Зърносъхранение и хлебопроизводство

[Mozo]

КОНСПЕКТ

по

дисциплината “Технология на зърнoпреработването и хлебопроизводството”

Част I. Технология на зърнoпреработването

1. Технологични свойства на зърното и зърнената маса. Обща структура на зърното и микроструктура на ендосперма.
2. Окачествяване на зърното. Основни понятия. Класификация на показателите за окачествяване на зърнена маса.
3. Съставяне на млевни партиди и зърнени смеси.
4. Подготовка на зърнената маса за преработка:
4.1. Приемане и сепариране от примеси по показателите: геометрични размери; плътност; аеродинамични, магнитни и електростатични свойства;
4.2. Кондициониране на зърнена маса. Видове. Основни фактори и процеси, протичащи при кондициониране;
4.3. Суха и мокра обработка повърхността на зърната;
4.4. Технологични схеми за подготовка на зърнена маса за преработка.
5. Раздробяване на зърнена маса
6. Смилане на зърнена маса
6.1. Шротуване на зърнена маса;
6.2. Сортиране на грисодунстови продукти;
6.3. Обогатяване на грисодунстови продукти;
6.4. Разтваряне на грисодунстови продукти;
6.5. Измилане на грисодунстови продукти.
7. Tехнологични схеми за смилане на пшеница;
8. Tехнологични схеми за смилане на царевица;
9. Tехнологични схеми за смилане на ръж;
10. Tехнологични схеми за смилане на тритикале.


ЛИТЕРАТУРА
1. Балджиев. Д. Н., А. П. Кръстева - Технология на зърнените продукти, Пловдив,2006;
2. Егоров Г.А – Управление технологическими свойствами зерна, Воронеж, 2000;
3. Егоров Г.А. - Технологические свойства зерна, Москва, Агропромиздат, 2005;
4. Кръстева А. П., Д. Балджиев. – Основи на зърнопреработването, Пловдив, 2006


1. ТЕХНОЛОГИЧНИ СВОЙСТВА НА ЗЪРНОТО И ЗЪРНЕНАТА МАСА

Зърното като суровина има стратегическо значение и е решаващ фактор за икономиката на една страна. Ето защо из­ползването му трябва да бъде максимално ефективно т.е. да се обезпечава максимален добив на готова продукция с най-добро качество при относително минимални експлоатационни разходи.
Тази задача се решава само при умело управление свойствата на зърната в процеса на преработка, с използването на прогресивни технологии и високоефективно обзавеждане. Техно­логът-специалист трябва да умее да оценява технологичните до­стойнства на зърното, респективно на зърнената партида, пос­тъпваща за преработка в мелницата, като се отчитат инди­видуалните особености на партидите и се подбират оптимални режими за подготовка и смилане на зърнената маса.
Натрупаните знания за физичните, физикохимичните, биохимичните и технологичните свойства показват, че при деформиране на зърното, поведението му като реологично тяло е обусловено от следните предпоставки:
1. Зърното представлява сложно съставно тяло - състои се от органично свързани, рязко разнородни тъкани: ендосперм, зародиш и обвивки.
2. Зърното е анизотропно тяло (т.е. с неравномерно разпределени свойства) не само поради различия в структурата и химичния състав на анатомичните части, но и поради различия в самите анатомични части.
3. Зърното е биологично активно образувание - жив ор­ганизъм разполагащ с биологична система, управляващото въз­действие на която подчинява, протичащите в зърното процеси, във всички етапи от неговото развитие.
4. Зърното е полимерно тяло, тъй като е изградено основно от биополимери, белтъчини, въглехидрати и др.
За комплексна оценка на зърнената маса, като суровина за получаването на грисодунстови продукти и брашна, е удобно да се използва понятието технологичен потенциал. Той се фор­мира под влияние на биологическите особености на сорта, поч­вено-климатичните условия и комплекса от агротехнически ме­роприятия.
В зърнопреработвателната промишленост технологич­ният потенциал се определя от два основни показателя:
1. Съотношението между анатомичните части и преди всичко от съдържанието на ендосперм в зърното.
2. Физическите възможности за разделяне на анато­мичните части на зърното в процеса на преработката до самостоятелни продукти.
Технологичният потенциал на зърното показва възмож­ността за вероятното изменение на технологичните и пот­ребителските му свойства. Те се опре­делят от млевното качество на зърнената маса и от хлебопекарното качество на полученото от нея брашно.
Анатомическите особености на зърната играят важна роля във формирането на технологичния потенциал, а също и в системата за организация и водене на технологичния процес в мелниците.
Съотношението на масата на отделните анатомични части определя потенциалния добив на продуктите при преработката им. Дълбоката браздичка при пшеницата, ръжта и тритикале съществено усложнява задачата за избирателно смилане на културите. Определено значение има структурата на цветните плеви при арпата, ечемика и овеса, обвивките, конфигурацията на алейроновия слой и др.




