fermentare este mai mare pentru aluaturile preparate cu

drojdie comprimată faţă de drojdia uscată activă, pentru acelaşi procent de drojdie utilizată, ceea ce se explică prin faptul că enzimele drojdiei comprimate au o activitate intensă pe tot parcursul procesului de fermentare. Indiferent de cantitatea de drojdie comprimată utilizată, volumul de dioxid de carbon

degajat a crescut de-a lungul fermentării, nu s-a înregistrat în nici un caz pauza de maltoză, fapt explicat prin existenţa în compoziţia drojdiei comprimate a unui echipament enzimatic în care intră o maltază constitutivă, fiind o drojdie cu acţiune rapidă (acest tip de drojdie se poate utiliza în procesul tehnologic de preparare a pâinii prin metoda directă). Activitatea în aluat a drojdiei analizate este optimă pentru procedeele directe, deoarece

degajarea gazelor are loc treptat în prima oră de fermentare, când se formează structura glutenică a aluatului şi apoi creşte cu o viteză mai mare după ce s-a efectuat divizarea şi modelarea bucăţilor de aluat, lucru ce va conduce la produse finite cu volum corespunzător şi porozitate bună. Şi în cazul utilizării drojdiei uscate active, volumul de dioxid de carbon degajat a crescut

de-a lungul procesului de fermentare, cu o degajare mai mare chiar în primele 10 minute de fermentare, deoarece prin rehidratare, timp de 10 minute înainte de începerea frământării, echipamentul enzimatic al drojdiei este activat. Volumul de dioxid de carbon degajat de aluatul fabricat cu 3% (2,8 g) drojdie uscată activă

este aproximativ acelaşi cu cel degajat de aluatul fabricat cu 2% (5,6 g) drojdie comprimată. Deoarece făina nu a variat, această comportare se explică prin faptul că activitatea fermentativă a drojdiei comprimate este mai mare decât a celei uscate active. Prin folosirea unei cantităţi mai mici de drojdie comprimată, se înregistrează degajări de CO2

Activitatea drojdiei de panificaţie uscate active este mai mică probabil datorită modificărilor suferite în procesul de uscare.

similare cu cazul utilizării drojdiei uscate active.

3.3.3. Influenţa caracteristicilor de calitate ale făinii asupra degajărilor de dioxid de

carbon în timpul fermentării Deoarece nu există foarte multe date despre modul cum influenţează cantitatea de drojdie

uscată activă, corelată cu parametri de calitate ai făinii, activitatea fermentativă în aluat, am considerat necesar să se urmărească variaţia degajărilor de dioxid de carbon la fermentarea aluaturilor obţinute din două probe de făină F1 şi F 3 în condiţii identice de lucru. Proporţia de drojdie s-a variat similar cu determinările efectuate în subcapitolul anterior, iar comportamentul aluatului a fost monitorizat pentru o perioadă de fermentare de 90 minute.

Experimentările s-au realizat cu fermentograful SJA. S-au folosit în acest scop făinurile F1 şi F3 şi doze diferite de drojdie uscată activă C.

Din figura 3.31. se observă că pentru un aluat preparat cu o cantitate mică de drojdie uscată activă 1% (0,933 g), degajările de dioxid de carbon au loc cu o viteză mare în prima parte a procesului, din 10 în 10 minute, aceasta dublându-se pentru ambele probe de făină.

Deşi alura curbelor de degajare a gazelor este aceeaşi pentru prima oră de fermentare, se înregistrează o degajare mai mare de CO2 încă de la început pentru aluatul preparat cu proba de făină F1, cu 50 ml faţă de aluatul preparat cu F3, deşi F3 are un conţinut de glucide fermentescibile proprii mai mare decât F1, 4,03 faţă de 3,71 mg/g făină.

Pentru aluatul preparat cu făina F3 se înregistrează o viteză mai mică de degajare a gazelor în intervalul 60-75 minute de fermentare, când volumul de gaze creşte cu doar 60 ml. De remarcat este faptul că în ultimele 15 minute monitorizate, degajarea de gaze se intensifică, volumul crescând cu 175 ml, în timp ce pentru celălalt aluat se înregistrează doar o creştere de 75 ml. Maximul degajărilor de gaze pentru F1 se înregistrează în intervalul 60-75 minute.

La sfârşitul celor 90 minute de fermentare există o diferenţă de 45 ml de CO2 degajaţi mai mult de aluatul preparat cu făina F1. Volumul de gaze mai mare degajat prin activitatea drojdiei uscate active în aluatul preparat cu proba de făină F1 se datorează faptului că făina are o activitate amilolitică mai mare ( 354 s) faţă de proba de făină F3 (386 s).

28

Din figura 3.32. se constată că pentru aluatul preparat cu 1,5 % drojdie uscată activă proba C, variaţia degajărilor de CO2 este similară pentru cele două aluaturi. Degajările de dioxid de carbon au loc cu o viteză mare după primele 30 de minute de fermentare. Procentual, volumul de gaze creşte cu 51,4%, 47,3% şi respectiv 31,2 % pentru intervale de 15 minute. O uşoară diferenţă se înregistrează în ultimele 15 minute monitorizate, când aluatul preparat cu făina F1 degajă cu 30 ml mai mult dioxid de carbon faţă de făina F3.

Se constată că pentru această cantitate de drojdie uscată activă, activitatea echipamentului enzimatic nu este influenţată de parametri de calitate ai făinurilor utilizate decât în partea a doua a fermentării, după minutul 60. Acest lucru este determinat tot de activitatea α amilazică a făinii care asigură o cantitate mai mare de glucide fermentescibile în mediu, prin hidroliza enzimatică a amidonului din F1.

Ca şi în cazul anterior, când s-au utilizat 1,5% drojdie uscată activă, şi pentru un procent de 2%, se observă o variaţie similară a degajărilor de dioxid de carbon de-a lungul fermentării, în aluatul preparat din cele două făinuri. Crescând cantitatea de drojdie uscată activă adăugată, se înregistrează un volum mai mare de gaze degajate în timpul fermentării. Viteza de producere a gazelor înregistrează aceeaşi tendinţă crescătoare, în special după primele 30 minute, ca şi în cazurile anterioare.

Astfel, la finalul celor 90 minute monitorizate, volumul de CO2 în cele două aluaturi este practic egal.

Prin utilizarea unui procent de 2,5 % drojdie uscată activă se înregistrează o diferenţiere între volumul de gaze degajate de-a lungul fermentării pentru cele două făinuri, în cazul făinii F3 degajările de gaze fiind mai mari de la începutul până la sfârşitul fermentării: după 10 minute la 26 ml, iar după 90 minute la 306 ml mai mult dioxid de carbon la aluatul preparat cu făina F3, faţă de cel preparat cu F1.

Viteza de formare a gazelor de către drojdie în cele două aluaturi este practic aceeaşi în primele 45 minute, dovedită de paralelismul celor două curbe şi creşte apoi mai repede în aluatul preparat din făina F3.

Alura curbelor de degajare a gazelor de fermentare pentru cele două făinuri este aceeaşi în cazul utilizării unui procent de 3% drojdie uscată activă, pe toată durata de fermentare. Există mici diferenţe în cantităţile de gaze formate. După minutul 45 cantităţile totale de gaze formate în aluatul obţinut din făina F3 este cu 80 ml mai mare decât în cel obţinut din făina F1.

Reprezentând grafic variaţia degajărilor de gaze în timpul fermentării aluatului fabricat din proba de făină F3 şi cantităţile variabile de drojdie uscată activă ( figura 3.36.), se observă că volumul de gaze degajate de-a lungul fermentării creşte odată cu creşterea cantităţii de drojdie uscată activă utilizată şi cu timpul de fermentare. În comparaţie cu figura 3.30, pentru aluatul preparat din făina F1, degajările de gaze pentru aceleaşi cantităţi de drojdie cresc, dar mai lent decât în aluatul preparat din făina F3, pentru dozele de 2,5 şi 3% drojdie şi mai repede pentru procente mai mici de 2,5%.

Figura 3.31. Evoluţia degajărilor de CO2 Figura 3.32. Evoluţia degajărilor de COla

fermentarea aluatului preparat cu 1 % drojdie uscată activă proba C

2 la fermentarea aluatului preparat cu 1,5 % drojdie

uscată activă proba C

29

Figura 3.33. Evoluţia degajărilor de CO2 Figura 3.34. Evoluţia degajărilor de COla fermentarea aluatului preparat cu 2 % drojdie uscată

activă proba C

2 la fermentarea aluatului preparat cu 2,5 % drojdie

uscată activă proba C

Figura 3.35. Evoluţia degajărilor de CO2 Figura 3.36. Evoluţia degajărilor de COla

fermentarea aluatului preparat cu 3 % drojdie uscată activă proba C

2 la fermentarea aluatului preparat din F3 şi cantităţi

variabile de drojdie uscată activă Pentru aluatul preparat cu adaos de 1% drojdie uscată activă proba C s-a înregistrat

degajarea unui volum mic de gaze de fermentare de-a lungul celor 90 minute de fermentare; Cu cât creşte concentraţia de drojdie uscată activă folosită la prepararea aluatului, se

observă o creştere a degajărilor de gaze, fapt ce demonstrează că activitatea fermentativă a drojdiei este influenţată de cantitatea de celule active iniţiale, acestea neputându-se multiplica în timpul fermentării;

Comparând rezultatele înregistrate la degajarea dioxidului de carbon pentru aluaturile preparate cu drojdia uscată activă şi cele două probe de făină se observă: Pentru cazul utilizării unei cantităţi mici de drojdie uscată activă (1%), alura curbei de

degajare a dioxidului de carbon este aceeaşi pentru ambele probe de făină, cu deosebirea că volumul degajărilor de CO2 Pentru probele cu 2 % drojdie uscată activă, degajările de dioxid de carbon înregistrează

aproximativ aceleaşi valori pentru ambele făinuri, cantitatea de celule viabile fiind bine stabilită pentru realizarea unor produse de panificaţie corespunzătoare;

este mai mare pentru făina F1;

Crescând în continuare cantitatea de drojdie folosită, se înregistrează degajări mai mari de gaze de fermentare, dar consumul de drojdie nu este justificat din punct de vedere economic; Interesant este faptul că pentru doze mici de drojdie, de 1 şi 1,5%, degajările de gaze sunt

mai mari în aluatul preparat din făină F1, la 2% drojdie volumul degajărilor şi dinamica lor este identică în aluaturile preparate din cele două făinuri, iar la doze mai mari de drojdie , de 2,5 şi 3%, degajările de gaze sunt mai mari în aluatul preparat din făină F3 faţă de cel preparat din F1. Cum cantitatea de glucide fermentescibile existente la dispoziţia drojdiei este aceeaşi pentru aluatul din F1, respectiv din F3, rezultă că la doze mici de drojdie intervin şi alţi factori, cum ar fi cantitatea de nutrienţi pentru drojdie din făină, care influenţează activitatea ei fermentativă. La cantităţi mari de drojdie, unde există un număr mare de celule active, acest lucru nu mai are influenţă asupra volumului de gaze format. Faptul că degajările de CO2 cresc pe parcursul fermentării pentru % diferite de drojdie

dovedeşte că făina formează suficientă maltoză pentru cele 90 min. Dacă timpul de fermentare ar fi

30

fost mai lung, cel mai probabil acest lucru nu ar mai fi fost la fel. Observaţiile prezente confirmă pe cele privind influenţa făinii asupra puterii de creştere a drojdiei ( subcapitolul 3.3.1); Modul în care se degajă dioxidul de carbon la diferite concentraţii de drojdie, pentru

aceeaşi probă de făină, este un indiciu asupra modului în care trebuie condus procesul de fermentare, în funcţie de tipul de produs dorit; Creşterea volumului de gaze degajate odată cu mărirea procentului de drojdie adăugată

poate scurta timpul de fermentare. 3.3.4. Influenţa adaosului de zaharoză asupra activităţii fermentative a drojdiei în

timpul procesului de fermentare Aşa cum se ştie, glucidele fermentescibile constituie substratul metabolic al drojdiilor de

panificaţie. Ar fi de aşteptat, deci, ca prin adăugarea de zaharuri exogene celulele de drojdie să producă volume de gaze de fermentare mari. Practica însă ne demonstrează că nu întotdeauna se întâmplă aşa.

Făinurile utilizate în cursul acestor determinări au fost probele F1 şi F3, ale căror caracteristici fizico-chimice şi reologice sunt prezentate în tabelul 2.3., probele de drojdie comprimată A şi uscată activă C, iar ca adaos s-a folosit zaharoza în diferite cantităţi (1,7%; 2%; 2,4%; 3% faţă de cantitatea de făină ).

Pentru aprecierea cantitativă a influenţei zaharozei asupra activităţii fermentative a drojdiei s-a urmărit variaţia volumului de dioxid de carbon degajat la fermentarea aluatului timp de 90 minute, în condiţii constante de lucru. 3.3.4.1. Variaţia degajărilor de dioxid de carbon în funcţie de cantitatea de zaharoză şi forma drojdiei utilizate

Aluaturile au fost preparate folosind proba de făină F1, ambele probe de drojdie A şi C în proporţie de 2% faţă de cantitatea de făină şi adaosuri diferite de zaharoză. Zaharoza a fost adăugată la începutul frământării sub formă de soluţie.

