Категорія: Технологія зберігання і переробки зерна

Останніми роками Україна нарощує об’єми виробництва зерна, маючи на меті
Продовжувати читання Характеристика зернової маси

Зерно – це плоди зернових культур і гречки, насіння зернобобових, які
Продовжувати читання Характеристика зернових культур

До них відносяться колір, запах, смак, які визначаються за допомогою сенсорних систем органів почуттів. Вони є показниками свіжості зерна, повноцінності споживчих якостей. При визначенні якості зерна, як і всякого іншого харчового продукту, органолептична оцінка має вирішальне значення, оскільки остаточне судження про достоїнство продукту харчування можна мати тільки при вживанні його в їжу.

Колір. Зерно кожної культури, виду, різновиду і сорту має властиві для нього колір, блиск, які є його постійними ботанічними ознаками. Колір зерна тісно пов’язаний з певними технологічними показниками, харчовими і кормовими перевагами. Зміна властивого для зерна кольору є першою ознакою несприятливих умов дозрівання чи зберігання, порушення технологічних прийомів доробки. Так, зеленку- ватого кольору набуває зерно, яке недозрілим зазнало впливу морозу – рано зібране або так зване морозобійне. Зерно темніє внаслідок тривалого впливу опадів при збиранні, самозігріванні, а також при порушенні режиму сушіння. Зерно, пошкоджене клопом-черепашкою, має на поверхні світлі плями. При розвитку на поверхні зерна мікроорганізмів воно втрачає характерний блиск. Пшеницю, яка внаслідок несприятливих умов достигання, збирання або зберігання втратила свій природний колір, визначають як «потемнілу» (при наявності темних відтінків) або як «знебарвлену» за ступенем знебарвлення:

1-й — початковий – втрата блиску і знебарвлення зерна з боку спинки (в колосі або на токах при незначному зволоженні) ;

2-й — втрата блиску і знебарвлення зерна в ділянці спинки та з бочків (при більш тривалому зволоженні);

3-й — повне знебарвлення всієї поверхні зернівки (при тривалому зволоженні зерна у колосі і на токах).

Запах. Здорове зерно кожної культури має характерний запах – слабкий, мало відчутний у зернових злаків і різкий специфічний – в ефіроолійних культур. Однак зерно є добрим сорбентом і легко поглинає будь-які сторонні запахи. У процесі збирання у зернову масу може потрапити насіння чи вегетативні частини пахучих бур’янів – полину, дикого часнику, буркуну тощо. Особливо неприємними є запахи полину та сажки, які не видаляються при всіх видах переробки.

При неправильному зберіганні і самозігріванні зерно і насіння можуть придбати невластивий їм запах продуктів розпаду, що утворяться під впливом мікроорганізмів.

До цих запахів відносяться: Комірний запах: виникає в партіях зерна і насіння, що зберігалися без переміщення і провітрювання (запах лежалого зерна). Частіше такий запах з’являється у свіжозібраного зерна, яке має підвищену біологічну активність. Цей запах при провітрюванні і розмелі зникає, тому зерно з комірним запахом не вважають зіпсованим. Солодовий запах: цей запах, властивий зерну, що проростає, і є першою ознакою того, що зерно грілося або гріється. Смак зерна солодкуватий. Зовнішні покриви зерна спочатку знебарвлюються, а потім стають червонуватими. Ендосперм здобуває сіруватий відтінок. Зерно із солодовим запахом відрізняється від нормального також підвищеним вмістом моносахаридів, кислотністю по бовтанці і величиною кислотного числа жиру. Зростає вміст аміаку. Борошномельні властивості погіршуються. Пліснявий запах: з’являється у вологого і сирого зерна в результаті розвитку цвілевих грибів. Цей запах швидко переходить спочатку в ледь помітний, а потім різко відчутний затхлий запах. Смак зерна із пліснявим запахом кислуватий. Зовнішні покриви зерна стають коричневими, ендосперм – кремовим. Біохімічна характеристика зерна із пліснявим запахом у порівнянні з нормальним зерном істотно змінюється; протеолітична і діастатична активність зростають майже у два рази, кислотність – у два і більше разів, кислотне число жиру – у три рази, вміст аміаку – в 40 і більше разів. Клейковина стає сірого кольору, слабкою, сильно розтягується. Затхлий запах: з’являється із проникненням цвілі усередину зерна і супроводжується глибоким розпадом органічних речовин. Ступінь і стійкість затхлості залежать від того, наскільки сильно був вплив мікробів і наскільки глибоко вони, особливо гіфи цвілевих грибів, проникнули в зерно. Поверхня зерна стає темно- коричневою, ендосперм – кремовим або коричневим. Затхлий запах сушінням і мийкою повністю видалити не вдається. Із зерна з різко вираженим затхлим запахом неможливо одержати доброякісні хліб і крупу. Гнильний запах: характерний для зерна із процесом, розпаду органічних речовин, що зайшов надто далеко. Зовнішні покрови зерна сильно темніють, стають темно-коричневими і чорними, ендосперм здобуває коричневий колір. Біохімічні зміни ще більш значні, клейковина не відмивається. Смак нормального зерна виявлений слабо. Відхилення від нормального смаку легко визначити органолептичне. Солодкий смак виникає при проростанні зерна і внаслідок активної діяльності амілолітичних ферментів, які перетворюють крохмаль у декстрин і цукор. Солодкий смак може мати також морозобійне та недостигле зерно. Гіркого смаку зерну надають коробочки полину, які містять гірку речовину абсентин. Зерно з наявністю полинного запаху обов’язково аналізують на смак. При виявленні гіркоти зерно не приймають. Кислий смак з’являється при розвитку в зерні плісені, що часто супроводжується затхлим запахом. За запахом і смаком можна визначити свіжість зерна.

