 |
Характеристика сырья как объекта переработки в муку
|
|
|
|
Введение
В агропромышленном комплексе Республики Беларусь значительное место принадлежит зерноперерабатывающей промышленности. Мукомольную, крупяную и комбикормовую промышленности считают важным звеном этого комплекса, поскольку они обеспечивают производство основных продуктов питания людей – муки и крупы, а также обеспечивают получение комбикормов для кормления животных, птицы и т. д.
Основным сырьем для производства муки, крупы и комбикормов служит зерно. Производство зерна и его переработка с древнейших времен занимали важное место в жизни людей. На основе современных технологий и оборудования достигнут высокий уровень реализации технологического потенциала зерна. Дальнейшее развитие зерноперерабатывающей промышленности направлено на создание многофункционального технологического оборудования, упрощение технологических схем, сокращение процесса, снижение эксплуатационных и энергетических затрат. Рыночные условия диктуют расширение ассортимента муки и крупы, в том числе специальных сортов: для диетического питания, детского питания, для мучных кондитерских изделий и т.п.
В конспекте лекций по дисциплине «Технология муки, крупы и комбикормов» описаны основные свойства сырья, влияющие на качество готовой продукции; теоретические научные основы процессов, происходящих при переработке зерна и других видов сырья в готовую продукцию; основы технико-экономической оценки технологических процессов производства муки, крупы и комбикормов; рассмотрены технологические схемы переработки зерна в муку и крупу, технологические схемы производства комбикормов.
Технология муки
Продукция мукомольного производства
|
|
|
Вырабатываемая на мукомольных заводах Республики Беларусь продукция делится на три категории: основные продукты, побочные продукты, и отруби. К основным продуктам относят: мука, крупа, крупка, отруби пищевые, хлопья зародышевые пшеничные пищевого назначения.
Мука вырабатывается из зерна пшеницы, ржи, тритикале, а также из смеси двух зерновых культур – пшеницы и ржи, ржи и тритикале. В небольших количествах вырабатывают муку из овса, гречихи, кукурузы, ячменя и других культур. Вырабатывают следующие виды и сорта муки.
Из зерна пшеницы вырабатывают:
– муку пшеничную общего назначения следующих сортов: крупка, экстра, высший отборный, высший, крупчатка, первый отборный, первый, второй отборный, второй, обойная;
– муку пшеничную с высоким содержанием отрубянистых частиц;
– муку макаронную – высшего сорта (крупку), первого сорта (полукрупку) из твердой и мягкой пшениц;
– муку второго сорта из твердой пшеницы.
Из зерна ржи: – муку ржаную хлебопекарную сеяную, обдирную, обойную;
Из зерна тритикале: – муку хлебопекарную сеяную, обдирную, обойную; муку тритикалевую высшего и первого сорта.
Наиболее высокие сорта пшеничной и ржаной муки содержат меньше белка, жира, клетчатки, пентозанов, золы и сахаров, чем мука второго сорта и обойная. Это объясняется тем, что мука высоких сортов формируется из внутренних слоев эндосперма, которые состоят в основном из крахмала и некоторого количества, белков высокого качества.
Мука высоких сортов имеет наименьший средний размер частиц. В ней меньше содержание водорастворимых веществ, учитывая повышенное качество белка. Мука высоких сортов пшеницы и ржи содержит минимальное количество витаминов группы В и минеральных веществ, которые находятся в периферических частях зерна и в нее не попадают.
Качество пшеничной и ржаной муки по химическому составу и другим показателям отличается, так ржаная мука содержит на 10...15 % меньше белков, которые в обычных условиях не образуют клейковину. Меньше в ржаной муке и крахмала в результате увеличения количества клетчатки, пентозанов, сахаров, слизей.
|
|
|
Основным отличительным признаком муки является цвет, который выражается в единицах белизны или органолептической оценкой. Цвет муки меняется в зависимости от содержания в ней периферийных частей – оболочек, которые отличаются от эндосперма цветом. Чем больше в муке частиц оболочек, тем ниже сорт муки и хуже ее качество.
