Temperatuurregeling van gistdeegmonsters
Moderne levensmiddelenproducenten produceren tegenwoordig vaak deegproducten, zoals diepvriespizza's, die niet alleen goed smaken maar ook steeds gezonder, duurzamer en van betere kwaliteit moeten zijn.
Exacte kwaliteitsnormen, strikt gereguleerde productieschema's, veranderende voorkeuren - levensmiddelenproducenten worden met een breed scala aan eisen geconfronteerd. De daarmee verbonden controleprocedures zijn vaak zeer tijdrovend.
In samenwerking met het onderzoekscentrum van Nestlé heeft Dr. Helmut Trautmann van abiotec AG een speciale gasvolumebadmonitor voor pizzadeegmonsters ontwikkeld, waarmee de kwaliteit en de gasvorming nauwkeurig en snel kunnen worden gemeten.
De gasvolumebadmonitor bestaat uit een grote badkuip van plexiglas, een JULABO MA-dompelthermostaat van de TopTech-serie en de JULABO FT200-dompelkoeler met dompelsonde, die wordt gebruikt voor het snel koelen van vloeistoffen tot lage temperaturen en hier speciaal dient voor tegenkoeling van de warmtethermostaat. Het meetprincipe wordt in gesloten meeteenheden door middel van een langdurige stabiele en nauwkeurige absolute drukmeting uitgevoerd.
Analyse van het conventionele pizzadeeg
Pizza bestaat uit het hoofdcomponenten bloem, water en CO². Het deeg vormt zich spontaan wanneer een mengsel van meel en water samen reageren. In de lucht aanwezige micro-organismen - voornamelijk gisten - bevolken het deeg. Deze gisten zijn eencellige schimmels die zich vermeerderen door knopvorming. Als gevolg van hun metabolisme (gisting) ontstaat kooldioxide (CO²) als eindproduct [1].
Voor de ontwikkeling van kant-en-klare pizza's - die nu in de koelvakken van elke supermarkt te vinden zijn - werden testseries uitgevoerd, waarbij verschillende giststammen, deegrecepten en hun gasvormingsprocessen werden geanalyseerd [2].
[1]Bron: https://wissensforum-backwaren.de/wp-content/uploads/kap_VI-2_Teiglockerung_Hefeteig.pdf - S.VI-2.1:Biologische Teiglockerung – Hefeteig
[2]Bron: https://www.gesundheitsindustrie-bw.de/de/fachbeitrag/aktuell/verstehen-was-im-teig-passiert/
Temperatuurafhankelijke gisting
Zoals alle biochemische reacties zijn ook de gistingsreacties van het pizzadeeg temperatuurafhankelijk. De gistactiviteit en daarmee de gistingstijd is afhankelijk van de temperatuur en de hoeveelheid gist. De reactiesnelheid van de gisting neemt bij toenemende temperatuur normaal gesproken exponentieel toe. Bij stijgende temperatuur neemt de gistactiviteit ook toe tot een optimale gisting bij ongeveer +35 °C, om daarboven weer sterk te dalen [3]. Voor conventioneel pizzadeeg geldt het volgende voor temperaturen tot +35 °C: hoe warmer het is, hoe sneller het gas wordt gevormd.
Hogere temperaturen remmen en beschadigen de cellulaire enzymolyse van de gistcellen. De fermentatiekracht neemt af en komt bij temperaturen rond +65 °C volledig tot stilstand door coagulatie van het celeiwit [4].
Echter ook bij een afname de temperaturen van minder dan +30 °C tot het vriespunt neemt de intensiteit van de gisting in toenemende mate af. Onder de 0 °C is de gist nog maar licht actief. De ingrediënten (minerale zouten, suiker, oplosbaar eiwit) zorgen voor een verlaging van het vriespunt van het celwater, zodat de gistcellen doorgaan pas bij -7 °C bevriezen. De gist is maandenlang bestand tegen vriestemperaturen van rond de -20 °C zonder dat de werkingskracht noemenswaardig wordt aangetast. Ook herhaaldelijk invriezen en ontdooien wordt zonder grotere aantasting van de activiteit doorstaan [5].