Prin activitatea fermentativă a drojdiei comprimate, în cazul aluatului obţinut cu adaos de 1,7% zaharoză, se produce o cantitate de dioxid de carbon din ce în ce mai mare pe parcursul etapei monitorizate.

Dacă în primele 10 minute de fermentare producerea de gaze este destul de mică (45 ml), în următoarele 10 minute producerea gazelor creşte semnificativ cu peste 100 ml. Volumul total de gaze formate în prezenţa a 1,7% zaharoză nu depăşeşte volumul format în absenţa zaharozei (v. tabelul 3.13.) nici măcar în primele 45-60 minute de fermentare când sunt fermentate monoglucidele. În continuare, cantitatea de gaze degajate creşte în special după primele 30 de minute de fermentare, astfel încât în intervalul 60-75 minute de fermentare volumul de gaze degajate înregistrează o creştere de 310 ml.

Pentru drojdia uscată activă se poate observa că adaosul de 1,7% zaharoză nu a influenţat foarte mult degajările de dioxid de carbon. În primele 10 minute se degajă un volum mic de CO2 de 50 ml, după care volumul se dublează, în intervalul 20 - 30 minute degajările crescând cu 90 ml. Viteza de formare a gazelor creşte mai ales după primele 45 minute, aşa cum arată panta curbei din figura 3.37. Volumul total de gaze degajate la sfârşitul celor 90 de minute creşte cu numai 25 ml faţă de situaţia când nu se adaugă zaharoză în aluat. Acest comportament al drojdiilor poate fi pus pe seama faptului că în aluat există cantităţi suficiente de glucide fermentescibile.

Comparând cele două probe, se constată că, deşi volumul de CO2 degajat după 10 minute de fermentare este aproape egal, la finalul celor 90 minute drojdia comprimată degajă cu 410 ml

mai mult gaz decât proba de drojdie uscată activă.

31

Figura 3.37. Evoluţia degajărilor de CO2 Figura 3.38. Evoluţia degajărilor de COla

fermentarea aluatului preparat cu 2% drojdie, proba de făină F1 şi 1,7% zaharoză

2 la fermentarea aluatului obţinut cu

2 % drojdie, proba de făină F1 şi 2 % zaharoză

Figura 3.39. Evoluţia degajărilor de CO2 Figura 3.40. Evoluţia degajărilor de COla

fermentarea aluatului preparat cu 2 % drojdie, proba de făină F1 şi 2,4 % zaharoză

2 la fermentarea aluatului preparat cu 2 % drojdie, proba

de făină F1 şi 3 % zaharoză Analizând rezultatele înregistrate pentru degajarea dioxidului de carbon la prepararea

aluaturilor cu şi fără adăugarea cantităţilor variabile de zaharoză (tabelul 3.26.), avem o evaluare clară a comportamentului drojdiei comprimate de-a lungul fermentării:

Pentru un adaos de 2 respectiv 2,4% zaharoză, volumul de CO2

La aluaturile fabricate cu concentraţie mare (3% zaharoză) se înregistrează degajări mai mici de CO

degajat după 90 minute este acelaşi 1410 ml, se înregistrează însă o degajare mai puternică după 10 minute pentru aluatul cu 2%, presiunea osmotică favorizând activitatea drojdiei de panificaţie;

2 Se observă că adaosul de zaharoză nu influenţează semnificativ degajările de dioxid de

carbon; putem spune chiar că o comportare similară se înregistrează pentru aluaturile preparate fără adaos de zaharoză şi cel cu 2,4%, lucru ce demonstrează că în mediul aluat există condiţii favorabile activităţii drojdiei de panificaţie, făina conţinând încă de la început glucidele fermentescibile necesare procesului de fermentare;

, fapt datorat, probabil, creşterii presiunii osmotice;

Dacă se doreşte o degajare mare de dioxid de carbon la începutul procesului de fermentare sau dacă se utilizează o făină cu o activitate amilolitică mică, se poate adăuga un procent de 2% zaharoză;

Aluatul preparat fără adaos de zaharoză degajă cea mai mare cantitate de dioxid de carbon în primele 45 minute, după care aluatul cu adaos de 2% zaharoză produce cel mai mare volum de gaze. Acest lucru demonstrează faptul că drojdia consumă în primul rând glucidele fermentescibile existente în făină.

32

Tabel 3.26. Volumul de CO2 (cm3

Timp de fermentare , min

) degajat în timpul fermentării aluatului preparat din proba de făină F1, drojdia comprimată şi diferite doze de zaharoză adăugată (Voica D. 2009)

10 20 30 45 60 75 90 Volum de CO2 (ml ) degajat pentru aluatul preparat cu drojdia comprimată şi cu diferite

procente de zaharoză adăugată 0 % zaharoză 80 195 335 560 785 1125 1410 1,7 % zaharoză 45 160 300 545 810 1120 1410 2 % zaharoză 105 215 355 540 845 1205 1500 2,4 % zaharoză 85 200 340 580 845 1195 1500 3 % zaharoză 65 165 320 510 810 1200 1520

Analizând rezultatele înregistrate pentru degajarea dioxidului de carbon la fabricarea

aluaturilor cu şi fără adăugarea cantităţilor variabile de zaharoză (tabelul 3.27.), putem spune că drojdia uscată activă are următorul comportament:

În toate cazurile studiate de aluaturi la care s-a adăugat zaharoză după primele 10 minute de fermentare se constată o degajare mai mică de dioxid de carbon faţă de aluatul fără adaos de zaharoză. În următoarele 10 minute, activitatea drojdiei se îmbunătăţeşte, volumul de CO2

Volumul cel mai mare de CO

degajat se dublează;

2

Se pare că adaosul de zaharoză în concentraţii mari nu a avut o influenţă benefică asupra activităţii fermentative a drojdiei uscate active, fapt ce denotă că echipamentul enzimatic al drojdiei reacţionează cu aceeaşi intensitate, indiferent de conţinutul de glucide fermentescibile din mediu;

s-a înregistrat la un adaos de 1,7% zaharoză după 90 minute de fermentare, chiar dacă iniţial degajarea de dioxid de carbon a fost mică;

Concentraţia de 1,7% zaharoză adăugată în aluat a condus la obţinerea celui mai mare volum de gaze degajate 1000 ml. O concentraţie mai mică sau mai mare de zaharoză conduce la rezultate similare sau chiar inferioare celor obţinute pentru aluatul fabricat fără zaharoză;

La drojdia uscată volumul de CO2

Tabel 3.27. Volumul de CO

nu a crescut la creşterea cantităţii de zaharoză adăugată pentru că drojdia nu a avut capacitatea de a-l fermenta.

2 (ml

Timp de fermentare , min

) degajat în timpul fermentării aluatului preparat din proba de făină F1, drojdia uscată activă şi diferite doze de zaharoză adăugată

10 20 30 45 60 75 90 Volum de CO2 (ml ) degajat pentru aluatul fabricat din proba de făină F1 cu drojdia

uscată activă şi cu diferite procente de zaharoză adăugată 0 % zaharoză 60 115 195 345 510 770 975 1,7 % zaharoză 50 105 195 302 515 780 1000 2 % zaharoză 40 90 175 325 495 730 945 2,4 % zaharoză 50 100 185 340 510 755 975 3 % zaharoză 55 108 188 345 515 746 965

Comparând rezultatele înregistrate la degajarea dioxidului de carbon pentru cele două

forme de drojdie se observă: Activitatea cea mai bună pentru drojdia uscată activă se înregistrează pentru aluaturile

preparate cu adaos de 1,7% zaharoză; Activitatea drojdiei comprimate se constată că este similară la aluaturile cu adaos de

1,7% zaharoză sau fără adaos, ceea ce demonstrează că echipamentul enzimatic este perfect adaptat la mediul de lucru, tulpinile de drojdie fiind cultivate în medii îmbogăţite cu surse de azot şi aminoacizi precursori ai enzimelor maltază şi invertază;

Pentru făinurile cu conţinut mic de zaharuri sau cu activitate amilolitică mică se recomandă să nu se adauge zaharoză la începutul frământării, ci aproape de sfârşitul etapei, când drojdia începe deja procesul de fermentare.

33

3.3.4.2.Variaţia activităţii fermentative a drojdiei uscate active în funcţie de variaţia concentraţiei de zaharoză şi caracteristicile de calitate ale probelor de făină

În această etapă s-au folosit două probe de făină F1 şi F3, un procent de 2% cultură starter

(drojdie uscată activă, proba C) şi adaosuri de zaharoză (0%; 1,7%; 2%; 2,4%; 3% faţă de cantitatea de făină). Cu ajutorul fermentografului SJA s-a studiat activitatea fermentativă a drojdiei în aluat pentru cantităţi variabile de zaharoză.

Degajările de dioxid de carbon în aluaturile preparate din proba de făina F3, drojdia uscată activă şi adaos de 1,7% respectiv 2% zaharoză au atins cele mai mari valori, de 1025, respectiv 1033 ml, valori destul de mari chiar după primele 10 minute de fermentare. Acest lucru demonstrează că activitatea drojdiei este bună pentru condiţiile şi compoziţia mediului de lucru realizat, făina F3 prezentând un conţinut mai mare de glucide fermentescibile decât faina F1.

Creşterea concentraţiei de zaharoză conduce la creşterea presiunii osmotice şi la micşorarea activităţii drojdiei uscate active, care se observă prin valorile mai mici de CO2 degajat pe parcursul celor 90 minute de fermentare.

Analizând în paralel variaţia degajărilor de dioxid de carbon pentru aluaturile preparate din cele două probe de făină F1 şi F3, se observă în mod clar că introducerea în aluaturi a unei cantităţi suplimentare de zaharoză stimulează fermentaţia şi întârzie trecerea la metabolizarea maltozei, ceea ce permite acumularea ei în mediu. Intensitatea fermentaţiei este dependentă de prezenţa zaharurilor din făină şi concentraţia lor, obţinându-se volume mai mare de gaze degajate pentru făina F3 în prima parte a fermentării aluatului. Degajările mai mici de gaze în cea de a doua parte a fermentării înregistrate pentru făina F3 se datorează activităţii α -amilazice mai mici a acesteia şi, prin urmare, unei cantităţi mai mici de maltoză în mediul aluat.

Figura 3.41. Evoluţia degajărilor de

CO2

Figura 3.42. Evoluţia degajărilor de COla fermentarea aluatului preparat cu 2 %

drojdie şi 1.7 % zaharoză 2 la fermentarea aluatului preparat cu 2 %

drojdie şi 2 % zaharoză

Figura 3.43. Evoluţia degajărilor de CO2

Figura 3.44. Evoluţia degajărilor de COla fermentarea aluatului preparat cu 2 %

drojdie şi 2,4 % zaharoză 2 la fermentarea aluatului preparat cu 2 %

drojdie şi 3 % zaharoză

34

Concluziile formulate în urma acestor cercetări sunt prezentate în continuare: Cea mai bună activitate fermentativă a drojdiei uscate active s-a înregistrat pentru

aluaturile preparate cu adaos de 1,7% zaharoză şi proba de făină F3, mai mare decât în cazul probei de făină F1, lucru datorat conţinutului iniţial mai mare de glucide fermentescibile din F3;

Capacitatea de hidratare mai mare pentru faina F3 poate fi un factor care contribuie la obţinerea unor rezultate favorabile, deoarece a permis realizarea unui contact mai bun dintre zaharoza adăugată şi celulele de drojdie;

Pentru adaosul de 2% zaharoză activitatea fermentativă a drojdiei este similară cu adaosul de 1,7%. Însă, la valori mai mari de zaharoză adăugată, activitatea drojdiei se reduce, probabil sub influenţa presiunii osmotice create în mediul aluat;

Creşterea proporţiei de zaharoză adăugată a generat inhibarea activităţii fermentative la începutul procesului de fermentare, fapt demonstrat de volumul scăzut de CO2

Se recomandă ca zaharoza să fie adăugată treptat pe parcursul procesului, pe măsură ce o parte din glucidele fermentescibile sunt metabolizate.

degajat după 10 minute. Activitatea a fost influenţată de presiunea osmotică mare creată prin adaosul de zaharoză la începutul fermentării. În continuare activitatea fermentativă se îmbunătăţeşte deoarece glucidele fermentescibile sunt consumate şi scade presiunea osmotică;

3.3.5. Influenţa consistenţei aluatului asupra degajărilor de dioxid de carbon în timpul fermentării

Activitatea drojdiei de panificaţie în aluat este influenţată şi de consistenţa aluatului, parametru care variază în funcţie de cantitatea de apă folosită la prepararea aluatului. De regulă, la fabricarea aluaturilor pentru industria de panificaţie se utilizează o cantitate de apă corespunzătoare valorii capacităţii de hidratare a făinurilor.

Am considerat necesar să urmăresc în ce mod variaţia cantităţii de apă folosită la frământare influenţează activitatea celor două forme de drojdii studiate. Pentru aceasta, s-au realizat aluaturi cu o cantitate constantă de cultură starter 2% raportată la cantitatea de făină. Experimentele au fost efectuate pentru probele de făină F1 şi F3, comportarea aluaturilor fiind înregistrată cu ajutorul fermentografului SJA pentru o perioadă de 90 minute de fermentare. 3.3.5.1.Variaţia degajărilor de dioxid de carbon în funcţie de variaţia consistenţei aluatului preparat din făina F1 şi a formei de drojdie utilizată

Varierea consistenţei aluatului s-a obţinut prin varierea cantităţii de apă folosită la prepararea aluatului. Cantitatea de apă folosită a fost egală cu capacitatea de hidratare a făinii, mai mică şi mai mare faţă de aceasta cu 10%. S-a urmărit degajarea de gaze de fermentare obţinute la aluaturile preparate folosind proba de făină F1, ambele probe de drojdie A şi C în proporţie de 2% faţă de cantitatea de făină şi consistenţe diferite ale aluatului.