ОБЩА СТРУКТУРА НА ЗЪРНОТО И МИКРОСТРУКТУРА НА ЕНДОСПЕРМА

Резултатите от многочислени опити и научни разработки показват, че съотношението на масата на анатомичните части на зърното варира в зависимост от сорта, едрината, изпълнеността на зърната и други фактори. В таблица 1 е посочено съотношението на анатомичните части на различни зърнени култури.

Съотношение на анатомичните части на различните зърнени култури
(% спрямо абс. сухо вещество)
Таблица 1
Култура
Цветни плеви
Обвивка
Ендосперм
Зародиш със щитче


плодови
семенни
0бщо
алейронов слой
Брашнено ядро
общо

Пшеница
-
3,5  4,4
1,1  2,0
5,6  8,9
6,3  8,9
77,0  85,0
83,5  92,0
1,4  3,8
Ръж
-
5,1  7,5
4,7  7,0
11,1  14,4
9,2  12,2
70,8  77,7
81,7  89,2
3,4  4,3
Тритикале
-
7,0  7,8
2,4  4,2
9,0  13,0
8,5  10,0
76,0  78,0
82,0  87,0
2,0  4,0
Арпа
14  35
1,2  1,5
1,0  1,5
1,5  2,5
3,0  6,0
64,0  78,0
70,0  75,0
1,5  4,5
Ечемик
8  15
3,5  4,0
2,0  2,5
2,5  3,5
4,0  5,5
72,0  78,0
75,0  81,5
2,5  3,0
Овес
20  40
2,5  4,0
2,0  2,4
3,0  4,5
9,0  2,5
49,0  63,0
61,5  65,0
2,8  3,5
Царевица
-
-
-
5,0  8,0
2,2  3,3
77,0  82,0
78,0  84,0
8,0  15,0

От данните в таблицата е видно, че стойностите на всички анатомични части варират. Например количеството на ендосперма при различни партиди пшеница варира от 77 % до 85 %, а при ръжта – от 71 % до 78 %. Затова и потенциалните възможности на зърнените партиди и култури са различни.
Ендоспермът е най-важната и ценна част на зърното. Той се състои основно от белтъчини и нишесте. Количеството на белтъчните вещества при различните сортове и видове пшеници варират около 8%13%, при различните сортове ръж - около 7%, при тритикале до 13%, при царевица 6%9% и т.н. Счита се, че пшеницата съдържа средно около 82,5% ендосперм. Той се състои от брашнено ядро и алейронов слой - 8 %, над който са разположени обвивките (семенни и плодови) -7% и зародиш - 2,5%. Изграден е от тънкостенни клетки, изпълнени с нишестени зрънца, между които са разположени белтъчни вещества с бледожълтеникавокафяв цвят. Колкото по-едро е зърното, толкова по-голямо е съдържанието на ендосперма, спрямо масата му. Според много автори съществува висока корелация между количеството на ендосперма и добива на брашно.
Микроструктурата на ендосперма е определяща и има голямо значение за технологичните свойства на зърното. При съзряването му, в ендосперма се натрупват запасни хранителни вещества, необходими на зародиша, (главно нишесте и белтъчини). Нишестето се формира във вид на гранули, сферични, елипсовидни или други форми. Промеждутъкът между тях, напълно или частично, се запълва с белтъчни вещества, които образуват матрица и „циментират” нишестените зрънца. На фиг.5 ясно се очертават стените на клетките на ендосперма на пшеница (2), едрите (4) и малките (1) нишестени гранули и прик­репеният върху тях белтък (3).


