Παραγωγή μπισκότων ελεύθερων γλουτένης

Παναγόπουλος, Αργύρης; Panagopoulos, Argyris

dc.contributor.author	Παναγόπουλος, Αργύρης	el
dc.contributor.author	Panagopoulos, Argyris	en
dc.date.accessioned	2017-09-13T09:25:27Z
dc.date.available	2017-09-13T09:25:27Z
dc.date.issued	2017-09-13
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/45599
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.14353
dc.rights	Default License
dc.subject	Μπισκότα ελεύθερα γλουτένης	el
dc.subject	Κοιλιοκάκη	el
dc.subject	Γλουτένη	el
dc.subject	Εναλλακτικά άλευρα	el
dc.subject	Μελάσα	el
dc.subject	Καλαμπόκι	el
dc.subject	Βρώμη	el
dc.subject	Ρύζι	el
dc.subject	Φαγόπυρο	el
dc.subject	Κριμ κράκερ	el
dc.subject	Διατηρησιμότητα	el
dc.subject	Gluten-free biscuits	en
dc.subject	Celiac disease	en
dc.subject	Gluten	en
dc.subject	Alternative flours	en
dc.subject	Cookies	en
dc.subject	Corn	en
dc.subject	Maize	en
dc.subject	Oats	en
dc.subject	Rice	en
dc.subject	Buckwheat	en
dc.subject	Cream crackers	en
dc.subject	Shelf life	en
dc.subject	Molasses	en
dc.title	Παραγωγή μπισκότων ελεύθερων γλουτένης	el
dc.title	Production of Gluten-Free biscuits	en
heal.type	bachelorThesis
heal.secondaryTitle	Production of Gluten-Free biscuits	en
heal.classification	Τρόφιμα	el
heal.classification	Βιομηχανία Τροφίμων	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2017-07-05
heal.abstract	Η τεχνολογία παραγωγής μπισκότων ελεύθερων γλουτένης παρουσιάζει ιδιαίτερο ενδιαφέρον τα τελευταία χρόνια για τη βιομηχανία τροφίμων, αφού αφορά προϊόντα των οποίων η κατανάλωση αυξάνεται συνεχώς. Η κατανάλωση προϊόντων ελεύθερων γλουτένης γίνεται πλέον όχι μόνο από άτομα που πάσχουν από την ασθένεια της κοιλιοκάκης, αλλά και από άτομα που επιθυμούν να ακολουθήσουν δίαιτα ελεύθερη γλουτένης, διακόπτοντας έτσι την κατανάλωση δημητριακών και προϊόντων τους που περιέχουν γλουτένη, όπως είναι το σιτάρι, το κριθάρι και η σίκαλη. Ειδικότερα, τα μπισκότα αποτελούν ένα πολύ σημαντικό μέρος της βιομηχανίας τροφίμων στις περισσότερες χώρες του κόσμου, καθώς αποτελούν πολύ δημοφιλή προϊόντα διατροφής. Η επιτυχία τους μπορεί να αποδοθεί σε τουλάχιστον τέσσερις βασικούς παράγοντες: τη σχετικά μεγάλη διάρκεια ζωής τους, τη μεγάλη ευκολία τους ως προϊόντα διατροφής, την ανθρώπινη συμπάθεια και την αδυναμία για τη ζάχαρη και τη σοκολάτα, καθώς και τη σχετικά καλή αξία για τα χρήματα που δαπανά κάποιος (good value for money). Σκοπός της παρούσας διπλωματικής εργασίας ήταν η παραγωγή μπισκότων ελεύθερων γλουτένης με τη χρήση εναλλακτικών αλεύρων (καλαμποκιού, βρώμης, ρυζιού και φαγόπυρου), καθώς και η βελτίωση των ποιοτικών χαρακτηριστικών της καλύτερης συνταγής που προέκυψε με τη χρήση μελάσας. Επίσης, σκοπός ήταν η μελέτη της μεταβολής των ποιοτικών χαρακτηριστικών των μπισκότων ελεύθερων γλουτένης κατά τη διάρκεια της αποθήκευσής τους (έως τις 45 ημέρες). Η εκπόνηση των πειραμάτων της διπλωματικής εργασίας πραγματοποιήθηκε στο Εργαστήριο Χημείας και Τεχνολογίας Τροφίμων, της Σχολής Χημικών Μηχανικών του ΕΜΠ. Στο θεωρητικό μέρος της διπλωματικής παρουσιάστηκαν γενικές πληροφορίες για τα μπισκότα, τα χαρακτηριστικά των συστατικών που απαιτούνται για την παραγωγή τους, καθώς και οι τεχνικές παρασκευής των μπισκότων. Στη συνέχεια, έγινε εκτενής αναφορά στη γλουτένη και στα προβλήματα που προκαλούνται από την κοιλιοκάκη. Τέλος, παρουσιάστηκαν τα εναλλακτικά άλευρα που μπορούν να χρησιμοποιηθούν και πραγματοποιήθηκε εκτενής ανασκόπηση της βιβλιογραφίας σχετικά με την παραγωγή μπισκότων ελεύθερων γλουτένης. Η πειραματική