Jet milling effect on wheat flour characteristics and starch hydrolysis

The interest for producing wheat flour with health promoting effect and improved functionality has led to investigate new milling techniques that can provide finer flours. In this study, jet milling treatment was used to understand the effect of ultrafine size reduction onto microstructure and physicochemical properties of wheat flour. Three different conditions of jet milling, regarding air pressure (4 or 8 bars) feed rate and recirculation, were applied to obtain wheat flours with different particle size (control, F1, F2 and F3 with d50 127.45, 62.30, 22.94 and 11.4 μm, respectively). Large aggregates were gradually reduced in size, depending on the intensity of the process, and starch granules were separated from the protein matrix. Damaged starch increased while moisture content decreased because of milling intensity. Notable changes were observed in starch hydrolysis kinetics, which shifted to higher values with milling. Viscosity of all micronized samples was reduced and gelatinization temperatures (To, Tp, Tc) for F2 and F3 flours increased. Controlling jet milling conditions allow obtaining flours with different functionality, with greater changes at higher treatment severity that induces large particle reduction.Part of this work was financed through the project “IKY Scholarships” from resources of operational program (OP) “Education and Lifelong Learning”, the European Social Fund (ESF) of the (National Strategic Reference Framework NSRF) 2007-2013-WP2-SHORT TERMS-19078. Financial support of Spanish Scientific Research Council (CSIC) and Generalitat Valenciana (Spain, Project Prometeo 2012/064) is acknowledged.Peer reviewe

Development of jet milling process for cereals: implementation and quality evaluation of bakery products

The objective of this study was to investigate the effect of jet milling on the physicochemical characteristics of wheat flour and the incorporation of micronized flour in bread’s and biscuit’s physical properties.At the first experimental part, two milling processes, roller and jet milling, were compared producing different wheat flour fractions. For this purpose, three fractions of roller milled wheat flour (type T70) were obtained: a coarse, an intermediate and a fine grain fraction. An extra fine fraction was received by pulverizing CF in a jet mill. The second part of the study was focused on the effect of different jet milling conditions on soft wheat flour (T70) characteristics and simple power law mathematical models were proposed to optimize the process in order to specify the conditions of milling for further experiments. As the intensity of the process increased (low feed rate, high pressure and/or recirculation) the particle size of produced flour decreased. Considering the above results, the following milling conditions were chosen (energy consumption and D50, respectively): 2.50 kWh/kg and 44.58 μm, 2.00 kWh/kg and 22.94 μm, 8.68 kWh/kg and 11.41μm, 6.70 kWh/kg and 10.55 μm.The selected milling conditions were then applied to whole meal flour (T90, WWF). The particle size distribution suggested that according to the intensity of the milling treatment, samples could be listed as WWF> JW1> JW2> JW3≥ JW4. Moisture content and number of brans were significantly reduced as the intensity of process increased. A redistribution of insoluble to soluble dietary fiber was observed because of milling. The produced flours were incorporated in digestive biscuits in order to substitute biscuit flour at a high level. Initially, apparent biaxial extensional viscosity of the dough was measured followed by the physico-chemical characterization of the produced biscuits. Acceptable biscuits with good sensory attributes could be produced up to a substitution level of 50%.Superfine flours were incorporated into bread. The study of dough gassing power, which produced with 65, 75 and 85% water, was sufficiently explained by a simple linear model showing that dough fermentation was significantly affected by flour granulometry. Generally bread quality characteristics were mainly affected by water content and secondarily by the particle size of the flour. Subsequently, breads were produced containing water amount based on flour absorption obtained from Farinograph curves (73.70, 77.75, 79.45, 83.55 and 81.05% respectively). The majority of the bread properties did not present any trend because of different flour particle size. Finally, breads were produced water amount based on flour absorption obtained from Mixolab® curves (64.1, 65.0, 66.9, 68.0, and 66.6% respectively). In conclusion, the use of Farinograph in breadmaking of jet milled whole wheat flours presented improved characteristics in comparison to Mixolab®.Σκοπός της παρούσας διατριβής ήταν η μελέτη της επίδρασης της άλεσης με jet mill στα φυσικοχημικά χαρακτηριστικά αλεύρων σίτου και η αξιολόγηση της δυνατότητας ενσωμάτωσης των κονιορτοποιημένων αλεύρων σε άρτους και μπισκότα. Αρχικά έγινε σύγκριση της παραδοσιακής άλεσης με την άλεση με πεπιεσμένο αέρα (jet mill). Χρησιμοποιήθηκαν τρία κλάσματα μαλακού αλεύρου σίτου τύπου Τ70 από κυλινδρόμυλο: ένα χονδρόκοκκο, ένα ενδιάμεσο και ένα λεπτόκοκκο κλάσμα άλεσης. Στη συνέχεια πραγματοποιήθηκε αξιολόγηση της επίδρασης της άλεσης με jet mill σε Τ70 και ανάπτυξη μαθηματικών μοντέλων για την κοκκομετρία του αλεύρου και την κατανάλωση ενέργειας. Αύξηση της έντασης της διεργασίας (μικρός ρυθμός τροφοδοσίας πρώτης ύλης, υψηλή πίεση αέρα ή/και ανατροφοδότηση) είχε ως αποτέλεσμα την παραγωγή αλεύρων με μικρότερη κοκκομετρία και υγρασία, μεγαλύτερο ποσοστό κατεστραμμένου αμύλου και αύξηση της απορρόφησης. Λαμβάνοντας υπόψιν τα παραπάνω επιλέχτηκαν τέσσερις συνδυασμοί άλεσης (κατανάλωση ενέργειας και D50, αντίστοιχα): 2,50 kWh/kg και 44,58 μm, 2,00 kWh/kg και 22,94 μm, 8,68 kWh/kg και 11,41 μm, 6,70 kWh/kg και 10,55 μm. Οι επιλεγμένες συνθήκες άλεσης εφαρμόστηκαν σε άλευρο ολικής άλεσης (Τ90, WWF). Μεγαλύτερης έντασης διεργασίες είχαν ως αποτέλεσμα, μετατόπιση της καμπύλης κατανομής προς τα αριστερά. Η υγρασία και ο εμφανής αριθμός των πιτύρων μειώθηκαν προοδευτικά με την αύξηση της έντασης της διεργασίας. Όσον αφορά τις ίνες, παρατηρήθηκε ανακατανομή και αύξηση των διαλυτών ινών σε σχέση με τις αδιάλυτες με τη μείωση του D50 των αλεύρων. Στη συνέχεια τα άλευρα ολικής άλεσης ενσωματώθηκαν σε μπισκότα τύπου digestive ώστε να επιτευχθεί μια υψηλή υποκατάσταση αλεύρου μπισκοτοποιίας από κονιορτοποιημένο άλευρο ολικής άλεσης. Όσο πιο έντονες ήταν οι συνθήκες άλεσης των JW τόσο το ιξώδες του ζυμαριού παρουσίαζε αυξητική τάση, τάση που ακολούθησε και η σκληρότητα του μπισκότου. Αποδεκτά προϊόντα και ως προς τα οργανοληπτικά χαρακτηριστικά τους μπόρεσαν να παραχθούν σε επίπεδα υποκατάστασης έως 50%.Τα λεπτόκοκκα άλευρα ενσωματώθηκαν και σε άρτο. Η μελέτη της διόγκωσης των ζυμαριών με νερό 65, 75 και 85%, εξηγήθηκε επαρκώς με απλό γραμμικό μοντέλο και έδειξε ότι οι διαφορετικές κοκκομετρίες αλεύρου επηρέασαν σημαντικά το ποσοστό διόγκωσης (θετική συσχέτιση). Σε γενικές γραμμές η ποσότητα νερού ήταν αυτή που κυρίως καθόρισε τα ποιοτικά χαρακτηριστικά των άρτων και δευτερευόντως η κοκκομετρία των αλεύρων. Στη συνέχεια για την παραγωγή άρτων χρησιμοποιήθηκαν οι βέλτιστες τιμές απορρόφησης νερού, βάσει φαρινογραφημάτων (73,70, 77,75, 79,45, 83,55 και 81,05% αντίστοιχα). Στο σύνολό τους οι άρτοι με JW παρουσιάστηκαν βελτιωμένοι σε σχέση με το δείγμα αναφοράς. Στο τελευταίο στάδιο οι άρτοι παρασκευάστηκαν με βέλτιστες περιεκτικότητες νερού, όπως αυτές υπολογίστηκαν βάσει το Mixolab (64,1, 65,0, 66,9, 68,0, και 66,6% αντίστοιχα). Η χρήση του φαρινογράφου για την παραγωγή άρτων με κονιορτοποιημένα άλευρα ολικής άλεσης φάνηκε να έχει καλύτερα αποτελέσματα από ότι αντίστοιχα είχε το Μixolab

Jet Milling Effect on Functionality, Quality and In Vitro Digestibility of Whole Wheat Flour and Bread

Jet milling is an ultragrinding process in order to produce superfine powders with increased functionalities. The effect of milling pressure, feed rate, vibration rate of feeder, and feedback of jet milling on whole wheat flour functionality and the potential of those flours for breadmaking with the goal of improving bread quality and digestibility were investigated. Increasing milling pressure (from 4 to 8 bar), decreasing feed rate (from 0.67 to 5.18 kg/h), and/or using recirculation augmented the severity of the process and reduced flour particle size from 84.15 to 17.02 μm. Breakage of aleurone particle layer and the reduction of particle size in jet milled flours were detected using scanning electron microscopy (SEM). Ash and protein content did not change after jet milling. However, total fiber content and digestible starch increased from 13.01 to 14.72 % and from 33.80 to 43.23 mg/100 mg, respectively, when subjected to jet milling at 8-bar air pressure. Mixolab® data indicated that water absorption increased from 64.1 to 68.0 %, while pasting temperature decreased from 63.4 to 66.1 °C owing to the milling intensity. Referring to bread, jet milled flour addition reduced the specific volume from 2.50 to 1.90 cm3/g, luminosity from 60.48 to 55.87, and moisture content from 35.78 to 33.49 %, and increased crumb hardness from 707 to 1808 g. Jet milled breads presented a slight decrease in estimated glycemic index (eGI) (from 86 to 81), suggesting that jet milling treatment could also have nutritional benefits.Part of this work was financed through the project “IKY Scholarships” from resources of operational program (OP) “Education and Lifelong Learning,” the European Social Fund (ESF) of the National Strategic Reference Framework (NSRF) 2007-2013-WP2-SHORT TERMS-19078. Financial support of Spanish Scientific Research Council (CSIC) and Generalitat Valenciana (Spain, Project Prometeo 2012/064) is acknowledged.Peer Reviewe