Характеристика зерна и зерновых масс

Зерно – плод однодольных злаковых растений. Возможность и целесообразность использования зерна различных культур на те или иные цели определяется, прежде всего, особенностями их химического состава.

По химическому составу зерно принято разделять на три группы: богатые крахмалом, белком и жиром.

К первой группе относят зерно, содержащее в среднем 70-80% углеводов и 10-15% белков. Эта группа представлена злаками и гречихой.

Во вторую группу входят семена бобовых, содержащие около 25-30% белков и 50-55% углеводов.

Третья группа объединяет масличные культуры, семена которых богаты жиром. Содержание жира в них составляет 25-35%, белка 20-40%.

В практике зерно часто классифицируется в зависимости от целевого назначения его использования.

Так принято деление зерна на мукомольное, крупяное, фуражное, техническое и посевное.

Для получения муки главным образом используют зерно пшеницы и ржи, а также незначительное количество зерна кукурузы, ячменя и риса.

К крупяным культурам относят: просо, гречиху, рис, ячмень, овес, горох, пшеницу.

К фуражным - овес, ячмень, кукурузу.

К техническим - ячмень, масличные культуры, рожь и др.

Однако, подразделение зерна по целевому назначению носит условный характер, т.к. зерно одной культуры может быть использовано на различные цели.

Химический состав зерна и семян колеблется в широких пределах в зависимости от почвенно-климатических условий, генетических особенностей сорта и т.д.

Хлебные злаки

К зерновым хлебам (семейство злаковых) относятся важнейшие продовольственные культуры: пшеница, рожь, ячмень, овес, кукуруза, просо, сорго, рис. В эту группу включают гречиху, которая относится к другому семейству (гречишные).

Хлебные злаки принято делить на две группы:

Хлеба первой группы, или типичные настоящие хлеба (пшеница, рожь, ячмень, овес), имеют как яровую, так и озимые формы (пшеница, рожь, ячмень) или относятся к ранним яровым (пшеница, рожь, ячмень, овес).

Хлеба второй группы или просовидные, ненастоящие хлеба (кукуруза, просо, гулица, сорго, рис, гречиха) – это, как правило, поздние яровые культуры.

У всех хлебных злаков зерно представляет собой односемянный плод с тонким около плодником, плотно сросшимся с семенем. Ботаническое название такого плода зерновка. Аналитическое строение зерна имеет важное значение для его переработки, т.к. каждая его часть отличается по своему химическому составу.

Зерновка у многих хлебов (ячменя, проса, овса) бывает покрыта чешуями или пленками. Зерно, заключенное в чешую, называют обычно пленчатым в отличие от голых зерен, легко освобождаемых от чешуи при обмолоте (рожь, пшеница).

Зерно имеет выпуклую спинную сторону и плоскую брюшную, вдоль которой у хлебов первой группы видна продольная борозда.

В нижней части зерновки располагается зародыш, выступающий в виде небольшого ноготка.

Зародыш расположен несколько косо на краю выпуклой части зерна. На противоположной зародышу части, в верхнем конце зерновки у пшеницы, ржи и овса имеется хохолок.

По внутреннему строению зерно состоит из трех основных частей: оболочки, эндосперма и зародыша.

Оболочки богаты клетчаткой и защищают семя от воздействия внешней среды. Различают наружную или плодовую, и семенную оболочки. На их долю в зерне пшеницы приходится от 5,6 до 8,95, ржи 7,4-15%. На долю зародыша приходится от 1,4 до 3,2% - у пшеницы, у ржи- 2,4-3,7%. Внутренняя часть зерновки, или мучнистое ядро называется эндоспермом, на его долю приходится у пшеницы 80-84%, у ржи - от 70,4 до 78,0 %.

В эндосперме различают периферический слой, непосредственно прилегающий к оболочке. Этот слой чрезвычайно богат биологически активными веществами, его называют алейроновым слоем. Под алейроновым слоем располагаются крупные тонкостенные клетки разнообразной формы, занимающие всю внутреннюю часть эндосперма.

Эти клетки заполнены крахмальными зернами различной величины, в промежутках между которыми расположены белковые вещества.

