Tørring og varmebehandling af maltbyg og brødkorn i tromletørreri

(1)

Erik Fløjgaard Kristensen og Henning Tangen Søgaard Forskningscenter Bygholm Afdeling for Jordbrugsteknik Postboks 536

DK-8700 Horsens

Tørring og varmebehandling af maltbyg og brødkorn i tromletørreri

DJF rapport Markbrug nr. 43 • marts 2001

Udgivelse: Danmarks JordbrugsForskning Tlf. 89 99 19 00 Forskningscenter Foulum Fax 89 99 19 19 Postboks 50

8830 Tjele

Løssalg: t.o.m. 50 sider 50,- kr.

(incl. moms) t.o.m. 100 sider 75,- kr.

over 100 sider 100,- kr.

Abonnement: Afhænger af antallet af tilsendte rapporter, men svarer til 75% af løssalgsprisen.

Forsidefoto: Jørgen Vinther

(2)

(3)

Indholdsfortegnelse

Forord... 5

Sammendrag... 6

Summary... 8

Indledning... 10

Materialer og metoder... 11

Resultater... 13

Forsøgstørreri... 13

Anlæggets tørrekapacitet ... 13

Maltbygkvalitet ved forskellig behandlingstemperatur... 14

Kvalitet af brødhvede ved forskellig behandlingstemperatur... 17

Kvalitet af brødrug ved forskellig behandlingstemperatur... 20

Tromletørringens betydning for kornets svampeindhold ... 23

Fuldskalaforsøg hos Esbjergegnens Andels Grovvareforening... 25

Tørring af maltbyg ... 26

Tørring af brødrug... 27

Diskussion... 28

Konklusion... 31

Litteratur... 32

Bilag 1. Analysemetoder for hvede og rug til brødfremstilling... 33

(4)

Forord

Tørring af korn i tromletørreri med høj temperatur kan af flere grunde være af interesse under danske forhold. Dels påvirkes tørrekapaciteten forholdsvis lidt af varierende vandindhold i kornet, således at det i høstår med meget fugtigt korn vil være muligt at opretholde ydelsen, bestemt som mængde pr. tid, og herved undgå mangel på tørrekapacitet. Dels kan der ved korrekt anvendelse og styring af tørreprocessen opnås kvalitetsforbedringer ved behandling af korn i et tromletørringsanlæg.

Denne rapport beskriver et udviklingsprojekt, hvis mål har været at udvikle og dokumentere metoden ved tørring af maltbyg og brødkorn. Der har i projektet været fokuseret på tromletør- ringens indvirkning på kvaliteten af kornet.

Projektet er gennemført i samarbejde mellem Afdeling for Jordbrugsteknik, Danmarks Jord- brugsForskning (DJF) ved Erik Fløjgaard Kristensen; Afdeling for Plantebiologi, DJF ved Jo- hannes Ravn Jørgensen; Esbjergegnens Andels Grovvareforening ved Jørn Olesen; Valsemøllen A/S ved Gunnar Schmidt og Tove Hansen; Carlsberg Technical Services ved Jørgen Larsen; In- stitut for Mejeri- og Levnedsmiddelvidenskab, Den Kgl. Veterinær- og Landbohøjskole ved Lars Munck og Birthe Møller. Jørgen Jensen, Dansk Foderstof Rådgivning ApS og Jens Kirk Kristensen, Industriel Databehandling har ydet konsulentbistand vedrørende konstruktion af forsøgsanlægget, forsøgsplanlægning og databehandling. Alle parter takkes for deltagelse i projektet.

Strukturdirektoratet har ydet tilskud til projektets gennemførelse via ”Lov om tilskud til pro- duktudvikling af jordbrugs- og fiskeriprodukter”.

Svend Martin Nielsen Forskningschef

Forskningscenter Bygholm

(6)

Sammendrag

Målet med dette projekt har været at dokumentere og optimere en metode, hvor korn tørres og/eller varmebehandles i et tromletørreri, således at der opnås kvalitetsforbedringer i forhold til ubehandlet korn. Korn til malt- og brødproduktion er behandlet i et forsøgstromletørringsanlæg i forhold til en flerfaktuel forsøgsplan. Kornets kvalitet før og efter behandling er bestemt ved analyser. Undersøgelserne er suppleret med enkelte fuldskalaforsøg på et kommercielt tromle- tørringsanlæg.

Forsøgsanlæggets kapacitet er 1-2 t/time. Anlægget består af en tørretromle og en køletromle.

Tørretromlen er af envejs typen med en diameter og længde på henholdsvis 0,6 m og 5 m. Som varmekilde anvendes en direkte fyret ovn med en naturgasbrænder.

Forsøgsresultaterne viser, at maltbyg kan tørres i et tromletørreri uden at spireprocent og maltindeks forringes. Korntemperaturen er den afgørende faktor for spirevitaliteten, og ved temperaturer over ca. 65°C er der stor risiko for beskadigelse af kvaliteten til malt. Ved korrekt behandlingstemperatur er det muligt at reducere spirehvilen i maltbyg ved hjælp af tromletørring.

Der blev fundet et optimum med hensyn til spireprocent og maltindeks ved en korntemperatur på ca. 60°C.

Generelt var den anvendte hvede af god kvalitet til brødfremstilling, og det var muligt at tørre kornet uden at beskadige kvaliteten, som bedømmes ud fra faldtal, protein procent, amylogram og farinogram. Analyse af forsøgsdataene viser, at kvaliteten af tromletørret hvede er statistisk sikker, afhængig af høsttidspunkt og korntemperatur, mens der er en svag tendens (ikke statistisk sikker) til afhængighed af behandlingstid. Der er et optimum for kvaliteten med hensyn til korntemperatur, således at den optimale korntemperatur vil ligge inden for intervallet fra 50 til 62°C.