Onder gekoelde omstandigheden ontwikkelen gisten hun gasvormende activiteit zeer langzaam en over een periode van meerdere weken. Vergeleken met de omstandigheden in de warmte, gaat het hier om een reductie van activiteiten van slechts tienden van procenten [6]. Het verloop van de gasvorming van de deegmonsterproeven tonen op de speciale gasvolumebadmonitor de aanvankelijk matige en later duidelijk toenemende gasvormingsactiviteit aan. Zo wordt een langere houdbaarheidsperiode van het gekoelde pizzadeeg gegarandeerd, d.w.z. hoe kouder het deegmonster, hoe langer de houdbaarheid.
[3]Bron: https://wissensforum-backwaren.de/wp-content/uploads/20_Die-Gaersteuerung-mittels-Kaeltetechnik_Fachbroschuere.pdf -Die Gärsteuerung mittels Kältetechnik, S.12
[4]Bron: https://wissensforum-backwaren.de/wp-content/uploads/20_Die-Gaersteuerung-mittels-Kaeltetechnik_Fachbroschuere.pdf -Die Gärsteuerung mittels Kältetechnik, S.28
[5]Bron: https://wissensforum-backwaren.de/wp-content/uploads/20_Die-Gaersteuerung-mittels-Kaeltetechnik_Fachbroschuere.pdf -Die Gärsteuerung mittels Kältetechnik, S.29
[6]Bron: https://www.gesundheitsindustrie-bw.de/de/fachbeitrag/aktuell/verstehen-was-im-teig-passiert/
Nauwkeurige en storingsvrije meettechniek/ fermentatieprocesregeling met warmtetechniek
De grootste uitdaging bij het meten van de deegkwaliteit is het bepalen van de gasvorming van opgelost CO², wat zich in de uitzetting van het deegvolume manifesteert.
Voor de nauwkeurige en betrouwbare bepaling van het deegvolume werd de gasvolumemonitor ontwikkeld: Het meetprincipe wordt in gesloten meeteenheden door middel van een langdurige stabiele en nauwkeurige absolute drukmeting uitgevoerd [7]. Het apparaat bepaalt de gevormde hoeveelheden gas aan de hand van de algemene gasvergelijking (p*V=n*R*T).
Tijdens de testprocedure worden minimale drukveranderingen geregistreerd. Deze dienen als basis voor de berekening van de gevormde gasvolumes. Bij overschrijding van een instelbare drukgrenswaarde wordt via een magneetventiel een kortstondige drukcompensatie met de omgeving uitgevoerd en wordt de meeteenheid onmiddellijk weer gesloten en de meting consequent voortgezet. Door de exacte en tijdelijke registratie in hoge resolutie van gasvorming en de afgeleide hoeveelheden kan de kwaliteitsborging en de daaropvolgende vervolginspecties worden teruggebracht van één tot twee uur tot ongeveer een half uur. Tegelijkertijd bieden de nieuwe, aanvullend verkregen parameters toegang tot uitgebreide kwaliteitskenmerken en verbeteren ze de veiligheid bij de beoordeling van gistbatches [8].
[7]Bron: http://www.abiotec.ch/downloads/d_Gasvolumen_Monitor.pdf
[8]Bron: https://www.gesundheitsindustrie-bw.de/de/fachbeitrag/aktuell/verstehen-was-im-teig-passiert/
Conclusie
Samenvattend kan worden gesteld dat de speciale gasvolumemonitor de karakteristiek van het pizzadeeg nauwkeurig en probleemloos kan meten, zelfs over lange perioden of grote gasvolumes - ongeacht de locatie en de omgevingsinvloeden.
De nauwkeurige bepaling van de gasvormingssnelheid over een zeer breed meetbereik (>10 tot de 4e macht-procenten, d.w.z. van 1 ml per dag tot ca. 3 l per uur) zorgt voor optimale routinemetingen bij de kwaliteitsborging van de pizzadeegmonsters [9].
Speciaal voor de ontwikkeling van nieuwe deegrecepten en -producten is de speciale gasvolumebadmonitor een precisieapparaat dat deze nauwkeurig kan controleren en registreren. Een degelijk maar uiterst nauwkeurig meetinstrument, dat voldoet aan de steeds veranderende voorkeuren, eisen en eisen van de markt.
Alle biochemische reacties die met een dergelijke gasvormings- of gasverbruiksreactie gepaard gaan kunnen dus zeer gevoelig en tijdbesparend worden geregistreerd. Ook puur fysieke effecten op basis van gasabsorptie- of desorptieverschijnselen kunnen met behulp van de gasvolumemonitor worden bepaald. Naast de toepassing in de levensmiddelentechnologie kan het zeer gevoelige meetinstrument ook optimaal worden ingezet voor veeleisende taken en vragen in de sectoren farmacie en milieutechnologie, onder andere bij de productie van biogas.
