Курс лекций по "Технология"

      Бобовые культуры дают плод - боб, который условно называют зерном. Под створками боба находятся семена. Семя состоит из двух семядолей, покрытых семенной оболочкой и соединенных ростком, который состоит из зачатков стебля, почечки и корешка. Форма зерен разнообразная: округлая (горох); линзовидная (чечевица); почковидная, овальная, удлиненная (фасоль).  

      Пшеница (Triticum)

      Пшеница - важнейшая продовольственная культура, занимающая первое место в Российском и мировом производстве зерна: урожайность 30-40 центнеров с гектара, отличается высоким содержанием эндосперма (80-84 %), что дает высокий выход сортовой муки.

        
       Плодовые оболочки 1 зерна имеют нескольких рядов клеток, масса их 4-6 %. Семенные оболочки 2 тонки, хрупки, состоят из пигментного и гиалинового слоев, их масса 2-2,5 %. В состав оболочек входят пентозаны и гемицеллюлозы (43-45 %), клетчатка (18-22 %), азотистые вещества (4-5 %), в небольшом количестве сахара, жиры; их зольность 4-5 %. Оболочки не представляют пищевой ценности и в процессе переработки удаляются, так как попадание их в готовую продукцию снижает их внешний вид и пищевую ценность.  
      Алейроновый слой 3 состоит из одного ряда крупных толстостенных клеток, заполненных мелкозернистым содержимым. В состав алейронового слоя входит около 40 % белков (альбумины, глобулины), 10 % жира, 6 % сахара, 10 % клетчатки, 10-13 % золы, водорастворимые витамины, гемицеллюлозы, пентозаны; их масса 4-9 %. Так как оболочки клеток состоят из неусваиваемых углеводов, при переработке в сортовую муку алейроновый слой отбрасывают.

      Эндосперм 4 занимает всю внутреннюю часть зерна; состоит из крупных паренхимных клеток, заполненных крахмалом и частицами белков. В зависимости от степени заполнения клеток, обусловленной различным содержанием белков и степенью их связи с крахмальными зернами, размером и формой крахмальных зерен, эндосперм может быть стекловидным, мучнистым, частично стекловидным. Стекловидная пшеница отличается от мучнистой более высоким содержанием белка, большой плотностью и твердостью, что способствует увеличению выхода муки высших сортов и с более высокими технологическими показателями.

      В состав эндосперма входят (%, в пересчете на сухое вещество): крахмал - 80, белки - 14 (преимущественно, клейковинообразующие глиадин и глютенин), сахара - 2, жир - 1, пентозаны 2, клетчатка - 0,15 %. Продукты, полученные из эндосперма, отличаются хорошим вкусом , цветом высокой усвояемостью, но содержат незначительное количество зольных элементов и витаминов, что снижает их биологическую ценность.

      Зародыш 5 отделен от эндосперма щитком, имеет две почки: листовую и корешок. Состав зародыша, %: жиры - 12-15; углеводы - 20-25; белки - 40; клетчатка - 2; зола- 6; много витаминов, активных ферментов; их масса 2-3 %. При переработке зародыш удаляют, так как он содержит много жиров, представленных глицеридами непредельных жирных кислот, легко разлагающихся и прогоркающих.

      Состав  зерна пшеницы в целом, в %: влаги - 15; крахмала - 65-68; белков - 15; сахаров - 3; жиров - 2-2,5; гемицеллюлоз - 8; клетчатки - 2; золы - 2.  
      Белки пшеницы представлены в основном нерастворимыми в воде глиадином и глютенином, которые при набухании увеличиваются в 200-300 раз, образуя клейковину. Пшеничные белки содержат все незаменимые аминокислоты, хотя метионин и лизин в недостаточном количестве.

      Углеводы представлены крахмалом, клетчаткой, пентозанами и сахарами - сахарозой, глюкозой, фруктозой, при прорастании появляется мальтоза.  
      Жиры содержат олеиновую, пальмитиновую, линолевую и линоленовую кислоты, легко прогоркают; из жироподобных веществ встречаются фосфолипиды, стерины, каратиноиды и витамин Е - токоферол.  
      Из зольных элементов в пшенице обнаружены фосфор, калий, магний, меньше железа, кальция, микродозы марганца, мели, цинка.  
     В пшенице содержатся витамины В₁, В₂, В₆, РР, Е, Н.

      Классификация пшеницы: на территории Российской Федерации выращивают мягкую пшеницу (90 %), твердую и в небольшом количестве полбу.