Undersøgelserne viser også, at det er muligt at tørre rug i et tromletørreri uden at beskadige rugens bageegenskaber, bestemt ved faldtal og amylogram. Kvaliteten er afhængig af høsttids- punkt, korntemperatur og opholdstid i anlægget. Med en kort opholdstid på 3,5 minutter, er der et statistisk sikkert optimum for kvaliteten ved en korntemperatur på 64°C. Den optimale korntemperatur falder med stigende opholdstid i tørretromlen. Ved stigende opholdstid er den optimale korntemperatur mindre veldefineret på grund af et for spinkelt datagrundlag. Et fuldskala- forsøg på et anlæg med en kapacitet på 50 t/time og en opholdstid i tørretromlen på 8-9 minutter indikerer, at der kan anvendes en lidt højere korntemperatur uden at beskadige rugens bagekvalitet.

(7)

Det var muligt at reducere mængden af fusarium samt skimmel- og gærsvampe på kornkerner- ne, specielt ved høj tørretemperatur. Den mikrobiologiske kvalitet af kornet kunne forbedres væsentligt uden at skade de øvrige kvalitetsparametre for maltbyg og brødkorn.

(8)

Summary

The objective of the present project has been to document and optimise a method for drying and/or for heat treatment of grain in drum driers, so that quality improvements, as compared to untreated grain, can be obtained. Grain for production of malt and bread was processed in an experimental drum drier in accordance with a multi-factual test plan. The quality of the grain before and after drying was determined through analysis. The investigations were supplemented by a few full-scale tests in a commercial drum drier.

The drier used for the test had a capacity of 1-2 t/h. The plant consists of a 5 m long ∅ 0.6 m one-way drier and a 5 m long ∅ 0.7 m cooling drum. An oven for direct heating equipped with a natural gas burner was used as heating source.

The test results show that drying of malt barley can be done in a drum drier without causing reductions in the germination percentage and in the malt index. The grain temperature is the deci- sive factor for the germination vitality, and at temperatures higher than about 65°C there will be a great risk of reductions in the malt quality. At correct drying temperatures reductions in the dormancy of malt barley can be obtained by means of drum drying. An optimum germinating percentage and an optimum malt index were found at grain temperatures of around 60°C.

In general, the bread wheat used for the experiments was of good quality, and drying was possible without causing reductions in the quality of the grain. The grain quality was determined on the basis of falling number, protein percentage, amylogram and farinogram. An analysis of the test data showed that the quality of drum-dried wheat can be considered statistically certain, de- pending on time of harvesting and grain temperature. In addition, there is a slight tendency (not statistically certain) towards dependency of the retention time in the drum drier. In order to ob- tain the optimum quality requirements for grain, the optimal grain temperature will range within an interval from 50 to 62°C.

It was also possible to perform drying of rye in drum driers without reducing the grain’s baking abilities, determined on the basis of falling number and amylogram. The quality depends on the time of harvesting, the grain temperature and the retention time in the drier. For a short retention time of 3.5 minutes, a statistically certain quality optimum can be obtained at a grain temperature of 64°C. The optimal grain temperature will drop at increasing grain retention times in the drum drier. At increasing retention times the optimum grain temperature was more difficult to define, as the data was too limited. From a full-scale test with a drier with a capacity of 50 t/h and a grain retention time in the drum drier of 8-9 minutes, it was found that slightly higher

(9)

drying, but further trials will have to be made to document the method for drying or the heat treatment of bread grain.

It was seen that when grain was subjected to drying or heat treatment, the prevalence of fusarium and mould and yeast fungi on the grain seeds could be reduced, especially at high temperatures. Considerable improvements in the microbiological quality of the grain could be obtained without reducing the grain’s abilities for malt barley and bread grain, respectively.

(10)

Indledning

Maltbyg og korn til fremstilling af brød er vigtige afgrøder for dansk landbrug. Den danske eksport af maltbyg har de seneste år været på 0,7-0,8 mio. t/år. Med hensyn til brødkorn er det imidlertid ofte nødvendigt at importere korn, fordi der ikke er tilstrækkeligt med danskavlet korn, af den ønskede kvalitet. Mangelfuld kvalitet kan være forårsaget af dårlige vækst- og høst- forhold samt sygdomsangreb, men også behandlingen efter høst i forbindelse med tørring og lagring er af stor betydning.

Erfaringer fra praksis og undersøgelser, gennemført af Bioteknologisk Institut (Jacobsen E.E., 1979) viser, at foderbyg kan tørres på tromletørringsanlæg ved tørrelufttemperaturer op til 1000°C uden forringelse af foderkvaliteten. En forudsætning er dog, at korntemperaturen ikke overstiger ca. 100°C. Kvalitetskravene til korn, som skal anvendes til maltproduktion eller til fremstilling af brød, er imidlertid generelt højere end for foderkorn.

Målet med dette forsknings- og udviklingsprojekt har været at dokumentere og optimere en metode til tørring og/eller varmebehandling af korn i et tromletørreri, således at der opnås en kvalitetsforbedring i forhold til ubehandlet korn. Ved tørring og varmebehandling af maltbyg i et tromletørreri har tidligere forsøg vist, at det er muligt at opnå en forbedring af maltbygkvali- teten. Hensigten med dette projekt var at undersøge og dokumentere tørringsmetoden nærmere ved tørring af maltbyg, og belyse mulighederne for at opnå en tilsvarende kvalitetsforbedring ved behandling af brødkorn. Specielt har det været målet at klarlægge betydningen af tørretem- peratur og behandlingstid for kvaliteten. For maltbyg er målet forbedret spirevitalitet, dvs. høj spireprocent samt ensartet og høj spirehastighed. For hvede og rug er det hensigten at opnå bed- re bageegenskaber. For både korn til brød og malt kan fusarium og andre svampe på kernerne være et kvalitetsproblem, og der er gennemført enkelte forsøg for at belyse, om det er muligt at reducere svampeinfektioner ved tørring og varmebehandling i et tromletørreri uden at forringe kornets øvrige kvalitetsparametre.

