Мука как сырье пищевых производств

Тема 3.1. Мука как сырье пищевых производств

3.1.1. Классификация зерновых культур

Существуют многочисленные классификации зерновых культур. Целесообразно все зерновые культуры разделить на три группы.

Зерновые. Растения с зерном, богатым крахмалом; зерновые злаки (пшеница, рожь, кукуруза, ячмень, овес, просо, сорго, рис, чумиза) и из семейства гречишных – гречиха.

Бобовые. Растения с семенами, богатыми белками: горох, бобы,чечевица, соя, фасоль, чина, нут и др.

Масличные. Растения разных семейств, плоды и семена которых богаты маслом: подсолнечник, сафлор, горчица, рыжик, рапс, арахис и клещевина, мак, лен, конопля, ляллеманция и др. также существует классификация зерновых культур по целевому назначению: мукомольное; крупяное; техническое, кормовое

3.1.2.Характеристика основных зерновых культур

К основным зерновым культурам относят пшеницу, просо, рожь, овес, кукурузу.

Пшеница

Пшеница это главная продовольственная культура ее белки способны образовывать клейковину. Пшеница—одна из самых древних и важнейших злаковых культур, возделываемых человеком. Это – важная продовольственная культура для большинства населения земного шара. Ценность зерна пшеницы заключается в том, что она способна образовывать клейковину,имеющую большое значение для выпечки хлеба, изготовления макарон,манной крупы и других хлебных изделий.Пшеничная мука дает хлеб лучшего качества, более вкусный и полнее усваиваемый, чем мука из зерна других культур (ржи, ячменя, овса, кукурузы). Пшеничное зерно и продукты его переработки имеют также диетическое (хлебцы, изготовленные из цельного зерна, с примесью клейковины и др.) и лечебное значение. Пшеничную муку и пшеничный крахмал используют для косметических паст и горячих припарок, повязок как противоядие при отравлении бромом и йодом и т. д.Пшеница – ценная экспортная культура. Посевы пшеницы в нашей стране занимают более половины посевов всех зерновых культур. Пшеница – растение однолетнее. Озимая (высеваемая осенью) и яровая (высеваемая весной) пшеница.Озимую пшеницу, как менее зимостойкую, по сравнению с яровой высевают, как правило, в более южных районах. И только в низменно предгорных районах Закавказья, в Среднеазиатских республиках и Южном Казахстане, где зимы не суровые, встречаются сорта биологически яровые. Озимая пшеница может произрастать в горах на высоте 3000 м над уровнем моря.На долю яровой пшеницы приходится 70 – 75% всей посевной площади под пшеницы, на долю озимой – остальные 25 – 30%. Озимая пшеница имеет более продолжительный вегетационный период, чем яровая. Она полнее использует влагу осенних дождей и зимних осадков. Весной, после таяния снегов, быстро трогается в рост,в связи с чем лучше борется с сорными растениями. Поэтому озимая пшеница имеет обычно более высокую урожайность, чем яровая.В районах, где хлеба созревают во вторую половину лета, например на востоке нашей страны, яровая пшеница более урожайна, чем озимая. В районах, где хлеба созревают в середине лета, урожай яровой и озимой пшеницы близки между собой. В зерне яровой пшеницы, за немногим исключением, белка содержится больше, чем в зерне озимой пшеницы. На содержание белка и клейковины большое влияние оказывают район произрастания, погодные условия года, применяющаяся агротехника и сортовые различия. Качество клейковины в большей степени связано с сортом, но условия выращивания могут ослабить или полностью нарушить эту зависимость. По данным Всесоюзного института растениеводства, содержание белка в зерне мягкой пшеницы изменяется от 8,6 до 24,4%, а у твердой – от 14,4 до 24,1%. Наиболее низкое содержание белка отмечено в зерне пшеницы в районах с избыточным увлажнением. В относительно засушливые годы в этих же районах содержание белка в зерне пшеницы значительно повышалось (до 15 – 17%). Существует географическая закономерность в накоплении зерном пшеницы белковых веществ: количество белка в нем возрастает с запада на восток и с севера на юг.

Рекомендуемые материалы

Слабая содержит 9 - 12% белка и дает клейковину низкого качества, для улучшения хлебных свойств в нее добавляют сильную или твердую пшеницу. Мягкая пшеница используется в хлебобулочной и кондитерской промышленности. В зерне твердой пшеницы сдержится больше белка, сахара и минеральных веществ, чем в мягкой пшеницы. Твердую пшеницу используют для макаронных изделий, манной крупы, получают муку – крупчатку.