Белтъчините се прикрепят към малките, нишестени гранули и им предават ъгловатост и огра­ниченост. Понякога белтъчната матрица(6), обхваща цяла група нишестени зърна. Тънките, белтъчни пластини останали от протоплазмата слепват нишестените зърна, при което в разстоянието между оформените групички се получават свобод­ни въздушни ивици.
При различните зърнени култури големината на нишес­тените гранули е от 160 m и не варира в широки граници за кул­турата. Размерите на нишестените гранули на ори­за са от 2 10 m и се изменят в най-малък диапазон.
При меките пшеници между белтъчните прослойки и ни­шестените зрънца не съществува здрава връзка, даже много от гранулите нямат белтъчна прослойка. При ориза белтъчините не образуват непрекъсната матрица, което обяснява и крехкостта на оризовото ядро (фиг.6). За ръжта (фиг.7) и тритикале (фиг.8) е характерно същото.
Изследванията на много учени са позволили да се установи, че технологичните свойства на зърната основно зависят от ендосперма Въз основа на оценките за особеностите на мик­роструктурата на ендосперма е положен анализа за грануломет­ричния състав и геометричната характеристика на нишестените гранули. Според Г. А. Егоров те се разделят на три фракции: гранулите с диаметър по-голям от 18µm се отнасят към едрите нишестени зърна, с диаметър от 1018µm - към средната фракция, а с

диаметър от 29µm - към дребната. Чрез съвършена методика за определяне на нишестените гранули и точност при анализите, Даиров посочва данни за гранулометричния състав на нишестето и количествена оценка на особеностите на микроструктурата му. За определяне на варирането в размера на нишестените зрънца са изследвани от 30 000 до 100 000 гранули. Геометричната им характеристика се оценява по средния диаметър на гранулите (d), измененията в обема им (V), площта на външната повърхност на гранулите (F) и отношението (V/F). Чрез този анализ е направена количествена оценка на особеностите на микроструктурата на ендосперма на пшеници от различни райони, сортове и зърна с различна едрина и стък­ловидност.
В количествено отношение основната маса (повече от 90%) във всички случаи са дребните нишестени зрънца, а едрите са около 3%. При определяне на обема на различните фракции гранули, първо място заемат гранулите от средната фракция, а второ - тези от едрата фракция. По малко от 20% заемат гранулите, принадлежащи към дребната фракция. 3аключението от изследванията позволило на автора да твърди, че в пшеничните зърна основната маса от нишестето се фор­мира във вид на гранули с диаметър около 9µm. Несъмнено това, според Даиров, се съгласува с твърдостта на пшениците. В твърдите пшеници се формират по-малко дребни гранули, а доминират - средните. При сортовете се отчита относително постоянство в едрината на нишестените зрънца, което до голяма степен доказ­ва, че микроструктурата на ендосперма е генетически обуслове­на.Определено значение има и едрината на зърната. С на­маляване на едрината на зърното се увеличават средните и дребните фракции нишестени гранули.При тези изследвания се установяват промени на нишес­тените гранули в центъра на ендосперма и периферията му. Ус­тановено е, че в субалейроновия cлой нишестените гранули са малко. Това най-вероятно е свързано с нарастване съдържание­то на белтъчините и повишаване на микротвърдостта на периферните зони на ендосперма. При анализа се установява, че при различ­ните типове и сортове пшеница, микротвърдостта на алейро­новия слой е значително стабилна, а типът, сортът и почвено­ - климатичните условия влияят на микроструктурата на централните части на ендосперма.
Върху микроструктурата на ендосперма влияят вла­гата и температурата. Например при навлажняване и нагряване на зърното до 40°С, сумарният обем на нишестените гранули в алейроновия слой се увеличава с повече от 90%, а в централните части на ендосперма до 60%. Най-сериозно се влияят едрите и средни гранули.
Установено е, че колкото повече са средните и едрите гранули в ендосперма, толкова по-лесно се смила зърното и по-пълно се отделя той от покривните тъкани. Отноше­нието V/F също влияе върху технологичните свойства, като с нарастването на стойността му се подобрява млевното качество.
По-голямото количество от дребни нишестени гранули при някои сортове, твърдят авторите, намалява водопоглъща­телната способност на брашното. Снижава се формоустойчи­востта и обемният добив на хляба, приготвен от такова брашно. Върху хлебопекарното качество влияе и нееднаквата степен на повреждане на нишестените гранули при смилане.
Изследванията върху микроструктурата на ендосперма доказват, че млевното качество на зърното зависи от геомет­ричната характеристика на нишестените зрънца и от тяхното по­фракционно разделение. Особено влияние оказва съдържанието на дребните гранули - до 9µm, средният диаметър и опре­делящото размера на гранулите отношение V/F.
Обвивките покриват зърното отвън и предпазват ендос­перма и зародиша от повреди, болести, плесени, бактерии и др. Те са плодови и семенни и съдържат пентозани, лигнини и целу­лоза.
Плодовите обвивки се състоят от три слоя клетки, разпо­ложени надлъжно и напречно на оста на зърното. В зряло със­тояние клетките на втория слой са кухи и служат като резервоар за вода. Клетките на най-вътрешния слой са плътно прилепнали, което има голямо значение при задържането и пренасянето на влага от повърхностните слоеве към ендосперма на зърната..
Семенните обвивки се състоят от три слоя: горен проз­рачен, водозадържащ, пигментен среден слой и най-долен хиа­линов слой, съдържащ безцветни клетки и пентозани. Цветът на зърното зависи от пигментния слой.
Към семенната обвивка плътно прилепва алейроновият слой (горният краен слой на ендосперма). Той се състои от ня­колко реда паренхимни клетки, които не съдържат нишесте, но са запълнени с тъмножълти мазнини, белтъчини и минерални вещества. Белтъчините на алейроновия слой са неглутенопо­добни, те не участват в образуването на глутена.
Дебелината на алейроновия слой и обвивките на раз­личните култури зависят oт сортовите особености на зърното, от почвено-климатичните условия при вегетацията на растенията и затова се колебаят в твърде широки граници.
Общата дебелина наплодовите и семенните обвивките и алейроновия слой, спо­ред Егоров, при ръжта е 120170µm, при пшеницата - 5590µm, а при ориза - 3040µm. Този фактор и сферичността на зърното определят и по-малкото съдържание на ендосперм в ръжените зърна.
На фиг.9 е показан разрез на периферната част на зър­но, на което ясно личат отделните анатомични части и тяхната микроструктура.