[9]Bron: http://www.abiotec.ch/downloads/d_Gasvolumen_Monitor.pdf
Technische gegevens - specificaties
De speciale gasvolumebadmonitor is ontworpen voor temperatuurgecontroleerde omstandigheden (waterbad, incubator, koelcel) van 0° C tot ca. +45° C en voor kleinere hoeveelheden deeg in het bereik van 10 tot 200 gram. Op aanvraag zijn er ook al voorraadhouders voor duidelijk grotere testhoeveelheden.
Groter meetbereik van meer dan 10 tot de 4e macht:
1 ml per dag tot ca. 3 liter per uur
Hoge resolutie
0,05 tot 0,2 ml gas (850 ml of 2,5 liter vat)
De meetkoppen zijn van roestvrij staal, in een waterdichte uitvoering met de volgende functies in de behuizing geïntegreerd:
- precisiesensor voor de absolute druk 0,6 tot 1,6 bar
- langdurige stabiele, temperatuurgecompenseerde kalibratie met hoge resolutie
- transmitterelektronica met RS-485 interface
- speciaal elektromagnetische ventiel met minimale lekkage
- meerfasig overdrukbeveiligingsconcept (gebaseerd op hardware en software)
Meetvaten in verschillende afmetingen
- Standaardvolumes: 850 ml en 2,5 l (klantspecifieke productie)
- Tri-Clamp afdichtingstechniek met gasdichte speciale afdichting
- Goedgekeurd voor druk tot 8 of 10 bar
Specificaties van de JULABO-dompelthermostaat MA
Verwarmings-dompelthermostaten van de TopTech-serie van JULABO worden over de hele wereld ingezet en vormen de basis van het JULABO-thermostatenprogramma. Of het nu gaat om in het fundamenteel onderzoek, materiaaltesten of technische installaties – de bewezen en betrouwbare technologie wordt door gebruikers in alle branches zeer gewaardeerd.
De dompelthermostaat MA uit de TopTech-serie van JULABO is uitgerust met een badklem voor wanddiktes tot 26 mm, waarbij de klem een snelle en eenvoudige montage op bestaande badkuipen mogelijk maakt. Als alternatief kan deze ook aan een laboratoriumstatief worden bevestigd. De ondergedompelde onderdelen zijn gemaakt van hoogwaardig roestvrij staal of kunststof en bereiken een dompeldiepte van 16,5 cm (reduceerbaar tot 14,5 cm). De als toebehoren verkrijgbare pompset maakt externe temperatuurregeling mogelijk. Bovendien is er een extra koelspiraal voor de koelwateraansluiting beschikbaar voor de temperatuurregeling in de buurt van of onder de omgevingstemperatuur.
Het MA-dompelthermostaat van JULABO is met een groot, van veraf goed afleesbaar MULTI-DISPLAY (led) uitgerust. Bovendien kunnen waarschuwings-/veiligheidsfuncties, een beveiliging tegen te hoge temperatuur en elektronisch stapsgewijs instelbare pompopbrengst
(displayresolutie 0,01/0,1 °C) via een comfortabel bedieningspaneel worden bekeken en opgeroepen. Voor de maximale veiligheid van de toepassing maakt de optische en akoestische waarschuwingsmelding een tijdige uitschakeling in geval van nood mogelijk.
Bovendien scoort het apparaat met een zeer nauwkeurige PID2-temperatuurregeling met storingscompensatie en instelbare regelparameters (constantheid ±0,01...±0,2 °C). De "absolute temperatuurkalibratie" biedt de hoogste mate van betrouwbaarheid van de meting om een fysiek geïnduceerd temperatuurverschil en 3-puntskalibratie te compenseren. De MA-dompelthermostaten van JULABO zijn uitgerust met SMART PUMP, de betrouwbare, in stappen elektronisch instelbare pompopbrengst. De seriële aansluiting van een RS232-interface voor pc-aansluiting maakt datacommunicatie mogelijk.
Voordelen van de JULABO-dompelkoeler
De dompelkoelers van JULABO zijn een kostenefficiënt en plaatsbesparend alternatief voor de gangbare koeling met leidingwater, d.w.z. onnodig koelwaterverbruik wordt vermeden en dit op een kleinere opstelplaats. Vanwege de eenvoudige bediening en gebruik wordt deze apparatenserie voor verschillende koeltaken aanbevolen.