διαδικασία παρασκευής των μπισκότων ελεύθερων γλουτένης περιελάμβανε την ανάμιξη των απαιτούμενων συστατικών για το σχηματισμό του ζυμαριού μπισκότου, το ζύμωμά του, τη μορφοποίησή του σε μπισκότα και στη συνέχεια τον κλιβανισμό του στους 180 oC για 20 min. Πραγματοποιήθηκαν αρχικά 10 πειραματικές σειρές, από τις οποίες προέκυψε η καλύτερη συνταγή από άποψη συνολικής αρέσκειας. Η καλύτερη συνταγή (αναλογία αλεύρων 50% καλαμποκιού - 25% βρώμης - 25% ρυζιού) χρησιμοποιήθηκε σε επιπλέον 4 πειραματικές σειρές, στις οποίες έγινε υποκατάσταση της κρυσταλλικής ζάχαρης από τη μελάσα σε 4 διαφορετικά ποσοστά (10%, 15%, 20% και 25%). Ειδικότερα, η υποκατάσταση της κρυσταλλικής ζάχαρης με μελάσα σε ποσοστό 15% έδωσε μπισκότα ελεύθερα γλουτένης με βέλτιστα οργανοληπτικά και ποιοτικά χαρακτηριστικά. Συνεπώς, η παραγωγή μπισκότων ελεύθερων γλουτένης με τα βέλτιστα αντικειμενικά και οργανοληπτικά χαρακτηριστικά τελικά επιτεύχθηκε με τη συνταγή που είχε την αναλογία αλεύρων 50% Καλαμποκιού - 25% Βρώμης - 25% Ρυζιού με 15% Μελάσα (12η Πειραματική σειρά). Σε όλες τις συνολικά 14 Πειραματικές σειρές έγινε μελέτη των αντικειμενικών και οργανοληπτικών χαρακτηριστικών για 0, 15, 30 και 45 ημέρες αποθήκευσης. Τα μπισκότα με βάση το άλευρο καλαμποκιού (αναλογία αλεύρου 50%) παρουσιάζουν το πιο ανοιχτό χρώμα σε σχέση με τα υπόλοιπα μπισκότα που παρασκευάστηκαν. Το ανοιχτό κίτρινο χρώμα που έχουν, οφείλεται στα καροτενοειδή του καλαμποκιού, δηλαδή στη λουτεΐνη και στη ζεαξανθάνη. Από οργανοληπτική άποψη, τα μπισκότα με άλευρο καλαμποκιού έχουν τραγανή, εύθρυπτη και αφράτη υφή, χαρακτηριστικά τα οποία είναι αρεστά και επιθυμητά για μπισκότα. Επιπλέον, τα μπισκότα αυτά παρουσίασαν τις υψηλότερες βαθμολογίες όσον αφορά τη συνολική αρέσκεια, τη μετάγευση και τη γεύση/άρωμα. Τα μπισκότα με βάση το άλευρο βρώμης (αναλογία αλεύρου 50%) παρουσιάζουν το πιο σκούρο χρώμα σε σχέση με τα υπόλοιπα μπισκότα που παρασκευάστηκαν. Το καφέ-γκρι χρώμα που έχουν, οφείλεται στις ακατέργαστες φυτικές ίνες του αλεύρου. Από οργανοληπτική άποψη, τα μπισκότα με άλευρο βρώμης είναι μαλακά και τα λιγότερο τραγανά, γεγονός που δεν τα καθιστά τόσο αρεστά, όσο εκείνα από άλευρο καλαμποκιού. Ωστόσο, αυτό που καθιστά τα μπισκότα με βάση το άλευρο βρώμης ωφέλιμα για τον άνθρωπο είναι η ύπαρξη της β-γλυκάνης. H β-γλυκάνη, η οποία είναι ένας τύπος διαλυτής διαιτητικής ίνας, συνδέεται σε μεγάλο βαθμό με τη μείωση του επιπέδου της χοληστερόλης και κατ’ επέκταση των καρδιαγγειακών νοσημάτων. Συνεπώς, η προσθήκη αλεύρου βρώμης στα μπισκότα ελεύθερα γλουτένης, σε κατάλληλο ποσοστό (π.χ. 25-30%) ώστε να μην υποβαθμιστούν τα οργανοληπτικά χαρακτηριστικά τους, είναι ωφέλιμη και ευεργετική για την ανθρώπινη υγεία. Τα μπισκότα με βάση το άλευρο ρυζιού (αναλογία αλεύρου 50%) παρουσιάζουν ανοιχτό μπεζ χρώμα. Από οργανοληπτική άποψη, τα μπισκότα με άλευρο ρυζιού είναι τα λιγότερο αφράτα και εύθρυπτα μπισκότα. Επιπλέον, τα μπισκότα αυτά, είναι σκληρά και με τις μεγαλύτερες διαστάσεις (ύψος και διάμετρος) σε σχέση με τα μπισκότα που παρασκευάστηκαν από τα υπόλοιπα τρία άλευρα. Η σκληρή υφή που προσδίδει το άλευρο ρυζιού στα μπισκότα, το κάνει να αποτελεί το καταλληλότερο άλευρο για την παραγωγή μπισκότων τύπου κριμ κράκερ χωρίς γλουτένη. Επιπλέον, τα μπισκότα με βάση το άλευρο ρυζιού παρουσιάζουν χαμηλές τιμές υγρασίας/ενεργότητας νερού και νωπότητας στο κέντρο του μπισκότου, γεγονός που συμβάλει στον περιορισμό της μικροβιακής αλλοίωσης και συνεπώς στην επέκταση της διάρκειας ζωής (shelf life) των μπισκότων. Επομένως, προτείνεται