Крахмальные зерна у каждого хлебного злака имеют свои характерные вид и форму, что дает возможность при микроскопическом исследовании различать муку разных хлебов и установить примеси.

От количественного соотношения анатомических частей зерна, имеющих разную пищевую ценность, зависят выход и состав муки. Неравномерность распределения основных химических соединений по отдельным анатомическим частям зерновки позволяет при измельчении зерна получить муку, отличающуюся по химическому составу. Технические приемы, используемые в мукомольном производстве, позволяют отделить оболочки вместе с алейроновым слоем (в виде отрубей), а измельченный эндосперм при этом дает муку с пониженным содержанием минеральных веществ, белков и витаминов.

Пшеница. Из 22 видов важнейшее пищевое значение имеют 2 вида пшеницы- твердая и мягкая. Пшеница по биологическим особенностям бывает озимой и яровой. Средняя урожайность озимой пшеницы выше, чем яровой, но зерно яровой пшеницы имеет более высокие хлебопекарные свойства. Кроме того, по цвету зерна различают краснозерную и белозерную. 95 % валового сбора пшеницы приходится на долю мягкой, хлебопекарной, а лишь 5% составляет доля твердой, идущей для выработки макаронного сырья.

Рожь. Из 12 видов выращивается лишь один- рожь посевная озимая культура. Кроме производства муки рожь используется для выработки солода.

Ячмень. Может быть как озимым, так и яровым. В зерне ячменя мало белка, что делает его ценным сырьем для производства пива. Из ячменя получают две крупы ячневую и перловую.

Овес - яровая культура. Высокое содержание в овсе белка, жира, клетчатки и витаминов определяет его значительные пищевые и вкусовые достоинства. Из овса получают ряд продуктов для диетического и детского питания: крупы, толокно, галеты, заменители кофе, печенье и др. однако, вследствие повышенного содержания липидов, продукты выработанные из овса среди зерновых наименее стойки при хранении.

Рис находится на втором месте в мире по валовому сбору после пшеницы. Зерно риса богато крахмалом, но довольно бедно белком. Рис в основном используется для выработки крупы, а также получения муки и крахмала.

Кукуруза третья по значению в мире зерновая культура. Около 25% получаемого в мире зерна кукурузы используется непосредственно в пищу, остальное служит сырьем для различных отраслей перерабатывающей промышленности. Особо велико значение этой культуры как кормовой, в этом случае ее выращивают не для получения зерна, а зеленой массы, которую используют либо в свежем виде, либо в засилованном виде.

Просо – важнейшая крупяная культура. Получаемую из него крупу называют пшеном, просо также используют для получения солода при производстве спирта.

Гречиху возделывают для получения зерна и как медоносное растение.

Качество зерна оценивают по органолептическим признакам (по ГОСТ), влажности, засоренности (наличие зерновой и сорной примеси), зараженности вредителями хлебных запасов (количество экземпляров на 1 кг зерна).

Определяются также такие показатели как:

-натурная масса или “натура” – масса 1 л зерна, выраженная в граммах

-абсолютная масса-масса 1000 зёрен в граммах. При прочих равных показателях зерно тем качественнее, чем выше его абсолютная масса

-выравненность-степень равномерности отдельных зерен в массе

-стекловидность-характеризует консистенцию эндосперма зерна, степень связанности белка с крахмалом эндосперма. Чем прочнее эта связь, тем выше технологические свойства зерна и выход муки. Зерна могут быть полностью стекловидные, полностью мучнистые и частично стекловидные.

-содержание клейковины, находящейся в прямой зависимости от содержания белка

-пленчатость - т.е. количество цветных пленок в пленчатом зерне.

Иногда определяют и химические показатели, но они не включены в ГОСТы.

Свойства зерновой массы. В качестве объекта хранения и переработки рассматривают не просто зерно, а зерновую массу. Зерновую массу рассматривают как физическое тело, обладающее определенными свойствами.

Зерновая масса по структуре неоднородна. Помимо зерен основной культуры в зерновой массе могут содержаться различного рода примеси (сорные и зерновые). На поверхности зерна и примесей всегда присутствуют различного рода микроорганизмы. В массе зерна могут также жить и размножаться вредители (насекомые, клещи и грызуны).