Безазотисті екстрактивні речовини в зерні
Продовжувати читання Хімічний склад зернових культур

До фізичних властивостей зерна і насіння відносяться:

– форма зерна,

– лінійні розміри, крупність,

– об’єм,

– виповненість і щуплість,

– вирівняність,

– маса 1 000 зерен,

– консистенція ендосперму (скловидність),

– щільність,

– плівчастість і лузжистість,

– натура,

– механічні властивості,

– аеродинамічні властивості,

– зараженість шкідниками,

– засміченість.

Форма зерна. Форма зерна і насіння досить різноманітна. Зерно і насіння різних культур і їхніх сортів відрізняються за формою. У межах кожної культури і окремої партії зерна за формою також спостерігаються розходження внаслідок неоднакового ступеня фізіологічної зрілості та інших причин. Існують наступні форми зерна: куляста, сочевице подібна, еліпсоїд обертання; форма з різними розмірами в трьох напрямках. Форма зерна і насіння має важливе значення при очищенні від домішок і сортуванні. Зерно, що більше наближається за формою до кулі, дає більший вихід борошна, оскільки при такій формі на оболонки доводиться відносно менша частка, чим при будь-якій іншій формі. Зерно кулястої форми має більше високу натуру, тому що щільніше укладається в мірці.

Лінійні розміри і крупність зерна. Під лінійними розмірами розуміється довжина, ширина і товщина зерна та насіння. Довжиною вважається відстань між основою і верхівкою зерна, шириною – найбільша відстань між бічними сторонами і товщиною – між спинною і черевною стороною (спинкою і черевцем). Сукупність лінійних розмірів називається також крупністю. Крупне зерно дає більший вихід готової продукції, тому що в такому зерні більше ендосперму і менше оболонок. Із трьох розмірів (довжини, ширини та товщини) товщина найбільшою мірою характеризує борошномельні властивості зерна. Об’єм зерна має значення для величини і розрахунку шпаруватості зернової маси, величини об’ємної маси, визначення режиму очищення та переробки зерна, величини виходу готової продукції.

Виповненість і щуплість зерна. Виповненими називають зерна, що досягли при повному дозріванні форми з максимальної вирівнянності всіх структур, характерних для сорту, лінії, гібрида. Виконаним може бути також не велике, а дрібне, нормально розвинене зерно. Таке зерно хоча дещо й уступає по якості крупному зерну, але здатне дати доброякісні продукти переробки, хоч і в меншому обсязі. Щуплим називається зерно недостатнє виконане, неприродно зморщене внаслідок несприятливих умов його розвитку. Щупле зерно дрібне, з обмеженим запасом поживних речовин, що іноді складає майже з одних оболонок. Між виконаними й щуплими зернами перебувають проміжні форми зерна різних розмірів з неоднакової виконаністью. Причинами щуплості зерна можуть бути: посуха, суховій, мороз, грибні хвороби, бактеріози, вірусні хвороби, квіткові паразити, польові шкідники і інші несприятливі  умови розвитку і дозрівання. Ступінь щуплості залежить від стадії наливу зерна, у яку стали проявлятися несприятливі умови дозрівання.

Вирівняність зерна. Вирівняністю називається ступінь однорідності окремих зерен, що становлять зернову масу, по вологості, розмірам, хімічному складу, кольору і іншим показникам. Найбільше значення має вирівняність по вологості внаслідок особливої ролі вологи при зберіганні і переробці та по крупності.

У практичній роботі звичайно мають справа з вирівняністю по розмірах. Вирівняність не можна плутати із крупністю. Це різні поняття. Зерно може бути вирівняним і одночасно дрібним, великим і разом з тим невирівняним. Вирівняність має особливо велике значення при переробці зерна в крупу. Вирівняні по розмірах насіння дають дружні сходи, рослини розвиваються рівномірно, і, отже, зерно дозріває одночасно, що полегшує збирання врожаю, а також підвищує якість зерна нового врожаю. Маса 1 000 зерен характеризує виповненість зерна і вказує на його величину. Крупніше зерно має більшу масу 1000 зерен. У крупному зерні кількість оболонок і маса зародка відносно ядра найменші. Вважається, що зерно з більшим показником має кращі технологічні властивості — вищий вихід готової продукції (борошна, крупи).

Натура. Під натурою розуміють масу зерна певного об’єму. Це комплексний показник якості зернової маси, оскільки натура залежить від форми, величини та щільності зерна, стану його поверхні, вирівняності та ступеня наливу зернівок, їх вологості, вмісту і характеру домішок. Округле зерно укладається у мірку щільніше, ніж подовжене. У великого, добре налитого зерна натура буває більш високою, ніж у дрібного. Зерно, що має велику щільність, має й більш високу натуру. За гладкої поверхні в мірку укладається більше зерен, ніж за шорсткуватої. За підвищеної вологості зерна натура, як правило, знижується. Домішки, що містяться у зерновій масі також впливають на натуру. Важкі (мінеральні) домішки та дрібне насіння бур’янів збільшують, а легкі (квіткові плівки) – зменшують. Зерно з більшою натурою, як правило, є добре сформованим, виповненим, містить більше ендосперму та менше оболонок, тому дає більший вихід борошна і крупи. Після очищення та висушування натура зерна зростає. Натуру визначають на спеціальних приладах – пурках. Пурка має терези, важки, мірний стакан – ємність місткістю 1 дм3, а у світовій торгівлі – 20 дм 3, в яку насипають зерно, яке аналізують. В партіях зерна таких культур як кукурудзи, гречки, просо, рису, гороху і ін. натуру не визначають. Енергія проростання і здатність до проростання. Під показником енергії проростання розуміють відсоток зерен, що проросли за три доби, а під показником здатності проростання – відсоток зерен, що проросли за п’ять діб. Цю ознаку враховують при продажі партій пивоварного ячменя. Так, стандарт передбачає, що показник здатності проростання повинен бути не менш 95 %. Високі вимоги по схожості пред’являються і до зерна, яке використовують у спиртовій промисловості. Вихід спирту залежить не тільки від вмісту в зерні вуглеводів (крохмалю і цукрів), але і від ступеня гідролізу крохмалю і перетворення його в цукор. Показник здатності проростання зерна жита, ячменя і проса повинен бути не менш 92 %, а вівса – не менш 90 %. Консистенція ендосперму характеризує структурно-механічні властивості зерна, які залежать від щільності упакування в ендоспермі крохмальних зерен та їх зцементованості білками.

