کارخانه های تولید مواد غذایی- قسمت دوم-کارخانه تولید نان

کارخانه های تولید مواد غذایی- قسمت دوم

کارخانه تولید نان

8-2-1- تکنولوژی فرآیند

(الف) مواد اولیه نان

آرد گندم، ماده اولیه اصلی برای تولید نان به شمار می ­آید.آرد گندم در کارخانه ­های آسیاب گندم در حجم بالا و عمدتا از گندم سخت تولید می­شود.آرد گندم سخت حاوی حدود 12 درصد پروتئین (گلوتن) است که نقشی اساسی در فرآیند تولید نان (ساختار نان) ایفا می­کند. راندمان تولید نان از گندم سخت حدود 74 درصد و میزان سبوس حاصله حدود 26 درصد می­باشد. آرد اکثر غلات دیگر حاوی مقدار خیلی کمتری پروتئین نسبت به آرد گندم می­باشد و به همین دلیل معمولا از آنها برای تهیه نان استفاده نمی­شود (ماتز1992).

در این کتاب، تولید نان سفید مسطح مورد نظر است زیرا عمده ­ترین محصول در صنایع تولید نان می­باشد. نان سبوس دار نیز به روش مشابه تولید می­شود.

فرمولاسیون نان بر اساس آرد گندم و سایر ترکیبات اولیه است که بر حسب درصد آرد بیان می­شوند(دئوری 1995). مواد اولیه اصلی نان علاوه بر آرد عبارتند از:

1. آب حدود 57 درصد (بر مبنای آرد)؛
2. شکر حدود 6 درصد (بر مبنای آرد) که معمولا به شکل شربت ذرت با فروکتوز بالا [1](HFCS)  با بریکس 71 و به میزان 9 درصد (بر مبنای آرد) اضافه می­شود؛
3. روغن نباتی مانند روغن ذرت، 5/2 درصد (بر مبنای آرد)؛
4. پروتئین شیر 5/2 درصد (بر مبنای آرد) که معمولا به شکل شیر خشک بدون چربی [2](NFDM) یا پروتئین آب پنیر مصرف می­شود؛
5. نمک (کلرید سدیم)، 5/1 درصد (بر مبنای آرد)؛
6. مخمر فشرده شده [3] (ساکارومایسز سرویزیه) 5/1 درصد (بر مبنای آرد). در برخی از نان­ های گندم، ممکن است قسمتی از آرد (مثلا 5 درصد) با گلوتن گندم جایگزین شود.

انواع مواد اولیه کم مصرف نیز جهت بهبود کیفیت نان و عملیات فرآوری به ترکیب خمیر اضافه   می­شوند. این مواد شامل املاح معدنی مورد نیاز مخمر (نمک­های آمونیوم)، عوامل اکسید کننده (اسید آسکوربیک و آزودی کربنامید)، آنزیم­ها (آمیلازها)، قوام­ دهنده­ های خمیر (امولسیفایرها)، نرم­کننده­ های بافت نان (مونوگلیسریدها) و نگهدارنده ­ها (پروپیونات­ها) هستند که به مقدار 15/0 درصد (بر مبنای آرد) به مخلوط خمیر اضافه می­شوند. در پاره­ای موارد به منظور جلوگیری از رشد کپک در سطح نان در طول عملیات نگهداری، مقدار کمی آسکوربیک اسید به سطح نان اضافه می­شود.

در کارخانه­ ها به منظور ذخیره­ سازی آرد از سیلوهایی با ظرفیت 50 تن استفاده می­شود. برای مصرف روزانه (ظرفیت روزانه کارخانه) که 50 تن می­باشد، نیاز به دو محموله 25 تنی آرد است. برای یک هفته تولید که شامل 6 روز است، کارخانه به 6 سیلوی آرد با ظرفیت کلی 300 تن نیاز دارد. برای نگهداری شکر مایع (محلول HFCS) نیز به مخازن ذخیره­ سازی  مایعات نیاز می­باشد. مثلا برای عملیات 2 هفته­ ای کارخانه، مخازنی به ظرفیت 50 تن نیاز است. مواد اولیه فرعی دیگر نیز در کیسه یا در کانتینرهای مجهز به سامانه تبرید نگهداری می­شوند.

(ب) آماده ­سازی خمیر

در آمریکا و خیلی از کشورهای دیگر، از فرآیندهای غیرمداوم (یا بچ) به طور گسترده برای تولید نان استفاده می­شود.آرد به روش پنوماتیک به سمت مخازن آماده­ سازی خمیر با ظرفیت یک تن منتقل می­شود. بازده هر فرآیند حدود 1200 قرص نان هر یک به وزن یک پوند (معادل 45/0 کیلوگرم) است.