Traditionelt tørres korn på anlæg med en tørrelufttemperatur på maksimalt 120°C. Ved tørring af brødkorn og korn, hvor spireevnen skal bevares, er det normalt nødvendigt at anvende en la- vere tørreluftstemperatur. Tromletørring er derimod højtemperaturtørring, hvilket energimæs- sigt kan være en fordel. Ved at hæve tørrelufttemperaturen kan der teoretisk opnås en forbedret tørringsøkonomi. Således kan det beregnes, at energiforbruget i Joule pr. gram fordampet vand reduceres med 18% ved at hæve tørrelufttemperaturen fra 100°C til 400°C under forudsætning af, at afgangsluften relative fugtighed i begge tilfælde er 60%, og der ses bort fra øget varmetab til omgivelserne.

(11)

Materialer og metoder

De praktiske tørrings- og varmebehandlingsforsøg blev gennemført i høst 1997 og 1998. I 1997 blev der gennemført laboratoriemæssige forsøg på et forsøgstromletørringsanlæg, opstillet på Forskningscenter Bygholm, mens der i 1998 blev gennemført fuldskalaforsøg på et tromletør- ringsanlæg hos firmaet Esbjergegnens Andels Grovvareforening.

Forsøgsanlægget består af en tørretromle og en køletromle. Anlægget er dimensioneret til en kapacitet på 1-2 t/time. Som varmekilde anvendes et naturgasfyr, således at indblæsningstempe- raturen på tørreluften kan varieres fra ingen opvarmning til ca. 1000°C. Anlægget er forsynet med sensorer for måling af temperaturer og vandindhold, ligesom der er mulighed for måling og regulering af kapacitet og tørre- og køleluftmængder. Anlægget er tilkoblet et dataopsam- lingsmodul. Tørretromlen er direkte fyret og er af envejs typen. Tromlens længde er 5000 mm, og den har en diameteren på 600 mm. Tromlens inderside er forsynet med skovle, som under rotation af tromlen løfter kornet op, og lader det falde ned gennem den opvarmede luft. Trom- lens omdrejningstal kan reguleres og var ved forsøgene valgt til ca. 8,5 omdrejninger pr. minut, således at kornet under drift blev jævnt fordelt over tromlens tværsnit. En række indstillelige le- deskovle er placeret centralt i tromlen til regulering af materialets opholdstid i tromleanlægget.

Figur 1. Principskitse af anlæg. Schematic diagram of drying plant

Snit i tørretromle. Cross sectional view of drum drier 1. Kornsilo/Grain silo

2. Doseringsapparat/Dispenser 3. Fødesnegl/Feed screw 4. Ovn/Oven

5. Gasfyr/Gas boiler 6. Ventilator/Ventilator 7. Tørretromle/Drum drier 8. Gearmotor til rotation af tromle/

Gear motor for rotation of drum 9. Udkasterhus/Discharger unit 10. Ventilator/Ventilator 11. Cyklon/Cyclone

12. Køletromle/Cooling drum 13. Omskifterspjæld for køleluft/

Selector swich damper for cooling air

4 5

8 6 9

11 10

13

12

8

7 11 10

2 3

1 9

9

Skovl Blade

Ledeplade til regulering af opholdstid. Plate for regulation of retention time

(12)

Efter tørringen ledes kornet til en køletromle af envejstypen, og som tørretromlen, med skovle på tromlens inderside og ledeplader til regulering af kornets opholdstid i tromlen. Køletromlens længde er 5000 mm og diameteren er 700 mm. Luftsystemet er konstrueret således, at kølingen kan ske enten som medstrøms- eller modstrømskøling.

Forsøgene er gennemført efter en faktoriel forsøgsplan. Følgende faktorer varieres: Høsttids- punkt, vandindhold i korn, tørrelufttemperatur, korntemperatur efter tørring, opholdstid i tørre- tromle og kølehastighed. Til forsøgene er anvendt Alexis byg, Hereward hvede og Esprit rug.

Kvaliteten i de behandlede kornpartier er bestemt ved følgende analyser:

Byg: Spireprocent og indhold af gærsvampe, skimmelsvampe, fusarium samt maltindeks (M) bestemt som:

M = 0,10 × n_24h + 0,07 × n_48h + 0,03 × n_72h hvor

M: maltindeks

n_24h: procent af kerner spiret efter 24 timer

n48h: procent af kerner spiret i perioden 24 indtil 48 timer n72h: procent af kerner spiret i perioden 48 indtil 72 timer

Hvede: Farinogram, amylogram, proteinindhold, rumvægt, faldtal, prøvebagning samt indhold af gærsvampe, skimmelsvampe og fusarium.

Rug: Amylogram, rumvægt, faldtal, askeindhold, tusindkornsvægt samt indhold af gærsvam- pe, skimmelsvampe og fusarium.

De vigtigste analysemetoder for hvede og rug til brødfremstilling er beskrevet i bilag 1.

På grundlag af de udførte undersøgelser på forsøgstørreriet og med henblik på at verificere de opnåede resultater, er der gennemført enkelte fuldskalaforsøg med tørring af maltbyg og

brødrug på det kommercielle anlæg ved Esbjergegnens Andels Grovvareforening. Anlægget be- står af en tørretromle af envejs typen, som er direkte fyret med naturgas og forsynet med op- holdstidsregulator. Tørretromlen er således opbygget efter det samme princip som forsøgstørre- tromlen. Kølingen af kornet foregår i en båndkøler, efterfulgt af et ombygget gennemløbstørreri, hvor både tørre- og kølezone anvendes til køling. Anlæggets tørrekapacitet er 40-60 t/time.

(13)

Resultater

Forsøgstørreri

Anlæggets tørrekapacitet

Tørretromlens tørrekapacitet afhænger af en række variable, f.eks. tørrelufttemperatur, luft- mængde, opholdstid i tørretromlen, vandindhold i råvaren, samt hvor høj kornets temperatur må være, når det forlader tromlen. Netop korntemperaturen er meget vigtig for kvaliteten af korn til malt og brødfremstilling. Målinger viste, at der var en sikker sammenhæng mellem temperaturen af afgangsluften fra tørretromlen og korntemperaturen. Af måle- og styringstekniske årsager er der i det følgende primært anvendt temperaturen målt i afgangsluft. Sammenhængen er vist i figur 2.

