Industrielle brøddejæltemaskiner kunne bruge fysikbaseret redesign

Bagere har lavet brød i mere end 6, 000 år med fire enkle ingredienser:mel, salt, vand og gær. Bortset fra at bruge ingredienser af høj kvalitet, ælteprocessen og den tid, dejen får til at hæve, bestemmer i sidste ende brødets kvalitet.

Under æltning, luft er inkorporeret i dejmatrixen, som udvikler det glutennetværk, der danner brødets struktur. Det er vigtigt ikke at ælte dejen, fordi dette fører til en tæt og tæt dej på grund af en nedsat vandoptagelsesevne, der forringer dens evne til at hæve. Men bagere vil også gerne undgå at underælte dejen, fordi dette reducerer dens gasretentionskapacitet. På trods af behovet for at blive æltet helt rigtigt, Der findes ingen værktøjer til automatisk at styre ælteprocessen.

I Væskers fysik , forskere fra det tekniske universitet i München beskriver deres arbejde med at udforske de lokale mekaniske og mikrostrukturelle ændringer, der sker under de forskellige stadier af ælteprocessen via numerisk simulering.

Brøddej er et komplekst materiale, hvis mekaniske egenskaber er et sted mellem en viskøs væske og et elastisk fast stof.

"På grund af dens elasticitet, dejen overvinder tyngdekraften under æltning og bevæger sig mod den roterende stang, så klatrer den op. Hvis du nogensinde har brugt en æltemaskine eller røremaskine til at lave dej i dit køkken, du har sikkert observeret dette fænomen, " sagde medforfatter Natalie Germann.

Forskerne bruger 3-D computersimuleringer, der tager højde for viskøse og elastiske egenskaber, samt den frie overflade, der dannes mellem luften og dejen. De skaber derefter computergeometrier baseret på CAD-tegninger af rigtige industrielle æltemaskiner for at opnå forudsigelser så tæt på virkeligheden som muligt.

Disse simuleringer giver vigtige oplysninger om, hvad der sker inde og på dejens overflade over tid, såsom inkorporering af luft i matrixen, og dejlommedannelse og opbrud.

Dette er den første kendte 3-D æltningssimulering udført i en industriel æltemaskine.

"Tidligere værker tog kun hensyn til brøddejens rent viskøse egenskaber og begrænsede deres simuleringer til ekstremt forenklede geometrier såsom en koncentrisk cylinderopsætning, sagde Germann.

I de andre værker, uden at tage hensyn til materialets elasticitet, normale stresseffekter, der er ansvarlige for stangklatringsfænomenet, er fraværende.

"Vores computersimuleringer viste, at vertikal blanding ikke er så god som den radiale blanding i spiralælteren, vi overvejede i vores arbejde. I fremtiden, blandingsydelsen kan forbedres ved at bruge en mere buet spiralarm eller to spiralarme, der ligner æltning i hånden."