در تهیه خمیر برای تولید تجاری نان عمدتا از فن­ آوری خمیر اسفنجی به روش دو مرحله­ ای استفاده می­شود. دراین روش حدود 60 درصد از آرد و برخی مواد اولیه شامل مخمر، شکر و شیرخشک در مرحله تخمیر اولیه بکار می­رود و بقیه آرد و مواد اولیه باقی­مانده نیز در مرحله تخمیر اصلی به خمیر اضافه می­شود. مواد اولیه خمیر مانند شربت شکر( NFDM) و نمک با آرد و آب مخلوط شده و مقدار مخمر لازم به این مخلوط اضافه می­شود. در پاره­ای موارد می­توان به جای مخمر متراکم یا مرطوب از مخمر فعال خشک[4] (ADY) به میزان 7/0 درصد (بر مبنای آرد) استفاده نمود تا فرآیند آماده ­سازی خمیر راحتتر باشد.

اجزای خمیر با یکدیگر مخلوط شده و تخمیر اولیه به مدت حدود 30 دقیقه در دمای^C° 25 صورت می­گیرد به طوریکه هیدراته شدن آرد انجام شده و ساختار مرطوب گلوتنی کامل شود. در اثر این فرآیند، یک خمیر "پلاستیکی" تولید می­شود که قادر است گازهای ایجاد شده در حین تخمیر را در خود نگه ­دارد.

(ج) تخمیر

سایر مواد اولیه شامل باقی­مانده­ ی آب ، روغن نباتی و غیره در مخازن یک تنی تخمیر که معمولا در اتاق­ های تخمیر جداگانه ای قرار دارند، مخلوط می­شوند. فرآیند تخمیر در دمای^C° 25 و رطوبت نسبی 80  درصد به مدت حدود 4 ساعت انجام می­شود. به منظور جلوگیری از بالا آمدن بیش از حد خمیر که ناشی از تجمع گازهای تولیدی در حین تخمیر است، از عملیاتی به نام "سوراخ کردن[5] " با سوزن­های خاص استفاده می­شود.

(د) مخلوط کردن خمیر

پس از افزوده شدن مواد اولیه کم مصرف به خمیر تخمیر شده، عملیات اختلاط (ورز دادن) در دستگاه­ های مخصوص بطور کامل صورت می­گیرد. عملیات ورز دادن مکانیکی خمیر باعث افزایش چشمگیر ویسکوالاستیسیته و ظرفیت نگهداری گاز در خمیر می­شود. اکثر خمیرگیرهای  سنتی به صورت غیرمداوم کار می­کنند و سرعت آنها حدود 70 دور در دقیقه است (لوین و بوئمهر 1997، ساراواکس و کوستاروپولوس 2002، ماتز 1992، دئوری 1995).

 عملیات ورز دادن[6] شامل فشردن و کشیدن مکرر خمیر الاستیکی است. خمیرگیرهای متداول در آمریکا، اکثرا از نوع افقی هستند اما در اروپا از نوع عمودی مارپیچ می­باشد. اخیرا از دستگاه­های پیوسته خمیر گیر- اکسترودر در فن­آوری تولید نان استفاده شده است.

مخلوط کردن شدید خمیر ممکن است سبب حرارت دیدن بیش از حد آن شود که می­توان با جریان آب سرد در جدار مخلوط کن این پدیده را کنترل نمود.

(ه) چونه گیری/ گرد کردن

برای تولید قرص­ های نان با سرعت بالا و وزن صحیح، از تقسیم کننده­های چرخان یا رفت و برگشتی استفاده می­کنند که قرص­ های نان را با وزنی دقیق مثلا 5/0 کیلوگرم (1 پوند) تولید می­کنند.

بعد از فرآیند تقسیم کردن، قطعات خمیر به روش مکانیکی گرد می­شوند. این عمل به وسیله قرار گرفتن قطعات خمیر بین یک مخروط چرخان و یک میله ثابت گردکننده صورت می­گیرد.

(و) استراحت مقدماتی[7]

سینی­ های حاوی چونه ­های خمیر گرد شده وارد محفظه­های مخصوصی می­شوند تا حدود 5 دقیقه در دمای محیط و رطوبت نسبی کنترل شده استراحت نمایند. معمولا محفظه استراحت میانی خمیر در بالای ماشین­ آلات اختلاط خمیر قرار می­گیرند.

(ز) قالب زنی نان/ قرار دادن در ظروف پخت

دستگاه­ های قالب زنی جهت تبدیل چونه­های گرد خمیر به شکل قرص نان استفاده می­شود. چونه ­های خمیر در ابتدا توسط یک سری غلتک، مسطح شده و گاز آنها خارج می­شود. سپس قطعات خمیر مسطح شده با عبور از میان دستگاه رول­ کننده به شکل رول قرص نان در می ­آیند. در نهایت، قرص­های نان در سینی ­های مخصوص استراحت و ظروف پخت گذاشته می­شوند.

(ح) استراحت نهایی[8]

فرآیند استراحت به خمیر اجازه تخمیر و تولید گاز را می­دهد تا قرص نان ورآمده و نان پخته شده حاصله دارای بافت نرمی باشد. عملیات استراحت در دمای حدود ^C°40 و رطوبت نسبی 80 تا 85 درصد و در دستگاه ­هایی به صورت خودکار و یا در محفظه­ های غیرمداوم مخصوص انجام می­شود.