Качество муки оценивают также крупностью, количеством и качеством клейковины, а также рядом других показателей. Хлебопекарные свойства пшеничной муки оцениваются количеством и качеством клейковины и числом падения.
Рассмотренные выше показатели качества индивидуальны для различных сортов муки из пшеницы, ржи и тритикале. Помимо индивидуальных существуют признаки и показатели качества, которые носят общий характер, т. е. они свойственны для муки любого сорта, назначения, независимо из какого сырья она получена. Так, влажность муки должна быть не более 15,0 %.
Запах муки должен быть свойственен данной муке, без посторонних запахов, не затхлый, не плесневелый.
Вкус должен быть свойственен продукции из данного сырья и не должен иметь посторонних привкусов. Содержание минеральных примесей определяется путем разжевывания пробы муки. При этом не должно ощущаться хруста. Качество клейковины в муке должно быть не ниже
II группы.
На мукомольных заводах также вырабатываются хлопья зародышевые пшеничные пищевого назначения и отруби пищевые.
К побочным продуктам мукомольных заводов относят: отруби, зернопродукты кормовые. Отруби получают при помолах пшеницы и ржи и тритикале после извлечения эндосперма.
Зернопродукты кормовые и отходы зерновые получают в подготовительном отделении мукомольного завода.
Характеристика сырья как объекта переработки в муку
Зерно является дорогим сырьем. В общих затратах на производство муки и крупы на долю зерна приходится более 90 %. Поэтому важно использовать зерно с наивысшей эффективностью, т. е. обеспечить максимальный выход готовой продукции, наилучшее ее качество при минимальных удельных эксплуатационных расходах.
|
|
|
Технологические свойства зерна в значительной степени определяются его структурой, соотношением масс анатомических частей, а также распределением по ним химических веществ: белков, крахмала, клетчатки и др. Особенности анатомического строения зерна оказывают решающее влияние на организацию и ведение технологии муки, крупы и комбикормов. Например, наличие глубоко проникающей бороздки у зерна пшеницы, ржи и тритикале существенно влияет на организацию избирательного измельчения крахмалистой части эндосперма при сортовом помоле. Все значения существенно варьируют. Например, содержание крахмалистого эндосперма в зерне пшеницы у разных партий различается на 8 %, в зерне ржи почти на 7 % и т.д. Поэтому неодинаковы и потенциальные мукомольные достоинства зерна. Для пшеницы можно принять, что в среднем содержание крахмалистого эндосперма равно 82,5 %, плодовых и семенных оболочек (в сумме) 7 %, алейронового слоя 8 %, зародыша
со щитком 2,5 %.
На содержание эндосперма значительное влияние оказывает крупность зерна. Чем крупнее зерно, тем содержание эндосперма выше.
На рисунке 1 представлены продольный и поперечный разрезы зерновки пшеницы.
Анатомически зерновка делится на три части: эндосперм, зародыш и оболочки – защитный покров зерна. Каждая из этих частей, в свою очередь, также имеет сложное строение и состав. При производстве сортовой муки и крупы наружные покровы необходимо выделить в виде побочных продуктов (отрубей, мучки, лузги), а эндосперм зерна (ядро) превратить в готовую продукцию. Алейроновый слой – это часть (краевой слой) эндосперма. У пшеницы и ржи он обычно сформирован из одного ряда клеток, но иногда встречаются двойные клетки. Установлено, что зерно пшеницы с более развитыми оболочками отличается пониженными, мукомольными свойствами. С одной стороны, у такого зерна меньше эндосперма, с другой – затрудняется разделение эндосперма и наружных покровов зерна при помоле (ухудшается так называемая вымалываемость зерна).