η χρησιμοποίηση του αλεύρου από ρύζι είτε ως βασικού αλεύρου (αναλογία αλεύρου 50%) για την παραγωγή μπισκότων τύπου κριμ κράκερ χωρίς γλουτένη είτε ως συμπληρωματικού σε ποσοστό 25-30% για τη βελτίωση των διαστάσεων και την αύξηση του χρόνου ζωής. Τα μπισκότα με βάση το άλευρο φαγόπυρου (αναλογία αλεύρου 50%) παρουσιάζουν ανοιχτό καφέ-γκρι χρώμα, το οποίο οφείλεται στις ακατέργαστες φυτικές ίνες του αλεύρου. Από οργανοληπτική άποψη, τα μπισκότα με άλευρο φαγόπυρου έχουν τις μικρότερες διαστάσεις (ύψος και διάμετρος), τις μεγαλύτερες τιμές υγρασίας/ενεργότητας νερού και τη μεγαλύτερη νωπότητα στο κέντρο του μπισκότου. Τα προαναφερθέντα χαρακτηριστικά δεν είναι αρεστά και επιθυμητά για μπισκότα, με αποτέλεσμα τα μπισκότα αυτά να παρουσιάσουν τις χαμηλότερες βαθμολογίες, όσον αφορά τη συνολική αρέσκεια, τη μετάγευση και τη γεύση/άρωμα. Ωστόσο, αξίζει να επισημανθεί πως το άλευρο από φαγόπυρο είναι πλούσιο σε απαραίτητα αμινοξέα, λιπαρά οξέα, βιταμίνες Β1, Β2 και βασικά μέταλλα που μπορούν να συμβάλλουν στη βελτίωση της ανθρώπινης υγείας. Για αυτό το λόγο, προτείνεται η χρησιμοποίηση του αλεύρου από φαγόπυρου, όχι ως βασικού αλεύρου (αναλογία 50%) αλλά ως συμπληρωματικού σε ποσοστό μέχρι 5%. Όσον αφορά το χρόνο αποθήκευσης (shelf life) των μπισκότων, αυτός επηρεάζει διαφορετικά καθένα από τα ποιοτικά χαρακτηριστικά των μπισκότων. Ειδικότερα, τα χαρακτηριστικά των μπισκότων όπως είναι το ύψος, η διάμετρος, η αναλογία εξάπλωσης, το χρώμα της άνω και κάτω επιφάνειας, οι ραβδώσεις της άνω επιφάνειας, η περιεκτικότητά τους σε κόκκους/ίνες και η λιπαρότητά τους δεν επηρεάζονται από το χρόνο αποθήκευσης, όπως και αναμενόταν. Αντίθετα, η συνολική αρέσκεια, η μετάγευση, η γεύση/άρωμα, η σκληρότητα, η τραγανότητα και η ευθρυπτότητα εκτός από τη συνταγή, επηρεάζονται και από το χρόνο αποθήκευσης των μπισκότων. Για τη συνολική αρέσκεια, τη μετάγευση και τη γεύση/άρωμα ειδικότερα παρατηρείται πως τις υψηλότερες βαθμολογίες για τα χαρακτηριστικά αυτά παρουσιάζουν τα φρέσκα (0 ημέρες) μπισκότα, ενώ στη συνέχεια η βαθμολογία τους μειώνεται σταδιακά με την πάροδο του χρόνου αποθήκευσης (15, 30 και 45 ημέρες) μέχρι και τις 45 ημέρες, όπου παρουσιάζονται οι χαμηλότερες βαθμολογίες. Επιπλέον, παρατηρείται πως με την πάροδο του χρόνου, η σκληρότητα των μπισκότων αυξάνεται, ενώ η τραγανότητα και η ευθρυπτότητα μειώνονται. Από την ανάλυση που πραγματοποιήθηκε προηγουμένως, προκύπτει πως από τα τέσσερα (4) άλευρα που χρησιμοποιήθηκαν στα μπισκότα ελεύθερα γλουτένης, το περισσότερο επιθυμητό άλευρο από άποψη συνολικής αρέσκειας ήταν του καλαμποκιού, ενώ το λιγότερο επιθυμητό άλευρο ήταν το άλευρο φαγόπυρου. Συνεπώς, προτείνεται η παραγωγή μπισκότων ελεύθερων γλουτένης με αναλογία αλεύρων 50% Καλαμποκιού - 25% Βρώμης - 25% Ρυζιού, δηλαδή της συνταγής που παρουσίασε τα καλύτερα χαρακτηριστικά. Επιπλέον, προτείνεται η υποκατάσταση της κρυσταλλικής ζάχαρης με μελάσα σε ποσοστό 15%, καθώς παράγονται μπισκότα με βελτιωμένα αντικειμενικά και οργανοληπτικά χαρακτηριστικά.	el