Variaţia volumului de apă utilizată la prepararea aluatului influenţează activitatea drojdiei de panificaţie pentru ambele forme de drojdie studiate. Cu cât cantitatea de apă folosită este mai mică, cu atât activitatea fermentativă a drojdiei este diminuată şi degajările de CO2

sunt mai reduse, lucru explicat prin faptul că nu se realizează un contact bun între celulele de drojdie şi glucidele fermentescibile din făină şi aluat, precum şi o mobilitate mai redusă a reactanţilor. Prin modificarea cantităţii de apă folosită se modifică consistenţa aluatului, acesta fiind parametrul care influenţează activitatea fermentativă a drojdiei.

Creşterea cantităţii de apă folosită la prepararea aluatului conduce la creşterea cantităţii de apă liberă din aluat cu influenţă asupra mobilităţii celulelor drojdiei şi a glucidelor fermentescibile ca substrat. De asemenea, substanţele solubile în apă se solubilizează mai bine cu cât cantitatea de apă este mai mare şi vor avea o influenţă pozitivă asupra activităţii drojdiei.

Deoarece s-a folosit aceeaşi probă de făină F1, activitatea fermentativă a drojdiilor analizate şi, implicit, variaţia degajărilor de dioxid de carbon sunt influenţate numai de consistenţa aluatului.

35

Folosind o cantitate de apă mai mică cu 10% decât capacitatea de hidratare stabilită farinografic la prepararea aluatului, se înregistrează o scădere a degajărilor de dioxid de carbon faţă de aluatul de consistenţă normală, aşa cum se poate observa din figura 3.45. pentru ambele probe de drojdie, datorită faptului că interacţiunea dintre celulele de drojdie şi glucidele fermentescibile se realizează mai greu.

Pentru drojdia comprimată în primele 20 minute de fermentare viteza de producere a gazelor este mare, activitatea fermentativă fiind intensă, datorită faptului că se consumă glucidele fermentescibile iniţiale din făină. În continuare volumul de gaze degajat este din ce în ce mai mare, crescând cu 205 ml, apoi cu 290 ml şi în ultimele 15 minute monitorizate cu 245 ml.

Pentru aluatul preparat cu drojdia uscată activă, volumul de CO2 degajat este mai mic ca şi viteza de producere a acestuia. În primele 45 minute viteza de degajare a gazelor creşte, volumul crescând cu 35 ml, 65 ml şi 145 ml după 20, 30 şi respectiv 45 minute. Şi în partea a doua viteza de producere de volum de gaze creşte , volumul de CO2

Comparând cele două tipuri de drojdie se constată ca drojdia comprimată degajă un volum mai mare de dioxid de carbon decât drojdia uscată activă în aceleaşi condiţii de lucru.

crescând cu 155 ml, 210 ml şi 190 ml în intervalele 45-60, 60-75 şi respectiv 75-90 minute de fermentare.

În cazul în care s-a lucrat cu capacitatea de hidratare optimă determinată farinografic, s-a înregistrat cea mai mare creştere de dioxid de carbon degajat pe parcursul fermentării. Drojdia comprimată degajă un volum mai mare de gaze faţă de drojdia uscată activă, diferenţa fiind mică la început, de numai 20 ml CO2 şi mult mai mare după 90 minute de fermentare (435 ml CO2

În condiţiile în care s-a folosit o cantitate de apă mai mare cu 10% decât capacitatea de hidratare optimă determinată farinografic, s-a înregistrat o uşoară creştere a volumului de gaze degajate pentru ambele probe de drojdie utilizate (v. figura 3.49.) faţă de probele de consistenţă normală.

Pentru aluatul preparat cu drojdia comprimată, după 10 minute de fermentare s-au degajat 108 ml

) (v. figura 3.46.).

gaze, în următorul interval volumul crescând cu 165 ml. Creşterea în volum se înregistrează şi în continuare, volumul crescând treptat cu 225 ml, 230 ml , 332 ml şi în final cu 276 ml.

Creşterea cu 10% a cantităţii de apă adăugată la prepararea aluatului duce la o intensificare a activităţii drojdiei uscate active, volumul de dioxid de carbon crescând de la 70 ml după numai 10 minute la 956 ml după 90 minute. Viteza de formare a gazelor este deci mare după primele 60 minute de fermentare. Consistenţa mai slabă a aluatului face să se realizeze un contact mai bun între celulele de drojdie şi glucidele fermentescibile din aluat.

În general, diferenţele în volumele de gaze degajate de cele două forme de drojdie pentru consistenţe diferite ale aluatului se menţin.

Figura 3.45. Evoluţia degajărilor de CO2 Figura 3.46. Evoluţia degajărilor de COla

fermentarea aluatului preparat cu 2 % drojdie şi 51,4 % capacitate de hidratare

2 la fermentarea aluatului preparat cu 2 % drojdie şi 57,1

% capacitate de hidratare

36

Figura 3.47. Evoluţia degajărilor de CO2 la fermentarea aluatului preparat cu 2 % drojdie şi 62,8

% capacitate de hidratare

3.3.5.2. Variaţia degajărilor de dioxid de carbon în funcţie de variaţia consistenţei

aluatului preparat din făina F3 şi a formei de drojdie utilizată Cu ajutorul fermentografului SJA s-a studiat comportamentul aluaturilor preparate din proba de făină F3, drojdie (2% faţă de cantitatea de făină) şi cantităţi de apă diferite, timp de 90 minute de fermentare.

Din figura 3.48. se observă că pentru aluatul preparat din proba de făină F3, variaţia cantităţii de apă folosită are influenţă asupra activităţii drojdiei comprimate.

Viteza de producere a gazelor este aproximativ aceeaşi, aşa cum se poate observa din alura curbelor, diferă însă volumul de gaze formate în timpul fermentării. Pentru o cantitate mai mare de apă utilizată volumul de CO2 degajat este mai mare după 90 de minute de fermentare, variind între 1010 şi 1365 ml, pentru aluatul cu o consistenţă mai slabă, la care s-a adăugat apă cu 10% mai mult faţă de capacitatea de hidratare a făinii utilizate.

Se observă că, după o oră de fermentare, volumul de gaze degajate este mai mare pentru cazul folosirii apei corespunzătoare capacităţii de hidratare. Pentru o consistenţă a aluatului foarte mare, cum este cazul utilizării unei cantităţi mici de apă, se înregistrează o degajare mai mică de dioxid de carbon, datorită faptului că nu se realizează un contact corespunzător între glucidele fermentescibile şi celulele de drojdie.

În figura 3.49. se înregistrează aceeaşi tendinţă de creştere a volumului de CO2 degajat la fermentarea aluatului preparat cu drojdia uscată activă cu cât cantitatea de apă adăugată este mai mare. Pentru aluatul preparat cu o cantitate de apă mai mică decât cea determinată farinografic se constată că, deşi volumul de dioxid de carbon este mai mic după 10 minute de fermentare, viteza de formare a gazelor creşte în următoarele 10 minute, volumul crescând cu 72,7% faţă de cazul folosirii unei cantităţi mai mari de apă, când deşi volumul de CO2 degajat după 10 minute este mai mare de 100 ml, viteza de formare a gazelor este mai mică, volumul crescând doar cu 55%.

Analizând rezultatele înregistrate de-a lungul experimentelor realizate cu drojdia uscată activă prin varierea cantităţii de apă folosită şi a celor două probe de făină nu s-a putut stabili o corelaţie exactă.

Pentru un aluat cu o consistenţă mare (-10% C.H.), activitatea drojdiei uscate active a fost mai mare pentru aluatul fabricat cu făina F3 doar în primele 30 minute, după care se observă o intensificare a activităţii drojdiei în aluatul fabricat cu proba de făină F1. Pentru cazul în care s-a lucrat cu cantitatea de apă determinată corespunzător capacităţii de hidratare, activitatea drojdiei este mai mare pentru aluatul fabricat cu F3 în prima oră, după care proporţia se schimbă.

Pentru cazul fabricării unui aluat cu consistenţă mai slabă (+10% C.H.), activitatea drojdiei uscate active este mai mare pentru cazul folosirii probei de făină F3 doar pentru primele 20 minute, după care proporţia se schimbă.

37

Figura 3.48. Evoluţia degajărilor de CO2 Figura 3.49. Evoluţia degajărilor de COla

fermentarea aluatului preparat cu proba de făină F3, 2 % drojdie comprimată şi consistenţe diferite ale

aluatului (Voica D.2009)

2 la fermentarea aluatului preparat cu proba de făină F3, 2 % drojdie uscată activă şi consistenţe diferite ale

aluatului

În cazul ambelor făinuri folosite la prepararea aluatului, concluziile privind influenţa consistenţei aluatului asupra activităţii fermentative a drojdiei sunt aceleaşi;

Variaţia volumului de apă utilizată la fabricarea aluatului, respectiv variaţia consistenţei aluatului, influenţează activitatea drojdiei de panificaţie pentru ambele forme de drojdie studiate. Prin creşterea cantităţii de apă creşte activitatea fermentativă a drojdiei în aluat, iar prin scăderea cantităţii de apă se diminuează activitatea;

Consistenţa aluatului este un parametru important care influenţează activitatea în aluat a drojdiei. Cu cât consistenţa este mai mare, nu se mai realizează un contact bun între celulele de drojdie şi glucidele fermentescibile din făină şi aluat, dintre enzime şi substraturile corespunzătoare;

Degajarea unui volum maxim de dioxid de carbon a fost influenţată de cantitatea de apă folosită la frământare. Se pare că apa joacă un rol important atât pentru realizarea structurii aluatului cât şi pentru asigurarea contactului între enzimele şi substraturile din mediu;

Creşterea cantităţii de apă folosită la fabricarea aluatului conduce la creşterea cantităţii de apă liberă din aluat cu influenţă asupra mobilităţii celulelor drojdiei şi a glucidelor fermentescibile ca substrat;

Substanţele solubile în apă se solubilizează mai bine cu cât cantitatea de apă este mai mare şi vor avea o influenţă pozitivă asupra activităţii drojdiei. 3.4. CERCETĂRI PRIVIND VARIAŢIA CARACTERISTICILOR DE CALITATE ALE PRODUSULUI FINIT ÎN FUNCŢIE DE TIPUL, CANTITATEA ŞI CALITATEA MATERIILOR PRIME

Caracteristicile de calitate ale pâinii sunt influenţate de un număr mare de factori: cantitatea şi calitatea materiilor prime şi auxiliare, procesul tehnologic folosit, parametri la care se desfăşoară acesta, tipul utilajelor utilizate.

În acest capitol s-a studiat modul în care sunt influenţaţi parametri de calitate ai pâinii atunci când variază următorii factori: forma de drojdie de panificaţie (comprimată şi uscată activă); concentraţia de drojdie; adaosul de zaharoză în diferite cantităţi; consistenţa aluatului; caracteristicile fizico-chimice şi reologice ale făinurilor utilizate.

Metoda de lucru aplicată pentru a studia variaţia caracteristicilor produsului finit a fost cea a testului de coacere. Toate experimentele s-au realizat în condiţii similare: frământarea timp de 20 minute, în două trepte la turaţii diferite, fermentarea a avut loc la 35° C, iar coacerea s-a efectuat în acelaşi cuptor, la o temperatură de 210 °C .

38

3.4.1. Evoluţia caracteristicilor de calitate ale produsului finit sub influenţa calitativă şi cantitativă a culturii de drojdie şi a parametrilor de calitate ai făinii

Pe lângă drojdie, printre factorii cei mai importanţi care concură la realizarea unor produse de panificaţie de calitate se numără calitatea făinii (conţinutul de gluten al făinii, conţinutul de glucide fermentescibile, proprietăţile reologice etc.) 3.4.1.1. Influenţa formei şi a cantităţii de drojdie asupra caracteristicilor de calitate ale pâinii obţinute cu proba de făină F1

Aluaturile s-au preparat din proba de făină F1 şi cantităţi diferite din proba de drojdie comprimată şi cea uscată activă. S-a lucrat cu o capacitate de hidratare de 57,1 %, iar temperatura de fermentare finală a fost de 35°C. Produsele finite au fost analizate la două ore după răcire şi s-au obţinut rezultatele înregistrate în tabelul 3.31.