|
|
|
При сортовом помоле требуется отделить внутреннюю часть эндосперма от алейронового слоя. Клетки алейронового слоя и зародыша сохраняют жизнедеятельность, в то время как клетки оболочек и крахмалистой части
|
| Продольный разрез зерна-риса: 1 – цветковые пленки; 2 — ядро; 3 — плодовые и семенные оболочки; 4 — алейроновый слой; 5 — крахмалистая часть эндосперма; 6 — зародыш. |
Продольный (а) и поперечный (б) разрезы зерновки пшеницы:
1 — плодовые оболочки; 2 — семенные оболочки; 3 — алейрововый слой;
4 – крахмалистая часть эндосперма; 5 — зародыш
Рисунок 1 – Продольный и поперечный разрезы зерновки пшеницы
эндосперма омертвели. Эта особенность существенно влияет на все свойства зерна, что подробнее рассматривается при анализе его биохимических свойств.
Но особенно важное технологическое значение имеет микроструктура крахмалистой части эндосперма зерна, т. е. той части, которая является источником сортовой муки или крупы.
При формировании зерна в клетках эндосперма накапливаются запасные питательные вещества, главным образом крахмал и белок. Крахмал формируется в виде гранул сферической, эллипсоидальной или ограненной формы. Промежуток между гранулами полностью или частично заполнен белковыми веществами, которые образуют матрицу для гранул крахмала и цементируют их.
Физические свойства сыпучих материалов оцениваются большим числом показателей, определяющих различные стороны этих свойств.
Форма и линейные размеры зерна влияют на выбор сит воздушно-ситовых сепараторов, триеров, а также на характеристику рабочих органов измельчающих или шелушильных машин, определяет плотность укладки его при формировании слоя и особенности перемещения зерна при транспортировании. Важное значение эти показатели имеют при гидротермической обработке зерна.
Крупность является важной характеристикой зерна. Чем крупнее зерно, тем больше относительное содержание эндосперма, тем выше потенциальный выход муки или крупы.
Многочисленные данные показывают, что мукомольные свойства зерна мелкой фракции ниже, чем зерна крупных фракций. С уменьшением размеров (толщины) зерна закономерно снижается общий выход муки.
Выравненность зерна по крупности также играет важную роль в технологии муки и крупы, в особенности в последнем случае.
Характеристику рабочих органов сепарирующих и измельчающих машин можно подобрать точнее для более однородного по крупности зерна.
Натура зерна. Натурой называется масса 1 л семян в граммах. Она зависит от многих факторов: сферичности, плотности, крупности, состояния поверхности зерен, наличия примесей в зерновой массе, их вида и т. д.
|
|
|
Масса 1000 зерен – важный показатель технологических свойств зерна. Она положительно коррелирует с крупностью зерна, его стекловидностью, плотностью, содержанием эндосперма (ядра).
Стекловидность используют при оценке зерна пшеницы, ржи, ячменя, риса. Считается, что зерно более высокой стекловидности отличается и более высокими технологическими свойствами.
С повышением стекловидности зерна его мукомольные свойства улучшаются. В мукомольном производстве принята следующая классификация зерна пшеницы по стекловидности: менее 40 % –
низкостекловидное, от 40 до 60 % – средней стекловидности, выше 60 % – высокостекловидное. При формировании помольных партий рекомендуется стекловидность поддерживать в пределах 50...60 %.
Плотность можно рассматривать как комплексную характеристику, суммарно отражающую такие показатели физико-химических свойств зерна, как структура, химический состав, масса 1000 зерен, стекловидность и т. п. Величина, обратная плотности, есть удельный объем. Мукомольные свойства зерна с повышением плотности улучшаются.
Структурно-механические свойства увязывают структурные особенности материала с его реакцией на механическое воздействие. Эти свойства определяют процесс измельчения зерна, шелушения и шлифования семян крупяных культур, выход и качество продуктов дробления, расход электроэнергии на измельчение зерна и различных компонентов комбикормов.
Главными критериями оценки механических свойств материалов служат их прочность и твердость. Для зерна измеряют микротвердость. В последнее время в практику входит оценка пшеницы по твердозерности.