Figur 2. Korntemperatur efter tørring som funktion af temperatur i afgangsluften fra tør- retromlen. Grain temperature after drying as function of temperature in discharge air from drum drier

Det fremgår, at korntemperaturen var af samme størrelse som afgangsluftens temperatur. En F-test viste en sikkerhed større end 99,9% for at der er en sammenhæng og en standardafvigelse på 2,72°C omkring regressionslinien.

Inden for det undersøgte område, viste tørretromlens kapacitet, angivet som reduktion i vandprocent i kornet (vandprocent i råvare - vandprocent i færdigvare), en statistisk sikker afhæn- gighed af vandindhold i råvare, lufttemperatur i afgangsluft (og dermed korntemperatur) og opholdstiden i tromlen. Ved forsøgene var anlæggets ydelse på 1,3 t/time, tørreluftmængden 2000 m³pr. time, opholdstiden i tromlen blev varieret fra ca. 3,5 til ca. 8 minutter, og vand-

40 50 60 70 80 90

Temperatur i afgangsluft, °C. Temperature of discharge air, °C Korntemperatur, °C. Grain temperature, °C

y = 9,43 + 0,813x; SD = 2,72 ; R² = 0,91

(14)

indholdet i kornet før tørring varierede fra 14 til 22%. En multipel regressionsanalyse viste følgende resultat:

Q = -7,56 + 0,263 × mci + 0,0644 × t0 + 0,163 × T

Q = vandprocent i råvare minus vandprocent efter tørring, procentenheder mc_i = vandprocent i råvare, %

t0 = temperatur i afgangsluft fra tørretromle,°C T = opholdstid i tørretromle, minutter

P-værdien for alle 3 uafhængige variable var større end 99,9%, og modellen kan forklare 87%

af variationen.

Maltbygkvalitet ved forskellig behandlingstemperatur

Nyhøstet byg har normalt en høj spireevne, men på grund af spirehvile er det ofte vanskeligt at få alle kerner til at spire. Spirehvilen afhænger af sort, dyrknings-, vækst-, og høstforhold. I Danmark foregik høsten 1997 under gunstige vejrforhold, og der var kun lidt spirehvile i den høstede byg. Tørrings- og varmebehandlingsforsøgene viste til trods herfor, at det var muligt at forbedre kvaliteten i byg til malt, idet spireprocent og maltindeks blev hævet ved behandlingen i tromletørreriet. Resultater fra de indledende forsøg er vist i figur 3. Spireprocenten i kornet før behandlingen var i intervallet fra 80 til 90%.

Figur 3. Ændring i spireprocent ved forskellige tørretemperaturer. Changes in germi- nating percentage at different drying temperatures

-5 0 5 10 15 20

40 45 50 55 60 65 70

Temperatur af korn efter tørring, °C. Temperature of grain after drying, °C Forøgelse af spireprocent, %-enheder Increase in germinating percentage, pct. points

Estimeret værdi Estimated value

(15)

Ved en polynomial regression blev der fundet en statistisk sikker sammenhæng mellem for- øget spireprocent og korntemperatur og kvadratet på korntemperatur. Sammenhængen kan udtrykkes ved:

K = -156 + 5,68 × t - 0,0482 × t²

K = forøget spireprocent efter 72 timer, procentenheder

t = korntemperatur efter tørring/varmebehandling i tørretromle,°C

På basis af denne sammenhæng kan den optimale korntemperatur med hensyn til spireprocent estimeres til 59°C, svarende til en forøgelse af spireprocenten på 11 procentenheder.

Skal byggen anvendes til malt, er maltindekset et godt mål for kvaliteten med hensyn til spirevitalitet, idet denne værdi er et udtryk for både spirehastighed og spireprocent. Det beregnede maltindeks er altid en talværdi mellem 0 og 10, hvor værdien 0 er for korn helt uden spireevne.

Figur 4 viser maltindeks i råvaren, afhængig af høst eller behandlingstidspunkt, og det fremgår, at der har været nogen spirehvile ved de første høsttidspunkter.

Figur 4. Maltindeks ved forskellig høst og behandlingstidpunkt. Malt index at different harvesting and treatment datesseptember

Som mål for øgning i spirevitalitet er der i det følgende anvendt differencen mellem maltindeks efter behandling og maltindeks før behandling. Forøget maltindeks, som funktion af temperaturen i afgangsluften (svarende til korntemperaturen), er vist i figur 5.

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

29. juli 1997 11. september 1997 25. oktober 1997

Maltindeks. Malt index

29. July 1997 11. September 1997 25. October 1997

(16)

Figur 5. Forbedret maltindeks ved forskellig temperatur af afgangsluft (korntempera- tur) fra tørretromlen. Improved malt index at different temperatures of discharge air from drum drier (grain temperatures)

Den viste multiple regression kan udtrykkes ved:

MI = - 20,73 + 0,8179 × t0 - 0,007840 × t0

2

MI = forøget maltindeks

t0 = temperatur i afgangsluft fra tørretromle,°C

Ifølge regressionen var den optimale temperatur i afgangsluft vedrørende maltindeks 52°C, svarende til en korntemperatur på 52°C, og indekset kunne her øges med 0,6. Temperaturen kan imidlertid kun forklare ca. 69% af variationen i maltindeks. En multipel regression, inklusive alle øvrige målte, uafhængige variable (dato, vandindhold i tørret korn, vandindhold før tørring, tid mellem tørring og køling, opfugtet eller ikke opfugtet korn), kan forklare 81% af variationen med en standardafvigelse på 1,2. Betydningen af tid mellem tørring og køling var statistisk sikker negativ, hvilket viser, at det er vigtigt at kornet køles ned straks efter tørringen. Ifølge denne regression var afgangsluftens optimale temperatur på 66°C for maltindeks, hvilket svarer til en korntemperatur på 64°C. Forskellen mellem de to modeller kan synes stor med hensyn til optimum for maltindekset i forhold til korntemperatur. Dette skyldes en stor spredning samt betyd-

-6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2

40 45 50 55 60 65 70 75 80 85

Temperatur i afgangsluft, °C. Discharge air temperature, °C Forøget maltindeks. Improved malt index

Estimeret værdi Estimated value Målte værdier Measured values

(17)