Зерновая масса обладает определенными физическими свойствами. При работе с зерном прежде всего необходимо учитывать следующие его свойства: сыпучесть, самосортирование, скважистость, сорбционные и теплофизические свойства.

Сыпучесть характеризуется коэффициентами внешнего и внутреннего трения, определяемого путем измерения угла трения и угла естественного откоса.

На сыпучесть влияют: форма зерен, размер, состояние поверхности, по которой самотеком перемещают зерновую массу. Примеси и повышение влажности снижают сыпучесть.

Самосортирование –при перемещении зерновой массы наблюдается неравномерное распределение входящих в нее компонентов по отдельным участкам насыпи. Это ведет к самосогреванию, слеживанию, т.е. самостортирование- явление нежелательное.

Скважистость. Промежутки между твердыми частицами в зерновой массе, заполненные воздухом, получили название скважин. Наличие скважин (межзерновых пространств) в зерновой массе влияет на многие физические и физиологические процессы, протекающие в ней. Скважистость- это отношение объема, занятого промежутками между твердыми частицами зерновой массы, к общему объему зерновой массы, выраженное в процентах. Скважистость зависит от формы, упругости, размеров и состояния поверхности зерен, от количества и состава примесей и влажности зерновой массы.

Воздух, перемещающийся по скважинам, способствует передаче теплоты путем конвекции и перемещению влаги через массу зерна. Значительная газопроницаемость зерновых масс позволяет использовать это свойство для продувания их воздухом или вводить в них пары различных веществ, применяемых для обеззараживания (дезинфекции). Это необходимо и для сохранения жизнеспособности семян.

Сорбционные свойства. Зерно и семена всех культур обладают способностью поглощать (сорбировать) из окружающей среды пары различных веществ и газы. Может наблюдаться и обратный процесс- выделения (десорбции) этих веществ в окружающую среду.

Зерна и семена являются капиллярно-пористыми, коллагедными телами. Между тканями и отдельными клетками зерна имеются макро- и микрокапилляры и поры, увеличивающие активную поверхность зерна по сравнению с истинной в несколько тысяч раз. Этим и объясняется значительная сорбционная емкость зерновых масс.

Рациональные режимы сушки, хранения или транспортирования зерновых масс могут быть осуществлены только с учетом сорбционных свойств.

Гигроскопичность зерновой массы- это её способность сорбции и десорбции паров воды. Она объясняется в основном капиллярно-пористой структурой зерна и наличием в них гидрофильных коллоидов. Влага распределяется в зерновой массе неравномерно: наибольшей гигроскопичностью обладает зародыш, меньшей- оболочки, еще меньшей- эндосперм. Мелкие, крупные и битые зерна обладают большей гигроскопичностью, чем крупные, т.к. у них больше активная поверхность и крупные зародыши.

Отдельные зерна и зерновая масса в целом обладают такими теплофизическими свойствами, как теплоемкость, теплопроводность, температуропроводность. Удельная теплоемкость зерна в 2 раза больше, чем воздух, но меньше удельной теплоемкости воды. Зерновая масса обладает низкой теплопроводностью и температуропроводностью. Положительное значение этого заключается в том, что даже в теплое время года в массе зерна можно сохранять низкую температуру, т.е. консервировать зерновую массу холодом. Отрицательное же значение низкой тепло - и температуропроводности заключается в том, что в зерне содержится много микроорганизмов, клещей и насекомых, и выделяемая ими теплота будет задерживаться, что приведет к повышению температуры или даже самосогреванию зерна.

Термовлагопроводность - это перемещение влаги, обусловленное градиентом температур. Перемещение влаги в виде конденсата водяных паров по направлению потока теплоты может сопровождаться скоплением ее в отдельных участках зерновой массы, что весьма нежелательно. Это явление достигает иногда таких размеров, что становится возможным не только набухание зерен, но и их прорастание.

 

Переработка зерна в муку

Мука представляет собой продукт, полученный из зерна путем дробления или размола, в процессе которого тщательно отделяют отруби и зародыш, а эндосперм доводят до требуемой крупности помола.

По роду злака из которого она получена, различают муку пшеничную, ржаную, кукурузную, ячменную и др.