Tabel 3.31. Variaţia caracteristicilor de calitate ale pâinii obţinute cu proba de făină F1 Caracteristici produs

Drojdie % faţă de făină Volum,

cm3 h, cm /100g l, cm h/l u, % Drojdie comprimată , proba A

1 288 5,88 9,2 0,63 41,13 1,5 320 5,7 10,5 0,54 41,25 2 344 6 11,5 0,52 42,19

2,5 368 6 11,7 0,51 41,56 3 378 5,7 12,5 0,46 39.17

Drojdie uscată activă, proba C 1 232 5,6 8,5 0,66 39,41

1,5 275 5,6 10,7 0,52 39 2 293 5,3 10 0,53 37,69

2,5 281 5,2 10,6 0,49 37,82 3 271 4,6 11 0,42 37,53

În toate experimentele efectuate s-a constatat că volumul pâinii creşte treptat odată cu

creşterea concentraţiei de drojdie atât pentru drojdia comprimată, cât şi pentru cea uscată activă. Cu cât cantitatea de drojdie folosită iniţial este mai mare, numărul celulelor viabile creşte şi, implicit, activitatea fermentativă. Volumul de dioxid de carbon degajat la fermentare va fi mai mare şi se va produce o pâine cu volum mai mare, aşa cum se observă din figura 3.50. Prin utilizarea unor cantităţi mari de drojdie comprimată se obţin produse cu volum şi textură corespunzătoare, dar un consum foarte ridicat de drojdie nu este rentabil. S-a constatat că rezultate bune se pot obţine pentru concentraţia de 2%.

Prin utilizarea drojdiei uscate active se înregistrează o creştere a volumului pâinii odată cu creşterea cantităţii de drojdie până la 2%, după care volumul scade, ceea ce se poate datora faptului că drojdia posedă în componenţa sa o cantitate mare de glutation, care poate avea un efect de relaxare a structurii glutenice care, astfel, nu va mai reţine întregul volum de gaze de fermentare degajate.

De asemenea, se constată că volumul produselor obţinute cu aceeaşi cantitate de drojdie este diferit. Astfel, pentru acelaşi procent de drojdie utilizată se obţine o pâine cu volum mai mare pentru drojdia comprimată faţă de cea uscată activă, explicabil prin activitatea fermentativă a primei drojdii mai mare în aceleaşi condiţii de lucru.

Raportul h/l este şi el influenţat de cantitatea şi tipul drojdiei folosite, aşa cum se poate constata din figura 3.51. La creşterea adaosului de drojdie, în ambele cazuri, are loc scăderea raportului h/l, datorită măririi deformării aluatului în timpul fermentării finale. Scăderea este mai accentuată pentru drojdia uscată, ceea ce poate fi atribuită glutationului redus adus de această drojdie în aluat.

Umiditatea produsului finit, parametru de calitate important, variază în funcţie de cantitatea şi forma drojdiei utilizate (figura 3.52). Pentru pâinea preparată cu drojdie comprimată, umiditatea cea mai mare se obţine pentru un procent de 2%, după care aceasta scade odată cu

39

creşterea cantităţii de drojdie comprimată, în timp ce în cazul drojdiei uscate active umiditatea scade odată cu creşterea cantităţii de drojdie utilizată.

Pâinea preparată cu 2% drojdie uscată activă a înregistrat volumul cel mai mare (293 cm3/100g) şi umiditatea pâinii cea mai mică (37,69%). Pentru concentraţia de 1% s-a obţinut o pâine cu volum mai mic (271 cm3

3.4.1.2. Influenţa formei şi a cantităţii de drojdie asupra caracteristicilor de calitate ale pâinii obţinute cu proba de făină F2

/100g produs), dar un raport h/l mare, ceea ce arată o pâine bombată.

Deoarece s-a lucrat cu aceeaşi probă de făină, pot spune că parametri urmăriţi pentru produsul finit sunt influenţaţi numai de cantitatea şi forma drojdiei utilizate.

Aluaturile au fost preparate din proba de făină F2 şi cantităţi diferite de drojdie, lucrându-

se cu o capacitate de hidratare de 63 % şi o temperatură de fermentare finală de 35°C. Analizarea produselor finite la două ore după răcire a condus la rezultatele din tabelul 3.32.

Tabel 3.32. Variaţia caracteristicilor de calitate ale pâinii preparată cu proba de făină F2

Caracteristici produs

Drojdie % faţă de făină Volum,

cm3 h, cm /100g l, cm h/l u, % Drojdie comprimată , proba A

1 311 6,2 11 0,56 43,66 1,5 346 5,8 11,8 0,49 44,14 2 366 6 11,8 0,51 44,12

2,5 401 6,2 12,3 0,50 44,33 3 412 6 13,5 0,44 36,40

Drojdie uscată activă, proba C 1 250 5,9 10,2 0,58 41,83

1,5 297 5,6 11,5 0,49 41,73 2 311 5,3 10,3 0,51 39,41

2,5 306 5,4 11,1 0,49 40,34 3 295 4,8 11,8 0,41 34,87

Analizând rezultatele obţinute de-a lungul experimentelor s-au formulat următoarele

concluzii: Parametri de calitate ai produselor finite sunt influenţaţi de cantitatea şi forma comercială a

drojdiei de panificaţie utilizate la preparare; Cantitatea optimă de drojdie pentru care se pot obţine produse finite de calitate este de 2%; În funcţie de tipul de produs dorit, se pot utiliza concentraţiile de drojdie adecvate; Parametri de calitate ai făinurilor utilizate influenţează activitatea fermentativă a drojdiilor,

prin conţinutul de glucide fermentescibile care constituie substratul necesar procesului de fermentare; Parametri de calitate ai făinii (deformare, indice de cădere) pot influenţa capacitatea aluatului

de a reţine gazele de fermentare formate în urma metabolizării glucidelor fermentescibile din aluat de către drojdii, iar cifra de cădere influenţează amiloliza, deci cantitatea de maltoză formată; Creşterea cantităţii de drojdie utilizate la prepararea aluatului poate avea un efect de relaxare

a structurii glutenice, deoarece, datorită creşterii conţinutului în glutation introdus în aluat, forma redusă a acestuia activează proteoliza şi influenţează proprietăţile reologice ale aluatului.

40

3.4.2. Evoluţia caracteristicilor de calitate ale produsului finit sub influenţa adaosului de zaharoză

3.4.2.1. Influenţa formei de drojdie şi a cantităţii de zaharoză asupra caracteristicilor de calitate ale produsului finit obţinut din făina F1

Experimentele s-au realizat folosind proba de făină F1, o cantitate constantă de drojdie de 2% şi adaosuri diferite de zaharoză. S-a lucrat cu o capacitate de hidratare optimă a făinii de 57,1 %, o temperatură de fermentare finală de 35° C şi s-au analizat produsele finite după duoă ore de răcire, determinându-se valorile din tabelul 3.33.

Tabel 3.33. Variaţia caracteristicilor de calitate ale pâinii preparată cu proba de făină F1, 2% drojdie şi cantităţi variabile de zaharoză

Caracteristici produs Zaharoza, %

Volum, cm3 h, cm /100g l, cm h/l u, %

Pâine preparată cu drojdie comprimată , proba A 1,7 298 5,2 11 0,47 41,11 2 329 5,7 11,7 0,49 42,11

2,4 335 5,9 12 0,49 41,81 2,8 342 6,2 12,3 0,50 41,41 3 348 6,4 12,4 0,52 41,81

Pâine preparată cu drojdie uscată activă, proba C 1,7 265 5 10,7 0,47 38,04 2 288 5,6 10,8 0,52 37,63

2,4 293 5,8 10,9 0,53 36,94 2,8 305 5,9 11,0 0,54 38,39 3 320 6,2 11,2 0,55 36,48

Analizând valorile înscrise în tabelul de mai sus, nu se poate stabili o formulă matematică

simplă care să coreleze toţi parametri analizaţi. De aceea, în subcapitolul 3.5. se va realiza proiectarea sistemică a procesului de investigare pentru optimizarea procesului tehnologic.

Analizând însă variaţia fiecărui parametru determinat pentru produsul finit, se pot stabili corelaţii între aceştia şi cantitatea de zaharoză utilizată la prepararea pâinii.

Volumul pâinii preparate din proba de drojdie comprimată este mai mare decât cel al produselor fabricate din drojdia uscată activă, pentru acelaşi procent de zaharoză adăugată, deoarece activitatea echipamentului enzimatic este mai intensă în primul caz şi, implicit, volumul gazelor de fermentare degajate este mai mare. Deoarece s-a folosit aceeaşi probă de făină F1, parametri de calitate ai acesteia nu au influenţă asupra diferenţelor de volum ale produsului finit.

Introducerea în aluaturi a unei cantităţi suplimentare de zaharoză stimulează fermentaţia şi întârzie trecerea la metabolizarea maltozei, ceea ce permite acumularea ei în mediu. Prin urmare, cantitatea de gaze din aluat creşte (mai mult în cazul drojdiei comprimate şi mai puţin în cazul drojdiei uscată activă), ceea ce conduce la o un raport h/l diferenţiat în funcţie de forma comercială de drojdie utilizată. Prin adaos de zaharoză înălţimea pâinii preparate cu drojdie comprimată este mai mare faţă de cea a pâinii preparate cu drojdie uscată activă, dar dezvoltându-se mai puţin în lungime, în ultimul caz pâinea se obţine cu h/l mai mare.

3.4.2.2. Influenţa formei de drojdie şi a cantităţii de zaharoză asupra caracteristicilor

de calitate a produsului finit obţinut din făina F2 Pentru a putea urmări modul în care caracteristicile produselor finite influenţează parametri

de calitate ai făinurilor, s-au efectuat experimente folosind şi proba de făină F2, a cărei capacitate de hidratare este de 63%. Cantitatea de drojdie s-a menţinut constantă ( 2%) şi s-a adăugat zaharoză în aceleaşi proporţii ca în subcapitolul anterior, realizându-se produse finite cu caracteristicile prezentate în tabelul 3.34.

41

Tabel 3.34. Variaţia caracteristicilor de calitate ale pâinii preparată cu proba de făină F2, 2% drojdie şi cantităţi variabile de zaharoză

Caracteristici produs Zaharoza, %

Volum, cm3 h, cm /100g l, cm h/l u, %

Pâine preparată cu drojdie comprimată , proba A 1,7 305 6 12 0,50 43,79 2 355 6 12 0,50 43,57

2,4 359 6 11,5 0,52 43,24 2,8 368 6,3 11,7 0,54 42,87 3 377 6,3 11,7 0,54 42,01

Pâine fabricată cu drojdie uscată activă, proba C 1,7 286 5,4 11,2 0,48 41 2 310 5,8 11,3 0,51 39

2,4 320 5,7 10,7 0,53 38 2,8 343 5,9 10,9 0,54 40 3 361 6,0 10,5 0,57 37

Se constată că şi pentru experimentele efectuate cu făina F2 au loc variaţii multiple. În

funcţie de doza de zaharoză adăugată, se observă că se produce creşterea corespunzătoare a volumului pâinii pentru ambele forme comerciale de drojdii utilizate.

Pentru drojdia uscată activă se obţin produse cu volum mai mic decât pentru cele obţinute cu drojdia comprimată datorită faptului că aceasta degajă în aluat mai puţine gaze. Analizând produsele obţinute cu aceeaşi cantitate de drojdie comprimată (2%) şi diferite cantităţi de zaharoză adăugate, se constată că probele preparate din făină F2 conduc la produse de panificaţie cu volum mai mare, comparativ cu probele obţinute din făina F1, pentru acelaşi procent de zaharoză adăugată. Deoarece s-au folosit aceleaşi forme şi cantităţi de drojdie, volumul produselor este influenţat de parametri de calitate ai făinii, astfel F2, deşi are indicele de deformare mai mic, conduce la produse cu volum mai mare faţă de F1, pentru acelaşi procent de zaharoză adăugată. Creşterea procentului de zaharoză face ca volumul produselor să crească, ceea ce demonstrează că activitatea fermentativă a drojdiei comprimate este stimulată de creşterea concentraţiei de glucide fermentescibile din aluat. În funcţie de cantitatea de zaharoză adăugată, se observă că odată cu creşterea acesteia se

produce şi creşterea corespunzătoare a volumului pâinii; Introducerea în aluat a unei cantităţi suplimentate de zaharoză stimulează fermentaţia şi

creşte cantitatea de gaze din aluat, iar produsele rezultate au caracteristici fizice îmbunătăţite; Volumul produselor finite este cu atât mai mare cu cât cantitatea de zaharoză adăugată este

mai mare; Doza optimă de zaharoză adăugată s-a situat în jurul valorii de 2,8% pentru drojdia

comprimată şi de 1,7% pentru drojdia uscată activă; 3.4.3. Evoluţia caracteristicilor de calitate ale produsului finit sub influenţa variaţiei consistenţei aluatului

Consistenţa aluatului este un parametru care poate influenţa activitatea fermentativă a drojdiei, proprietăţile reologice ale aluatului, calitatea produsului finit şi randamentul procesului tehnologic.

Consistenţa aluatului depinde de o serie de factori: proprietăţile făinurilor, diagrama şi metoda de fermentare, tipul producţiei (industrială sau artizanală), echipamentele tehnologice folosite, temperatura şi umiditatea spaţiului de lucru.

De aceea, s-a considerat utilă realizarea unui studiu asupra modului în care utilizarea diferitelor cantităţi de apă la prepararea aluatului influenţează caracteristicile produselor finite obţinute din două forme de drojdie şi două probe de făină (F1 şi F2). S-au realizat aluaturi cu consistenţă tare (s-a folosit o cantitate de apă mai mică decât CH determinată farinografic), consistenţă standard (s-a folosit o cantitate de apă corespunzătoare CH determinate farinografic) şi consistenţă moale (s-a folosit o cantitate de apă mai mare decât CH determinată farinografic).