Зерно пшениці може бути:

1) скловидним — з повністю скловидним ендоспермом,

2) борошнистим — з повністю борошнистим ендоспермом,

3) частково скловидним — з ендоспермом частково борошнистим чи скловидним. Скловидність контролюється в зерні пшениці, жита, ячменя, кукурудзи, рису. Вона є важливим технологічним показником зерна. Склоподібне зерно в поперечному розрізі нагадує поверхню відколу скла, при просвічуванні воно здається прозорим внаслідок того, що поживні речовини розміщені дуже щільно. Борошнисте зерно має пухко-борошнисту структуру, а у розрізі виглядає як крейда. Частково склоподібне зерно в поперечному зрізі має склоподібні та борошнисті ділянки і просвічується не повністю. Склоподібність чи борошнистість ендосперму залежить від кількості, складу, властивостей, розмірів, форми та розташування крохмальних гранул і кількості, властивостей розподілу білкових речовин, а також характеру і міцності зв’язку між білками і крохмалем. У склоподібному ендоспермі значна частина білка тісно пов’язана із крохмальними зернами, з утворенням прошарків так званого прикріпленого білка, що не відділяється від них при інтенсивній механічній обробці. Інша частина білка при позмелі відділяється. Цей білок одержав назву проміжного. У зерні з борошнистим ендоспермом шар прикріпленого білка дуже тонкий, а проміжного білка більше, ніж у склоподібному зерні. Таким чином, зерно зі склоподібним ендоспермом має більшу механічну міцність, що дозволяє краще організувати процес його переробки в крупу й борошно.

Консистенцію ендосперму визначають зовнішнім оглядом, просвічуванням або розрізуванням зерна. Точніше і зручніше визначати її, користуючись діафаноскопом (від гр. διαφανεια – прозорість і σκοπέω -спостерігаю). Технологічна і харчова цінність зерна деяких культур змінюється залежно від консистенції ендосперму. Наприклад, такі вироби з кукурудзи, як попкорн, кукурудзяні палички й т.п. , виходять найкращими тільки із зерна сортів кукурудзи зі склоподібним (рогоподібним) ендоспермом. Якість вареного рису (каші, гарніру і ін.) також багато в чому залежить від сировини, з якого була приготовлена рисова крупа. Зерно рису зі склоподібною консистенції міцніше, при переробці дає великий вихід крупи у вигляді цілого зерна; при варінні такої крупи зерна зберігаються в цілому виді. Зерно з борошнистою консистенцією ендосперму більше тендітне і ламке. Вихід крупи кращих сортів знижується, у каші з такої крупи зерна розварюються й розпадаються. Особливе значення має консистенція ендосперму зерна пшениці. Зерно м’якої пшениці може мати склоподібну, напівсклоподібну або борошнисту консистенцію.

Тверда пшениця – склоподібну консистенцію. При здрібнюванні склоподібного зерна на млинах сортового помелу воно перетворюється в крупки, які перед подальшим розмелом краще сортуються по добротності, і завдяки цьому можна одержувати більші виходи кращих сортів борошна (крупчатки, вищий і перший сорти), що складаються практично із центральної частини ендосперму. Колір борошна зі склоподібного зерна – білий, із кремовим відтінком, а з борошнистого – білий, із синюватим відтінком. У високоскловидній пшениці звичайно більше білків, що утворять клейковину гарної якості. У зв’язку із цим поліпшуються і хлібопекарські властивості борошна.

Загальну скловидність зерна виражають сумою відсотка склоподібних зерен і половини відсотка частково склоподібних (% склоподібних +1/2 % частково скловидних). Партія зерна вважається скловидною при скловидності 75% і вище, напівскловидною — при 40-75% і борошнистою — при менше 40%. За цим показником можна про вміст білка та технологічні показники якості зерна. При його зростанні спостерігається вищий вміст білка та кращі технологічні властивості. Вихід борошна із високоскловидних зерен більший. Скловидність у цілому належить до видових і сортових ознак (тверді пшениці більш скловидні, ярі пшениці скловидніші, ніж озимі).

Щільність зерна. Добре налите зерно має більш високу щільність, ніж недозріле. Щільність зерна залежить від його хімічного складу. Найбільшу щільність мають крохмаль та мінеральні речовини, тому зі збільшенням їхньої частки зростає щільність зернівки, і, навпаки, підвищення кількості білка та ліпідів знижують. щільність зерна. Істотні розходження хімічного складу зумовлюють великі коливання щільності зерна у різних культур:

– у пшениці – 1,33-1,53 г/см3

– у жита – 1,26-1,42 г/см3

– у кукурудзи – 1,23-1,27 г/см3

– у ячменю – 1,23-1,28 г/см 3

– у вівса – 1,11-1,1 5 г/см3.

На розходженні щільності цілого зерна, ендосперму, зародку та оболонок базується практично вся технологія переробки зерна. При обмолоті пшениці, жита, тритікале зернівки легко відокремлюються від квіткових плівок (оболонок). Ці злаки, а також кукурудза відносяться до групи голозерних. В інших злаків квіткові плівки щільно облягають зернівку і при обмолоті не відокремлюються. Ці культури належать до групи плівчастих (ячмінь, овес, просо). Плівчастість зерна – виражений у відсотках вміст оболонок квіткових (ячмінь, просо, рис, овес), плодових (гречка), або насінних (рицина) відносно маси не облущеного зерна. Плівчастість зерна сильно коливається залежно від культури, сорту, району та року вирощування у межах:

– у вівса – 18-38 %

– у гречки – 1 2-29 %

– у ячменю – 7,5-15%

– у риса – 12-25 %

– у проса – 1 2-26%.