Обычно муку характеризуют по выходам и по сортам: крупчатка, высший, 1, 2, обойная (для пшеничной), обойная, обдирная, сеяная (для ржаной).

Производственный процесс на мельнице можно разделить на пять основных этапов:

прием сырья, хранение зерна на мельнице, подготовка зерна к помолу, помол зерна в муку, выбой и хранение муки.

Основными технологическими этапами является подготовка зерна к помолу и помол зерна.

Выбор операции и их последовательность при измельчении зерна зависят от того, какой ведут помол обойный или сортовой.

Наибольшее количество стадий имеет технологический процесс при помоле зерна пшеницы в сортовую муку, он включает:

- драной процесс – грубое дробление зерна и отбор фракций с различной дисперсностью (крупок и дунстов);

- сортировочный процесс – сортирование полученных продуктов по крупности;

- драной вымол – вымол оболочек зерна на конечных системах драного процесса;

- процесс обогащения крупок – обработка крупок на шлифовочных системах, с целью удаления оставшихся частиц оболочек;

- размольный процесс – размол обогащенных крупок и дунстов в муку;

- размольный вымол – вымол частиц оболочек на конечных системах размольного процесса.

При сортовом помоле ржи, позволяющем получить так называемую сеяную муку, из общей технологической схемы помола зерна исключаются стадии обогащения и шлифования крупок.

Мукомольные качества зерна. Организация технологического процесса, его параметры, выход и качество конечного продукта, зависят от совокупности ряда свойств зерна, которое обозначено термином “мукомольное качество зерна”.

К мукомольным качествам пшеницы относятся стекловидность, зольность, натурная масса (натура), крупность зерна, к косвенным показателям, влияющим на мукомольную оценку зерна, влажность и засоренность.

В стекловидной пшенице эндосперм представляет собой монолитную массу, состоящую из крахмала и белковых веществ, в которой крахмал прочно связан с белком. Такие пшеницы дают в среднем большой выход муки, особенно муки высоких сортов.

Чем больше зольных элементов в зерне (эндосперм зерна), тем больше его и в муке, полученной из этого зерна. Зольность зерна мягкой пшеницы 1,26-2,97%, а твердой 1,32-3,04%.

Более высокая натура указывает на лучшее развитие эндосперма, и, следовательно, на лучшие мукомольные качества зерна. Чем выше натура зерна, тем выше выход продукции. Натурная масса колеблется от 620 до 870 г/л.

Крупное и мелкое зерно различается по своему качеству. Зерно мелкое имеет относительно более высокое содержание оболочек, а содержание эндосперма в нем понижено.

Зародыш в щуплом зерне развит нормально и поэтому он составляет больший процент от общей массы зерна.

Зольность мелкого зерна выше. При размоле мелкого, а тем более щуплого зерна снижается выход и качество муки.

Содержание влаги в зерне значительно влияет на технологические и структурно-механические свойства зерна.

При увлажнении зерна изменяется свойство отдельных его частей, в первую очередь повышается пластичность оболочек, а эндосперм становится менее прочным.

Влажное зерно (16-18%) в силу своей пластичности с трудом поддается измельчению. При этом снижается выход продукта и возрастает удельный расход энергии. Сухое зерно легко поддается измельчению, но хрупкие оболочки зерна легко измельчаются и, попадая в муку, повышают её зольность.

От содержания примесей зависит не только выход, но и качество муки, так как многие примеси могут влиять на органолептические свойства муки.

Рожь характеризуется теми же показателями, что и пшеница, отличается от нее некоторыми особенностями, что отражается на технологических и структурно-механических свойствах ржи.

Рожь по сравнению с пшеницей содержит меньше эндосперма, но больше оболочек. Сткловидность низкая, зерно мучнистое. Полустекловидное зерно встречается редко. Общая стекловидность 15-40%, зольность 1,5-2,3%, натурная масса 710-750 г/л.

Составление помольных партий. Под составлением помольных партий понимают смешивание партий зерна, различного по качеству, для образования общей партии зерна с определенными мукомольными и хлебопекарными свойствами.

Согласно “Правилам организации и ведения технологических процессов на мельницах” партии зерна хранятся по типам, внутри типов по стекловидности и другим признакам.