При смилане обвивките и алейроновият слой трябва мак­симално пълно да бъдат отделени, за да се получи брашно с добри качествени показатели. Съществена роля в този процес има конфигурацията на клетките.
По микроструктура клетките на плодовите и семенните обвивки не се различават съществе­но и затова проблемът с тях е по-лесно решим. Конфигурацията на клетките позволява тяхното раздробяване на по-едри части­ци, които в технологичния процес се отделят чрез пресяване или обогатяване.
При алейроновия слой има съществено различие във формата и размерите на клетките. Те са с дебели и непрозрачни стени, разположени са радиално и имат форма на многостенна призма. Запълнени са със зърнести белтъчни телца (алейронови телца), обединени в една цяла матрица. Установено е, че при срязване алейроновите зрънца падат oт матрицата и в нея се образуват празнини. Следователно матрицата свободно лежи в клетката и ако зърното е сухо, при разрушението му матрицата и алейроновите зрънца изцяло падат от клетката. Сложната конфигурация на клетките и микрострукту­рата на алейроновия слой съществено затруднява отделянето му от ендосперма.
Нееднократно са правени опити да се установи непос­редствената връзка между дебелината на покривните тъкани и технологичните свойства на зърното. Това не се е отдало на из­следователите, поради намесването и на други фактори. Така например Калинчук установява, че при арпата, с намаляване размера на зърното се увеличава сумарната дебелина на пок­ривните тъкани с 15 до 20%. С изменение на едрината на зърна­та се променя и ендоспермът, а така също и показателите, характеризиращи структурно-механичните свойства на зърната. Ето защо не може едностранно да се определи влиянието им върху технологичните свойства.
При хидротермична обработка на пшеница се забелязва изменение на дебелината на покривните тъкани. При температура 45°С на зърната на високостъкловидна пшеница, според Егоров, дебелината на плодовите обвивки се увеличава с 10%, на семенните - със 70%, а на алейроновия слой – с 8%. За зърна с брашнест ендосперм тези изменения са от три до пет пъти по-малки. Промени обаче, настъпват и в ендосперма, което потвърждава твърдението, че не само дебелината на покривните тъкани влияе върху промените на технологичните показатели, респективно върху млевното качество на зърнената маса.

Целият материал: