دانلود رایگان ترجمه مقاله اجزای اصلی آرد در رفتار رئولوژیکی خمیر (اسپرینگر 2016)

 مبتدی (مناسب برای درک مفهوم کلی مطلب) (ترجمه به صورت ناقص انجام شده است)

با رسیدن به حداکثر فشار ε_maxکه در اینجا 7/2 است. به عبارت دیگر، 〖η_e〗^+ (ε_max) نشان دهنده مقدار واقعی ویسکوزیته کششی گذرا در حداکثر کشش است و 〖η_e0〗^+ (ε_max) مقدار LVE تعمیم در حداکثر فشار است. مقدار SHI برای خمیر بیلاکس و گلوتن در جدول 1 داده شده است. با افزایش مقدار کشش، مقدار SHI نیز افزایش می یابد، تا زمانی که به یک مقدارثابت در حدود 1/0 s^(-1) می رسد. در نرخ کششی بالاتر، مقدار SHI برای خمیر بیلاکس به نظر می رسد که دوباره افت کند، اما این به سادگی می تواند ناشی از عدم دقت اجتناب ناپذیر در تجزیه و تحلیل داده ها باشد، زیرا برای نرخ-های کشش بالا منحنی ویسکوزیته خمیر تنها یک بخش مستقیم بسیار کوتاه دارد و در نتیجه به دست آوردن درست LVE مرجع برای محاسبه SHI دشوار است. هرچه منحنی گلوتن یک LVE به خوبی تعریف شده داشته باشد، مقدار SHI می تواند دقیق تر تعیین شود، و به نظر می رسد که این مقادیر در مقدار کشش بالا ثابت باقی بماند. اوت هایاکوماران و همکاران (2002) نیز گزارش دادند که با افزایش مقدار کشش، درجه فشار سفت شدگی کاهش می یابد، با این حال نویسندگان به ندرت از مقدار حداکثر ویسکوزیته کششی به عنوان مقدار کشش سفت شدگی استفاده کرده اند و تفاوت در بخش خطی منحنی ویسکوزیته به را حساب نیاورده-اند. در هر صورت، بالاترین مقدار کشش با توجه به روند تهیه ی نان بسیار مناسب نیست همانطور که نرخ کششی (دو محوره) موجود در تخمیر و مرحله ی پخت به طور معمول تنها در حدود 10^(-3) s^(-1) هستند.
منحنی گلوتن در شکل 5 برای وضوح بیشتر تغییر مقیاس داده شده است، اما مقدار مطلق 〖η_e〗^+ (ε_max) است که تقریبا دو برابر بزرگی مقدار متناظر برای خمیر است. از آنجا که نمونه گلوتن تا به حال با آب مازاد آماده می شود، اظهار این مورد که که گلوتن ویسکوزیته ی کششی بسیار بالاتری نسبت به خمیر استاندارد از خود نشان می دهد، درست به نظر می رسد. مقادیر SHI نیز برای گلوتن بالاتر از مقادیر متناظر برای خمیر هستند ، چراکه SHI نسبت به تغییرات در محتوای آب بسیار حساس است. برای خمیر SHI در ε=0.1 s^(-1) فقط با اضافه کردن 1 میلی لیتر آب در نمونه تقریبا 50٪ افزایش می یابد. به همین دلیل، مقادیر SHI بالاتر برای گلوتن در مقایسه با خمیر به نظر می رسد صرفا ناشی از استفاده از میزان بالاتری از آب در آماده سازی آنهاست.
به منظور تبیین سهم گلوتن و نشاسته در رفتار کششی خمیر، مخلوط گلوتن نشاسته نیز در کشش مشخص شد (شکل 6 را ببینید). نشاسته خالص نمی تواند آزمایش شود، زیرا این نمونه ها بیش از حد شکننده هستند. شکل 6 نشان می دهد که با افزایش مقدار نشاسته، منحنی ویسکوزیته به تدریج از نوع گلوتن مانند به نوع خمیر مانند تغییر رفتار می دهد، همچنین شیب بخش اولیه ی منحنی سیستماتیک کاهش می یابد. این مشاهدات نشان می دهد که نشاسته تاثیر قابل ملاحظه ای بر رفتار خمیر در تنش های کوچک دارد. به دلیل تغییر در انحراف LVE حضور گرده های نشاسته منجر به افزایش در مقدار SHI می شود، بااینکه قدر مطلق 〖η_e〗^+ (ε_max) با افزایش مقدار نشاسته (شکل 6) کاهش می یابد. مورد دوم توسط اوت هایاکوماران و همکاران (2002) نیز ذکر شده است.

یافته های ما بیشتر در چارچوب اثبات اصل توسعه یافته توسط آمامیا و منجیوار (1992) است که هدفشان توضیح فعل و انفعالات بین گلوتن و نشاسته و تعیین رفتار خمیر در برش راه اندازی و جریان کششی است. آمامیا و منجیوار (1992) چهار منطقه را در رابطه ی تنش-کشش برای خمیر در این نوع جریان مشخص کردند. در کشش های بسیار کوچک، فعل و انفعالات نشاسته- نشاسته و نشاسته- گلوتن (یعنی فعل و انفعالات کوتاه برد) پاسخ خمیر را تعیین می کند. در این منطقه ی پیش عملکرد، فعل و انفعالات گلوتن- گلوتن احتمالا اهمیت خیلی کمی دارد. با افزایش کشش، فعل و انفعالات کوتاه برد شروع به شکستن می کنند و مولکول گلوتن تحرک اندکی از خود نشان می دهد. این منطقه عملکرد مربوط به بخش مستقیم در منحنی های شکل 5 بوده و با منطقه کشش سفت شدگی دنبال می شود، که در آن فعل و انفعالات دوربرد گلوتن- گلوتن نقش محوری را بازی می کند. در کشش به اندازه کافی بزرگ، استرس حداکثر و شبکه گلوتن در نهایت پاره می-شود. با راه اندازی EVF ، ممکن است برای رسیدن به این منطقه فراشکستی بسیاری از نمونه های ما در حداکثر کشش قابل دسترسی e_max=2.7 هنوز شکست را تجربه نمی کنند. در آزمایش کشش، اوت هایاکوماران و همکاران (2002) دریافتند که کشش کسیختگی بین 2/2 تا 9/2 برای خمیرتغییر می کند، برای گلوتن نیز مقادیر مشابه است. آن ها همچنین دریافتند که کشش کسیختگی با افزایش نرخ کشش افزایش می یابد.
در نهایت، لازم به ذکر است که مخلوط گلوتن- نشاسته به طور کامل نمی تواند برای رفتار کششی از خمیر به حساب آید، زیرا هنوز برخی تفاوت ها بین منحنی خمیر و منحنی 10 درصد وزنی گلوتن 90 درصد وزنی نشاسته نشان داده شده در شکل 6، وجود دارد. بدیهی است که گلوتن و نشاسته محصولات تجاری هستند و در نتیجه با گلوتن و نشاسته به کار برده شده در خمیر یکسان نیستند (به بخش مواد و روش ها “رجوع شود). خمیر همچنین شامل چندین مولفه ی جزئی است، که (تا حدی) در مخلوط گلوتن نشاسته وجود ندارد ، اما ممکن است همچنان اثر مهمی بر روی رفتار خمیر داشته باشند.

تمییز دادن خمیر آرد ضعیف و قوی
رژیم خطی
بحث در بخش قبلی نشان داد که شبکه گلوتن در درجه اول تحت شرایط تغییر شکل غیر خطی بزرگ رفتار خمیر را تعیین می کند، در حالی که برای تغییر شکل خطی کوچک فعل و انفعالات نشاسته- نشاسته و نشاسته- گلوتن نقش محوری بازی می کند و به احتمال زیاد حتی بر فعل و انفعالات گلوتن- گلوتن نیز تسلط دارند. هرچند عملکرد تهیه ی نان از آرد گندم تا حد زیادی توسط شبکه گلوتن تعیین می شود (ورابربکه و دلکار 2002) می توان پیش بینی کرد که آزمون SAOS برای تشخیص خمیر آرد قوی از ضعیف، حداقل در محدوده فرکانس در دسترس مناسب نخواهد بود.
شکل 7 مقادیر |G^* | را در فرکانس ثابت 10 رادیان بر ثانیه و دامنه کشش از 06/0 % برای هر دو خمیر قوی (بیلاکس) و ضعیف (گاومیش کوهان دار امریکایی) به عنوان تابعی از مقدار آب، از جمله داده های آب مطلوب نشان می دهد. واضح است که در مقدار مطلوب آب، آزمایش SAOS در تمایز بین خمیر آرد قوی و ضعیف نتیجه نمی دهد. مقدار |G^* | خمیر گاومیش کوهان دار امریکایی ضعیف در 4/5 میلی لیتر آب حتی کمی بالاتر از مقدار متناظر برای خمیر قوی بیلاکس در 8/5 میلی لیتر آب است. خمیر با همان عملکرد ثبات فارینوگراف بسیار مشابه اند ولی مقادیر یکسان|G^* | ندارند. به طور کلی، آرد ضعیف تمایل به نشان دادن مقادیر بیشتر از آرد قوی دارد (ناویکیس و همکاران 1982؛ آممیا و منجیوار 1992، کاکلیار و همکاران 1996؛ سافری آردی و فانتوم تین 1998؛ کین تاک و همکاران 2002؛ خط کار و اسکوفیلد b2002). آرد قوی به دلیل داشتن محتوای پروتئین بالا به طور معمول آب بیشتری برای رسیدن به همان قوام فارینوگراف نیاز دارد (مردیت 1966) و به نظر می رسد که این تفاوت کوچک در محتوای آب در حال حاضر لفافه ی کافی به تفاوت در شبکه گلوتن بین آرد قوی و ضعیف است. در مقابل، در مقدار آب برابر، مقدار |G^* | به طور مداوم برای خمیر قوی بیلاکس بیشتر است و تفاوت نسبی به خمیر گاومیش کوهان دار امریکایی ضعیف به نظر می رسد که با افزایش مقدار آب افزایش یابد، که این شرایط با یافته های قبلی از ناویکیس و همکاران (1982) سازگاری دارد. هیبرد (1970) و اسمیت و همکاران (1970) هر دو مخلوط گلوتن نشاسته را مورد مطالعه قرار داند که به طور گسترده ای متفاوت با نسبت گلوتن نشاسته به مقدار آب است و آنها دریافتند که وابستگی آب به مدول دینامیکی با افزایش گلوتن کاهش می یابد. تغییر در محتوای آب بیشتر نشاسته را تحت تاثیر قرار می دهد تا شبکه گلوتن را، آرد با محتوای پروتئین بیشتر مقدار |G^* | دارد که به محتوای آب کمتر حساس است. در مقابل، در بالاترین مقدار آب (6/6 میلی لیتر در 10 گرم آرد)، نمونه گاومیش کوهان دار امریکایی شروع به از هم پاشیدن کرد و دیگر مناسب برای تست نبود. سافاری- آردی و پان-تین (1998) نیز آزمون SAOS را بر روی انواع آردهای متفاوت اما با مقدار آب برابر انجام دادند، آنها تفاوت قابل توجهی بین سیستم های خمیر آرد ضعیف و قوی مشاهده نکردند. بنابراین می توان به این نتیجه رسید که آزمون SAOS هستند قادر به تمایز بین خمیر آرد ضعیف و قوی نیست. نمی توان انواع مختلف آرد گندم را تنها بر اساس محدود خطی آن ها متمایز کرد. اگرچه در بخش قبلی محدوده ی خطی γc برای تغییر از یک خمیر به نوع دیگر مشخص شد، به طور کلی این تفاوت ها بیش از حد کوچک بوده و اجازه ی تمایز بدون ابهام را نمی دهد (کین تاک و همکاران 2002).

رژیم غیرخطی
اندازه گیری دینامیک در ناحیه خطی قادر به تمایز بین آردهای مختلف نیست و به تبع موفق به پیش بینی عملکرد تیه ی نان نخواهد بود، خمیر باید به منظور انتخاب تغییرات در محتوای گلوتن و کیفیت واکنش مکانیکی تحت تغییر شکل بزرگتری قرار گیرد. روش رئولوژیکی که شامل تغییر شکل های بزرگ است مثالی برای آزمایش کششی و آزمون خزش بازیابی غیر خطی است.

شکل 8 نشان می دهد که ویسکوزیته کششی گذرای هر دو خمیر آرد قوی و ضعیف در یک نرخ کشش ثابت 0.1s^(-1). از این شکل روشن است که آزمون کششی در واقع قادر به تشخیص خمیر آرد قوی از ضعیف، حتی در مقدار بهینه آب است. در نگاه اول، به نظر می رسد که این دو سیستم خمیر به شیوه ای مشابهی رفتار کنند، اما مقادیر ویسکوزیته مطلق آنها در واقع کاملا متفاوت اند (〖η_e〗^+ (ε_max )=9.9.10^5 and 5.3.10^5 Pa s،به ترتیب). این تفاوت همچنین در شاخص کششی سفت شدگی منعکس شده است: مقدار SHI برای خمیر قوی به طور سیستماتیکی بالاتر از مقدار متناظر برای خمیر ضعیف است (جدول 1). SHI در حال حاضر به عنوان یک شاخص بسیار عالی از عملکرد تهیه ی نان برای هرگونه خمیر داده شده اذعان شده است (ون لیت 2008). رفتار کشش سفت شدگی مانع انعقادسلول های گاز، با ایجاد ثبات در فیلم خمیر بین گسترش سلولهای گاز در برابر پارگی زودرس خواهد شد. علاوه بر این، کشش سفت شدگی ممکن است بیش از حد از تسهیم نامتناسب و اطمینان از رشد برابر سلول های گاز در طول تخمیر و پخت جلوگیری نماید (ون ولیت 2008). تفاوت در درجه کششی سفت شدگی نمایش داده شده توسط انواع مختلف آرد ممکن است تفاوت در نسبت گلوتنین-گلیادین را از شبکه گلوتن منعکس کند، اما خواص شکستگی جداگانه نیز به نظر می رسد که نقش مهمی را بازی کند (کوکلیار و همکاران 1996). علاوه بر این، مشاهده گردید که برای آرد بیلاکس قوی نسبت به برای آرد گاومیش کوهان دار امریکایی ضعیف شروع کشش سفت شدگی در کشش کوچکتر رخ می دهد. برای مثال، در ε=0.1s^(-1)، منحنی ویسکوزیته 10٪ انحراف از پایه ی برون بندی حاضر درε=0.43 را نشان می دهد، در حالی که برای گاومیش کوهان دار امریکایی این نقطه انتقال تنها در ε=0.58 رخ می دهد.
کشش سفت شدگی که احتمالا تنها عامل توضیح عملکرد تهیه ی نان نیست. داده های کششی کوکلیار و همکاران (1996) و کین تاک و همکاران (2002) نشان می دهد که عملکرد تهیه ی نان وابسته به کشش سفت شدگی و فشار پارگی εb در یک رابطه پیچیده ی مثلثی است و این فشار پارگی بالا می تواند میزان کشش سفت شدگی را خنثی کند و بالعکس. در آزمایش EVF، نه خمیر قوی و نه ضعیف شکست کامل در محدوده قابل دسترسی فشار تجربه نمی کند که این نشان می دهد که فشار پارگی هر دو سیستم باید بالاتر از 7/2 باشد. در نهایت، ون ولیت (2008) استدلال کرد که ارزش مطلق قدرت خمیر (تعریف شده به عنوان ارزش استرس یا گرانروی در نقطه پارگی نمونه) به احتمال زیاد از اهمیت کمتری نسبت به درجه ای از کشش سفت شدگی در تعیین عملکرد تهیه ی نان موثر است. که در آزمایشات تجهیزات کیفر کیندل اسپایر و همکاران (2015) در واقع دریافتند که میزان کشش سفت شدگی بسیار قوی است در رابطه با حجم نان از قدرت خمیر.

در مراحل تخمیر و پخت ، خمیر در درجه اول تغییر شکل کششی را تجربه می کند و در نتیجه، به نظر می رسد که آزمون کششی انتخاب مناسبی برای مطالعه پتانسیل تهیه ی نان از خمیر است (کوکلیار و همکاران 1996). اگرچه پاسخ شبکه گلوتن همچنین می تواند با تغییر شکل برشی غیر خطی بزرگ جستوجو شود، آزمون خزش بازیابی غیر خطی در برش همچنین می تواند به ارائه اطلاعات مفید در مورد عملکرد تهیه ی نان بپردازد. نتایج آزمایش خزش بازیابی در خمیر بیلاکس و خمیر گاومیش کوهان دار امریکایی در شکل9 ارائه شده است. هر دو سیستم خمیر در تنش های برشی در محدوده 5 تا 500 پاسکال قرار گرفتند. برای مقادیر پایین تنش برشی (شکل a9) از منحنی انطباق مربوط به مقدار تنش های مختلف اساسا بر روب هم قرار گرفتند، به این معنی که تنش 10 پاسکال هنوز هم پایین تر از محدوده ی خطی است. مقدار تنش مشابه برای محدوده ی خطی توسط چندین محقق دیگر نیز گزارش شده است (ادواردز و همکاران، 2001؛ لوفور 2006؛ ون باکستیال و همکاران 2011). در شکل b9، مقدار تنش بسیار بالاتر به کار گرفته شد، و در نتیجه نمونه خمیر وارد منطقه غیر خطی گردید. تحت این تنش بالا، خمیر گاومیش کوهان دار امریکایی ضعیف
جریان با سهولت بیشتری نسبت به خمیر بیلاکس قوی دارد و پس از حذف تنش خمیر دومی می تواند به یک محدوده ی بسیار بزرگتر نسبت به میزان اولی واکنش دهد. در مقابل، در منطقه خطی، خمیر گاومیش کوهان دار امریکایی ضعیف به وضوح مقاومت بیشتری به جاری شدن نسبت به خمیر بیلاکس قوی از خود نشان می دهد (بحث بیشتر در ادامه آمده است).