Зерно пшеницы смешивают по одному из следующих показателей – влажности, зольности, стекловидности, содержанию клейковины.

Ставная смесь должна обеспечить производство муки с максимальным выходом, высокими показателями по белизне, зольности и хлебопекарным качествам. Смесь получают общей зольностью около 2%, стекловидностью 50-60%.

Смешивание зерна - наиболее действенный способ использования дефектного зерна, т.е. с пониженными и хлебопекарными свойствами. При этом стремятся получить муку удовлетворительного хлебопекарного качества.

Особое значение при оценке хлебопекарного достоинства пшеницы придается ее силе. Понятие “сила пшеницы” является интегральным показателем и характеризует способность муки из этого зерна давать хлеб высокого качества и максимального выхода.

Сила пшеницы в первую очередь связана с количеством и свойствами ее клейковинного белка. Однако на силу как характеристику технологических свойств муки в той или иной степени оказывают влияние все без исключения компоненты зерна и особенно ферментативные окислительные системы.

Характеристика силы зерна пшеницы во многом связана с определёнными биологическими особенностями, наследственными свойствами зерна. Так, с точки зрения их силы предпочтительнее сорта пшеницы яровой краснозерной.

В зависимости от способности давать муку определённого качества зерно подразделяют на три группы: сильное, среднее, слабое.

Сильные пшеницы называют также пшеницами - улучшителями за их способность при смешивании с зерном слабой пшеницы давать возможность получать муку высокого качества. Средние по силе пшеницы такой способностью не обладают, но при использовании для помола таких пшениц получают муку достаточно высокого качества.

Использование слабых пшениц без применения пшениц – улучшителей не позволяет получить муку, удовлетворяющую требованиям хлебопекарной промышленности.

Компоненты помольной смеси вследствие их разнокачественности готовят к помолу отдельно.

Подготовка зерна к помолу предусматривает: предварительную очистку зерновой массы от примесей, гидротермическую обработку (кондиционирование), смешивание зерна различного качества (составление помольной смеси), обработку поверхности зерна и окончательную, её очистку.

Очистку зерновой массы от примесей проводят в два этапа: вначале с помощью сепараторов от примесей, отличающихся от основного зерна по толщине и ширине (легкоотделимая примесь), а затем с помощью триеров, от примесей, отличающихся по длине и форме (трудноотделимые примеси). Для отделения металлопримесей на различных этапах обработки зерна устанавливают магнитоуловители.

Следующим этапом подготовки зерновой массы является обработка поверхности зерна. При этом с поверхности удаляют частицы почвы и пыль, попадающие на зерно при уборке и хранении, а также значительную часть микрорганизмов. При обработке поверхности зерна происходит также частичное отделение оболочек. Поверхность обрабатывают сухим способом с помощью обоичных и щелочных машин или мокрым способом в моечных машинах.

Очищенное зерно подвергается влаго-тепловой обработке (гидротермической – ГТО).

Задача ГТО заключается в том, чтобы снизить прочность эндосперма и повысить прочность оболочек. Это позволит при помоле получать продукты из отдельных анатомических частей зерна, отличающихся по размеру, что даст возможность отделить оболочки от эндосперма путем просеивания через сита.

На мукомольных заводах применяют два метода ГТО: холодное и скоростное кондиционирование.

Холодное кондиционирование заключается в увлажнении зерна при последующей его отлежке (отволаживании) в бункерах (закромах).

При скоростном кондиционировании зерно вначале обрабатывают паром, а затем моют в холодной воде т.к. в этом случае температура резко изменяется, то воздействие на зерно происходит с большей скоростью и длительность отволаживания сокращается.

Непосредственно перед помолом зерно доувлажняют до 0,3-0,5% и после отволаживания в течение 20-40 минут направляют на помол.

Помол зерна в муку – важнейшая стадия технологического процесса производства муки. За счет помола из одной и той же партии зерна удается получить различные сорта муки, отличающиеся химическим составом, пищевой ценностью, органолептическими и технологическими свойствами. Одной из задач помола является получение муки с частицами, однородными по размеру (однородным гранулометрическим составом).