Средний химический состав пшеницы

Крахмал – 60 – 65%

Белок – 15 – 18%

Сахар – 2 – 3%

Жир – 2 – 2,5%

Клетчатка – 2%

Зола – 2%

На зерно пшеницы существует четыре стандарта.Первые два стандарта – наиболее полные, включающие развернутую классификацию и характеристику зерна; вторые два содержат технические требования, предъявляемые при государственных закупок наиболее ценного зерна – твердой и сильной пшеницы. В стандарте на пшеницу продовольственную заготовляемую прежде всего указывается, о каком зерне идет речь: под продовольственной пшеницей понимается зерновой продукт, содержащий любых зерен пшеницы не менее 85% от массы всего зерна вместе с примесями; при наличии любых зерен пшеницы в количестве менее 85% зерновой продукт считается «смесью» с указанием состава в процентах. По стандарту заготовляемую пшеницу классифицируют по типу и подтипам. Типы пшеницы различают по видам, времени высева (яровая, озимая), цвету зерна и его стекловидности: 1 тип – яровая краснозерная; II тип – яровая дурум, т. е. твердая; III тип – яровая белозерная; IV тип – озимая краснозерная; V тип – озимая белозерная. Зерно в пределах типа должно отвечать характерным для каждого типа признакам, примесь зерна других типов нормируется. Так, в I типе(яровая краснозерная) примесь других типов допускается не более 10%, из них пшеницы твердой и белозерных – не более 7%, в том числе твердой не более 5%; во II типе (яровая дурум) – всего не более 10%, включая и пшеницу твердую красную, в том числе белозерных не более 2%.Каждый из типов (кроме V типа) разделяют на подтипы по уточненному оттенку типовой окраски зерна и его стекловидности. Например, I и IV типы пшеницы имеют по пять совпадающих по признакамподтипов: 1 – й подтип – яровая (или озимая) темно – красная стекловидная с общей стекловидностью не менее 75%; 2–й подтип – яровая (озимая) красная, стекловидность не менее 60%; 3–й подтип – яровая(озимая) светло-красная, стекловидность не менее 40%; 4–й подтип – яровая (озимая) желто–красная, стекловидность не менее 40%; 5–й подтип – яровая (озимая), стекловидность менее 40%; II (яровая дурум) и III типы (яровая белозерная) делят на два подтипа.Деление на типы и подтипы имеет технологическое значение – мукомольное, хлебопекарное и макаронное. Зерно различных типов требует разного режима переработки, дает муку, различающуюся по выходам и качеству. Во втором разделе стандарта на заготовляемую пшеницу «Технические условия» приведены условия расчета за продаваемое государству зерно, причем различают два варианта. В одном случае (первая группа пшеницы) зерно соответствует установленным для данного района базисным кондициям. Такая пшеница полностью зачисляется в счет плана обязательной продажи и оплачивается по полной цене. В другом случае (вторая группа пшеницы) зерно имеет по качеству отклонения от базисных кондиций в сторону ухудшения качества по влажности, объемной массе, сорной и зерновой примеси. В стандарте приведены границы (ограничительные кондиции), ниже которых не должно быть качество пшеницы второй группы: сорная примесь не более 5%, в том числе вредной примеси не более 1%, зерновой примеси – не более 15% и др. Зерно пшеницы второй группы принимают хлебоприемные предприятия с установленной скидкой с цены и зачисляют в план обязательной продажи со скидкой с массы за излишние против базисных кондиций проценты сорной примеси и влажности. Стандарт предусматривает деление зерна пшеницы на четыре состояния по влажности: зерно сухое—с влажностью по 14%, зерно средней сухости—свыше 14 до 15,6%, зерно влажное—с 15,6 до 17% и зерно сырое свыше 17%.Такое деление зерна по влажности необходимо для его рационального хранения и переработки. В стандарте приводится подробный состав сорной и зерновой примеси и, наконец, даются указания на стандарты, которыми следует руководствоваться при отборе образцов и применении методов для их анализа.Стандарт на пшеницу сильную распространяется на зерно I и IV типов (1, 2 и 3 – го подтипов), а также 1-го подтипа III типа, причем только на те сорта и партии .зерна, которые отнесены по утвержденному списку к сильным. В стандарте приведены требования, которым должна отвечать (в зависимости от района) сильная пшеница по объемной массе(не менее 730—755 г), влажности (не более 17 – 19%), сорной примеси (не более 5% с детализацией по составу, в том числе вредной примеси не более 1,0%), зерновой примеси (не более 15,0%).Особое значение для пшеницы сильной – улучшителя имеют такие показатели: проросшие зерна (в составе зерновой примеси) – не более 1,0%; стекловидность должна быть в процентах не менее 60,0%; содержание сырой клейковины в зерне не менее 28% с качеством не ниже первой группы; зараженность вредителями хлебных запасов не допускается (кроме клеща).Стандарт на пшеницу продовольственную распределяемую распространяется на зерно, отпускаемое государственной заготовительной системой для переработки и использования на продовольственные нужды.Стандарт также предусматривает деление пшеницы по тем же признакам на типы и подтипы. Поскольку имеется в виду, что заготовленная пшеница за время ее хранения в государственных зернохранилищах подвергается обработке, к зерну распределяемому предъявляются более высокие требования, чем к заготовляемому.По стандартам на заготовляемое и распределяемое зерно пшеница с отклонениями по стекловидности получает номер типа и подтипа, к которым она относится по цвету, с добавлением слова «нетипичная» и указанием фактической стекловидности.Пшеница с измененным естественным цветом номера подтипа не получает и обозначается словом «потемневшая» (или «обесцвеченная» в зависимости от характера изменения окраски).По стандарту на распределяемое зерно пшеница каждого типа и подтипа в зависимости от качества делится на пять классов по совокупности показателей объемной массы, сорной, вредной и зерновой примеси, влажности и прохода через сито с размером отверстий 1,70х20 мм (I класс – лучший).В зависимости от наличия в пшенице вредителей – клещей и долгоносиков (наиболее часто встречающихся), по этому стандарту установлены три степени зараженности. Третья степень характеризует наибольшую зараженность.Стандарты на пшеницу в настоящее время уточняются и совершенствуются с учетом изменений, происходящих в производстве зерна,новых требований промышленности, перерабатывающей зерно, и достижений науки и практики по изучению биохимических, физико–химических и технологических особенностей зерна, а также разработке более совершенных методов оценки качества.