Fokuseres der udelukkende på de målinger, hvor der opnås et forbedret maltindeks, kan forbedringen udtrykkes ved:

MI = -8,5 × 10³ + 0,32 × t0 -3,0 × t0

2 × 10^-3 + 5,8 × tk0 × 10^-2 + 1,8 × tk0

2 × 10^-3 + 0,24 × d -2,1 × n × 10^-2

MI = forøget maltindeks

t0 = temperatur i afgangsluft fra tørretromle,°C tk_o = temperatur i afgangsluft fra køletromle,°C

d = test dato (13. august (35655)-16. oktober (35719)) n = prøve nr. (45-526)

Prøvenummer er medtaget som en variabel, fordi værdien har en betydning, dog er selve prø- venummeret ikke af betydning, men en hertil korreleret, ukendt variabel. I denne model er standardafvigelsen omkring regressionslinien kun 0,3. Standardafvigelsen på bestemmelsen af maltindekset var på 0,2. Ud fra modellen kan forbedringen i maltindekset beregnes til maksimalt 0,9 ved eksempelvis 52°C i korntemperatur og en temperatur på 32°C i afgangsluften fra køletromlen den 13. august.

Kvalitet af brødhvede ved forskellig behandlingstemperatur

For hvede er det analyserne faldtal, farinogram, herunder værdierne for dejudvikling, dejstabilitet og blødgøring samt amalygram, herunder maksimal viskositet (højde på amylograf, BE), der er vigtige for kvaliteten til brødfremstilling, og som ændres afhængig af tørringen (Kristensen & Søgaard 1995). I den statistiske databehandling er også inkluderet analyserne af proteinindhold samt vandoptagelsesværdierne fra farinogramanalyserne og Tmax-værdierne amylogramanalyserne. Ifølge datamaterialet er disse analyser tydeligt korrelerede med de før- nævnte analyser og vil således være indirekte mål for bagekvaliteten, som kan forøge sikker- heden i den statistiske analyse. Hvad angår proteinindhold, understøttes de fundne korrelatio- ner i data af en generel erfaring om, at dejudviklingen og proteinindholdet vil være positivt korrelerede.

Vedrørende bagekvalitet, var formålet at undersøge, om der findes en optimal korntemperatur ved tørringen/varmebehandlingen i tromletørreriet. Med henblik på dette, er der fortaget en statistisk analyse, der svarer til den, der er rapporteret af Kristensen & Søgaard (1995). For en nærmere beskrivelse af og baggrund for fremgangsmåden henvises der til denne rapport.

Data fra i alt 23 analyserede prøver er blevet underkastet en statistisk analyse (principal kom- ponentanalyse), som har vist, at man kan beregne et relativt kvalitetsmål ved følgende formel:

Relativ kvalitet = 0,0140 × Faldtal + 0,00408 × Amyl.maks.visk.(BE) + 0,153 ×

Amyl.Tmax (°C) + 0,0319 × Fari.dejstab.(min.) + 0,647 × Fari.vandabs.

-0,0121 × Fari.blødg.(BE) + 0,741 × Fari.udv.(min.) + 0,568 × Proteinindh. (%) -68,0

(18)

Ved at indsætte analyseresultaterne for de 23 prøver i denne formel, er den relative kvalitet for hver prøve blevet beregnet (tabel 1). Bemærk, at konstantleddet (68,0) til sidst i formlen bevirker, at den relative kvalitet vil have et gennemsnit på nul for de 23 prøver.

Af tabel 1 fremgår det, at prøve nummer 8 har et urealistisk lavt faldtal, hvilket må tilskrives fejl. Data fra prøve nummer 8 indgår derfor ikke i den videre databehandling.

For at give et indtryk af sammenhængen mellem de oprindelige analyseværdier og det relative kvalitetsmål, er der i tabel 2 angivet eksempler på sammenhørende værdier af disse under gennemsnitsforhold.

(19)

19

nkt, analyseværdier og relativ kvalitet for de 23 hvedeprøver. Drying conditions, harvesting time, alysis values and relative quality of the 23 wheat samples AmylogramFarinogram TestAfgangsluft Discharge air

Behandlingstid i tørretromle Retention time in drum drier Høsttidspunkt Time of harvesting Faldtal Falling numberViskositet maks. Viscosity max.

Temp. maks. Temp. max.

Dejstabilitet Dough stability Vandabsorp. Water absorption Blødgøring Rate of softening Dejudvikling Dough development Protein Protein No.°°°°CMinS/Sec.BE/B.U.°°°°CMin%BE/B.U.Min%

Relativ kvalitet Relative quality 147,53,3Tidlig/Early32754091,26,159,8652,313,40,24 261,33,3Tidlig/Early32262086,713,460,1212,113,20,50 369,54,9Tidlig/Early32553583,711,459,7291,613,1-1,11 451,64,9Tidlig/Early31860588,512,059,4251,813,2-0,10 558,46,4Tidlig/Early35459085,511,859,9262,312,90,38 649,53,3Tidlig/Early34452087,016,059,8172,013,40,43 765,23,3Tidlig/Early35669592,11,958,9672,013,20,34 867,75,2Tidlig/Early26636584,61,758,8581,613,3-3,62 951,75,2Tidlig/Early33053087,013,259,4212,513,60,36 1064,66,7Tidlig/Early34868588,516,559,2122,113,51,21 1178,03,3Middel/Medium36875089,713,659,682,013,42,02 1286,63,3Middel/Medium34354088,82,059,9562,013,5-0,02 1357,74,9Middel/Medium37777590,313,760,751,813,53,00 1480,24,9Middel/Medium38676092,72,161,1551,813,32,60 1588,14,9Middel/Medium38882089,71,760,6642,013,32,12 1671,26,4Middel/Medium37479089,113,861,031,613,42,85 1779,96,4Middel/Medium37763087,01,659,3591,613,2-0,36 1888,56,4Middel/Medium34763086,11,559,5661,813,2-0,73 1952,63,3Sen/Late35152087,02,259,1461,612,0-1,81 2067,13,3Sen/Late35747087,32,058,7401,511,7-2,32 2184,03,3Sen/Late32456085,111,358,4771,611,8-2,97 2259,86,4Sen/Late33150089,113,459,2361,811,9-1,22 2374,46,4Sen/Late34448087,91,259,3632,011,9-1,80 Ubehandlet råvare/Untreated grainTidlig/Early34661092,49,760,0302,013,11,25 Ubehandlet råvare/Untreated grainMiddel/Medium36064090,313,560,9-6,013,3- Ubehandlet råvare/Untreated grainSen/Late30339083,12,059,7441,612,1-3,15

(20)

Tabel 2. Gennemsnitsværdier for de forskellige analyser ved forskellige værdier af den relative kvalitet. Mean values for the different analyses at different relative quality values

Amylogram Farinogram

Relativ kvalitet Relative quality

Faldtal Falling number

Viskositet maks.