При производстве обойной муки помол состоит в измельчении всех анатомических частей зерна до частиц одинакового размера.

При выработке сортовой муки измельчению подвергают лишь эндосперм, а зародыш, оболочки и алеироновый слой выделяют в виде отрубей.

П о м о л ы:

разовые повторительные

простые сложные

 

Без ситовеечного и шлифовочного процессов

С сокращенным ситовеечным процессом

С развитым ситовеечным и шлифовочным процессом

 

Разовые помолы применяют лишь для измельчения зерна, идущего на корм сельскохозяйственных животных.

На современных мельницах муку получают путем многократного и постепенного измельчения зерна на вальцовых станках с последующим просеиванием получаемых продуктов (повторительный помол).

Помол осуществляется в два этапа, получивших в мукомольном производстве название драный и размольный процессы. Основная задача драного процесса заключается в снятии оболочек и получении крупок.

На стадии размольного процесса получения крупки измельчают до размеров, соответствующих требуемому размеру частиц муки.

Основным аппаратом для измельчения зерна и крупок является вальцовый станок. После прохождения вальцового станка измельченный продукт попадает в аппарат для просеивания – рассев.

Сочетание вальцового станка и рассева в мукомольном производстве получило название системы.

Полученные с первых драных систем продукты с помощью рассевов сортируют на крупные (более 1000 мкм) и мелкие (350-1000 мкм) крупки, дунсты (170 – 350 мкм) и муку (менее 170 мкм).

Крупки могут различаться по добротности, т.е. по содержанию эндосперма. Если крупки получены из центральных частей эндосперма, то они имеют низкую зольность и являются “чистыми”.

Если же крупки получены из периферийных частей зерна, то они содержат частицы алейронового слоя, что повышает их зольность, такие крупки называют сростками.

Сортирование крупок по добротности получило название процесса обогащения и осуществляется с помощью аппаратов – ситовеек.

На ситовеечных машинах крупки и дунсты сортируют по крупности и плотности. Ситовейки работают следующим образом: сортируемый продукт подается на наклонные сита, совершающие возвратно-поступательные движения, снизу сит подается воздух, в потоке которого удерживаются более легкие частицы (менее добротные крупки), а тяжелые крупки из чистого эндосперма легко проходят через сито.

Одна из фракций крупной крупки, получаемой с ситовеек – манная крупа, выход которой при помоле пшеницы составляет 2-3%.

Чем меньше помольных систем используется для получения муки – тем выше ее сорт.

Мука макаронная в отличие от хлебопекарной муки характеризуется значительно большим размером частиц и, по существу, представляет собой смесь крупок различного размера и дунстов.

Выход макаронной муки при помоле твердых пшениц составляет от 25 до 60% от общей массы перерабатываемого сырья, одновременно получают муку хлебопекарную 2 сорта.

Требования к качеству муки. Свежесть – характеризуется запахом, вкусом (органолептика) и кислотностью.

Хруст – не допускается, т.к. он появляется при помоле недостаточно очищенного зерна.

Влажность – не должна превышать 15%.

Вредные примеси – ядовитые дикорастущие семена не должны превышать 0,05%, причем отдельные виды растений (илиотроп и триходесмы седой) не допускаются.

Зараженность вредителями хлебных злаков – не допускается.

Металлопримеси – не допускаются.

Крупность помола – важнейший показатель качества.

Физико-химические и биохимические процессы, протекающие при переработке зерна в муку и муки в хлеб, существенно зависят от степени измельчения, т.к. в первую очередь поглощение кислорода при помоле и хранении муки тесно связано с величиной её суммарной поверхности, что имеет большое значение для скорости формирования теста и количества воды, поглощаемой при этом процессе. Кроме того, имеется тесная связь крупности помола с химическим составом муки и, следовательно, с её хлебопекарными свойствами.

Требования к пшеничной муке. Зольность муки является основным показателем ее качества, чем выше зольность, тем больше в ней отрубей, тем ниже её сорт.

Пшеничная мука содержит много углеводов и в достаточном количестве белки. Белки пшеничной муки обладают водопоглотительной способностью, которую учитывают при приготовлении хлебных изделий. Благодаря этой способности при замесе теста белковые вещества набухают, образуя клейковину – вязкую массу.