42

3.4.3.1. Influenţa formei de drojdie şi a consistenţei aluatului asupra caracteristicilor de calitate ale pâinii preparate cu proba de făină F1

Pentru a putea studia influenţa consistenţei aluatului asupra parametrilor fizico-chimici ai

produselor finite, s-au efectuat probe de coacere din aluaturile fabricate cu proba de făină F1 (CH =57,1%) şi o cantitate constantă de drojdie 2% (drojdie comprimată şi uscată activă) la care s-a variat cantitatea de apă folosită la frământare. Proprietăţile fizico-chimice ale pâinii au fost determinate după răcire cu ajutorul metodelor acreditate de laborator, înregistrându-se rezultatele din tabelul 3.35.

Tabel 3.35. Variaţia caracteristicilor de calitate ale pâinii preparată cu proba de făină F1 Caracteristici produs Cantitate de apă, %

Volum, cm3 h, cm /100g l, cm h/l u, %

Pâine preparată cu drojdie comprimată , proba A 47 258 5 10,2 0,49 39,71 51 312 5,5 11,5 0,48 41,08 61 351 5,3 13,8 0,38 44,08

64,4 380 5 14,5 0,34 45,33 70 Proba nu s-a putut modela

Pâine preparata cu drojdie uscată activă, proba C 47 220 5,3 9,7 0,59 34,75 51 249 5,2 9,5 0,55 36 61 293 5,9 11,8 0,50 40,17

64,4 305 5,2 11,2 0,46 41,05 70 Proba nu s-a putut modela

Se constată că pentru ambele tipuri de drojdie utilizate, folosirea unei cantităţi mici de apă

conduce la obţinerea unor produse cu volum şi umiditate mici. Pe măsură ce creşte cantitatea de apă utilizată vor rezulta produse cu volum mai mare, dar şi cu umiditate mai mare. Trebuie să se aibă în vedere faptul că umiditatea nu trebuie să fie foarte mare, deoarece are influenţă negativă asupra conservabilităţii produsului.

Dacă însă cantitatea de apă este mult prea mare, aluatul va avea o consistenţă foarte mică şi nu se va putea modela.

Comparând volumul produselor obţinute din cele două forme de drojdie, se constată că aluaturile preparate cu drojdie comprimată conduc la produse cu volum mai mare faţă de cele obţinute cu drojdia uscată activă pentru aceeaşi cantitate de apă utilizată. Acest lucru se datorează faptului că echipamentul enzimatic al drojdiei comprimate este mai activ decât cel al drojdiei uscate active. Volumul produselor nu este influenţat în acest caz de parametri făinii deoarece s-a folosit aceeaşi probă.

Volumul produselor creşte treptat pentru ambele forme de drojdie odată cu creşterea cantităţii de apă, respectiv cu scăderea consistenţei aluatului, ceea ce este în acord cu degajările de gaze la consistenţe diferite ale aluatului. Pentru o cantitate de apă prea mare (peste 70% capacitate de hidratare) structura glutenică nu mai are tenacitatea necesară modelării, chiar dacă drojdiile continuă să-şi desfăşoare procesul de fermentare.

Variaţia raportului h/l scade cu creşterea cantităţii de apă folosită, explicabil prin creşterea gradului de lăţire a aluatului.

3.4.3.2. Influenţa formei de drojdie şi a consistenţei aluatului asupra caracteristicilor

de calitate ale pâinii preparate cu proba de făină F2

Pentru a putea studia influenţa consistenţei aluatului şi a parametrilor de calitate ai făinurilor asupra parametrilor fizico-chimici ai produselor finite s-au efectuat probe de coacere din aluaturile fabricate şi cu proba de făină F2, o cantitate constantă de cultură starter 2% (drojdie comprimată şi drojdie uscată activă), la care s-a variat cantitatea de apă folosită la frământare.

43

Proprietăţile fizico-chimice au fost determinate după răcirea produselor cu ajutorul metodelor acreditate de laborator, înregistrându-se rezultatele din tabelul 3.36.

Tabel 3.36. Variaţia caracteristicilor de calitate ale pâinii fabricată cu proba de făină F2

Caracteristici produs Cantitate de apă, %

Volum, cm3 h, cm /100g l, cm h/l u, %

Pâine preparată cu drojdie comprimată , proba A 52 257 5,9 11,2 0,52 39,71 57 290 5,8 11,6 0,50 41,86 67 402 5,6 12,2 0,46 44,92

70,4 399 5,2 12,5 0,42 46,39 80 Proba nu s-a putut modela

Pâine preparată cu drojdie uscată activă, proba C 52 219 5,5 10,6 0,52 34,75 57 231 5,3 10,8 0,49 36,68 67 335 5,2 11,1 0,47 40,93

70,4 320 4,9 11,3 0,43 42,00 80 Proba nu s-a putut modela

Datele obţinute (tabelul 3.36.) sunt în concordanţă cu cele din subcapitolul anterior şi

demonstrează faptul că odată cu creşterea cantităţii de apă folosită la frământare, consistenţa aluatului scade, contactul dintre constituenţi se realizează mult mai bine, iar produsele au volum mare.

O cantitate foarte mare de apă folosită conduce la obţinerea unor aluaturi excesiv de moi care nu se pot modela.

Umiditatea produselor are şi ea un trend ascendent pe măsură ce creşte cantitatea de apă folosită, atât la utilizarea drojdiei comprimate cât şi a drojdiei uscate active.

Analizând volumul produselor obţinute cu drojdia comprimată pentru cele două probe de făină, dar la care s-a variat cantitatea de apă utilizată la frământare, se constată că volumul produselor este aproximativ acelaşi pentru folosirea unor cantităţi de apă similare. Volumul produselor finite este influenţat de parametrul consistenţa aluatului: cu cât consistenţa este mai mare cu atât volumul produselor este mai mic şi invers.

Odată cu mărirea cantităţii de apă în aluat creşte cantitatea de apă liberă şi astfel este facilitată activitatea enzimelor, activitatea microbiotei prin mărirea mobilităţii moleculelor, precum şi hidratarea proteinelor şi formarea glutenului.

Prin folosirea unei cantităţi mici de apă la frământare, respectiv consistenţe mari ale aluatului, se obţin produse cu volum şi umiditate mică pentru ambele forme de drojdie;

Prin creşterea cantităţii de apă adăugată se obţin produse cu volum mai mare, dar şi cu umiditate mai mare;

Aluaturile preparate cu drojdie comprimată conduc la obţinerea unor produse cu volum mai mare faţă de cele obţinute cu drojdia uscată activă pentru aceeaşi cantitate de apă utilizată la frământare, deoarece echipamentul enzimatic al drojdiei comprimate este mai activ decât cel al drojdiei uscate active;

Pentru o consistenţă foarte slabă, aluatul nu mai poate fi modelat, chiar dacă drojdiile continuă să-şi desfăşoare procesul de fermentare;

Activitatea drojdiei nu este influenţată de cantitatea şi calitatea glutenului făinurilor utilizate, dar este influenţată de cantitatea de apă care modifică consistenţa aluatului. Volumul produselor finite va fi influenţat de parametrul consistenţa aluatului; cu cât consistenţa este mai mare, volumul produselor va fi mai mic şi invers, datorită contactului dintre enzime şi substratul acestora care este mai redus la consistenţe mari şi mai bun la consistenţe mici.

44

3.5. PROIECTAREA SISTEMICĂ A PROCESULUI DE INVESTIGARE DOE - DESIGN OF EXPERIMENTS PENTRU ÎMBUNĂTĂŢIREA PROCESULUI TEHNOLOGIC DE FABRICARE A PÂINII FOLOSIND DROJDIA USCATĂ ACTIVĂ

Creşterea numărului de locuitori ai planetei conduce nemijlocit la mărirea consumului de

produse alimentare, implicit a produselor de panificaţie. În condiţiile actuale, când se pune un accent deosebit pe optimizarea tuturor proceselor

tehnologice, am considerat deosebit de important pentru finalitatea cercetării mele proiectarea unui proces tehnologic optim de fabricare a pâinii preparate cu o cantitate minimă de drojdie uscată activă.

Pentru aceasta am aplicat o abordare sistematică de investigare a procesului, bazată pe experimentare proiectată (DOE – Design of Experiments). Aceasta presupune efectuarea unei serii de teste în condiţii prestabilite, în care sunt proiectate – planificate modificările aduse de datele de intrare (variabilele) ale procesului tehnologic de fabricare a pâinii. Efectele acestor modificări se observă prin rezultatele experimentale obţinute, date care au fost ulterior evaluate.

Sistemul DOE este deosebit de important şi reprezintă o modalitate de optimizare a procesului tehnologic analizat, în sensul că permite evaluarea efectului tuturor factorilor consideraţi în design, atât independent (ceilalti factori constanţi) cât şi în condiţiile în care ceilalţi factori se pot modifica, de asemenea.

Experimentele-probele de fabricare a pâinii – s-au efectuat în condiţii similare, astfel: frământarea timp de 20 minute, în două trepte de viteză, la turaţii diferite, fermentarea a avut loc la 35° C şi umiditatea relativă de 80 ± 5 %, iar coacerea s-a efectuat în acelaşi cuptor, la o temperatură de 210 °C, timp de 20 minute.

Sistemul DOE conţine tehnici preliminare prin care se selectează un număr mare de variabile independente (factori), pentru a explica comportamentul unui set de variabile dependente (răspunsuri).

Factorii care urmează să fie luaţi în considerare în proiectarea experimentală sunt: cantitatea de drojdie uscată activă utilizată la fabricarea pâinii capacitatea de hidratare a făinii cantitatea de zaharoză adăugată

Următoarele variabile au fost considerate ca răspunsuri: masa bucăţii de pâine, m (g) volumul bucăţii de pâine, V (cm3

înălţimea, h (cm) /100g)

lungimea, l (cm) raportul h/l umiditatea, u (%).

3.5.1.2. Normalizarea factorilor

( )lin

lin,0lin F

FFF

∆ϕ

−=

Deoarece se folosesc factori care au diferite unităţi şi ordine de mărime, din punct de vedere al stabilităţii numerice, un experiment proiectat trebuie să fie întotdeauna efectuat într-un spaţiu normalizat al factorilor. În acest sens, s-a stabilit că fiecare factor normalizat variază în intervalul [-1;1], iar relaţia de transformare liniară între domeniul real şi cel normalizat este dată de:

2FFF maxmin

lin,0+

=

unde F este valoarea reală a oricărui factor considerat, supus unei normalizări liniare, iar [phi] este valoarea normalizată corespunzătoare. În relaţia de mai sus, au fost folosite:

2minmax

linFFF −

=∆

unde F0 este valoarea nominală (sau valoarea punctului central) a acestui factor, Fmin este valoarea minimă (corespunzând valorii normalizate -1) şi Fmax este valoarea maximă (corespunzând valorii normalizate +1).

45

Se observă că datorită faptului că valorile pentru

( ) ( ) ( )max

minmaxminmax FFFFFFF >∗−α+∗+α

=+−

∗α=α 211

2 0

α sunt mai mari decât unitatea, punctele axiale de fapt se află în afara intervalului, de exemplu:

Tabel 3.37. Factorii utilizaţi la proiectarea DOE şi valorile lor nominale Denumire factor Minim

(-1)

Maxim (1)

Valoare nominală

(0)

Minimul axial (-2)

Maximul axial (2)

cantitatea de drojdie uscată activă , % faţă de făină

1.5 2.5 2 1.16 2.84

capacitatea de hidratare a făinii, %

51 61 56 47.6 64.4

cantitatea de zaharoză adăugată, g

2 2.8 2.4 1.73 3.07

Vn (B) s-a definit o mărime rho = m/V – densitatea medie, care trebuie minimizată (echivalent cu max V @ m=const.);

3.5.3. Rezultate, discuţii, concluzii parţiale Cu ajutorul datelor experimentale s-au construit cele 3 răspunsuri de care este nevoie:

u (B) măsurat; FF s-a definit o mărime, FF = h/l – factor de formă, care trebuie maximizat.

Va trebui să se găsească o formulă optimă, care să corespundă unui maxim de volum normat, maxim de umiditate şi maxim de factor de formă şi apoi se va construi un model (RSM, pătratic) pentru fiecare dintre cele 3 răspunsuri. Modelul creat se va evalua individual, din punct de vedere al acurateţii, cât şi al caracteristicilor intrinseci. Pentru găsirea optimului combinat, se va considera o optimizare care ia în calcul toate cele 3 răspunsuri simultan sau eventual ponderate. Tabel 3.38. Date experimentale obţinute Factor

1 Factor

2 Factor

3 Răspuns

1 Răspuns

2 Răspuns

3 Răspuns

4 Răspuns

5 Răspuns

6 A:Canti tatea de drojdie

B:Capaci tatea de hidratare

C:Adaous de

zaharuri

Masa

Volum

h

l

h/l

u

%

%

%

g

cm3/100g produs

cm

cm

%

1,5 61 2,8 269 323 4,8 11,9 0,40 40,36 2,5 61 2,8 267 332 5,2 10,6 0,49 39,97 1,5 51 2,8 269 303 5,6 9,5 0,59 36,15 2 56 2,4 266 293 5,5 10,3 0,53 36,94

2,840 56 2,4 268 356 6 11,8 0,51 39,81 2 56 2,4 265 293 5,5 10,3 0,53 36,23 2 64,408 2,4 Proba nu a putut fi modelată

2,5 51 2 268 309 5,1 9,4 0,54 36,27 2 56 2,4 266 293 5,5 10,3 0,53 36,94 2 56 2,4 266 293 5,5 10,3 0,53 36,94

2,5 61 2 271 312 5,2 10,7 0,49 40,1 2 56 3,072 265 281 6 10 0,60 36,48

2,5 51 2,8 267 273 5,2 9,6 0,54 36,59 1,1591 56 2,4 268 310 6 11,8 0,51 39,13

2 56 2,4 266 293 5,5 10,3 0,53 36,94 2 47,591 2,4 Proba nu a putut fi modelată

1,5 51 2 273 283 5,2 9,4 0,55 36,34 2 56 1,7272 269 285 5,5 10,8 0,51 38,04

1,5 61 2 271 292 5,2 11 0,47 40,29 2 56 2,4 267 294 5,5 10,3 0,53 37,35

46

Toate tehnicile şi procedurile folosite pentru construirea modelului şi de analiză descrise în acest capitol au fost puse în aplicare în programe Matlab şi au fost intensiv utilizate pentru a analiza şi a interpreta datele experimentale colectate prin efectuarea a cinci design factori menţionaţi mai sus.