Вміст оболонок характеризує цінність зерна для переробки. Загальний вихід крупи і її окремих сортів при переробці зерна плівчастих культур залежить від співвідношення чистого ядра і плівок. Крупне зерно, як правило, має менше плівок і дає більший вихід товарної продукції. Наявність оболонок ускладнює й здорожує переробку плівчастих культур. Своєрідної “плівчастістю” і різним вмістом ядра володіє сім’янка соняшника. Груба й міцна плодова оболонка сім’янки називається лушпинням (лузгою), звідси і її вміст у відсотках маси насіння називається лузжистістю. У насіння соняшника, яке вирощують для одержання олії, вона досягає 27- 39 %, а у того, що призначений для безпосереднього вживання (лущення) – 65 % і рідко становить менш 50 %. Від лузжистості і вмісту олії в ядрі залежить вихід олії.

Механічні властивості зерна. Під механічними властивостями зерна розуміється здатність його пручатися руйнуванню з одночасною зміною форми, тобто пружно деформуватися під дією зовнішніх механічних сил. Механічні властивості зерна знаходять вираження в опорі деформуванню, руйнуванню й пластичності.

Аеродинамічні властивості зерна – це особливості його поводження в повітряному потоці. Зерно, що рухається у повітрі, зустрічає опір, значення якого залежить від ряду факторів. Тиск повітряного потоку на тіло, що перебуває в ньому, залежить від маси тіла, його розмірів, форми, стану поверхні, відносної швидкості руху й розташування зерна, а також від стану повітряного середовища. Аеродинамічні властивості зерна і його домішок використовують при очищенні й сортуванні зернової маси. Повітряним потоком із зернової маси виділяють органічне сміття (шматочки соломи, полову), насіння багатьох бур’янистих рослин.

Зараженість зерна шкідниками. При несприятливих умовах зберігання в непідготовлених і незнезаражених сховищах у зерновому насипі розвиваються шкідники, кліщі й комахи. Шкідники завдають значної шкоди зерну: поїдають його, забруднюють його своїми трупами, личиночними шкурками й екскрементами, сприяють підвищенню вологості і розвитку мікроорганізмів. У стандартах на зерно встановлені ступені зараженості кліщами, комірними й рисовими довгоносиками, зернівками. Зерно, яке сильно забруднене шкідниками, може виявитися для тваринного організму отрутним. Боротьба з усіма видами шкідників хлібних запасів у вигляді профілактичних і винищувальних заходів не тільки забезпечує схоронність зерна і охороняє його від псування, але і є винятково важливою справою з погляду охорони здоров’я людей.

Засміченість зерна. Домішки в зерновій масі ускладнюють зберігання і переробку зерна, погіршують якість готової продукції. Всієї домішки підрозділяються на дві основні фракції: бур’янисту й зернову. Бур’яниста домішка є марною або шкідливою для харчування. Крім того, до неї включають зерна інших культур, які не можна використовувати так само, як зерно основної культури. Зернова домішка має знижену цінність у порівнянні з нормальними зернами основної культури, але може бути використана по цільовому призначенню останніх. Вміст бур’янистої, шкідливої і зернової домішки визначається державними стандартами на зерно кожної культури. Норма домішок ув’язана із цільовим призначенням зерна. Залежно від процентного вмісту домішок у зерні його ділять на дві групи: зерно, яке відповідає базисним кондиціям, і зерно, яке має відхилення по якості в межах обмежувальних кондицій.

За засміченістю формують такі партії зерна:

– чисте,

– середньої чистоти,

– засмічене.

Для очищення зерна від домішок застосовують різноманітні виробничі машини. Відділення насіння бур’янистих рослин, як і інших домішок, ґрунтується на відмінності їхніх фізико-механічних властивостей від властивостей зерна основної культури. Відділення тим простіше й повніше, чим більше відрізняються властивості домішок від властивостей зерна, і, навпаки, тим складніше й менш повно, чим менше ця відмінність. Сипучість і самосортування відносять до фізичних властивостей зерна. Сипучістю називається здатність продукції заповнювати ємності будь-якої форми й переміщатися самопливом. Зернова маса складається з безлічі окремих твердих частинок, різних за розміром і щільністю, тому володіє великою рухливістю – сипучістю. Найбільшою сипучістю володіють округлі зерна з гладкою поверхнею (просо, горох), у зерна довгастого з шорсткою поверхнею сипучість знижується. З сипучістю пов’язана здібність зернової маси до самосортування. При будь-якому переміщенні або струшуванні зернова маса «розшаровується». Важкі компоненти – мінеральна домішка, крупні зерна опускаються вниз, а легкі – органічне сміття, насіння бур’янів і щуплі зерна «спливають». Це може зробити негативний вплив на збереження, оскільки зазвичай насіння смітних трав і щупле зерно мають підвищену енергію дихання, що може привести до псування зерна при зберіганні. Здібність зернової маси до самосортування враховується при відборі проб для аналізів.

Шпаруватість – заповнення повітрям проміжок між зернами в насипі. Зазвичай шпаруватість виражають у відсотках до загального об’єму даного насипу. Щільність укладання зернової маси в об’ємі сховища і, отже, її шпаруватість залежать від форми, розмірів і стану поверхні зерен, від кількості і характеру домішок, від маси і вологості зернового насипу, форми і розмірів сховища. Однорідне по величині зерно, а також зерно з шорсткою поверхнею мають шпаруватість більшу, ніж зерна різної великої і округлої форми.

Запас повітря в міжзернових просторах має велике значення для збереження життєздатності насіння. Велика газопроникність зернових мас дозволяє проводити активне вентилювання, регулювати склад газового середовища в міжзернових просторах, вводити пари пестицидів для боротьби з шкідниками зерна. Проте наявність міжзернових просторів і кисню в них з іншого боку, сприяє розвитку шкідників. Сорбційні властивості зерна також відносять до фізичних. Зерно всіх культур і зернові маси в цілому володіють сорбційною місткістю, тобто здатністю поглинати гази і пари різних речовин. Ця здатність зерна обумовлена його капілярно-пористою структурою, що робить активну поверхню зернівки в 200 – 220 разів більше істинної. Крім того, для біополімерів (білків, слизу, крохмалю) характерна відсутність міцної кристалічної решітки, тому молекули води і інших речовин можуть легко поглинатися ними, взаємодіючи з активними центрами. При зміні умов навколишнього середовища зерно може частково віддавати поглинені ним речовини – десорбувати їх. Проте повністю десорбція не відбувається.

Явища сорбції прийнято підрозділяти на дві групи:

1) сорбція і десорбція різних газів і пари, окрім води;

2) гігроскопічність – сорбція і десорбція парів води.

Здатність зерна і продуктів його переробки активно поглинати гази і пари різних речовин зобов’язує піклуватися про чистоту транспорту і сховищ, інакше продукти на смак і запаху можуть стати непридатними для харчових цілей. При боротьбі з шкідниками комор можна застосовувати лише такі пестициди, які менш шкідливі і більш повно десорбіруются.

Гігроскопічність зернової маси має найбільший вплив на стійкість зерна при зберіганні. Гігроскопічність зерна і продуктів його переробки залежить від вмісту в них білків і висококомолекулярних пентозанів, здатних поглинати вологу більше, ніж інші речовини. Добре зберігає свої початкові властивості тільки те зерно, в якому вся волога знаходиться в зв’язаному колоїдами стані. Між відносною вологістю повітря в сховищі і вологістю зерна встановлюється динамічна рівновага. Кожному значенню відносної вологості повітря і його температури відповідає певна рівноважна вологість продукту. Вологість продукту, при якій в нім з’являється вільна вода, носить назву критичної. Для більшості культур критична вологість лежить в інтервалі 1 4,5 – 1 6 %. Зерно, що досягло її, може запліснявіти. Теплопровідність і температуропровідність зерна також відносять до фізичних властивостей. Теплопровідність – здатність зерна проводити тепло при наявності різниці температур у різних її частинах. Тепло в зерновій масі розповсюджується двома способами: від зерна до зерна при їх зіткненні – теплопровідність зерна і переміщенням повітря в міжзернових просторах – конвекція. Зерно має низьку теплопровідність. Повітря також характеризується невеликою теплопровідністю. Тому сумарний показник теплопровідності зернової маси в цілому невеликий і коливається в межах від 0,12 до 0,2 ккал Швидкість нагрівання зернової маси – температуропровідність залежить від теплопровідності і також невелика. Таким чином, зернова маса характеризується великою тепловою інерцією, зміна температури зерна в середніх шарах насипу відбувається дуже повільно. Тому зерно в зимові місяці можна охолодити, провівши активне вентилювання насипу холодним сухим повітрям. Низька температура його зберігається протягом більшої частини літа, внаслідок чого сповільнюються біохімічні процеси, що протікають в ньому, і припиняється розмноження шкідників комор. Якщо ж на зберігання засипано тепле зерно, то в нім довго зберігаються сприятливі умови для активної життєдіяльності самого зерна, шкідників комор і мікроорганізмів. У весінньо-літній період, а також в осінньо-зимовий спостерігається велика амплітуда коливань температури між окремими шарами зернової маси, що може привести до конденсації вологи на окремих її ділянках, зволоженню зерна.

До хімічних показників якості зерна відносяться: вологість, зольність, кількість білкових речовин, кислотність, вміст і якість клейковини. Вологість зернової маси є одним із основних факторів, що визначають його придатність до зберігання. У зрілому зерні волога знаходиться у зв’язаному стані, має низьку активність і не може брати участь у біологічних та фізико-хімічних процесах. Підвищення вологості призводить до появи вільної води, що характеризується невисокою енергією зв’язку з тканинами зерна. Вона може брати активну участь у фізико-хімічних та ферментативних процесах, що протікають у зерні, а також засвоюватися мікроорганізмами.

За вологістю зерно розділяють на чотири стани: сухе – 13…14%, середньої сухості – 1 4,1…15,5%, вологе – 15,6…1 7%, сире – понад 1 7%.

На тривале зберігання придатне тільки сухе зерно. Кислотність зерна характеризується титруємою кислотністю і виміряється в градусах Неймана (ºН). Градус кислотності дорівнює 1см 3 1н розчини NаОН або КОН, що витратився на титрування в присутності фенолфталеїнового індикатора 1 00 г розмеленого зерна до появи рожевого забарвлення, яке не зникає протягом 1хв. Кислотність обумовлена карбоксильними групами білків та жирними кислотами, які вивільняються внаслідок розщеплення жиру, а також наявністю фосфорної, оцтової, молочної та яблучної кислот у зерні. Більшість біохімічних процесів у зерні та борошні супроводжуються накопиченням кислих продуктів. По збільшенню кислотності можна судити про свіжість зерна і про режим його зберігання. Наприклад, внаслідок самозігрівання і прокисання зерна в ньому збільшується вміст молочної та оцтової кислот (за вмістом останньої визначають свіжість зерна та борошна пшениці (4°) і жита (5°)). Наявність вільних кислот негативно впливає на властивості клейковини, забарвлення крупи та властивості борошна. Кислотність різних частин зерна різна, тому що речовини, від яких залежить кислотність, розподіляються в зерні нерівномірно. Найбільш високою кислотністю відрізняються оболонки зерна, які багаті мінеральними речовинами та білками; найменшою – ендосперм. Тому високозольні сорти борошна мають більшу кислотність, чим низькозольні і висівки. Вміст білкових речовин у зерні – один з найбільш важливих показників якості. Він визначає біологічну повноцінність і харчове достоїнство зерна. Як правило, більші, нормально дозрілі зерна мають більший абсолютний і відносний вміст білка, чим дрібні. Щуплі зерна при меншій абсолютній кількості білка у відсотковому відношенні його завжди містять більше, ніж нормально дозрілі. Вміст і якість сирої клейковини. Клейковина сухого зерна – це комплекс білкових речовин, здатних при набряканні у воді утворювати зв’язну еластичну масу. Кількість клейковини визначають шляхом відмивання з тіста водорозчинних речовин, крохмалю і клітковини. За зовнішнім виглядом відмита клейковина – це гумоподібна еластична маса, що залишається після відмивання водою пшеничного тіста. Розрізняють клейковину сиру (разом з увібраною нею водою) та суху (після висушування). Сира клейковина містить близько 70 % води. Сухі речовини клейковини з пшеничного борошна складаються на 39…45 % з гліадину, 34…40 % глютеніну, 3…7 % глобуліну та альбуміну, 2…9 % жиру, 0,01…9,5 % крохмалю, 1 …2 % цукру, 0,3…3 % золи. Всі ці речовини входять до складу сирої клейковини і залишаються в ній навіть при самому ретельному її відмиванні. Сира клейковина має важливі фізичні властивості – пружність, розтяжність та газоутримуючу здатність. Саме вони визначають цінні хлібопекарські якості пшениці. Клейковина бере участь в утворенні механічної основи тіста та структури м’якуша ви- печеного хліба.

Пружність – властивість клейковини повертатися у вихідне положення після зняття деформуючих зусиль. Розтяжністю клейковини називається її здатність розтягуватися в довжину. Клейковину розтягують до розриву з таким розрахунком, щоб все розтягування тривало 1 0 с. У момент розриву клейковини відзначають довжину (см), на яку вона розтяглася. Клейковина з короткою розтяжністю звичайно не забезпечує гарної розпушеності тіста, так як і така, що сильно розтягується. По кольору клейковина може бути світла, сіра або темна. Перша частіше має найбільш гарну розтяжимість і пружність. Темні тони її звичайно з’являються внаслідок несприятливих впливів на зерно при дозріванні, зберіганні або обробці. Клейковина жита, на відміну від пшеничної, темна і, як правило, слабка; у житньому тісті відсутній зв’язний клейковинный каркас, тому що клейковина майже повністю пептизируется (від гр. πέπτω – переварюю; розщеплення, розчинення; процес, зворотний коагуляції). У зв’язку із цим тістоведення при випічці житнього хліба істотно відрізняється від пшеничного. Властивості клейковини із тритікале наближаються до житнього, але вона відмивається звичайним методом, так само як і пшенична. Властивості клейковини виявляються у процесі бродіння, вистою тіста та випікання хліба. Клейковина, яка має хорошу пружність, розтягується під дією вуглекислого газу, але не розривається. Це забезпечує пористість хліба. Кількість клейковини пов’язане з кількістю білкових речовин. На кількість і якість клейковини впливають несприятливі умови дозрівання в колоссі і при зберіганні. Кількість і якість пшеничної клейковини нормуються стандартом. Якість клейковини визначається виміром її пружно- еластичних властивостей. Відмита зі шматочка тесту клейковина називається сирий. У ній утримується до 70 % води, що входить до складу набряклого (гидратированного) холодцю. При перерахуванні на суху речовину 82- 88% клейковини становлять білки. У ній також утримуються крохмаль ( 6-16 %), жир ( 2-2,8 %), небілкові азотисті речовини ( 3-5 %), цукор ( 1-2 %) і мінеральні з’єднання (0, 9-2 %).

Кондиції – складова частина стандартів на зерно, це – технічні вимоги, пропоновані до зерна, показники його якості. Базисні кондиції. Базисними кондиціями називають норми якості, яким повинні відповідати дозріле, здорове зерно й насіння. Базисні кондиції встановлюють по вологості, бур’янистій, зерновій і олійній домішкам, натурі й іншим показникам. Для одних культур вони встановлені єдиними, для інших – диференційовано по кліматичним зонам. Обмежувальні кондиції на зерно. Обмежувальними кондиціями називають показники, що відбивають припустимі знижені вимоги до якості зерна, у межах яких зерно може бути прийнято. Обмежувальні кондиції є граничними, і покликані забезпечити продаж тільки доброякісного зерна. Згідно з новим стандартом (ДСТУ 3768:2004), пшеницю за ботанічними і біологічними ознаками, кольором та скловидністю поділяють на типи. біологічними ознаками, кольором та скловидністю поділяють на типи (табл. 3.4).

% Усього Зокрема Пшениця інших типів, %, не більше

I. М’яка червона яра твердозерна He менше ніж 40 10 5 твердої

II. М’яка червона озима твердозерна He менше ніж 40 10 5 твердої

III. М’яка біла яра твердозерна He менше ніж 60 10 He враховують

IV. М’яка біла озима твердозерна He обмежено 10 He враховують

V. Тверда яра He менше ніж 40 10 5 білої

VI. Тверда озима He менше ніж 40 10 5 білої

VII. He класифікований Пшениця, що не відповідає жодному із вищезазначених критерїів (суміш типів)

Природні особливості зерна, що вимагають різних прийомів і режимів переробки, а також здатність зерна давати готові продукти в певній кількості й певній якості при відповідних витратах енергії в сукупності становлять технологічні властивості зерна. Борошномельні властивості зерна проявляються в його здатності давати при оптимальних умовах переробки борошно заданих сортів з найбільшим виходом при найменших витратах енергії.

Для оцінки борошномельних властивостей зерна пшениці при лабораторному помелі застосовують чотири показники:

1) вихід борошна;

2) якість одержаного борошна;

3) тривалість розмелу вагової одиниці зерна;

4) питома витрата енергії на розмел.

Хлібопекарське достоїнство зерна називається здатність борошна, отриманої з нього, давати при відповідному режимі тістоведення і випічки задані сорти хліба найкращої якості з найбільшим виходом. Хлібопекарські достоїнства пшеничного зерна й борошна, отриманої з нього, залежать від газоутворюючої здатності; сили борошна, тобто здатності її утворювати тісто з гарними фізичними властивостями; кольору борошна і його зміни в ході готування хліба; крупности часток борошна.

Пивоварні властивості ячменя. Виняткове значення ячменя як основної пивоварної сировини випливає з особливостей його хімічного складу. Ячмінь багатий ферментами. При відповідних умовах замочування, пророщення, готування солоду й на наступних етапах виробництва пива ферменти сприяють проходженню глибоких процесів ферментативного розпаду й перетворення запасних тканин зерна зі збільшенням кількості екстрактивних речовин, що надають разом з іншими складовими (хміль) відповідний смак і аромат кінцевому продукту. З великої кількості показників технологічного достоїнства пивоварного ячменя найбільш важливими є: колір, запах, здатність проростати, вирівняність, екстрактивність, вміст крохмалю, білка й полов’яної оболонки (плівчатість, натура). Комплексний показник, який характеризує харчові і технологічні властивості зерна називається класом зерна.

Зерно – живий організм, що знаходиться у спокої і, отже, як і в будь-якому живому організмі, в ньому здійснюється постійний, хоч і повільний, обмін речовин, що підтримує життя зародка. Характер і інтенсивність фізіологічних процесів, що протікають в зерновій масі при зберіганні, залежать від умов навколишнього середовища. Основним фізіологічним процесом, що протікає в зерні, є дихання.

Дихання забезпечує енергією клітин насіння за рахунок окиснення органічних речовин, головним чином глюкози, під дією окислювально-відновних ферментів. При достатньому доступі Оксигену в зерні переважає аеробне дихання:

С6Н12О6+6О2 → 6СО2+6Н2О+674 ккал (2822 кДж)

При недоліку Оксигену повного окиснення органічних речовин не відбувається, в зерні йде процес анаеробного дихання (спиртового бродіння):

С6Н12О6 → 2С2H5OH+2СО2+ 28,2 ккал (11 8 кДж)

При анаеробному диханні паралельно із спиртовим бродінням частково може йти і молочнокисле, при якому з глюкози утворюється молочна кислота, що приводить до повільного наростання кислотності продукту:

С6Н12О6 → 2СН3СН(ОН)СООН + 22,5 ккал (83,5 кДж),

Анаеробне дихання зернової маси небажане, оскільки накопичення етилового спирту і інших проміжних продуктів дихання може привести до загибелі зародка, тобто втраті схожості насіння.

Інтенсивність дихання залежить від вологості, температури і якості зерна. Зерно, що зберігається при температурі, близькій до 0 ºС, дихає із зникаюче малою інтенсивністю. У міру підвищення температури інтенсивність дихання зростає, досягаючи максимуму при 50…55 ºС, після чого починає різко падати. Падіння співпадає з початком теплової денатурації білків, інактивації ферментів, тобто початком загибелі зерна.

Сухе зерно має невисоку інтенсивність дихання. За рік зберігання при температурі 10…20 ºС 1 т сухого зерна (з вологістю до 14 %) втрачає за рахунок дихання 100 г (0,01%) маси. У зерна середньої сухості (від 1 4,1 до 1 5,5 %) інтенсивність дихання приблизно в 1,5…2 рази вища, ніж у сухого. Вологе зерно (вологість 15,5…17%) різних культур різко збільшує інтенсивність дихання (кратне): пшениця – в 4…8, овес – в 2…5, кукурудза – в 8,5…17 в порівнянні із зерном середньої сухості.

Яким би способом не дихало зерно, цей процес викликає:

– втрату сухої речовини (зменшення маси) зерна. Глюкоза, що витрачається, при диханні постійно поповнюється за рахунок ферментативного гідролізу крохмалю;

– вода, що утворюється при аеробному диханні, залишається в зерновій масі і при високій інтенсивності дихання може істотно зволожити її, приводячи тим самим до ще більшого збільшення інтенсивності дихання;

– утворення тепла в зерновій масі особливо при високій інтенсивності аеробного дихання може бути вельми істотним. Оскільки зернова маса має низьку теплопровідність, тепло, що утворюється, викликає підвищення температури і інтенсивності дихання. Два останні названі наслідки дихання є причинами виникнення самозігрівання зернової маси, що приводить її до псування, а іноді і до повної загибелі.

Самозігрівання – результат високої інтенсивності дихання зернової маси, розвитку в ній цвілі, а іноді і шкідників. У початковій стадії самозігрівання (підвищення температури до 30 ºС) зерна набуває солодовий запах і солодкуватий смак, властиві для пророслого зерна. Поверхня зерна спочатку знебарвлюється, потім набуває червонуватого відтінку, а ендосперм – сіруватий. У нім підвищуються частка моносахаридів, кислотність і кислотне число жиру. Активність ферментів істотно зростає. Об’ємний вихід хліба знижується, м’якуш виходить темнішим, ніж з нормального зерна. При переробці пшениці з солодовим запахом її змішують з нормальним зерном. При розвитку самозігрівання і підвищенні температури до 40…50 ºС і вище поверхня зерна темніє аж до повного почорніння, іноді повністю покривається міцелієм цвілі. Темніє, а потім чорніє ендосперм. Запах стає цвілевим, а потім гнильно-затхлим, змінюється відповідно і смак, збільшуються кислотність, кислотне число жиру, росте вміст аміаку. Інтенсивність дихання досягає максимуму і починає падати, знижується схожість зерна аж до повної її втрати. Вміст клейковини в пшениці різко знижується, а її якість погіршується. Ці зміни свідчать про розпад в зерні вуглеводів, білків і ліпідів під дією власних і цвілевих ферментів, а також тривалою дією підвищених температур.

Якщо самозігрівання виникає в поверхневому шарі насипу (до 0,7 м від поверхні), то головною причиною псування зерна є його пліснявіння. При виникненні самозігрівання в глибинних шарах бурхливий розвиток цвілі затримується недоліком там кисню, тому основною причиною псування є діяльність власних ферментів і висока температура. Зміна харчової цінності зерна при зберіганні пов’язана з поступовою, такою, що хоч і дуже поволі протікає, старінням колоїдів. Початок процесу старіння колоїдів практично співпадає із завершенням післяжнивного дозрівання зерна. Відомо, що прибирання зерна проводиться у стадії технічної стиглості, коли вологість його може досягати 1 8…25 % і синтез поживних речовин ще не завершений. Воно зазвичай має знижені схожість і технологічні якості. Повна фізіологічна зрілість зерна, при якій якнайповніше виявляються технологічні і насінні якості, наступає для жита і вівса через 1 5…20 днів, пшениці – 1…1,5 міс., ячменю – 6…8 міс. після збирання. Післяжнивне дозрівання – комплекс біохімічних процесів синтезу високомолекулярних органічних сполук з низькомолекулярних, накопичених в зерні в ході фотосинтезу рослини і наливання зерна. При дозріванні закінчуються процеси утворення полісахаридів, білків і жирів. Зменшується частка розчинних вуглеводів і небілкового азоту. Білки клейковини ущільнюються, якість її поліпшується. Знижується частка вільних жирних кислот і декілька зростає вміст тригліцеридів і інших ліпідів. Схожість зерна досягає максимуму. Активність ферментів знижується до рівня, характерного для добре доспілого зерна.

Післяжнивне дозрівання найшвидше завершується в сухому зерні (до 14 %) при позитивній температурі в сховищі (1 5…20 ºС), достатньому доступі кисню. Нижча температура або недостача кисню розтягують час дозрівання, а підвищена вологість зерна може привести до його пліснявіння. Необхідно підкреслити, що процеси синтезу протікають з виділенням вологи, зв’язаної низькомолекулярними з’єднаннями. Тому спостереження за зміною вологості зерна в перший період зберігання має особливо велике значення. Завершення післяжнивного дозрівання і вступ зерна в стан спокою фактично є початком процесу старіння. Спокій є важлива властивість рослин, що оберігає насіння від передчасного проростання і дозволяє їм тривалий час зберігати життєздатність і харчову цінність. Старіння також йде під дією ферментативного комплексу зерна і за участю кисню повітря. Проте основна спрямованість його протилежна дозріванню. Всі процеси старіння колоїдів в зерні протікають значно повільніше, ніж в продуктах його переробки. Тому резервне зберігання хлібних продуктів у всіх країнах проводиться саме у вигляді сировини, а не борошна і крупи. Слід зазначити, що навіть за найсприятливіших умов зберігання життєві процеси в зерні продовжуються (хоч і з малою інтенсивністю) і колоїди, створюючи зерно, поступово змінюються, старіють, знижують свою харчову цінність.

Зміна білків спостерігається при зберіганні зерна. Загальний вміст азотистих речовин залишається постійним або трохи зростає за рахунок зменшення частки вуглеводів, що витрачаються на дихання. Проте знижуються розчинність білків і атакуємість їх травними ферментами. Одночасно спостерігаються підвищення частки амінного азоту і зменшення вмісту білків. Так, за два роки зберігання при температурі 24 ‘С пшениці з вологістю 11 % атакуємість білків знизилася на 8 %, а кукурудза – на 3,6 %. Поступово змінюється амінокислотний склад білків, знижується частка доступного лізину. Особливо істотні ці зміни в перші місяці зберігання і при сушці, навіть дуже обережній. Змінюється також частка гістидину і аргініну.

Зміна вуглеводів у бік зменшення йде за рахунок витрачання їх на дихання, але співвідношення розчинних вуглеводів і крохмалю тривалий час залишається достатньо постійним в результаті діяльності амілаз. Надалі спостерігається поступове зростання вмісту розчинних вуглеводів за рахунок ослаблення дихання.

Зміна ліпідів також відбувається при зберіганні зерна. Протікають ферментативні процеси в ліпідному комплексі – розщеплюються фосфо- і гліколіпіди, гліцеріди; при цьому накопичуються вільні жирні кислоти. Ненасичені жирні кислоти, особливо вільні, під дією кисню повітря і ферменту ліпоксигенази окислюються. Накопичуються перекиси, гідроперекиси і інші продукти окиснення, які можуть утворювати комплекси з білками і, вуглеводами.

Зміна вітамінів відбувається украй поволі. Так, спад тіаміну в сухій пшениці склав за 5 міс. зберігання близько 12 % його початкової кількості. Висока температура і вологість прискорюють розпад тіаміну. Інші вітаміни групи В також стійкі при зберіганні. Найшвидше окислюються каротиноїди, втрати яких за рік зберігання досягають 50 – 70 % початкової кількості в зерні. Зниження частки токоферолів тісно корелює із зменшенням вмісту ненасичених жирних кислот в ліпідах зернових культур.

Біохімічні зміни речовин, що входять до складу зерна, поступово призводять до зниження активності ферментів, схожості, втрати властивого живому організму активного імунітету і істотному зниженню технологічних властивостей і харчових цінностей. Зерно стає крихкішим, легко дробиться при переробці, утворюється підвищена кількість відходів, знижується вихід продукції і її якість. Отримані продукти значно легше заражаються мікроорганізмами і швидше псуються. Довговічність зерна залежить від його початкової якості і умов зберігання. Хлібні злаки зберігають життєздатність (схожість) від 5 до 15 років. Найбільш довговічними є овес, пшениця і ячмінь, швидше за всіх втрачає схожість просо. Мукомельно-круп’яні і харчові властивості зберігаються 1 0…12 років, а кормові – ще довше. Проте таке тривале зберігання запасів недоцільне, їх слід оновлювати через 3 – 5 років.