Viscosity max.

Temp.

maks.

Temp.

max.

Dejstabilitet Dough stability

Vand- absorption

Water absorption

Blødgøring Softening

Dej- udvikling

Dough development

Protein

S/Sec. BE/B.U. °°°°C Min % BE/B.U. Min %

-2 325 490 86,3 5,8 59,0 53,0 1,78 12,5

0 346 605 88,0 8,0 59,6 40,0 1,89 13,0

2 367 719 89,7 10,2 60,3 26,9 1,99 13,5

Ud fra kvalitetstallene for 22 af de analyserede prøver¹ er det ved hjælp af en variansanalyse blevet analyseret, om kvaliteten er afhængig af korntemperaturen (repræsenteret ved temperaturen i afgangsluften), opholdstiden i tørretromlen og høsttidspunktet. Analysen har vist, at der er en statistisk sikker afhængighed af korntemperatur og høsttidspunkt (P > 95% for temperatur i adgangsluft; P > 99,99% for høsttidspunkt), mens der kun er en svag og ikke statistisk sikker tendens til afhængighed af opholdstiden (P > 75%). At afhængigheden af opholdstid ikke kan påvises med sikkerhed skyldes formentlig, at datagrundlaget er for spinkelt (data fra kun 22 analyserede prøver).

Ifølge den statistiske analyse har den relative kvalitet følgende sammenhæng med temperaturen i afgangsluft og høsttidspunkt:

î í ì

−

×

−

×

=

nkt høsttidspu seneste

ved 5 , 9

nkt høsttidspu midterste

ved 9 , 4

nkt høsttidspu tidligste

ved 4 , 7 t 00239 , 0 t 274 , 0

RK ₀ ²₀

RK = relativ kvalitet

t0 = tempertur i afgangsluft, °C

Ifølge denne model, som forklarer 93% af kvalitetsvariationen i prøverne, opnås den højeste kvalitet ved en temperatur i afgangsluften på 57°C, svarende til en korntemperatur på 56°C.

En usikkerhedsberegning viser, at den angivne optimale temperatur af afgangsluften med 95%

sikkerhed vil ligge i intervallet 50-64°C, svarende til 50-62°C korntemperatur.

Kvalitet af brødrug ved forskellig behandlingstemperatur

Det er analyserne faldtal og amylogram, herunder maksimal viskositet (højde på amylograf, BE) og forklistringstemperatur, Tmax, som er vigtige for rugens kvalitetet til brødfremstilling.

Disse tal ændrer sig, afhængig af tørringen.

(21)

analyse, svarende til den for hvede. Den statistiske analyse, gennemført på basis af data fra i alt 30 rugprøver, har vist, at man kan udregne et relativt kvalitetsmål ved følgende bereg- ningsudtryk:

Relativ kvalitet = 0,00949 × Faldtal + 0,00176 × Amyl.maks.visk.(BE) + 0,152 × Amyl.Tmax (°C) – 15,2

Tabel 3 viser den relative kvalitet, beregnet for de 30 prøver. Tabel 4 angiver eksempler på den gennemsnitlige sammenhæng mellem den relative kvalitet og analyseværdierne.

Tabel 3. Tørringsbetingelser, høsttidspunkt, analyseværdier og relativ kvalitet for de 30 rugprøver. Drying conditions, harvesting time, analysis values and relative quality of 30 rye samples

Amylogram Prøve

Test

Afgangsluft Discharge

air

Behandlingstid i tørretromle Retention time in

drum drier

Høsttidspunkt Time of harvesting

Faldtal Falling

number Maks. viskositet Max. viscosity

T_maks.

T_max.