Modelul de volum normat (Vn) Rezultatele analizei Anova indică faptul că modelul este statistic relevant (raportul F este

mare, iar valoarea de probabilitate p = 0.0044 < 0.05). Cea mai mare parte a variaţiei pătratice a modelului este explicată de termenii de model. Astfel, prin regresie, se explică o variaţie de 0.6228, raportată la un total de 0.6954, diferenţa de 0.0726 fiind atribuită erorii. Eroarea totală se împarte în eroare pură, care este obţinută în urma analizei datelor rezultate prin experimentare repetată în punctul central. Se observă că doar o mică fracţiune din eroarea totală este datorată erorii de măsură, astfel că se poate spune că erorile obţinute în modelare sunt datorate în principal inabilităţii modelului de a descrie în totalitate sistemul analizat. Cu toate acestea, modelul rămâne în general suficient de precis pentru consideraţii ulterioare. Acest lucru este evidenţiat şi de calitatea modelului, conform graficului din figura 3.73. în care datele obţinute prin model sunt prezentate în funcţie de datele experimentale. O suprapunere perfectă peste prima bisectoare indică un model perfect. Deşi acest lucru nu se întâmplă, după cum era de aşteptat, se observă că trendul primei bisectoare este bine reprodus de model. Liniile punctate arată limitele impuse de deviaţia standard.

Evaluarea modelului în funcţie de cantitatea de drojdie şi capacitatea de hidratare, pentru adaos de zaharoză la valoarea nominală (X3 = 0 sau cz = 2.4) prin curbe de contur constant (figura 3.75.) evidenţiază următoarele proprietăţi: când adaosul de zaharuri este fix, pentru orice capacitate de hidratare există o valoare precisă a cantităţii de drojdie corespunzătoare ce minimizează volumul normat – şi invers (evidenţiat prin săgeţile de pe grafic, ce sugerează astfel şi metoda grafică de determinare rapidă). De asemenea, volumul normalizat creşte cu capacitatea de hidratare, însă eficienţa creşterii este mai puternică pentru concentraţii mari de drojdie. Cantitatea de drojdie ce produce volume normate mai mici se situează în jurul valorii de 1.9 %. Cea mai eficientă creştere a volumului este obţinută pentru cantităţi de drojdie mari şi capacităţi de hidratare mari.

la valori mai mici ale CH, adaosul de zaharuri nu are practic efect

Atunci când cantitatea de drojdie este fixă (figura 3.76. contururi pentru valoare nominală a cantităţii de drojdie, cd = 2 %), se pot trage următoarele concluzii:

asupra Vn – linia orientativă (1); la valori mai mari ale CH, adaosul de zaharuri creşte Vn, dar creşterea este mai degrabă

limitată – linia orientativă (2); invers, la valori constante de zaharuri, creşterea CH creşte Vn, creşterea e mai puţin

pronunţată la valori constante dar mai mici ale Cz – linia orientativă (3). Atunci când capacitatea de hidratare rămane constantă, curbele de contur constant, (figura

3.77.) evidenţiază caracterul “şa” al răspunsului Vn în acest caz. Liniile punctate evidenţiază cele 2 direcţii principale. Plecând din punctul şa (punctul de intersecţie al celor 2 direcţii principale), volumul este punct de maxim pe una dintre direcţii şi de minim pe cealaltă direcţie. Mai mult, direcţia celor 2 direcţii principale relativ la axele – factor evidenţiază că prima direcţie principală (corespunzând în principal variaţiei Cz) este mai “slabă” în comparaţie cu cea de-a doua (ce corespunde în principal variaţiei Cd) şi astfel, variaţii mai puternice ale Vn se pot obţine în principal prin ajustarea concentraţiei de drojdie, atunci când capacitatea de hidratare este menţinută constantă. O reprezentare alternativă, tri-dimensională, a variaţiei Vn din figura 3.77. de mai sus este prezentată în figura 3.78.

Punctul staţionar corespunde următoarelor valori: cd = 1,805; ch = 47,25; cz = 1,887.

47

2.8 3 3.2 3.4

2.8

3

3.2

3.4

Experiment, Volum normat, Vn [cm3/g]

Mod

el, V

olum

nor

mat

, Vn

[cm3 /g

]

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10-0.2

-0.1

0

0.1

0.2

0.3

Model term

Mod

el te

rm c

ontri

butio

n

2.93

Figura 3.73. Analiza ANOVA a volumului normat Figura 3.74. Reprezentarea grafică a termenilor normalizaţi

Cantitatea de drojdie, cd [perc]

Capa

citat

ea d

e hi

drat

are,

ch [p

erc]

2.85

2.9

2.95

3

2.9

2.95

3

3.05

3.1

3.15 3.2

1.5 1.7 1.9 2.1 2.3 2.551

53

55

57

59

61

2.85

2.9

2.95

3

3.05

3.1

3.15

3.2

3.25

Capacitatea de hidratare, ch [perc]

Adao

s de

zah

arur

i, c z [p

erc] 2.7

52.8

2.85

2.9

2.95

33.05

51 53 55 57 59 612

2.2

2.4

2.6

2.8

2.75

2.8

2.85

2.9

2.95

3

3.05

(1) (2)

(3)

Figura 3.75. Variaţia cantităţii de drojdie în funcţie de capacitatea de hidratare

Figura 3.76. Variaţia capacităţii de hidratare în funcţie de adaosul de zaharuri

Cantitatea de drojdie, cd [perc]

Adao

s de

zaha

ruri,

c z [per

c] 3

2.95

2.95

2.9 2.9

2.85

2.95

2.95

33.

053.

1

3.15

1.5 1.7 1.9 2.1 2.3 2.52

2.2

2.4

2.6

2.8

2.85

2.9

2.95

3

3.05

3.1

1.5

1.71.9

2.12.3

2.5

2

2.2

2.4

2.6

2.82.85

2.9

2.95

3

3.05

3.1

3.15

Cantitatea de drojdie, cd [perc]

Adaos de zaharuri, cz [perc]

Volum

nor

mat

, Vn

[cm3 /g

]

Figura 3.77. Variaţia cantităţii de drojdie în

funcţie de adaosul de zaharuri Figura 3.78. Reprezentare alternativă tri-

dimensională a variaţiei Vn Modelul de umiditate (u) Rezultatele analizei Anova indică faptul că modelul este statistic relevant (raportul F este

mare, iar valoarea de probabilitate p = 0.00008 < 0.05). Cea mai mare parte a variaţiei pătratice a modelului este explicată de termenii de model. Astfel, prin regresie, se explică o variaţie de 0.4299, raportată la un total de 0.4463.

Evaluarea modelului în funcţie de cantitatea de drojdie şi capacitatea de hidratare, pentru adaos de zaharoză la valoarea nominală (X3 = 0 sau cz = 2.4) prin curbe de contur constant (figura 3.81.) evidenţiază următoarele proprietăţi: pentru valoarea umidităţii normalizate, constantă, capacitatea de hidratare are influenţă mai mare decât cantitatea de drojdie utilizată. Deoarece umiditatea poate fi foarte bine controlată de capacitatea de hidratare, pentru o anumită capacitate de hidratare există o valoare bine definită pentru cantitatea de drojdie care va conduce la un maxim

48

pentru umiditate. Cea mai eficientă valoare a umidităţii este obţinută tot pentru cantităţi de drojdie mari şi capacităţi de hidratare mari.

influenţa capacităţii de hidratare este mai mare decât cea a cantităţii de zaharuri adăugate;

Atunci când cantitatea de drojdie este fixă (figura 3.82. contururi pentru valoare nominală a cantităţii de drojdie, cd = 2 %), se pot trage următoarele concluzii:

la valori mai mici ale CH, adaosul de zaharuri nu are practic efect asupra umidităţii; la valori mai mari ale CH, adaosul de zaharuri creşte valoarea umidităţii; invers, la valori constante de zaharuri, creşterea CH creşte umiditatea, creşterea e mai puţin

pronunţată la valori constante dar mai mici ale Cz Atunci când capacitatea de hidratare rămane constantă, minimul umidităţii se află în

domeniul de experimentare. Valoarea umidităţii poate fi crescută mai sigur prin creşterea cantităţii de drojdie, decât prin cea a cantităţii de zaharuri. Graficul demonstrează că o creştere a umidităţii este o funcţie care nu este bine definită pe intervalul de experimentare, fiind limitată de frontierele domeniului de construcţie ale modelului. Punctul staţionar corespunde următoarelor valori: cd = 1,8787; ch = 40,9825; cz = 2,5894

36 37 38 39 40 4136

37

38

39

40

41

Experiment, Umiditate, u [perc]

Mode

l, Umi

ditate

, u [p

erc]

.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10-0.5

0

0.5

1

1.5

2

2.5

36.89

Model term

Mod

el te

rm co

ntrib

ution

Figura 3.79. Analiza ANOVA a umidităţii normate Figura 3.80. Reprezentarea grafică a termenilor normalizaţi

Cantitatea de drojdie, cd [perc]

Capa

citat

ea d

e hi

drat

are,

ch [p

erc]

35.5

36

37

38

39

36.5

37.5

38.5

39.5

1.5 1.7 1.9 2.1 2.3 2.551

53

55

57

59

61

35.5

36

36.5

37

37.5

38

38.5

39

39.5

40

Capacitatea de hidratare, ch [perc]

Adao

s de

zah

arur

i, c z [p

erc]

35.5

36

36.5

37

37.5

3838

.539

51 53 55 57 59 612

2.2

2.4

2.6

2.8

35.5

36

36.5

37

37.5

38

38.5

39

Figura 3.81. Variaţia cantităţii de drojdie în funcţie

de capacitatea de hidratare Figura 3.82. Variaţia capacităţii de hidratare în

funcţie de adaosul de zaharuri

Cantitatea de drojdie, cd [perc]

Adao

s de

zah

arur

i, c z [p

erc]

37.637.437.8

37.2

37 3737

.237

.437

.637

.838

1.5 1.7 1.9 2.1 2.3 2.52

2.2

2.4

2.6

2.8

37

37.2

37.4

37.6

37.8

38

Figura 3.83. Variaţia cantităţii de drojdie în funcţie de adaosul de zaharuri

49

Model pentru factorul de forma, FF Rezultatele analizei Anova indică faptul că modelul este statistic relevant (raportul F este

mare, iar valoarea de probabilitate p = 0.00008 < 0.05). Cea mai mare parte a variaţiei pătratice a modelului este explicată de termenii de model. Astfel, prin regresie, se explică o variaţie de 0.4299, raportată la un total de 0.4463.

Evaluarea modelului în funcţie de cantitatea de drojdie şi capacitatea de hidratare, pentru adaos de zaharoză la valoarea nominală (X3 = 0 sau cz

factorul de formă nu poate fi maximizat în spaţiul de parametri current;

= 2.4) prin curbe de contur constant (figura 3.86.) evidenţiază următoarele proprietăţi: când factorul A este constant, la valori mici ale capacităţii de hidratare, adaosul de zaharoză nu are practic influenţă asupra factorului de formă normat. La valori mai mari ale capacităţii de hidratare, adaosul de zaharuri creşte factorul de formă dar nu foarte mult. La valori constante însă pentru cantitatea de zaharuri, creşterea capacităţii de hidratare duce la creşterea factorului de formă, creşterea fiind mai puţin pronunţată la valori constante dar mai mici pentru cantitatea de zaharuri. Atunci când cantitatea de drojdie este fixă (figura 3.87. contururi pentru valoare nominală a cantităţii de drojdie, cd = 2 %), se pot trage următoarele concluzii:

mergând din punctual de şa (intersecţia celor două linii) de-a lungul axei principale factorul de formă creşte, în timp ce de-a lungul celeilalte axe principale scade (minim pentru o direcţie şi maxim pentru cealaltă);

cantitatea de drojdie rămâne principalul parametru de control (la B constant), în timp ce cantitatea de zaharuri are un efect mic.