Рожь

Рожь относится к числу важнейших хлебных культур, особенно в районах с ограниченным возделыванием пшеницы. Ржаной хлеб отличается специфическим ароматом и вкусом. Особенно хорош хлеб из отсеянной (пеклеванной) муки. По вкусовым качествам, перевариваемости и усвояемости ржаной хлеб уступает только пшеничному. При физической работе усвояемость ржаного хлеба повышается. Ржаной хлеб по составу и свойствам гармонично дополняет в пищевом и вкусовом отношении хлебные изделия из пшеницы. Место ржаного хлеба в рационе большинства населения нашей страны закреплено вековыми традициями. Кроме выпечки хлеба, рожь используют как концентрированный корм для домашнего скота, а также для выработки спирта, крахмала и солода. Рожь (Secale L.) – злаковое перекрестноопыляющееся однолетнее растение. Известно 14 видов ржи, из них культивируется только один- S. cereale L. (культурная, или посевная). Остальные виды относятся к диким и сорно – полевым растениям. Культурная рожь делится на разновидности. Они различаются формой колоса, его плотностью, наличием остей, окраской колоса, формой зерна и другими признаками. В посевах преобладает одна разновидность – рожь обыкновенная (S. cereale vulgare L.), имеющая белый остистый колос. Рожь обладает многими положительными свойствами. Она нетребовательна к климату, лучше переносит сильные морозы. Озимая рожь отличается большой кустистостью (одно зерно дает 3 – 8 стеблей) и быстрым ростом, она подавляет развитие сорных растений (даже осот и овсюга). Ее ценят как сороочищающую культуру и хороший предшественник для пропашных и яровых культур. Рожь бывает озимая и яровая. Высевают почти исключительно озимую рожь. Ее посевы имеются в большинстве республик и областей. Наибольшие посевные площади сосредоточены в нечерноземной полосе и черноземной лесостепной зоне, в Поволжье и Сибири, очень мало – на Кавказе и юге Украины. Химический состав зерна ржи имеет свои особенности. Среднее содержание белка (12,0%) несколько меньше и с более узкими границами колебаний (10-17%). Белковые вещества обладают повышенной растворимостью в воде (около 30%). В меньшей степени, чем белки пшеницы, они растворяются в спиртовых растворах. В условиях обычного тестоведения белки ржи не образуют клейковину. Крахмал ржи легче клейстеризуется по сравнению с пшеничным и содержится его меньше, чем в пшенице (56 – 63%). Среди хлебных культур рожь наиболее богата сахарами (4פ%). Рожь содержит 1,5 – 2,5% слизей (гумми) – сложных полисахаридов, образующих с водой вязкие растворы, что придает зерну ржи повышенную эластичность, усложняющую дробление (размол). В состав зерна ржи входит значительное количество водорастворимых веществ-от 12 до 17%, а у пшеницы 5-7%. Минеральных веществ, клетчатки, жира в зерне ржи примерно столько же, сколько в зерне пшеницы. Морфологические особенности, масса и химический состав зерна ржи изменяются в зависимости от района и условий произрастания, сорта, выполненности и крупности.

3.1.3. Морфологическое строение зерна

Зерно пшеницы имеет следующее строение:

1. плодовые семенные оболочки занимают до 2,5% от массы зерна (содержат много клетчатки, есть минеральные вещества)

2. алейрованный слой – от 8 – 10% от массы зерна (богат минеральными веществами)

3. эндосперм – до 85% от массы зерна (состоит из крахмала и белка, сахара 0,1%) жира и витаминов нет.

4. зародыш – 2 – 3% от массы зерна (содержит зачатки будущих растений: корешок, стебель, листок, богат жиром, сахаром, витаминами и минеральными веществами)

5. щиток

6. бороздка

3.1.4. Физические свойства зерна,механические свойства, стекловидность зерна, аэродинамические свойства зерновой массы

Физические свойства зерна и семян имеют большое значение для их хранения и переработки. Эти свойства лежат в основе методов определения качества, приемов перемещения, очистки и переработки зерна и семян. К физическим свойствам зерна и семян относятся: форма зерна, линейные размеры и крупность, объем, выполненность и щуплость, выравненность, масса 1000 зерен, стекловидность, плотность, пленчатость и лузжистость, объемная масса, механические повреждения зерна, трещиноватость, механические свойства, аэродинамические свойства, зараженность вредителями, засоренность.

Форма зерна

Форма зерна и семян весьма разнообразна. Зерно и семена разных культур и их сортов отличаются по форме. В пределах каждой культуры и отдельной партии зерна по форме зерна также наблюдаются различия вследствие неодинаковой степени физиологической зрелости и других причин. Существуют следующие формы зерна: шарообразная, чечевицеобразная, эллипсоид вращения; форма с разными размерами в трех направлениях (длина, ширина, толщина). Шарообразная форма зерна характерна примерным совпадением измерений в трех направлениях. Такую форму имеют семена гороха, проса, сорго, некоторых сортов кукурузы. При чечевицеобразной форме (форма двояковыпуклой линзы) длина семени равна ширине при значительно меньшей толщине. Семена . чечевицы и некоторых сорных растений из семейства бобовых по форме относятся к этому типу. Форма эллипсоида вращения отличается одинаковой шириной и толщиной, длина же значительно больше. Такую форму имеют семена многих бобовых культур. Для зерна злаковых наиболее характерна форма, при которой все три размера различны. Форма зерна злаковых даже приближенно не совпадает ни с одной правильной геометрической фигурой. Им дают названия форм, характерные для определенной культуры: округло-овальная (пшеница), веретенообразная (рожь), почковидная (некоторые сорта бобов и фасоли) и т. д. Семена растений из семейства гречишных имеют форму трехгранной пирамиды. Форма зерна и семян имеет существенное значение при очистке от примесей и сортировании. Зерно, более приближающееся по форме к шару, дает больший выход муки, поскольку при такой форме на оболочечные частицы приходится относительно меньшая доля, чем при любой другой форме. Зерно шарообразной формы имеет более высокую объемную массу, так как плотнее укладывается в мерке. Форма зерна твердой пшеницы менее изменчива, чем мягкой.

Линейные размеры и крупность зерна и семян

Под линейными размерами понимается длина, ширина и толщина зерна и семени. Длиной считается расстояние между основанием и верхушкой зерна, шириной – наибольшее расстояние между боковыми сторонами и толщиной – между спинной и брюшной сторонами (спинкой и брюшком). Совокупность линейных размеров называется также крупностью. При изучении линейных размеров и крупности зерна применяются два способа: измерение отдельных зерен навески при помощи специальных приборов (микрометра, толщиномера, часового проектора, измерительного классификатора ВНИИЗ с клиновидной мерной щелью и др.) и ситовой анализ, при котором навеску зерна просеивают через набор сит с отверстиями определенной формы и размеров. О размерах зерна судят в этом случае по величине остатков на каждом сите. При измерении отдельных зерен из навески полученные данные обрабатывают методом математической статистики. Крупное зерно дает больший выход готовой продукции. Размеры зерна учитывают при установлении режима подготовки зерна к помолу и самого помола. При хранении и в результате гидротермической обработки линейные размеры зерна и его объем могут изменяться . По данные ВНИИЗ, ширина зерен мягкой пшеницы обычно больше толщины (в среднем 2,81 и 2,51 мм), поэтому просеивание мягкой пшеницы через сита с продолговатыми отверстиями происходит по толщине зерна, т. е. по его наименьшему линейному размеру. Ширина и толщина зерен твердой пшеницы примерно одинакова (в среднем 2,71 и 2,72 мм), и она просеивается как по толщине, так и по ширине. Длина зерен твердой пшеницы больше, чем мягкой (в среднем 6,65 и 6,23 мм), что обусловливает меньшую эффективность удаления овсюга из твердой пшеницы при одинаковых размерах ячей триера. Отношение длины к ширине и длины к толщине в среднем для зерна твердой пшеницы одинаковое (2,42: 1 и 2,46: 1), а для зерен мягкой пшеницы различно (2,11:1 и 2,5:1). Отношение ширины к толщине для зерна твердой пшеницы равно 1,01:1 и мягкой – 1,15:1. Зерно твердой пшеницы отличается более выгодным соотношением линейных .размеров, что улучшает условия его переработки. Из трех размеров (длина, ширина и толщина) толщина в наибольшей степени характеризует мукомольные свойства зерна. Установлена высокая коррелятивная связь между толщиной зерна oмягкой пшеницы и содержанием в ней эндосперма. Зерно после оплодотворения семяпочки сначала разрастается в длину, а затем в поперечном направлении, в первую очередь – в стороны щечек. Разрастание в толщину происходит позже, и, следовательно, степень выполненности зерна сказывается, прежде всего, на толщине.

Объем зерна и семян

Объем зерна и семени имеет значение для величины и расчета скважистости зерновой массы, величины объемной массы (при всех прочих равных условиях большему объему зерен отвечает большая объемная масса), определения режима очистки и переработки зерна, величины выхода готовой продукции (больший объем - больший выход). Средний объем одного зерна определяется погружением навески зерна в мерную стеклянную колбу, в которой налит определенный объем жидкости, не вызывающей набухания зерна (ксилол, толуол и др.).

Выполненность и щуплость зерна

Выполненностью зерна называется степень его налива и созревания. Для выполненного зерна характерна законченность процесса накопления сухого вещества. Выполненное зерно, как правило, наиболее крупное, с гладкой блестящей поверхностью, полновесное. Выполненным может быть также не крупное, а мелкое нормально-развитое зерно. Такое зерно, хотя и уступает несколько по качеству зерну крупному, но способно дать доброкачественные продукты переработки, правда, в значительно меньшем количестве вследствие менее благоприятного соотношения составных частей (например, суховейное зерно). Щуплым называется зерно мелкое, часто морщинистое, с ограниченным запасом питательных веществ, иногда состоящее почти из. одной оболочечной ткани. Между выполненными и щуплыми зернами находится ряд промежуточных форм зерна различных размеров с неодинаковой степенью выполненности. Морщинистость щуплой зерновки является результатом несоответствия в развитии и созревании внешних оболочек и эндосперма. В то время как эндосперм засыхает в ранней стадии своего развития, плодовая оболочка продолжает некоторое время развиваться дальше. Микроструктурные изменения щуплого зерна очень разнообразны, как разнообразны причины, вызывающие щуплость. Особенно большое значение имеет количество мелкого ограненного крахмала (ховдриосомного), который то накапливается в очень большом количестве, то почти полностью исчезает. Наблюдаются значительные расхождения в микроструктуре щуплой зерновки мягкой и твердой пшеницы. Твердая пшеница имеет меньший предел налива, зерновка скорее приобретает признаки щуплости. Для нее характерно состояние скрытой (криптогенной) щуплости. При скрытой щуплости зерновка твердой пшеницы имеет внешний вид нормально выполненного зерна и нормальную структуру покровной ткани. Вместе с тем налицо некоторая незаконченность дифференцировки и созревания эндосперма: в нем недостаточное количество хондриосом-ного крахмала. Для зерновки твердой пшеницы достаточно небольших изменений в микроструктуре, чтобы она приобрела качества, свойственные щуплому зерну. По-другому ведет себя зерновка мягкой пшеницы. Даже при очень больших колебаниях в количестве хондриосомного крахмала она сохраняет признаки нормально выполненного зерна. Разница заключается в том, что при уменьшенном отложении хондриосомного крахмала в зерновке усиливается степень стекловидности, а обильное его накопление сопровождается образованием мучнистой структуры. Разная степень выполненности и щуплость зерна могут появиться в результате воздействия многих причин, вызывающих сокращение притока влаги или питательных веществ, ограничение и прекращение процессов накопления сухого вещества и созревания. Независимо от причин в отклонении от сроков и темпов накопления сухого вещества в появлении мелких или щуплых зерен решающее значение имеет нарушение нормального обмена веществ. Причинами щуплости могут быть: действие засухи, суховея и мороза, подгар, грибные болезни (пыльная головня, фузариоз, нигроспориоз, ржавчина и др.), бактериозы (базальный бактериоз и др.), вирусные болезни (закукливаиие, хлороз и др.), цветковые паразиты (повилика, заразихи и др.), полевые вредители (клопы-черепашки, пшеничный трипе, хлебные пилильщики, злаковые мухи и др.) и другие неблагоприятные условия развития и созревания. Степень щуплости зависит от стадии налива зерна, в которую стали oпроявляться неблагоприятные условия созревания. Если к этому времени зерно закончило свой рост в длину, то щуплость сказывается главным образом в сокращении его поперечного сечения. Прекращение или резкое ухудшение притока питательных веществ к созревающему зерну в молочной стадии приводит к тому, что зерно уменьшается в размерах не только в поперечном сечении, но и в длину, oстановясь более тонким и коротким. В щуплом зерне на зародыш приходится относительно большая доля, чем в выполненном. Измельчать щуплые зерна трудно, мука получается темная, с синеватым оттенком. В связи с тем, что крупное зерно отличается высокими физическими, биохимическими и технологическими свойствами, а мелкое значительно уступает ему по этим показателям, целесообразно для повышения количества и качества муки проводить раздельный помол крупного и мелкого зерна. По стандартам мелкое зерно определяется количеством прохода через сито с отверстиями определенных размеров: для пшеницы – 1,7х20 мм, ржи – 1,4х20 мм, ячменя – 2,2х20 мм и т. д. Коэффициент щуплости всегда больше единицы и с увеличением степени щуплости растет. Нормально выполненное зерно пшеницы имеет коэффициент 1,11, щуплое – от 1,20 до 1,96. Коэффициент щуплости вследствие сложности его определения целесообразно применять только в исследовательской работе.

Выравненность

Выравненностью называется степень однородности отдельных зерен, составляющих зерновую массу, по влажности, размерам, химическому составу, цвету и по другим показателям. Наибольшее значение имеют выравненность по влажности вследствие особой роли влаги при хранении и переработке и по крупности. В практической работе обычно имеют дело с выравненностью по размерам. Выравненность нельзя путать с крупностью. Это разные понятия. Зерно может быть выравненным и одновременно мелким, крупным и вместе с тем невыравненным. При переработке однородного зерна по размерам (выравненного) снижаются потери и повышается качество вырабатываемых продуктов. Выравненность имеет особенно большое значение при переработке зерна в крупу. Выравненное зерно облегчает регулирование режима его переработки. Выравненные по размерам семена дают дружные всходы, растения развиваются равномерно и, следовательно, зерно созревает одновременно, что облегчает и ускоряет уборку урожая, а также повышает качество зерна нового урожая. В исследовательской работе выравненность определяют непосредственным измерением линейных размеров отдельных зерен из навески с последующей математической обработкой. Для практических целей достаточно просеять навеску зерна (обычно 100 г) через набор сит с определенными размерами отверстий. Выравненность выражают двумя способами: массой (процентами) наибольшего остатка на сите или наибольшей суммарной массой остатков на двух смежных ситах (наиболее часто).

Масса 1000 зерен

Масса 1000 зерен показывает количество вещества, содержащегося: в зерне, его крупность. Естественно, что более крупное зерно имеет и более высокую массу 1000 зерен. В крупном зерне количество оболочек и масса зародыша по отношению к ядру наименьшее. И хотя в мелком зерне более тонкие оболочки и меньший зародыш, соотношение между ними и массой зерна в целом всегда в пользу крупного зерна. Однако если масса зерна снижается пропорционально уменьшению его размеров, относительная масса оболочек и зародыша снижается медленнее. Разница между массой зерен и частиц примесей используется при очистке зерна методом метания на зернопультах разной конструкции. Наиболее часто применяются ленточные зернопульты. Раньше этот принцип использовался при перекидывании зерна лопатами на ветру. Масса 1000 зерен является также хорошим показателем качества семенного материала. Крупные семена дают более мощные и более продуктивные растения. Для определения массы 1000 зерен навеску после удаления сорной и зерновой примесей смешивают и распределяют ровным слоем в виде квадрата, который делят по диагонали на четыре треугольника и из каждых двух противоположных треугольников отсчитывают пробы по 500 целых зерен (по 250 зерен с каждого треугольника). Массу обоих проб складывают и получают массу 1000 зерен. Разница между массами двух проб не должна превышать 5% их среднего значения. Для ускорения отсчета зерен предложены приборы, механизирующие эту несложную, но трудоемкую операцию. Наиболее перспективны три прибора: счетчик-раскладчик СР – 100, представляющий собой электрический пылесос, гибкий шланг от которого заканчивается снимающейся насадкой (с углублениями и отверстиями). Насадка отбирает (присасывает) 100 зерен; прибор для механизированного отбора и подсчета 100 зерен, работающий по тому же принципу с той лишь разницей, что вместо электровентилятора пневматический эффект достигается при помощи водоструйного, масляного или какого-либо другого насоса; электронный аппарат, автоматически отбирающий и отсчитывающий зерна. Масса отдельных зерен одной и той же культуры колеблется в больших пределах в зависимости от: сорта, года урожая, района происхождения, степени выполненности и т. д.

Стекловидность зерна

Зерно имеет разную структуру, т. е. определенную взаимосвязь, взаиморасположение тканей, придающее определенное строение ее тканям. Структура может быть стекловидной и мучнистой. Мучнистое зерно на поперечном разрезе имеет белый цвет и вид мела; стекловидная часть в нем занимает не более 1/4 плоскости поперечного разреза зерна. Поперечный разрез стекловидного зерна сходен с поверхностью сколка стекла и создает впечатление прозрачной поверхности монолитного плотного вещества; на мучнистую часть в нем может приходиться не свыше 1/4 плоскости поперечного разреза зерна. Частично стекловидные зерна занимают промежуточное положение между стекловидными и мучнистыми. В частично стекловидном зерне стекловидная структура может быть сплошной, или занимающей часть поверхности поперечного среза, или в виде мелких мятен, в беспорядке разбросанных по поверхности среза. В этом случае срез становится пестрым. Стекловидность наблюдается в зерне пшеницы, ржи, ячменя, кукурузы и риса. Структура эндосперма, его cтекловидность, или мучнистость, зависят от количества, состава, свойств, размеров, формы и расположения крахмальных зерен; количества, свойств и распределения белковых веществ; характера и прочности связи между белковыми веществами и крахмалом. Природа стекловидности может иметь несколько типов, в зависимости от особенностей каждого из этих трех факторов и их сочетания.

Особенности образования стекловидности изменяются по сортам и видам пшеницы. В мучнистом эндосперме зерна хондриосомного крахмала, покрытые слоем прикрепленного белка, имеют ограненную форму, они плотно сомкнуты, но слабо связаны между собой; узкие промежутки заполнены промежуточным белком. Мучнистый эндосперм имеет рыхлую структуру, содержит мельчайшие воздушные пустоты. При дроблении зерна эндосперм раскалывается на границе между крахмальными зернами и промежуточным белком. В эндосперме стекловидной структуры зерна хондриосомного крахмала округлые, большие промежутки между ними заполнены более мелкими зернами крахмала и белковым веществом. Образуется монолитная система крахмала – белок с примерно одинаковой прочностью составляющих ее частей. При дроблении граница разрушения проходит через белок и крахмальные зерна. При промежуточном строении эндосперма структура зерна в разрезе, оставаясь в основном стекловидной, отличается мутноватостью, или опалесценцией. Количество хондриосомного крахмала влияет на хлебопекарные свойства зерна. Слишком большое и слишком малое количество такого крахмала влечет за собой снижение хлебопекарных свойств. Для высокого хлебопекарного качества зерна одновременно важно, чтобы крахмала округлой формы было больше, чем крахмала ограненной формы.

Имеются особенности в распределении белковых веществ в стекловидном и мучнистом зернах пшеницы. В зерне с мучнистой структуре белок сосредоточен больше всего в наружных слоях эндосперма и меньше в центральной его части. В стекловидном зерне белковые вещества распределены более равномерно по всему эндосперму. В центральных слоях эндосперма зерна твердой пшеницы белка содержится несколько больше, чем в зерне мягкой пшеницы. С повышением стекловидности возрастает количество содержащихся в зерне белков, идущих на формирование клейковины. Структура зерна зависит от характера обмена при наливе и созревании. К числу основных факторов, определяющих стекловидность, относятся: погодно-климатические условия, состав удобрений, сортовые особенности. Высокая температура, недостаток влаги, сжатый период налива и созревания зерна увеличивают стекловидность. Избыток фосфора уменьшает, а избыток азота, наоборот, увеличивает стекловидность. Хотя стекловидность зерна является сортовым признаком хлебного растения, но она может изменяться в зависимости от почвенно – климатических условий. Интересен вопрос о соотношении в зерне пшеницы между содержанием белков и стекловидностью. Одни исследователи утверждают, что между ними существует высокая корреляционная зависимость, позволяющая заменить длительное и недостаточно точное определение количества и качества клейковины для оценки хлебопекарного достоинства зерна при государственных закупках зерна пшеницы простым и быстрым определением стекловидности. Имеется в виду по стекловидности судить о содержании белка и клейковины и по этим показателям - о хлебопекарной ценности зерна пшеницы. Другие исследователи приводят данные, не подтверждающие такой тесной связи между стекловидностью и содержанием белка. Стекловидность наблюдается в зерне пшеницы, ржи, ячменя, кукурузы, риса. Она является важным технологическим показателем зерна. Стекловидное зерно оказывает большое сопротивление раздавливанию и скалыванию, в связи с чем при размоле требуется больше энергии, чем для мучнистого зерна. Из стекловидного зерна получается более высокий выход муки, чем из мучнистого. Из мучнистого зерна мука получается, как правило, мягкая, мажущаяся (при растирании между пальцами). Мука из стекловидного зерна более крупитчатая, что очень ценится в хлебопечении. От стекловидности зерна в значительной степени зависят: режим и схема помола, извлечение крупок и их качество, легкость просеивания через сито, степень увлажнения и время отволаживания после замачивания при кондиционировании. Стекловидное зерно лучше вымалывается, чем мучнистое, т. е. из его отрубянистых частиц легче и полнее отделяются остатки эндосперма. Из стекловидного зерна получаются тонкие и тощие отруби. В пределах одного и того же сорта пшеницы стекловидные зерна имеют большую массу 1000 зерен, чем мучнистые, а полу стекловидные занимают промежуточное место.

Стекловидные зерна длиннее мучнистых. Таким образом, сортируя по длине, можно выделить стекловидные зерна. Это имеет большое практическое значение: можно увеличить количество зерна, идущего на производство муки для макарон, подготовить более ценные партии зерна для экспорта, повысить качество посевного материала. Общая стекловидность выражается в процентах и равняется числу процентов полностью стекловидных зерен плюс половина числа процентов частично стекловидных зерен. Она может быть определена при помощи диафаноскопа или разрезанием 100 зерен. Показатель общей стекловидности не дает полного представления о том, какая фракция по стекловидности зерна .преобладает в партии – стекловидная, частично стекловидная или мучнистая. Наряду со стекловидностью, характеризующей одно из природных свойств здорового зерна – его структуру, существует ложная стекловидность. При неумелом хранении и последующей неправильной сушке пшеницы и ржи рыхлый эндосперм получается стекловидным, или, как еще говорят, "закаленным", "остеклевшим". Остеклевшая часть наиболее часто располагается по периферии, под алейроновым слоем; она более темная, чем у зерна нормальной стекловидности. Зерно с ложной стекловидностью при переработке растирается, как мыльный порошок. При замачивании остеклевший слой зерна переходит в мажущуюся или жидкую вязкую массу. Зерна с ложной стекловидностью при помоле с замочкой и отволаживанием замазывают вальцы и образуют прочные плоские лепешки. Остеклевшая часть зерна с трудом размалывается и, будучи темного цвета, придает муке общий темный цвет. Вместе с тем увлажненные оболочки, просушенные при высокой температуре, легко крошатся, загрязняя муку.

Ложная стекловидность появляется в результате начинающегося прорастания сильно увлажненного зерна. Начальные этапы прорастания, сопровождаясь интенсификацией ферментативных процессов, вызывают разрушение стенок в периферийном слое эндосперма, прилегающем к алейроновому слою. Разрушенные клетки эндосперма образуют сначала мягкую мажущуюся, а в дальнейшем жидкую, вязкую массу, напоминающую по консистенции зерно в стадии молочной спелости. Эта жидкая масса состоит из растворенных углеводов (декстринов и сахаров), в которую погружены разрозненные крахмальные зерна; при высокой температуре она становится стекловидной. Во избежание появления ложной стекловидности влажное зерно с повышенной температурой не ьзя держать до сушки в неохлажденном состоянии. В зерне пшеницы ежегодно встречаются желтобокие зерна. Количество их может достигать 50 – 60%, и больше. Желтобокими называют частично стекловидные зерна пшеницы с резко очерченными мучнистыми участками с боков. Качество желтобоких зерен значительно хуже, чем частично стекловидных. Они близки по качеству к мучнистым. Между желтобокостью и стекловидностью в основном обратная зависимость: с увеличением желтобокости уменьшается стекловидность, и наоборот. С увеличением количества желтобоких зерен снижается масса 1000 зерен. Необходимо различать зерна пшеницы с желтыми пятнами, возникшими в результате повреждения клопами вредной черепашки и желтобокие зерна, образовавшиеся в связи с условиями выращивания. Зерна, пораженные клопами, легко отличить по желтым морщинистым или вдавленным пятнам, часто с черной точкой в месте укола клопа. Желтые пятна в зоне зародыша зерновки считаются результатом поражения клопами, даже если на них нет вдавленности или черной точки. Желтобокость, образовавшаяся в результате условий выращивания, охватывает всю зерновку или часть ее, проявляясь в виде отдельных желтых пятен. Зерна, пораженные клопами вредной черепашки, в местах желтых пятен имеют рыхлое мучнистое строение (крошатся при надавливании), тогда как у желтобоких зерновок, образовавшихся в результате условий выращивания, мучнистая часть зерна не крошится.

Плотность зерна

За единицу плотности по системе МКС, входящей в состав СИ, принята плотность однородного вещества, в одном кубическом метре которого содержится масса, равная 1 кг. Она обозначается в кг/м3. Единицу плотности применяют для характеристики однородного вещества. Зерно же, даже в пределах отдельно взятого семени, представляет собой материал по физическим и химическим свойствам резко разнородный. На величину плотности влияют также давление и температура. Все это при определении плотности зерна очень трудно учесть и измерить. Поэтому, говоря о плотности зерна, мы обычно имеет дело с некоторыми усредненными данными, которые для практических целей являются достаточными. В некоторых случаях по плотности можно судить о качестве зерна. Плотность также указывает на степень зрелости и выполненности зерна. Зрелое и выполненное зерно имеет более высокую плотность, чем менее зрелое. Разницу в плотности зерна и примесей используют при сортировании зерна и его очистке. Вследствие разницы в плотности различных компонентов, составляющих зерновую массу, в том числе и зерен основной культуры, происходит самосортирование зерна при перемещениях и встряхиваниях. При уборке в фазе полной спелости плотность зерна достигает максимальной величины в наиболее короткие сроки. Срок этот увеличивается при уборке в фазе восковой спелости. Зерну, убранному в фазе молочной спелости, для достижения максимальной плотности требуется особенно длительный срок. С повышением температуры достижение максимума плотности ускоряется.

Пленчатость и лузжистость

Пленчатостью называется процентное содержание в зерне цветковых пленок (ячмень, просо, рис, овес), плодовых оболочек (гречиха) или семенных оболочек (клещевина). При характеристике семян масличных культур (подсолнечник, сафлор) пленчатость заменяется термином лузжистость. Содержание пленок характеризует ценность зерна для переработки. Чем выше пленчатость, тем относительно меньше в нем питательных веществ. Наличие пленок усложняет и удорожает переработку пленчатых культур. От плотности и массы пленок зависит выход крупы. Зерно с механическими повреждениями При уборке урожая часть зерна получает механические повреждения. Эти повреждения подразделяются на две группы: дробление зерна и микроповреждения. При дроблении зерна раскалываются вдоль или поперек, появляются плющеные зерна. К зернам с микроповреждениями относят зерна, у которых полностью выбит зародыш, повреждены оболочки над зародышем и около зародыша поврежден эндосперм.

Трещиноватость зерна

Особое место среди различных видов механических повреждений занимает трещиноватость. Она появляется в результате неблагоприятных условий уборки, механических воздействий при обмолоте, неправильной сушки, неблагоприятных условий хранения. Трещины могут быть крупными, выходящими наружу, видимыми невооруженным глазом, и мелкими, внутренними, не различимыми при осмотре. Трещиноватость усложняет переработку зерна, увеличивает производственные потери и снижает выходы наиболее ценных видов готовой продукции. Механические свойства зерна При переработке в муку и крупу зерно подвергается различным видам механического воздействия. Интенсивность этих воздействий, их технологический эффект, количество и качество вырабатываемых продуктов находятся в тесной связи с механическими свойствами зерна. Под механическими свойствами зерна понимается способность его сопротивляться разрушению с одновременным изменением формы, т. е. упруго и пластически деформироваться под действием внешних механических сил. Механические свойства зерна находят выражение в сопротивлении деформированию, разрушению и пластичности. Характерной особенностью зерна является анизотропия, т. е. неодинаковость его свойств по различным направлениям. Особенно ярко эта особенность проявляется при оценке механических свойств зерна. О механических свойствах зерна можно судить только на основании массовых наблюдений с последующей обработкой материалов методами математической статистики. При переработке зерна в муку основным процессом является его измельчение, на что затрачивается от 50 до 70% всей энергии, расходуемой на мельнице. Не вдаваясь в рассмотрение сложных взаимосвязей различных механических свойств зерна (твердость, упругость, пластичность и т. д.), наиболее важным свойством зерна, которое следует учитывать при его измельчении, является прочность, т. е. сопротивление механическому разрушению.

Прочность зерна измеряют в средней пробе массой 3 кг. Среднюю пробу размалывают на лабораторном вальцовом станке при определенных условиях. Прочность выражают работой, затрачиваемой на образование единицы новой поверхности зерна при измельчении, определенной методом ситового анализа. Прочность зерна зависит от его структуры, влажности, температуры, сортового и видового состава, почвенно-климатических условий произрастания и других еще недостаточно выясненных факторов. Влажность оказывает очень сильное влияние на прочность зерна и связанные с ней показатели удельного расхода энергии, процента извлечения и производительности мельницы. Сухое зерно имеет свойства хрупкого, а влажное – пластического тела. Повышение влажности резко ухудшает технологический эффект. Повышение температуры увеличивает прочность зерна. При понижении температуры зерно становится более хрупким и с большей легкостью разрушается. Влияние влажности и температуры на механические свойства зерна, видимо, связано с коллоидно-химическими изменениями его полимеров с коллоидными свойствами (белков, углеводов). Твердость (твердозерность), под которой понимается сопротивление, оказываемое телом проникновению в него другого тела, т. е. местная прочность на вдавливание с соответствующим данному виду деформации характером напряженного состояния, для различных участков эндосперма изменяется в широких пределах (от 39 до 167 н/мм2). В центральных участках эндосперма микротвердость в целом выше, чем в периферийных. Микротвердость эндосперма стекловидной пшеницы в два раза выше, чем мучнистой. Механические свойства оболочек и эндосперма твердой пшеницы сильно различаются. Микротвердость эндосперма зерна твердой пшеницы в два с лишним раза выше, чем микротвердость оболочек. У зерна мягкой пшеницы эти различия, особенно при мучнистой структуре, небольшие. При высокой влажности (17-20%) величина микротвердости оболочек выравнивается и становится примерно одинаковой независимо от структуры, сорта и района произрастания (20㪱 н/мм2).

Аэродинамические свойства зерна

Аэродинамические свойства зерна – это особенности его поведения в воздушном потоке. Движущееся зерно в воздухе встречает сопротивление (давление), которое зависит от ряда факторов. Давление воздушного потока на находящееся в нем тело зависит от массы тела, его размеров, формы, состояния поверхности, относительной скорости движения и расположения зерна, а также состояния воздушной среды. Скорость витания связана с коэффициентом парусности: она обратно пропорциональна корню квадратному из коэффициента парусности. Аэродинамические свойства зерна и его примесей используют при очистке и сортировании зерновой массы. Воздушным потоком из зерновой массы выделяют мертвый органический сор (кусочки соломы, мякину, полову). Вторичный пропуск через воздушный поток позволяет выделить многие семена сорных растений. Скорость витания зерна и его примесей устанавливают экспериментально в пневматических классификаторах разной конструкции.

Зараженность зерна вредителями При неблагоприятных условиях хранения, в неподготовленных и необеззараженных хранилищах в зерновой насыпи развиваются вредители, клещи и насекомые. Вредители наносят значительный ущерб зерну: поедают его, загрязняют своими трупами, линочными шкурками и экскрементами, способствуют повышению влажности и развитию микроорганизмов. Между количеством вредителей в пшенице до ее переработки и количеством вредителей в муке существует тесная связь. Из зараженного зерна получается зараженная мука, при этом уменьшается ее выход и увеличиваются отходы. Зольность отдельных фракций муки возрастает. Мука приобретает темный цвет. Темные и с повышенной зольностью фракции муки отходят в более низкие сорта, выход муки высших сортов уменьшается. На сохранности зерна сказывается не только видимая зараженность, но и скрытая.

3.1.5.Требования к качеству зерна. Пороки зерна

Показатели качества зерна:

1. Басизная влажность 14,5, не более 15%

2. Зольность не более 2%

3. Натура (для каждого класса отдельная)

4. Абсолютная масса (масса тысячи зерен)

5. Стекловидность (прибор – диафаноскоп)

6. Засоренность зерна (примеси сорные и зерновые)

Лекция "Часть 2" также может быть Вам полезна.

7. Зараженность амбарными вредителями (не допускается)

8. Внешний вид, вкус, запах, цвет

Зерно обычно содержит сорную (остатки смолы, семена сорных растений, комочки грунта) и зерновую (дефектные зерна основной культуры) примеси Сорная примесь сжимает товарную ценность зерна, создает очаги повышенной влажности, что повышает риск самосогревания и порции зерна.

Определение примесей

В крупно семенных культурах (кукуруза и горох) крупную сорную примесь выделяют из средней пробы в ручную без просеивания. Крупными считают примеси, по своим размерам превышающие зерно основной культуры. Выделенную крупную сорную примесь взвешивают по фракциям и выражают в процессах по отношению к массе средней пробы. Такие, используют соответствующее сито, проводят определение содержания явно выращенной сорной и зерновой примеси в зерне и крупе. Остаток с каждого сита (сход) разбивают вручную на анализной доске, при помощи шпателя или пинцета выделяются отдельные реакции примесей. Если в пробках и навесках зерна обнаружена вредная примесь – спорынье, куколь, то ее определяют в дополнительной навески и содержание каждого вида вредной примеси вычисляют в процентах к массе взятой навески. При повышении влажности зерна возрастает риск самосогревания, которое является результатом дыхания зерна – аэробного окисления глюкозы и анаэробного спиртового и молочного брожения с выделение теплоты. По увеличению кислотности зерна можно судить о степени свежести зерна и муки. В результате самосогревания или прокисания зерна увеличивается содержание уксусной и молочной кислоты. Для определения кислотности зерна применяют воздушную болтушку размолотого зерна или водную, спиртовую или эфирную вытяжку. В зерно и продукты могут попасть вредные вещества: – остаточное количество пестицидов, применяемые при выращивании зерновых культур; – остаточное количество ядохимикатов, используемые в хранилищах зерна; – ядовитые вещества, образовывающиеся в зерне в результате развития микроорганизмов. Перезимовавшие в поле или морозобойное зерно может поражаться грибами рода Fusarim. Рост которых приводит к накоплению токсичных веществ. Определение токсичных свойств зерна приводят с помощью тонкослойной хроматографии и люминесцентного анализа.

Сыпучесть. Проявляется в самосортировании зерна (в результате толчков при движении нарушается однородность массы и легкие фракции оказываются на поверхности зерна, а тяжелые – внизу). Благодаря сыпучести зерновую массу легко перемещать иневмотранстортом и механически. С увеличением W и засоренности ее легкими примесями сыпучесть снижается. Скважистость – наличие в зерновой массе меж зерновых скважин, заполненным воздухом.