      Мягкая  пшеница (Triticum aistivum или Triticum vulgare) отличается рыхлым безостным колосом или с остями средней длины, направленными в сторону от стержня колоса; стебель - полая соломина; форма зерна - овальная, округлая; цвет от красно-коричневого до светло-желтого; бородка хорошо различима; бороздка глубокая, образует в зерне замкнутую линию; консистенция эндосперма различная - от мучнистой до стекловидной. Зерно мягкой пшеницы используют для выработки хлебопекарной и кондитерской, в небольшом количестве - макаронной муки.  

      Твердая пшеница (Triticum durum) значительно отличается от мягкой: колос плотный с длинными остями, направленными параллельно стержню; соломина заполнена соединительной тканью; зерно длинное; цвет от светлого до темно-янтарного; бородка развито слабо, не различима; бороздка открытая, неглубокая; эндосперм стекловидный. Используют твердую пшеницу для производства макаронной муки и в качестве улучшителя для хлебопекарной.

      Полба (Triticum monococcum и Triticum dicoccum) - ненастоящая пшеница, имеет зерно, покрытое цветочными пленками. Распространена мало, используется для производства крупы.

    Качество  зерна пшеницы регламентируется требованиями ГОСТ Р 52554-2006, в соответствии с которым пшеница делится на шесть типов: I - мягкая яровая краснозерная, II - яровая твердая, III - мягкая яровая белозерная, IV - мягкая озимая краснозерная, V - мягкая озимая белозерная, VI - озимая твердая. Типы подразделяются на подтипы в зависимости от окраски и стекловидности.

      С делением зерна на типы и подтипы  связана технологическая характеристика пшеницы. Для пшеницы ГОСТ Р 52554-2006 введено деление на классы, показывающее дальнейшее ее использование.

      По  технологическим достоинствам мягкую пшеницу делят на три группы.  
      Сильная - пшеница некоторых селекционных сортов, имеющая зерно с высоким содержанием белка (более 14 %0, стекловидность не менее 60 %, дающая высокий выход сырой клейковины хорошего качества. Мука из такой пшеницы образует упруго-эластичное, не разжижающееся тесто, хлеб получается большого объема и правильной формы. Особенность сильной пшеницы - способность улучшать хлебопекарные достоинства помольных партий смесей сильной и слабой пшеницы, называется улучшителем, пригодна для изготовления макаронной муки.

      Слабой называется доброкачественная пшеница, отличающаяся низким содержанием белка (менее 11 %), мучнистым эндоспермом с общей стекловидностью менее 40 %, низким выходом клейковины, недостаточно эластичной. Мука из такой пшеницы дает хлеб малого объема, сильно расплывающийся. Мука пригодна для кондитерского производства.

      Средняя пшеница является наиболее распространенной группой: имеет средние показатели: в помольных партиях, используемых для выработки хлебопекарной муки, составляет большую часть, называется наполнителем. Используется пшеница преимущественно для выработки муки хлебопекарной, макаронной, кондитерской; крупы манной, пшеничной, "Полтавка", "Артек", крахмала, спирта.

      Рожь (Secale cereale)

      Рожь - вторая по значению хлебная культура. Образует соцветие в виде рыхлого короткоостистого колоса призматической или веретенообразной формы. Являясь перекрестно-опыляющейся культурой, рожь не имеет резкого различия между ботаническими разновидностями. Известны две формы культурной ржи - озимая и яровая. Урожайность - 25-30 центнеров с гектара.  
      Зерно ржи по внешним признакам отличается от пшеницы: оно более длинное и тонкое, зародышевый конец явно заострен; бородка глубокая, но менее развита,чем у пшеницы; на тупом конце зерна имеется бороздка, едва различимая. Так как масса одного зерна ржи почти в 1,5 раза меньше, чем у пшеницы, в равных по массе партиях число зерен ржи и их суммарная поверхность значительно больше. Общая стекловидность зерна ржи составляет 40%.  
      Рожь отличается химическим составом зерна, в %: крахмал - 63, белки - 10-12, жир - 2,5, сахара - 5-6, клетчатка - 2,5, пентозаны - 9-10, зола - 2, витаминов (В₁, В₂, РР) меньше, чем у пшеницы, ферменты (a-, b-амилаза) более активные.  
      Существенная разница заключается в том, что в обычных условиях белки ржи при набухании не образуют клейковину. Доля альбуминов, глобулинов и продуктов их гидролиза составляет около половины всех азотистых веществ ржи. По аминокислотному составу белки ржи более полноценные.  
     Крахмал ржи отличается низкой температурой клейстеризации (46-62 градуса), высокой вязкостью и медленным старением клейстера, что обуславливает медленное черствение ржаного хлеба. В зерне ржи имеется большое количество сахаров, растворимых гемицеллюлоз и гумми-слизей, состоящих на 75-80 % из высокомолекулярных пентозанов, дающих вязкие растворы.