0.4 0.45 0.5 0.55 0.60.4

0.45

0.5

0.55

Experiment, Factor de forma, h/l [-]

Mode

l, Fac

tor de

form

a, h/l

[-]

Punctul staţionar corespunde următoarelor valori: cd = 0,4052; ch = 45,7446; cz =1,8364.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

-0.1

-0.05

0

0.05

0.10.53

Figura 3.84. Analiza ANOVA a facrorului de formă

normat Figura 3.85. Reprezentarea grafică a termenilor

normalizaţi

Cantitatea de drojdie, cd [perc]

Cap

acita

tea

de h

idra

tare

, ch [p

erc]

0.56

0.55

0.540.53 0.53

0.520.51

0.510.50.49

0.490.480.470.460.45

1.5 1.7 1.9 2.1 2.3 2.551

53

55

57

59

61

0.44

0.46

0.48

0.5

0.52

0.54

0.56

Capacitatea de hidratare, ch [perc]

Adao

s de

zah

arur

i, c z [p

erc] 0.57

0.56

0.55

0.55

0.54

0.53

0.52

0.52

0.51

0.5

0.50.49

0.48

0.480.47

51 53 55 57 59 612

2.2

2.4

2.6

2.8

0.48

0.5

0.52

0.54

0.56

0.58

Figura 3.86. Variaţia cantităţii de drojdie în funcţie de capacitatea de hidratare

Figura 3.87. Variaţia capacităţii de hidratare în funcţie de adaosul de zaharuri

50

Cantitatea de drojdie, cd [perc]

Adao

s de

zah

arur

i, c z [p

erc]

0.52

0.52

5

0.52

5

0.53

0.535

0.54

0.545

1.5 1.7 1.9 2.1 2.3 2.52

2.2

2.4

2.6

2.8

0.52

0.525

0.53

0.535

0.54

0.545

Figura 3.88. Variaţia cantităţii de drojdie în funcţie de adaosul de zaharuri

3.5.4. Definirea problemei de optimizare

a)

Pentru cazul de faţă, optimizarea poate fi înţeleasă ca determinarea condiţiilor de proces care realizează următoarele:

b) maximizarea volumului normalizat

c) maximizarea umidităţii maximizarea factorului de formă În paragrafele anterioare, maximul fiecăruia dintre aceste răspunsuri model a fost analizat

separat. În această secţiune, se va încerca determinarea unor condiţii de operare în aşa fel încât fiecare dintre răspunsurile considerate să fie cât mai aproape de maximul său.

3.5.4.1. Optimizarea ţintă -valorile corespunzătoare optimului obţinut sunt Vn = 3.485 cm3/g, u = 41.641%, FF=0.501. Acestea sunt însă obţinute prin activarea constrângerilor, deci nu corespund unor maxime absolute (reale), ci sunt limitate de domeniul de analiză. Sunt 3 constrângeri activate, două pentru limitele superioare (factorii 1 şi 2) şi una pentru limita inferioară (factorul 3).

Alternativ, putem asocia diverse ponderi individuale răspunsurilor, în încercarea de a diferenţia importanţa lor. Asftel, putem asocia spre exemplu, o pondere 5 volumului, care este indicatorul principal al calitţăţi pâinii în cazul de faţă, în timp ce pentru celelalte 2 răspunsuri, menţinem o pondere unitară.

Acelaşi punct de optim este returnat, ceea ce sugerează dificultatea găsirii unei soluţii mai bune în acest domeniu.

3.5.4.2. Optimizarea senzitivitate - în acest caz, optimul obţinut, cd = 1.964, ch = 51, cz = 2.658 corespunde doar cu o singură constrângere activă şi anume, capacitatea de hidratare, care atinge limita minimă permisă.

De cele mai multe ori este însă convenabil să se aleagă o soluţie combinată pentru optimizare, în care atât atingerea unei valori ţintă pentru răspunsuri, cât şi o anumită stabilitate a procesului sunt luate în consideraţie. Totodată, am considerat volumul normalizat ca fiind cea mai importantă caracteristică, motiv pentru care i-a fost ataşată o pondere de 5 ori mai mare decât celorlalte răspunsuri.

Optimul obţinut corespunde următoarelor condiţii: cd = 2.57, ch = 61%, cz = 2.085. Valorile corespunzătoare ale răspunsurilor sunt: Vn = 3.33 cm3/g, u = 40.48%, FF=h/l = 0.486. Comparativ cu maximul individual obţinut cu fiecare răspuns separat, aceste valori reprezintă doar abateri relativ mici, ceea ce arată posibilitatea de a obţine o soluţie optimală pentru toţi parametrii consideraţi simultan, care nu este cu mult sub optimul fiecărui paramettru (răspuns) individual, în condiţii de stabilitate crescută de proces. Dat fiind că o constrângere este activă (limita maximă atinsă de capacitatea de hidratare), un optim mai bun este probabil posibil prin creşterea capacităţii de hidratare.

51

CONCLUZII GENERALE

Studiul documentar şi rezultatele experimentale prezentate în această lucrare au condus la formularea următoarelor concluzii: 1. Pentru a reliefa dinamica fermentării glucidelor în aluat pe parcursul fermentării acestuia în relaţie cu forma comercială a drojdiei de panificaţie de tipul Saccharomyces cerevisiae exogene utilizate în procesul de preparare a aluatului, s-au determinat cantitativ glucidele existente atât în făina utilizată cât şi în aluatul supus fermentării şi anume zaharoza, maltoza, glucoza şi fructoza. În acest sens, activitatea fermentativă a diferitelor forme comerciale de drojdie a fost apreciată în mod indirect, prin schimbările cantitative ale glucidelor pe parcursul a 3 ore de fermentare în urma metabolizării acestora de către drojdiile din aluat. Conform datelor prezentate în subcapitolul 3.1., cu privire la influenţa diferitelor forme comerciale de drojdie de panificaţie de tipul Saccharomyces cerevisiae şi anume drojdie comprimată (proba A), drojdie uscată instant (proba B), drojdie uscată activă (proba C), drojdie uscată instant (proba D) asupra glucidelor din pâine, s-a observat că conţinutul de glucide fermentescibile preexistente în făină a variat de la 3,71 la 4,03 mg/g făină, în care predominantă este zaharoza (58,2 – 66,5%). În timpul frământării dispare zaharoza, ca urmare a hidrolizei ei şi cresc cantităţile de glucoză, fructoză şi maltoză. Producerea de maltoză începe imediat ce s-a adăugat apă în făină şi cantitatea de maltoză creşte foarte repede în primele minute de frământare. Din punct de vedere cantitativ glucidele analizate prin cromatografie (RP-HPLC) au crescut în prima oră de fermentare, apoi în intervalul 1-2 ore de fermentare drojdiile metabolizează glucoza şi fructoza, iar între 2-3 ore metabolizează în special fructoza şi maltoza. Dintre drojdiile studiate, drojdia D are capacitatea cea mai mică de a fermenta maltoza şi celelalte glucide din aluat

2. Activitatea fermentativă a diferitelor forme comerciale de drojdie utilizate pe parcursul a 3 ore de fermentare a fost analizată cu reofermentometrul Chopin. S-a constatat că drojdia uscată activă prezintă cea mai mare activitate de fermentare, urmată de drojdia comprimată şi drojdia uscată activă instant.

Indiferent de cantitatea de drojdie comprimată utilizată, volumul de dioxid de carbon degajat a crescut de-a lungul fermentării, nu s-a înregistrat în nici un caz pauza de maltoză, fapt explicat prin existenţa în compoziţia drojdiei comprimate a unui echipament enzimatic în care intră

Pentru toate drojdiile analizate formarea gazelor în aluat are loc după o curbă ce prezintă la un moment dat un minim care corespunde momentului trecerii de la fermentarea glucozei şi fructozei la fermentarea cu viteză apreciabilă a maltozei. Din punct de vedere al cantităţilor de dioxid de carbon degajat, cele mai mari valori s-au înregistrat pentru drojdia comprimată, urmată de drojdia uscată instant B, drojdia uscată activă şi drojdia uscată activă instant D, ceea ce denotă că drojdia comprimată prezintă cea mai intensă activitate fermentativă din cele patru probe de drojdie analizate. Contrar aşteptărilor, din cele trei forme de drojdie analizate drojdia uscată activă se adaptează cel mai uşor la fermentarea zaharurilor, iar drojdia comprimată prezintă cea mai mare activitate de fermentare; 3. S-a studiat influenţa diverşilor factori asupra activităţii fermentative a drojdiei de panificaţie comprimate şi a celei uscate active cu ajutorul fermentografului SJA pe făinuri de calitate variabilă (medie/bună), în care s-au utilizat doze variabile de drojdie, zahăr şi apă adăugată la prepararea aluatului. Determinările fermentografice au fost completate cu teste de coacere pentru aprecierea calităţii pâinii obţinute. Cantitatea de dioxid de carbon formată în timpul fermentării a fost influenţată de forma în care se prezintă drojdia utilizată. Deoarece odată cu creşterea cantităţii de dioxid de carbon creşte şi volumul pâinii, până în momentul în care aluatul îşi pierde capacitatea de a reţine gaze, se poate regla intensitatea procesului de fermentare, astfel încât să mai rămână glucide nefermentate la începutul fazei de coacere, glucide necesare pentru formarea culorii corespunzătoare produsului finit.

Volumul total de gaze degajate la fermentare este mai mare pentru aluaturile preparate cu drojdie comprimată faţă de drojdia uscată activă, pentru acelaşi procent de drojdie utilizată, ceea ce se explică prin faptul că enzimele drojdiei comprimate au o activitate intensă pe tot parcursul procesului de fermentare.

52

o maltază constitutivă, fiind o drojdie cu acţiune rapidă (acest tip de drojdie se poate utiliza în procesul tehnologic de preparare a pâinii prin metoda directă). Activitatea în aluat a drojdiei comprimate este optimă pentru procedeele directe, deoarece degajarea gazelor are loc treptat în prima oră de fermentare, când se formează structura glutenică a aluatului şi apoi creşte cu o viteză mai mare după ce s-a efectuat divizarea şi modelarea bucăţilor de aluat, lucru ce va conduce la produse finite cu volum corespunzător şi porozitate bună.

Şi în cazul utilizării drojdiei uscate active, volumul de dioxid de carbon degajat a crescut de-a lungul procesului de fermentare, cu o degajare mai mare chiar în primele 10 minute de fermentare, deoarece prin rehidratare, timp de 10 minute înainte de începerea frământării, echipamentul enzimatic al drojdiei este activat. Drojdia are un echipament enzimatic ce se adaptează rapid mediului aluat, fiind capabil să fermenteze glucidele fermentescibile proprii din făina utilizată chiar la începutul procesului de fermentare, după care activitatea sa este mai mică comparativ cu cea a drojdiei comprimate.

Activitatea drojdiei de panificaţie uscate active este mai mică probabil datorită modificărilor suferite în procesul de uscare.

Modul în care se degajă dioxidul de carbon la diferite concentraţii de drojdie, pentru aceeaşi probă de făină, este un indiciu asupra modului în care trebuie condus procesul de fermentare, în funcţie de tipul de produs dorit. Creşterea volumului de gaze degajate odată cu mărirea procentului de drojdie adăugată poate scurta timpul de fermentare. Creşterea cantităţii de drojdie utilizate la prepararea aluatului poate avea un efect de relaxare a structurii glutenice deoarece, datorită creşterii conţinutului în glutation introdus în aluat, forma redusă a acestuia activează proteoliza şi influenţează proprietăţile reologice ale aluatului.

Adăugarea de zaharoză la prepararea aluatului influenţează activitatea fermentativă a drojdiilor. Creşterea proporţiei de zaharoză adăugată a generat inhibarea activităţii fermentative la începutul procesului de fermentare, fapt demonstrat de volumul scăzut de CO2

Cantitatea de apă utilizată la prepararea aluaturilor influenţează considerabil activitatea drojdiilor în aluat. Astfel, variaţia cantităţii de apă utilizată la prepararea aluatului, respectiv variaţia consistenţei aluatului, influenţează activitatea drojdiei de panificaţie pentru ambele forme de drojdie studiate. Prin creşterea cantităţii de apă creşte activitatea fermentativă a drojdiei în aluat, iar prin scăderea cantităţii de apă se diminuează activitatea.

degajat după 10 minute. Activitatea a fost influenţată de presiunea osmotică mare creată prin adaosul de zaharoză la începutul fermentării. În continuare activitatea fermentativă se îmbunătăţeşte deoarece glucidele fermentescibile sunt consumate şi scade presiunea osmotică. Se recomandă ca zaharoza să fie adăugată treptat pe parcursul procesului, pe măsură ce o parte din glucidele fermentescibile sunt metabolizate.

Consistenţa aluatului este un parametru important care influenţează activitatea în aluat a drojdiei. Cu cât consistenţa este mai mare, nu se mai realizează un contact bun între celulele de drojdie şi glucidele fermentescibile din făină şi aluat, dintre enzime şi substraturile corespunzătoare. Degajarea unui volum maxim de dioxid de carbon a fost influenţată de cantitatea de apă folosită la frământare. Se pare că apa joacă un rol important atât pentru realizarea structurii aluatului cât şi pentru asigurarea contactului între enzimele şi substraturile din mediu. Creşterea cantităţii de apă folosită la fabricarea aluatului conduce la creşterea cantităţii de apă liberă din aluat, cu influenţă asupra mobilităţii celulelor drojdiei şi a glucidelor fermentescibile ca substrat. Substanţele solubile în apă se solubilizează mai bine cu cât cantitatea de apă este mai mare şi vor avea o influenţă pozitivă asupra activităţii drojdiei. 4. S-a studiat influenţa diverşilor factori asupra proprietăţilor produselor finite de panificaţie preparate cu drojdie de panificaţie comprimată şi drojdie uscată activă şi făinuri de calitate variabilă (medie/bună), în care s-au utilizat doze variabile de drojdie, zahăr şi apă. Parametrii de calitate ai produselor finite sunt influenţaţi de cantitatea şi forma comercială a drojdiei de panificaţie utilizate la prepararea aluatului. Cantitatea optimă de drojdie pentru care se pot obţine produse finite de calitate este de 2%; în funcţie de tipul de produs dorit se pot utiliza concentraţiile de drojdie adecvate.