heal.abstract	The gluten-free biscuit manufacturing technology is of special interest in the food industry over the past few years, since it concerns products whose consumption is constantly increasing. The consumption of gluten-free products is due not only to people suffering from celiac disease but also to people who want to follow a gluten-free diet, thus excluding gluten-containing products (such as wheat, barley and rye) from their daily diet. Biscuits are a very significant part of the food industry in most countries of the world. Their success can be attributed to at least four key factors: their relatively long shelf life, their great convenience as food products, the human liking and weakness for sugar and chocolate, their relatively good value for money. In the present thesis which was conducted in the Laboratory of Chemistry and Food Technology, of School of Chemical Engineering at NTUA, the aim was the production of gluten-free biscuits using alternative flours (corn flour, oats flour, rice flour and buckwheat flour) as well as the improvement of their quality characteristics using molasses. Also, another purpose was to study the changes occuring in the quality characteristics of the gluten-free biscuits during their storage (shelf life) for up to 45 days. In the theoretical part of the present thesis, general information about biscuits, characteristics of the ingredients required for their production and production techniques are presented. Subsequently, there is an extensive reference about gluten and the problems caused by celiac disease. Finally, the alternative gluten-free flours which can be used are presented and an extensive review of the bibliography on gluten-free biscuit production is carried out. The experimental procedure for gluten-free biscuit production involved mixing of ingredients, dough biscuit formulation and biscuit baking at 180 oC for 20 min. Primarily, 10 Experimental series were performed, from which the best recipe emerged in terms of overall acceptance. The best recipe (9th Experimental series) was used in 4 additional Experimental series, where the substitution of the crystalline sugar from molasses was made in 4 different percentages (10%, 15%, 20% and 25%). Specifically, 15% substitution of crystalline sugar with molasses, resulted in the production of gluten-free biscuits having the optimal sensory and quality characteristics. Therefore, the production of gluten-free biscuits with optimal objective and sensory characteristics was finally achieved with the following composition: 50% Corn - 25% Oat - 25% Rice with 15% molasses (12th Experimental series). In all 14 Experimental series, the objective and sensory characteristics were studied for 0, 15, 30 and 45 days of storage. Biscuits based on corn flour (50% flour proportion) have the lightest color compared to the others. The light yellow color is due to the carotenoids of corn, namely lutein and zeaxanthan. From a sensory point of view, corn-flour biscuits have a crisp, brittle and fluffy texture, characteristics which are desirable for biscuits. Moreover, these biscuits have the highest ratings in overall acceptance, aftertaste and flavor/aroma. Biscuits based on oats flour (50% flour proportion) have the darkest color compared to the others. The brown-gray color is due to the raw fibers of the flour. From a sensory point of view, oat-flour biscuits are soft and less crispy, which does not make them as appealing as those made from corn flour. However, what makes those biscuits being beneficial to humans, is the existence of β-glucan. Β-glucan, which is a type of soluble dietary fiber, is largely associated with lower cholesterol levels and lower danger of cardiovascular diseases. Therefore, the addition of oats flour on gluten-free biscuits, at an appropriate proportion (e.g. 25-30%), to avoid the degradation of their sensory characteristics, is beneficial to human health. Biscuits based on rice flour (50% flour proportion) have