Твердозерность является условным показателем структурно-механических свойств зерна. Она отражает особенности измельчения зерна и связана со структурой и прочностью эндосперма.
Твердозерная пшеница хорошо вымалывается, отруби содержат мало крахмала. Мягкозерная пшеница отличается более прочной связью клеток субалейронового слоя с алейроновым, что обеспечивает плохую вымалываемость отрубей.
Химический состав зерна и его анатомических частей. Зерно хлебных и крупяных культур характеризуется высоким содержанием крахмала, семена бобовых культур богаты белком, а иногда и жиром. Химические вещества неравномерно распределены по анатомическим частям зерна, что связано с различной органической функцией зародыша, эндосперма и оболочек, а также цветковых пленок.
Оболочки отличаются повышенным содержанием клетчатки, зародыш и алейроновый слой – белков и липидов, крахмал присутствует только в эндосперме (без алейронового слоя). Заметно различаются анатомические части зерновки по зольности, что используют на практике для контроля качества сортовой муки.
Таблица 1 – Содержание основных химических веществ в зерне, % с. в.
| Культура | Белок | Крахмал | Клетчатка | Жиры | Зольность |
| Пшеница | 10....20 | 60...75 | 2...3 | 2...2,5 | 1,5...2,2 |
| Рожь | 8...14 | 58...66 | 1,8...3,2 | 1,7...3,5 | 1,7...2,3 |
| Тритикале | 11...23 | 49...57 | 2...3 | 3...5 | 1,8...2,2 |
В оболочках содержатся главным образом не усваиваемые человеческим организмом вещества. Зародыш и алейроновый слой содержат много белка, но в них много и жира, присутствие которого в муке резко уменьшает возможный срок ее хранения. Поэтому алейроновый слой и зародыш должны быть удалены в отруби в процессе размола зерна. Крахмал, как основное запасное питательное вещество для нового растения, формируется только во внутренней части эндосперма, расположенной под алейроновым слоем.
Белки, способные образовывать клейковину, также расположены только в крахмалистой части эндосперма пшеницы, ячменя, ржи, тритикале. В оболочках много клетчатки, лигнина, пентозанов.
Неравномерно распределены химические вещества и в пределах эндосперма. Анализ показывает, что по мере продвижения от его центра к периферии возрастает содержание биологически ценных соединений: белков, витаминов, минеральных веществ. Клетки алейронового слоя имеют толстые стенки, не поддающиеся ферментам пищеварительного тракта человека, поэтому включать алейроновый слой в муку практически бесполезно. Кроме того, в нем велико содержание липидов, что при хранении муки отрицательно влияет на ее качество.
Резко неравномерно распределены по анатомическим частям зерновки и ферменты. Например, если принять активность липоксигеназы для целого зерна за единицу, то для зародыша она составит около 7, а для крахмалистой части эндосперма только 0,40. Активность протеиназ в зародыше в 8...13 раз выше, чем в эндосперме, а в алейроновом слое в 50...70 раз. Несомненно, это связано с сохранением жизнедеятельности клеток алейронового слоя и зародыша.
Основное количество витаминов сосредоточено в алейроновом слое и зародыше, т. е. в тех частях зерна, клетки которого сохранили жизнедеятельность и обеспечивают развитие нового растения из семени. В связи с удалением зародыша и алейронового слоя в побочные продукты, крупа и сортовая мука имеют невысокое содержание витаминов и других биологически важных веществ.
В процессе помола на отдельных технологических системах мука формируется из различных областей эндосперма зерна, поэтому химический состав индивидуальных потоков муки и их технологические свойства заметно варьируют.
Подготовка зерна к помолу
Основные этапы переработки зерна: подготовка зерна к размолу, размол зерна в муку, хранение и упаковка муки в тару.
Для получения кондиционной муки необходима тщательная подготовка зерна, которая включает следующие основные операции: формирование помольных партий, очистку зерна от примесей, очистку поверхности зерна сухим или влажным способами, гидротермическую обработку зерна.
|
|
|