53

În funcţie de cantitatea de zaharoză adăugată, se observă că odată cu creşterea acesteia se produce şi creşterea corespunzătoare a volumului pâinii. Introducerea în aluat a unei cantităţi suplimentate de zaharoză stimulează fermentaţia şi creşte cantitatea de gaze din aluat, iar produsele rezultate au caracteristici fizice îmbunătăţite şi volumul produselor finite este cu atât mai mare cu cât cantitatea de zaharoză adăugată este mai mare. Doza optimă de zaharoză adăugată s-a situat în jurul valorii de 2,8% pentru drojdia comprimată şi 1,7% pentru drojdia uscată activă. Prin folosirea unei cantităţi mici de apă la frământare, respectiv consistenţe mari ale aluatului, se obţin produse cu volum şi umiditate mică pentru ambele forme de drojdie. Prin creşterea cantităţii de apă adăugată se obţin produse cu volum mai mare, dar şi cu umiditate mai mare. Aluaturile preparate cu drojdie comprimată conduc la obţinerea unor produse cu volum mai mare faţă de cele obţinute cu drojdia uscată activă pentru aceeaşi cantitate de apă utilizată la frământare, deoarece echipamentul enzimatic al drojdiei comprimate este mai activ decât cel al drojdiei uscate active. Pentru o consistenţă foarte slabă, aluatul nu mai poate fi modelat chiar dacă drojdiile continuă să-si desfăşoare procesul de fermentare. Activitatea drojdiei nu este influenţată de cantitatea şi calitatea glutenului făinurilor utilizate, dar este influenţată de cantitatea de apă care modifică consistenţa aluatului. Volumul produselor finite va fi influenţat de parametrul consistenţa aluatului; cu cât consistenţa este mai mare, volumul produselor va fi mai mic şi invers, datorită contactului dintre enzime şi substratul acestora care este mai redus la consistenţe mari şi mai bun la consistenţe mici.

BIBLIOGRAFIE SELECTIVA

1. Bordei D.(coord.), 2007, Controlul calităţii în industria de panificaţie-Metode de analiză,

Ed. Academica, Galaţi 2. Bordei D., 2005. Tehnologia modernă a panificaţiei, Ed. AGIR, Bucureşti 3. Bordei, D., Fotini Teodorescu, Maria Toma, 2000, Ştiinţa şi tehnologia panificaţiei, Ed.

AGIR, Bucureşti 4. Cason, D.T., Reid, G.C. and Gatner, E.M.S., 1987. On the differing rates of fructose and

glucose utilization in Saccharomyces cerevisiae. J. Inst. Brew. 93: 23-25 5. Codina G.G., Voica DV., 2010. Influence of different forms of backery’s yeast

Saccharomyces cerevisiae type strain on the concentration of individual sugars and their utilization during fermentation, Romanian Biotechnological Letters, vol 4, (indexata ISI, factor de impact 0,333)

6. Damore, T., Russell, I., Graham G. Stewart. 1989. Sugar utilization by yeast during fermentation, Research Department, London, Journal of Industrial Microbiology, (4) 315-324

7. Gujral H.S., Singh N., 1999, Effect of additives on dough development, gaseous release and bread making properties, Food Research international, 32, p.p. 691-697

8. Kulp. K., 2003, Baker’s Yeast and Sourdough Technologies in the production of U.S.A. Bread Products in Kulp K., Lorenz K. (Ed.), Handbook of Dough fermentation, Marcel Dekker Inc

9. Maloney, D. H. and Foy, J. J. 2003. Yeast fermentations, in Handbook of Dough Fermentations, chapter 3, Red Star Yeast and Products, Milwaukee, Wisconsin, USA

10. Poitrenaud B., 2004, Backer’s Yeast, in Hui Y.H. et. al. (ed.), Handbook of Food and Beverage Fermentation Technology, Marcel Dekker Inc

11. Poitrenaud, B. Anul. Baker’s Yeast, Lesaffre International, Marcq-en-Baroeul, France 12. Potus, J., Poiffait, A. and Drapron, R., 1994. Influence of dough- making conditions on the

concentration of individual sugars and their utilization during fermentation, Cereal Chem. 71(5):505-508

13. Sahlström, S., Park, W., Shelton, D. R. 2003. Factors influencing yeast fermentation and the effect of LMW sugars and yeast fermentation on hearth bread quality, Cereal chem. 81 (3):328-335.

54

14. Sanderson, G. W. 1985. Yeast products for baking industry. Cereal Foods World 30:710-775

15. Sanderson, G. W., Reed, G., Bruinsma, B., and Cooper, E. J. 1983. Yeast fermentation in bread making. Res. Dept. Am. Inst. Baking, Manhattan KS, Tech. Bull. 5 (12)

16. Voica, D.V. 2009. Correlation between the amount of active dry yeast and compressed yeast following the variation of the viable cells number. Lucrări ştiinţifice USAMVB, Seria B, vol. LIII, pag 765-767, ISSN 1222-5312.

17. Voica, D.V. 2009. Bakery yeast Saccharomyces cerevisiae manufacturing based on good manufacturing practice and food safety principles, ANNALS. FOOD SCIENCE and TECHNOLOGY, vol 10, Issue 2, pag 400-403, ISSN:2065- 2828.

18. Voica, D.V. 2009. The influence of hidratation capacity on fermentative activity of yeast during dough fermentation manufactured with active dry bakery yeast, ANNALS. FOOD SCIENCE and TECHNOLOGY, vol 10, Issue 2, pag 414-416, ISSN:2065- 2828.

19. Voica, D.V., Codină, G.G. 2009. The influence of different types of bread making yeast on dough development and flour capacity to form gases during fermentation, International Scientific Conference “Ecological Agriculture – priorities and perspectives”, Universitatea “ Ion Ionescu de la Brad”, Iasi, 22-24 octombrie, Romania

20. Voica, D.V., Codină, G.G. 2009. The influence of dough humidity on the fermentative activity of compressed yeastand on the quality of bread obtained from weaker-average quality flour for breadmaking industry Lurări Ştiinţifice, vol.52, seria Agronomie,

21. Voica, D.V., Codină, G.G. 2009. The influence of sucrose addition on the fermentative activity of compressed yeast and on the quality of bread obtained from weaker-average flour quality in breadmaking, Lurări Ştiinţifice, vol.52, seria Agronomie,

22. Voica, D.V., Codină, G.G. 2009. A study of wheat flour fermentation, Journal of Agroalimentary Processes and Technologies, 15 (2):p.211-215

23. Voica, D.V. 2008. Factorii care influenţează activitatea fermentativă a drojdiei de panificaţie. Influenţa glucidelor LMW asupra calităţii pâinii, Revista Actualităţi în Industria de Morărit Panificaţie nr. 1/2008 pag. 27-35 ISSN 1584-7888

24. Voica, D.V., Bordei, D. 2009. Influenţa condiţiilor de fabricare a aluatului asupra concentraţiei de glucide individuale şi utilizarea lor în timpul procesului de fermentare Buletin Informativ pentru Industria de Morărit şi Panificaţie BIMP, vol 19, nr 4, pg.82-88

Lucrări publicate sau comunicate pe problematica tezei de doctorat

1. Codina G.G., Voica DV., 2010. Influence of different forms of backery’s yeast Saccharomyces cerevisiae type strain on the concentration of individual sugars and their utilization during fermentation, Romanian Biotechnological Letters, vol. 4 (indexata ISI, factor de impact 0,333)

2. Voica, D.V. 2009. Correlation between the amount of active dry yeast and compressed yeast following the variation of the viable cells number. Lucrări ştiinţifice USAMVB, Seria B, vol. LIII, pag 765-767, ISSN 1222-5312. Revistă cotată CNCSIS B+

3. Voica, D.V. 2009. Bakery yeast Saccharomyces cerevisiae manufacturing based on good manufacturing practice and food safety principles, ANNALS. FOOD SCIENCE and TECHNOLOGY, vol 10, Issue 2, pag 400-403, ISSN:2065- 2828. Revistă cotată CNCSIS B+

4. Voica, D.V. 2009. The influence of hidratation capacity on fermentative activity of yeast during dough fermentation manufactured with active dry bakery yeast, ANNALS. FOOD SCIENCE and TECHNOLOGY, vol 10, Issue 2, pag 414-416, ISSN:2065- 2828. Revistă cotată CNCSIS B+

5. Voica, D.V., Codină, G.G. 2009. The influence of different types of bread making yeast on dough development and flour capacity to form gases during fermentation, International Scientific Conference “Ecological Agriculture – priorities and perspectives”, Universitatea “ Ion Ionescu de la Brad”, Iasi, 22-24 octombrie, Romania

55

6. Voica, D.V., Codină, G.G. 2009. The influence of dough humidity on the fermentative activity of compressed yeastand on the quality of bread obtained from weaker-average quality flour for breadmaking industry Lurări Ştiinţifice, vol.52, seria Agronomie, (tip B+, baza de date IFIS, CAB International Anglia) - lucrare prezentată Universitatea „Ion Ionescu de la Brad” Iaşi

7. Voica, D.V., Codină, G.G. 2009. The influence of sucrose addition on the fermentative activity of compressed yeast and on the quality of bread obtained from weaker-average flour quality in breadmaking, Lurări Ştiinţifice, vol.52, seria Agronomie, (tip B+, baza de date IFIS, CAB International Anglia) - lucrare prezentată la Universitatea „Ion Ionescu de la Brad” Iaşi

8. Voica, D.V., Codină, G.G. 2009. A study of wheat flour fermentation, Journal of Agroalimentary Processes and Technologies, 15 (2):p.211-215 (tip B+ , baza de date Chemical Abstract) – lucrarea prezentata la Univ. Timisoara

9. Voica, D.V. 2008. Factorii care influenţează activitatea fermentativă a drojdiei de panificaţie. Influenţa glucidelor LMW asupra calităţii pâinii, Revista Actualităţi în Industria de Morărit Panificaţie nr. 1/2008 pag. 27-35 ISSN 1584-7888

10. Voica, D.V. 2009. Drojdia de panificaţie materie primă folosită la fabricarea produselor de panificaţie-Revista Brutarul Cofetarul august, pag 28

11. Voica, D.V. 2009. Particularităţi în activitatea fiziologică a drojdiei de panificaţie Saccharomyces cerevisiae (I)- Revista Brutarul Cofetarul noiembrie, pag 24

12. Voica, D.V. 2009. Particularităţi în activitatea fiziologică a drojdiei de panificaţie Saccharomyces cerevisiae (II) - Revista Brutarul Cofetarul decembrie, pag 18

13. Voica, D.V., Bordei, D. 2009. Influenta conditiilor de fabricare a aluatului asupra concentratiei de glucide individuale si utilizarea lor in timpul procesului de fermentare Buletin Informativ pentru Industria de Morărit şi Panificaţie BIMP, vol 19, nr 4, pg.82-88

Alte lucrări publicate

1. Ersilia ALEXA, Victorita Daniela VOICA, Daniela STOIN, Georgeta POP, Iulia ROSU, Monica NEGREA, Reserches concerning the physical-chemical and rheological properties of ecological flours ,"Analele Universitatii din Oradea - Fascicula Chimie" XVI, noiembrie 2009, ISSN 1224-7626, pag.19.

2. Daniela Stoin, Ersilia Alexa, Dogaru Diana-Veronica, Mateescu C., Trasca T., Victorita-Daniela Voica, Apricot addition influence on bread quality, Journal of Agroalimentary Processes and Technologies, decembrie 2009, Vol.15 (4), Agroprint, ISSN 1453-1399, pag.500-505, www.tpa-timisoara.ro

3. Ersilia Alexa , Victorita Daniela Voica, Daniela Stoin, Mariana Poiana, Ileana Cocan, DIETARY FLOURY ALIMENTS AND RESEARCHES WITH IRON, Journal of Agroalimentary Processes Technologies, 2009, Vol. 15 Nr. 3, Agroprint, Septembrie 2009, pag. 452-455

4. Saseanu Andreea Simona, Petrescu Raluca Mariana, Voica Daniela, The bakery industry–a favourable environment for the romanian entrepreneurs, Economy, Business Administration and Economic Statistics Ştiinţe economice tom XVIII 2009 vol. II pag 201-207 ISSN – 1582-5450

5. Voica, D.V. 2009. Sarea şi sodiul, Revista Actualităţi în Industria de Morărit Panificaţie nr.2/2009 pag.3-9 ISSN 1584-7888

6. Voica, D.V. 2006. Avantajele aplicării controlului statistic în industria,(traducere), Revista Actualităţi în Industria de Morărit Panificaţie nr.2/2006 pag 43-51 ISSN 1584-7888

7. Voica, D.V. 2005. Rolul şi importanţa determinării mărimii particulelor de făină pentru îmbunătăţirea calităţii produselor de panificaţie. Prezentare generală a unei noi tehnici de măsurare, Revista Actualităţi în Industria de Morărit Panificaţie nr.1/2005 pag 21-24 ISSN 1584-7888