a light beige color. From a sensory point of view, rice-flour biscuits are the least fluffy and crumbly biscuits. In addition, these biscuits are hard with the largest dimensions (height and diameter) compared to the biscuits made from the other three flours. The hard texture of biscuits which is attributed to the rice flour, proves that rice flour is the most suitable flour for the production of gluten-free cream crackers. In addition, rice-flour biscuits have low moisture/water activity and softness at the center of the biscuit, which contribute to the inhibition of the microbial growth and thus extension of the biscuits shelf life. Therefore, it is proposed to use rice flour either as a basic flour (50% flour proportion) for the production of gluten-free cream crackers either as a complementary flour (eg. 25-30%) to improve the dimensions and increase the shelf life. Biscuits based on buckwheat flour (50% flour proportion) have a light brown-gray color, due to the raw fibers of the flour. From a sensory perspective, buckwheat-flour biscuits have the smallest dimensions (height and diameter), higher moisture/water activity values and the largest freshness in the center of the biscuit. The aforementioned characteristics are not desirable for biscuits, which results in biscuits having the lowest ratings in overall acceptance, aftertaste and flavor/aroma. However, it is worth to mention that buckwheat flour is rich in essential amino acids, fatty acids, vitamins B1, B2 and essential minerals which can improve human health. For this reason, it is proposed to use buckwheat flour, not as a basic flour (50%) but as a complementary flour (up to 5%). Shelf life of biscuits affects differently each quality characteristic of the biscuits. In particular, the characteristics of biscuits such as height, diameter, spreading ratio, upper & lower surface color, ribs of the upper surface, grain/fiber content and grease feeling are not affected by the storage time, as it was expected. In contrast, the overall acceptance, the aftertaste and the flavor/aroma are affected not only by the recipe, but also by the storage time. As far as the storage time is concerned, it is observed that the highest scores for these characteristics are represented by the fresh (0 days) biscuits, and thereafter the score gradually decreases with the storage time (15, 30 and 45 days) up to 45 days, having the lowest scores. Moreover, it is observed that over the time, the hardness of biscuits increases whereas crispness and friability decrease. Among the four (4) flours which were used in the gluten-free biscuit production, the most desirable flour in terms of overall acceptance was the corn flour, while the less preferred flour was buckwheat flour. Therefore, for the production of gluten-free biscuits the following recipe is strongly recommended the production of gluten-free biscuits with flour proportion: 50% corn- 25% oats- 25% rice, which was the recipe with best biscuit characteristics, as ascertained. Moreover, it is suggested to substitute 15% of crystalline sugar with molasses, as biscuits with improved quality and sensory characteristics were produced.	en
heal.advisorName	Τζιά, Κωνσταντίνα	el
heal.committeeMemberName	Τζιά, Κωνσταντίνα	el
heal.committeeMemberName	Τσακανίκας, Άγγελος	el
heal.committeeMemberName	Ωραιοπούλου, Βάσω	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Χημικών Μηχανικών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.fullTextAvailability	true