      Жиры ржи более устойчивы благодаря присутствию токоферолов.  
     Характерным для ржи является общее высокое содержание водорастворимых веществ, составляющее 12-17 %.

      Используют  рожь для производства хлебопекарной муки и красного ржаного солода. Хлебопекарные особенности муки из ржи зависят от физико-химических свойств крахмала, растворимых белков и слизей, обусловливающих вязкость теста.  

      Лекция 12. 

      Товарная  классификация зерна и требования стандартов

      к его качеству 

      В основе государственной системы  управления качеством зерна лежит  его стандартизация. Она позволяет  систематизировать зерно по определенным качественным группам, создать крупные партии зерна одного качества, выявить недоброкачественное. Оценка качества зерна проводится по нескольким стандартам: государственные закупки осуществляются по стандартам на зерно заготовляемое, зернохранилища передают его в переработку по стандартам на зерно поставляемое целевое (распределяемое, мукомольное, крупяное, пивоваренное и другое), при использовании на посев оценка производится по стандартам на зерно семенное. При оценке качества зерна используют стандарты на правила отбора проб и методы испытаний.

      В стандартах на зерно заготовляемое для всех культур установлена классификация - деление на типы и подтипы по ботаническим признакам, районам и способу выращивания и другим. Устанавливаются также базисные (расчетные) и ограничительные кондиции; указывается, что у данной культуры является основным зерном, сорной и зерновой примесью.

      Базисные  кондиции - нормы качества, которым должно отвечать созревшее зерно; устанавливаются по основным показателям качества зерновой массы - влажность, содержание сорной и зерновой примеси, натура, зараженность вредителями. Закупочные цены устанавливают на зерно базисных кондиций.  
      Ограничительные кондиции отражают предельно допустимые пониженные (по сравнению с базисными) требования, при которых зерно еще может быть принято.

      Стандарты на зерно распределяемое и целевое устанавливают нормы, которым должно соответствовать качество зерна, передаваемого в переработку. Эти требования более строгие, чем при заготовках, так как на элеваторах зерно подсушивается и освобождается от большей части примесей. Кроме того, в целевых стандартах предусмотрены дополнительные показатели, учитывающие требования соответствующей отрасли переработки.  

      Физические  свойства зерновых масс

      С ы п у ч е  с т ь - подвижность зерновой массы. Зерновая масса легко занимает емкость любой конфигурации и свободно вытекает из емкости через отверстия. Сыпучесть проявляется в самосортировании зерна: при встряхивании легкие фракции зерна и примесей движутся ("всплывают") к поверхности насыпи, а тяжелые оседают вниз. Способность зерновой массы перемещаться вниз под действием силы тяжести определяется углом естественного откоса. Сыпучесть зависит от влажности зерновой массы, состояния поверхности, присутствующих примесей, размера и формы зерен.  

      С к в а ж и  с т о с т  ь - наличие в зерновой массе межзерновых скважин, заполненных воздухом. Скважистость (в %) определяется по формуле S = (V - v)100/V, где V - общий объем зерновой массы; v - истинный объем зерновой массы. Величина скважистости изменяется в широких пределах: просо 30 %, овес 50 %, подсолнечник 80 %. Благодаря скважистой структуре зерновая масса хорошо обдувается воздухом при вентилировании и газируется при дезинфекции.

      Сорбционные свойства обусловлены скважистостью зерновой массы и капиллярно-пористой коллоидной структурой зерновки (суммарная активная поверхность зерна ржи и пшеницы в 20 раз больше внешней поверхности зерновки). Сорбционные свойства необходимо учитывать при хранении и перевозке зерна (относительная влажность воздуха и товарное соседство).

      Теплофизические свойства зерна низкие. Зерновая масса обладает большой тепловой инерцией. Положительное значение - возможность консервирования зерна холодом, так как охлажденное зимой зерно сохраняет свою температуру и летом; отрицательное - возникновение локальных очагов самосогревания в результате развития микробиологических процессов.

      Аэродинамические  свойства - способность зерна перемещаться в воздушном потоке с различной скоростью витания, характеризуется коэффициентом парусности К_п, измеряемым в 1/м. К_п = fd_вF/G,  
где f - коэффициент, учитывающий форму зерна; d_в - плотность воздуха, кг/м³; F - площадь наибольшего поперечного сечения, перпендикулярного вектору скорости воздуха, м²; G - масса зерновки, кг.  
Парусность зерна связана со скоростью витания V_в( в м/с) формулой

      V_в = (g/K_п)^-2, где g - ускорение свободного падения, м/с².