От качества клейковины зависят технологические свойства муки: упругость теста, его вязкость, пористость др. клейковина хорошего качества – светло-желтая, темная клейковина – показатель муки низкого качества.

Хлебопекарные достоинства муки определяются ее газообразующей способностью, цветом, силой – т.е. способностью образовывать тесто с определенными физическими свойствами, способности ее к потемнению в процессе приготовления хлеба.

Значение имеют так же ферменты, действующие на ту или иную группу органических соединений. Поэтому принято выделять в отдельные комплексы ферменты и вещества, на которые они действуют. Таких комплексов, влияющих на технологические свойства муки и определяющих в конечном итоге качество хлебных изделий, можно выделить четыре:

1. Углеводно-амилазный.

2. Белково-протеиназный

3. Липидный, включающий липолитические и липоокислительные ферменты

4. Комплекс соединений, обуславливающий потемнение муки, включающий фермент полифенолоксидазу и аминокислоту тирозин.

Технологические свойства муки зависят как от каждого комплекса в отдельности, так и от взаимодействия комплексов веществ между собой.

Например, на качество хлебных изделий оказывает взаимодействие белков муки и липидов как самой муки, так и вносимых в тесто с жировыми продуктами.

Собственные сахара – это сахара, перешедшие из зерна в муку (глюкоза, фруктоза, сахароза, мальтоза). Так как содержание этих сахаров в муке относительно невелико и они будут использованы уже в первые часы брожения, то для всего хода брожения большое значение имеют ферментативные процессы осахаривания крахмала в тесте.

Сахарообразующая способность муки связана с действием содержащихся в ней ферментов на крахмал.

Крахмал – основной компонент муки, на его долю приходится от 56 до 65%. Характерная особенность крахмала – его способность адсорбировать воду. В естественном состоянии крахмал не растворим в воде, но может адсорбировать 25-30% воды и при этом почти не увеличивается в объеме. Объем хлеба, структура мякиша зависят от содержания крахмала в муке, его состояния и свойств.

Сила муки – это основной фактор, определяющий хлебопекарные свойства пшеничной муки.

Сила муки в основном определяется состоянием белково – протеиназного комплекса. В его состав входят белковые вещества, протеолитические ферменты, активаторы и ингибиторы протеолиза.

Белки, содержащиеся в пшенице, включают водорастримые белки альбумины, солерастворимые белки глобулины, растворимые в спирте проламины (глиадины) и белки, растворимые в кислотах или щелочах – глютелины (глютелин).

Клейковина создает губчато-сетчатую структурную основу теста, в значительной мере, определяющей его физические свойства. Содержание в пшеничной муке клейковины и её свойства можно рассматривать как один из основных показателей силы муки.

Физические свойства клейковины (растяжимость, упругость, эластичность, вязкость, связность, способность сохранять физические свойства во времени) зависят от плотности белкового вещества, его третичной и четвертичной структуры.

Содержание в клейковине белковых компонентов, углеводов, липидов и минеральных веществ зависит от сорта муки.

Между содержанием в муке белковых веществ и сырой клейковины существует прямая зависимость. Чем выше содержание белка в муке, тем выше в ней содержание клейковины.

Содержание сырой клейковины в муке нормируется и колеблется в зависимости от сорта от 20 до 30%, т.к. белка в муке при этом содержится 10-12%, то получается, что он может связывать до 200% воды, и поэтому именно с образованием клейковины и с ее свойствами связана водопоглотительная способность муки.

Сильная мука поглощает при замесе теста нормальной консистенции значительно больше воды, чем слабая, и это тесто хорошо сохраняет свои физические свойства в процессе замеса и брожения. Физические свойства теста из слабой муки при замесе и брожении быстро ухудшаются, тесто становится к концу брожения жидким, малоэластичным, липким, мажущимся.

На клейковинный белок действуют протеолитические ферменты. Это приводит к тому, что ухудшаются свойства клейковины и она связывает меньше воды. Вследствие этого ухудшаются свойства теста и качество хлеба.

Липиды в качестве составной части входят в структуру клейковинного комплекса и сильно влияют на технологические свойства муки. Липиды являются наименее стойкими соединениями при хранении и переработке муки, что может привести к ее прогорканию. Однако, прогоркание пшеничной муки идет достаточно медленно и может наблюдаться лишь при неправильном и достаточно длительном хранении.

На начальных стадиях хранения происходит процесс, получивший название созревания муки, в результате которого значительно улучшаются его хлебопекарные свойства.

При хранении муки под действием липазы возрастает кислотное число жира, а липооксигеназа катализирует окисления липолевой и линолепоевой жирных кислот до нестойких соединений, легко подвергающихся полимеризации, расщеплению и другим реакциям. Кроме того, образующиеся соединения обладают высокой окисляющей активностью и окисляют красящие пигменты муки, в результате чего мука светлеет, а также компоненты белково-протеиназного комплекса.

В целом созревание приводит к значительному посветлению муки, укреплению клейковины, увеличению водопоглотительной способности и в итоге улучшению качества хлеба.

Поскольку созревание муки связано с деятельностью ферментов и с окислительными процессами, то аэрация ее подогретым воздухом и хранение при 20°С ускоряют этот процесс.

Иногда при хранении муки аминокислота тирозин под действием фермента полифенолоксидазы превращается в темноокрашенное соединение меланин, что определяет потемнение муки.

Производство хлеба

Технологический процесс приготовления хлеба состоит из нескольких этапов:

1. приготовление теста

2. брожение теста

3. выпечка хлеба

Приготовление теста

В технологическом процессе одним из важнейших и ответственных этапов является приготовление теста.

От свойств и состояния готового к разделке теста в дальнейшем зависит качество хлеба.

Тесто из пшеничной муки приготавливается опарным или безопарным методом.

При безопарном замесе теста (одноразовый метод) одномоментно берут все сырье (мука, вода, дрожжи, соль, сахар, жиры и т.п.) в соответствии с рецептурой изделия. При опарном методе сначала замешивают опару (часть воды, муки и все дрожжи), а затем на готовой выбродившей опаре замешивают тесто, т.е. в опару вносят остальную часть воды и муки, а также соль и все остальное, что предусмотрено рецептурой (жиры, сахар, изюм, вкусовые вещества – ваниль, тмин и т.п.).

Сравнительная оценка этих способов показала, что опарный способ более длителен, менее экономичен, но позволяет получить хлеб более высокого качества, лучшей усвояемости, с более ценными пищевыми и биологическими показателями.

Биохимические и коллоидные процессы при замесе теста. Превращение муки – сухого, порошкообразного продукта - в сильно гидратированную, связанную массу теста, происходит в результате воздействия воды на все компоненты измельченного эндосперма зерновки. Скорость гидратации и количество поглощенной влаги в значительной степени зависят как от размеров частиц муки, так и от особенностей морфологической структуры и химического состава муки в целом.

Структура пшеничной муки и формирование теста.

При рассмотрении пшеничной муки в оптический и электронный микроскоп можно обнаружить в ней следующие структурные элементы:

1. Частицы белка (промежуточный белок, или цвикельпротеин), представляющие собой фрагменты белковой матрицы клеток эндосперма. По размерам они обычно не превышают 20 мкм, а по общему содержанию в муке сортового помола они составляют не более 5-8%. Количество свободного промежуточного белка может быть сильно повышено дополнительным измельчением муки на специальных машинах.

2. Мелкие зерна крахмала, размером не более 20 мкм, а также друзы, т.е. фрагменты клеток эндосперма, сохранившие целость белковой матрицы, в которую включены зерна крахмала.

3. Средние и крупные зерна крахмала и группы клеток эндосперма.

 

Рис. 1. Структурные элементы пшеничной муки:

1-пластинки промежуточного белка, 2-мелкие зерна крахмала, 3-крупные зерна крахмала, 4-очень крупные зерна крахмала, 5-частицы клеточных оболочек эндосперма, 6-частицы содержимого клеток эндосперма (промежуточный белок и крупные зерна крахмала), 7-то, же с мелкими зернами крахмала, 8-частицы эндосперма с оболочкой, 9-призматические клетки эндосперма, 10-полигональные клетки эндосперма с оболочкой, 11-две призматические клетки эндосперма. Белок обозначен черным.