Relativ kvalitet Relative quality

Nr./No. °°°°C Min BE/B.U. °°°°C

1 59,0 3,5 Tidlig/Early 285 1430 74,1 1,24

2 82,0 3,5 Tidlig/Early 251 1530 73,2 0,95

3 65,0 5,2 Tidlig/Early 265 1010 79,8 1,17

4 53,3 3,3 Middel/Medium 273 1280 75,0 1,00

5 57,7 3,3 Middel/Medium 270 1400 74,1 1,04

6 65,4 3,3 Middel/Medium 256 1420 75,6 1,17

7 73,1 3,3 Middel/Medium 249 1435 75,9 1,18

8 80,8 3,3 Middel/Medium 250 1570 75,9 1,43

9 84,2 3,3 Middel/Medium 226 1475 73,2 0,62

10 54,5 4,9 Middel/Medium 278 1410 75,6 1,36

11 58,4 4,9 Middel/Medium 253 1250 74,4 0,66

12 64,3 4,9 Middel/Medium 286 1370 74,4 1,19

13 70,1 4,9 Middel/Medium 276 1290 74,4 0,95

14 79,2 4,9 Middel/Medium 262 1150 75,3 0,71

15 54,0 6,4 Middel/Medium 270 1350 74,7 1,05

16 57,9 6,4 Middel/Medium 290 1330 74,7 1,20

17 63,1 6,4 Middel/Medium 270 1345 76,5 1,31

18 69,0 6,4 Middel/Medium 287 1500 75,9 1,65

19 76,9 6,4 Middel/Medium 255 1400 75,3 1,08

20 81,8 6,4 Middel/Medium 266 1710 70,2 0,96

21 47,6 3,4 Sen/Late 109 870 65,4 -2,74

22 54,4 3,4 Sen/Late 138 690 69,6 -2,14

23 72,3 3,4 Sen/Late 143 780 69,3 -1,98

24 86,2 3,4 Sen/Late 129 890 65,1 -2,56

25 55,6 4,9 Sen/Late 153 670 67,8 -2,31

26 72,3 4,9 Sen/Late 136 710 68,7 -2,26

27 88,2 4,9 Sen/Late 119 860 68,1 -2,25

28 55,6 6,4 Sen/Late 147 710 72,9 -1,52

29 68,3 6,4 Sen/Late 142 695 69,9 -2,05

30 86,1 6,4 Sen/Late 133 970 66,9 -2,11

Ubehandlet råvare/Untreated grain Tidlig/Early 280 1410 74,2 1,17 Ubehandlet råvare/Untreated grain Middel/Medium 285 1450 73,5 1,18 Ubehandlet råvare/Untreated grain Sen/Late 143 755 66,6 -2,44

(22)

Tabel 4. Gennemsnitsværdier for de forskellige analyser ved forskellige værdier af den relative kvalitet. Mean values for the different analyses at different relative quality vaues

Relativ kvalitet Relative quality

Amylogram

S/Sec.

Maks. viskositet, BE Max. viscosity, B.U.

Tmaks. °°°°C Tmax. °C

-2 143 829 68,6

0 222 1183 72,7

2 301 1537 76,9

På basis af kvalitetstallene for de 30 prøver er det ved en variansanalyse blevet undersøgt, om kvaliteten er afhængig af faktorerne korntemperatur (repræsenteret ved temperaturen i afgangsluften), opholdstid i tørretromlen og høsttidspunkt. Ud fra denne analyse kan der påvises en statistisk sikker afhængighed af alle tre faktorer, og den model, der kommer ud af analysen, er som følger:

î í ì

−

× +

×

× +

− +

×

−

=

høst sen v.

2 , 22

høst mid.

v.

0 , 19

høst tidl.

v.

9 , 18 T 0806 , 0 T 24 , 3 t ) T 000831 , 0 00467 , 0 ( t ) T 116 , 0 643 , 0 (

RK ₀ ²₀ ²

RK = relativ kvalitet

t0 = tempertur i afgangsluft, °C T = opholdstid i tørretromle, minutter

Denne model, som forklarer 99,5% af variationen i kvaliteten, er illustreret i figur 6.

Relativ kvalitet. Relative quality

Afgangsluft, °°°°C

Discharge air temperature, °C Opholdstid i tørretromle, min Retention time in drum drier, min

(23)

Som det fremgår af modellen, afhænger koefficienterne foran afgangslufttemperaturen (t0) og afgangslufttemperaturen kvadreret (t02) af opholdstiden i tørretromlen (T). Det betyder, at den temperatur, der giver maksimal kvalitet, afhænger af opholdstiden (figur 7).

Figur 7. Optimal temperatur af afgangsluft og kerner for forskellig opholdstid i tørre- tromlen. Optimum discharge air and seed temperature on different retention times in drum drier

Temperatur af afgangsluft. Discharge air temperature Kernetemperatur. Seed temperature

95% konfidensgrænser for temperatur af afgangsluft. 95% confidence limits of discharge air temperatures

Ved opholdstider på mellem 3,4 og ca. 5 minutter falder den optimale temperatur af afgangsluften gradvist fra 67 til 60°C. Samtidig bliver den optimale temperatur gradvist mindre og mindre veldefineret (meget vidde 95% konfidensgrænser). Modellen viser, at der for opholdstider over ca. 5 minutter opnås den bedste kvalitet ved lav afgangslufttemperatur, men datagrundlaget er for spinkelt til at give et præcist bud på den optimale temperatur. En udvidet model, indeholdende afgangslufttemperaturen i tredje, antyder dog, at den optimale temperatur skal søges imellem 53 og 61°C, men resultatet er stadig noget usikkert.

Tromletørringens betydning for svampeindhold

Tørremetodens betydning for kornets mikrobiologiske kvalitet, herunder indhold af svampe, er beskrevet ved kimtælling for gærsvampe, skimmelsvampe og fusarium. Generelt var indholdet lavt på grund af de gunstige høstforhold. I sent høstet rug og hvede, var der dog et betydeligt indhold af svampe. Resultatet af en forsøgsserie med rug er vist i tabel 5.

48 50 52 54 56 58 60 62 64 66 68 70

3,4 3,6 3,8 4 4,2 4,4 4,6 4,8 5 5,2 5,4

Opholdstid i tørretromle, min Discharge time in drum drier, min Temperatur af afgangsluft/kerner, °C Temperature of discharge air/seeds, °C

(24)

Tabel 5. Indhold af svampe i rug før og efter tørring i tørretromle ved forskellig tempe- ratur. Content of fungi in rye before and after drying in drum drier at different temperatures

Tørrelufttemperatur Drying air temperature

°°°°C

Korntemperatur Grain temperature

°°°°C

Gærsvampe¹⁾ Yeast fungi¹⁾

spore/g

Skimmelsvampe¹⁾ Mould fungi¹⁾

spore/g

Fusarium²⁾ Fusarium²⁾

spore/g Ubehandlet/Untreated Ubehandlet/Untreated 340000 170000 40000

75 51,0 52000 370000 90000

108 55,0 43000 51000 7000

145 61,2 44000 14000 5000

180 67,0 3600 1200 400

225 71,2 600 1200 100

290 77,0 400 3400 -

1)Metode/Method: Kim DRBC App. Env. Microb. Vol. 37. Akkrediteret af/Accredited by DANAK.

2)Metode/Method: EBC Anal. Microb. II. Akkrediteret af/Accredited by DANAK.

Der er ikke tale om en lineær reduktion i forhold til behandlingstemperaturen. Figur 8 viser værdierne grafisk i et diagram med logaritmisk skala for svampereduktionen. Der ses specielt for fusarium og gær en logaritmisk sammenhæng mellem tørrelufttemperaturen og forekomst af svampespore.

Figur 8. Reduktion i svampesporer ved tørring af rug ved forskellig tørrelufttemperatur.

1 10 100 1000 10000 100000 1000000

0 50 100 150 200 250 300 350

Tørrelufttemperatur, °C. Drying air temperature, °^C

Svampe, spore/g. Fungi, spores/g

Gærsvampe Yeast fungi

Skimmelsvampe Mould fungi Fusarium Fusarium

Fusarium Fusarium Gærsvampe Yeast fungi Skimmelsvampe Mould fungi

(25)

Der er opstillet en model for den reduktion i svampekim, der forekommer ved behandlingen i tromletørreriet. Som afhængig variabel er anvendt naturlig logaritme til forholdet mellem kim før og efter behandling. Der blev fundet følgende sammenhænge:

Y = -1,625 + 0,032368×ti; (R² = 0,60; SD = 1,52) M = -1,166 + 0,023289×ti; (R² = 0,61; SD = 1,07) Fu = -2,559 + 0,032674×ti; (R² = 0,74; SD = 1,05)

Y = ln (gærkim ubehandlet korn/gærkim behandlet korn)

M = ln (skimmelkim ubehandlet korn/skimmelkim behandlet korn) Fu = ln (fusarium ubehandlet korn/fusarium behandlet korn)

t_i = temperatur af tørreluft,°C

For alle modeller var betydningen af tørrelufttemperaturen meget sikker, P < 99,99%.

Tabel 6 viser den faktor, hvormed kornets svampeindhold kan reduceres ved en tørrelufttempe- ratur på 250°C og ved en korntemperatur efter tørring på 60°C.

Tabel 6. Faktor for reduktion af svampekim ved behandling i tromletørreri. Factor for re- duction of fungus germs on treatment in drum drier

Tørrelufttemperatur = 250°C Drying air temperature = 250°C

Korntemperatur = 60°C Grain temperature = 60°C

Gærsvampe/Yeast fungi 644 12

Skimmelsvampe/Mould fungi 105 11

Fusarium/Fusarium 273 7

Det har således været muligt at forbedre den mikrobiologiske kvalitet specielt ved høje tørre- lufttemperaturer, men også ved korntemperaturer omkring 60°C, hvor spireevnen ikke forringes.

Fuldskalaforsøg hos Esbjergegnens Andels Grovvareforening

Under høsten 1998 blev der gennemført 3 fuldskalaforsøg til verificering af resultaterne fra for- søgstørreriet. Høsten i 1998 foregik under vanskelige vejrforhold, og i forhold til 1997-høsten, var der gennemgående mere spirehvile i den høstede byg. Generelt var kvaliteten af rug til brød- fremstilling væsentlig dårligere end i 1997.

(26)

Tørring af maltbyg

Figurerne 9 og 10 viser resultater fra forsøgene med tørring af maltbyg. Anlæggets kapacitet ved forsøgene var 25 tons pr. time. Byggen blev nedtørret fra et vandindhold på ca. 20% til et slutvandindhold på ca. 15,5%. Kornets opholdstid i tørretromlen var 6-7 minutter.

Figur 9. Ændring i spireprocent ved forskellig korntemperatur ved tørring af byg i Es- bjergegnens Andels Grovvareforenings tromletørreri. Change in germinating percentage at different grain temperatures on drying of barley in drum drier

-80 -60 -40 -20 0 20 40 60

50 55 60 65 70 75

Korntemperatur efter tørring, °C Grain temperature after drying, °C Ændret spireprocent, %-enheder Changes in germinating percentage, pct. points

-5,0 -4,0 -3,0 -2,0 -1,0 0,0 1,0 2,0

50 55 60 65 70 75

Forøget maltindeks Increasedmaltindex

Korntemperatur efter tørring °°°°C

(27)

Diagrammerne viser tørretemperaturens indvirkning på spireprocent og maltindeks. Ved en maksimal korntemperatur på indtil ca. 65°C skete der gennemgående en øgning af såvel kornets spireevne som maltindekset, mens der ved højere temperaturer forekom en reduktion. Dette er i overensstemmelse med resultaterne fra tørringen i forsøgsanlægget.

Tørring af brødrug

Der blev gennemført een forsøgsrække med tørring af rug, hvor anlæggets kapacitet var på 50 tons pr. time og kornets opholdstid i tørretromlen var 8-9 minutter. Rugen blev nedtørret fra et vandindhold på ca.17% til et slutvandindhold på ca. 15%. Resultaterne fra dette forsøg ses i tabel 7. Ved tørringen blev der gennemgående opnået en forbedring af værdierne for faldtal og amylogram, selv ved den højeste korntemperatur på 70°C.

Tabel 7. Tørring af rug i Esbjergegnens Andels Grovvareforenings tromletørreri. Drying of rye in drum drier

Amylogram Tørreluft-

temperatur Drying air temperature

Korn- temperatur

Grain temperature

S/Sec.

Maks. viskositet, BE Max. viscosity, B.U.

T_maks.°°°°C T_max.°^C

Maks.,°C

Max., °^C ^Maks.,Max., °^°°°°^C^C

Før tørring

Before drying

Efter tørring

After drying

Before drying

Efter tørring

After drying

Before drying

Efter tøring

After drying

330 55,5 152 144 600 630 60,3 62,1

345 60,0 110 129 430 530 63,3 65,1

375 66,5 121 125 465 525 64,8 64,2

401 70,0 100 126 450 550 60,9 64,8

I lighed med undersøgelserne på forsøgstørreriet blev kornets mikrobiologiske kvalitet beskrevet ved kimtælling for gærsvampe, skimmelsvampe og fusarium før og efter behandling.

Der kunne konstateres en væsentlig reduktion i svampeindholdet ved behandlingen. Ved brug af en model tilsvarende den anvendte for forsøgstromletørreriet, viste en analyse af resultaterne, at den faktor, hvormed kornets indhold af gærsvampe, skimmelsvampe og fusarium blev reduceret med ved en korntemperatur efter tørring på 60°C, var henholdsvis 8, 7 og 10. Der var dog stor variation i resultaterne, hvilket sandsynligvis skyldes en uensartet råvare.

Tørring og varmebehandling af maltbyg og brødkorn i tromletørreri