در دستگاه ­های استراحت خودکار تجاری، محصول به آرامی بر روی قفسه سینی­ها یا تسمه نقاله­ ها حرکت می­کنند بطوریکه این فرآیند در دمای کنترل شده و رطوبت بالا و زمان حدود 45 دقیقه صورت می­گیرد.

(ت) فر پخت[9]

انواع مختلفی از فرهای پخت برای این منظور استفاده می­شود که از این میان می­توان به فرهای تونلی، فرهای سینی متحرک و فرهای چندگانه اشاره کرد (ساراواکس و کوستاروپولوس  2002، ماتز 1989، هالستروم و همکاران 1988).

 گاز طبیعی تصفیه شده یا گاز مایع (LPG) (به صورت آتش مستقیم) به عنوان سوخت برتر استفاده می­شود چرا که منجر به عدم تشکیل باقی­مانده­ های احتراق برروی نان حاصله می­شود. می­توان از روغن گرم کننده، نفت و زغال سنگ نیز در سامانه تبادل حرارتی استفاده نمود. برای پخت قرص نان 5/0 کیلوگرمی(1 پوندی) دمای فر در حدود^C°232 و مدت پخت حدود 20 دقیقه می­باشد.

می­توان از فرهای گردش اجباری نیز برای این منظور استفاده کرد که مزیت آنها، کاهش دمای پخت به اندازه 14 تا 19 درجه سانتیگراد می­باشد. معمولا در طی عملیات پخت، میزان رطوبت قرص نان به اندازه 10 درصد وزن خمیر کاهش می ­یابد. گاهی اوقات، می­توان بدون استفاده از ظروف پخت، قرص­های نان را برروی یک نقاله قرار داده و از بخار با فشار کم (حدود  bar 3/0) برای پخت قرص­های نان در داخل فر استفاده نمود.

(ی) برداشتن نان از ظرف پخت/ سرد کردن نان

قرص­های نان پخته شده که دمای بالایی دارند به صورت خودکار و توسط فنجانک ­های مکنده از روی ظروف پخت برداشته می­شوند.

قرص­های نان برروی نقاله­ای قرارگرفته و از طریق جابجایی طبیعی هوا در شرایط کاملا بهداشتی تا دمای حدود^C°35 سرد می­شوند. مدت زمان لازم جهت سرد کردن قرص­های 5/0 کیلوگرمی نان حدود 60 دقیقه است. به منظور جلوگیری از خشک شدن بیش از حد سطح نان باید رطوبت نسبی بالایی در طول فرآیند سردکردن بر محیط حاکم باشد.

(م) برش زنی/ بسته بندی

بر طبق قوانین ایالات متحده، میزان رطوبت نان سفید نباید از 38 درصد تجاوز نماید و حداقل وزن قرص نان نیز باید 5/0 پوند یا 227/0 کیلوگرم باشد.

به منظور جلوگیری از رشد کپک می­توان از عوامل نگهدارنده مانند اسید سوربیک استفاده نمود.

جهت عملیات برش­زنی قرص­های نان قبل از عملیات بسته­بندی، از برش ­زن­ های سیمی، چرخان یا نواری استفاده می­شود.

برای بسته­ بندی نان در کیسه­های پلاستیکی پلی اتیلنی یا پلی پروپیلنی ازدستگاه ­های لفاف پیچی استفاده می_­شود (ماتز 1989).کیسه ­های پلاستیکی پس از باز شدن، قابلیت بسته­شدن مجدد با استفاده از گیره­های پلاستیکی را دارند.

(ن) انبارداری

نان­های بسته­بندی شده بلافاصله پس از تولید وارد بازار شده و در اختیار مصرف­کنندگان قرار        می­گیرند. نان تازه باید چند روز پس از تولید مصرف شود.

(ی) خمیر منجمد

می­توان خمیر تولید شده در اندازه و شکل­های مختلف را پس از بسته بندی در بسته ­های پلاستیکی در دمای ^C°18- منجمد نموده و برای مدت طولانی نگهداری کرد. اخیرا خمیر منجمد در سوپرمارکت­ها عرضه می­شود طوریکه می­توان آنرا از حالت انجماد خارج نموده و پس از پخت به عنوان نان تازه مصرف کرد. محصولات دیگر خمیر مانند رول نان و پیراشکی را نیز می­توان پس از آماده سازی، نگهداری کرده و در حالت منجمد در مراکز مصرف توزیع کرد.

محصولات خمیر غیرمنجمد، فرآورده­ های جدید و آماده مصرفی هستند که در بازارهای مواد غذایی با محصولات پخته شده سنتی به  رقابت می­پردازند.

8-2-2- برگه­ جریان فرآیند

نمودار موازنه­ ماده و انرژی مربوط به کارخانه تولید نان در شكل8-1(الف) نشان داده شده است. موازنه ­ها بر اساس هزار کیلوگرم ماده خام می­باشد. در همين شكل، نیازهای مربوط به سرويس­ هاي جانبی براساس مگاژول ارائه شده است. یک برگه­ جریان فرآیند بر اساس ف ن­آوری ذکر شده در بالا در شكل 8-1-(ب) آمده است.