Технология хранения и переработки сельскохозяйственной продукции

Качество клейковины определяют на приборе ИДК-1 (индекс деформации клейковины). В зависимости от показаний прибора клейковина по качеству делится на три группы: І – хорошего качества; ІІ – удовлетворительного; ІІІ – неудовлетворительного. Зерно пшеницы с клейковиной ІІІ группы не пригодно для хлебопечения.

На количество и качество клейковины оказывают влияние следующие факторы: сортовые особенности; технология возделывания пшеницы (предшественники, сроки сева, уровень азотного питания); погодные условия в период созревания зерна и уборки урожая; неблагоприятные воздействия, которые зерно испытывает при выращивании (поражение вредным клопом-черепашкой), хранении (прорастание и самосогревание) и обработке (перегрев при сушке).

По хлебопекарным свойствам мягкую пшеницу подразделяют на три группы: сильная, средняя и слабая.

Сильная пшеница – это зерно одного сорта или смеси сортов, характеризующееся генетически обусловленными высокими хлебопекарными качествами и потенциальной способностью быть улучшителем слабой в хлебопекарном отношении пшеницы. В нашей зоне возделываются непревзойденные по качеству сорта сильной озимой пшеницы – Обрий, Безостая 1, Панна, Куяльник. Зерно сильной пшеницы отличается высокой натурой, высоким содержанием белка и клейковины, соответственно не менее 14 и 28 %. Клейковина должна быть только хорошего качества – не ниже І группы.

Из муки сильной пшеницы получают формоустойчивый хлеб большого объема, с хорошим пористым эластичным мякишем и куполообразной поверхностью. Добавка такой пшеницы к зерну с низкими хлебопекарными свойствами обеспечивает получение хорошей хлебопекарной муки. Чем выше смесительная ценность сильной пшеницы, тем меньше ее добавляют к слабой для улучшения качества. В мировом производстве мягкой пшеницы доля сильной составляет всего 15-20 %, поэтому ее рациональное использование является важнейшей задачей. При продаже закупочные цены на сильную пшеницу должны быть значительно выше, чем на рядовую пшеницу.

Средняя пшеница дает муку и хлеб нормального и хорошего качества, составляет основу помольных смесей (филлер) или используется для хлебопечения в чистом виде. В зерне такой пшеницы содержится достаточное количество клейковины (около 23 %) с качеством не ниже ІІ группы и белка (10-12 %). Однако средняя пшеница уступает сильной по содержанию клейковины и не обладает большой смесительной ценностью. Наибольшим спросом пользуется пшеница 3-го класса, называемая при заготовках ценной. На долю средней пшеницы приходится 25-30 % от общего валового сбора ее зерна.

Слабая пшеница имеет генетически слабую клейковину (часто ІІІ группы), ее количество не превышает 18 %, а белка – не более 8-9 %. Хлеб из такой пшеницы получается с малым объемным выходом, с неравномерной пористостью, с грубым заминающимся мякишем и посредственными вкусовыми качествами. Для использования слабой пшеницы в хлебопечении ее необходимо улучшить, добавив зерно с высокими хлебопекарными свойствами. В чистом виде слабая пшеница должна использоваться только на кормовые и технические цели. К сожалению, на долю слабой пшеницы в мире приходится не менее половины валовых сборов зерна мягкой пшеницы. Поэтому перед технологами остро стоит задача повышения качества зерна пшеницы с целью улучшения снабжения населения хорошим хлебом.

1.5. Характеристика технологических свойств твердой пшеницы

Твердая пшеница очень сильно отличается от мягкой по своим технологическим свойствам. В зерне твердой пшеницы на достаточно высоком агрофоне синтезируется больше белка и клейковины, чем в зерне мягкой пшеницы. Например, в твердой пшенице 1-го класса должно содержаться не менее 15 % белка, тогда как в мягкой – 14 % (требования стандарта).

Зерно твердой пшеницы имеет, как правило, стекловидную консистенцию эндосперма, обусловленную тесной связью белковых веществ с крахмальными зернами. Стекловидное зерно имеет плотную структуру, отличается высокой механической прочностью, на срезе оно гладкое, блестящее и просвечивается на специальном приборе – диафаноскопе. Если же зерно по консистенции мучнистое, то оно имеет рыхлую структуру, на срезе белое, мучнистое и не просвечивается на приборе. Стекловидное зерно формируется в условиях солнечной, сухой, умеренно жаркой погоды в период созревания, а дождливая, пасмурная погода может привести к повышению доли мучнистого зерна.

Стандарт нормирует общую стекловидность зерна твердой пшеницы, для определения которой подсчитывают и выражают в процентах количество стекловидных и половину частично стекловидных зерен (мучнистые зерна не учитываются). Зерно твердой пшеницы 1-го и 2-го классов должно быть высокостекловидным: общая стекловидность составляет соответственно не менее 70 и 60 %. Необходимость нормирования этого показателя связана с тем, что стекловидное зерно имеет высокие технологические качества при переработке. И в целом стекловидность определяет макаронные и крупяные достоинства твердой пшеницы.

При специальных сортовых помолах стекловидное зерно твердой пшеницы превращается в макаронную муку высшего сорта, или крупку, и первого сорта, или полукрупку. Мучнистое зерно при помоле плохо вымалывается, давится, поэтому получить из него крупку не представляется возможным. Крупка имеет белый цвет с кремовым оттенком и крупитчатую структуру. Для хлебопечения она не пригодна, но из нее получают макаронные изделия отличного качества, которые характеризуются большой прочностью (не крошатся), желтым или кремовым цветом без серого оттенка (снаружи и на изломе), большой развариваемостью (значительным увеличением объема без потери частиц и ослизнения), хорошим сохранением формы. Макаронное тесто характеризуется повышенной упругостью и пониженной пластичностью, поэтому оно проходит пластификацию под высоким давлением (свыше 100 атм.) в специальных макаронных прессах, которые снабжены насадками-матрицами, придающими изделиям любую форму. Макароны высушивают до влажности 11-13 %.

Стекловидное зерно твердой пшеницы при переработке дает большой выход крупы (Полтавская, Артек), которая при варке сохраняет свою форму, не разваривается и не ослизняется. По внешнему виду такая крупа полупрозрачная, блестящая, красивого желтого или кремового цвета. Из зерна же с мучнистой консистенцией частицы крупы получаются более хрупкие и ломкие, в каше они развариваются и распадаются.

Высокая технологическая ценность твердой пшеницы обусловливает необходимость увеличения площадей возделывания этой культуры и реализацию ее по более высоким ценам в сравнении с мягкой пшеницей. Наиболее распространенными сортами озимой твердой пшеницы в нашей зоне являются Алый Парус, Айсберг одесский, Дельфин. Следует отметить, что низкобелковое и низкостекловидное зерно твердой пшеницы (5-го класса) не пригодно для производства крупяных и макаронных изделий. Необходимо зерно только высокого качества.

2. Физиологические процессы, происходящие  
в зерновой массе при хранении

Любая партия зерна и семян в практике хранения называется зерновой массой. А поскольку зерновая масса – это совокупность живых организмов (зерно и семена основной культуры, примеси различного происхождения, микроорганизмы), то она будет устойчива при хранении, если нежелательные физиологические процессы в ней не происходят или они очень сильно замедлены. Иными словами, зерно хранится успешно, если оно находится в состоянии анабиоза.

2.1. Дыхание

Основной формой жизнедеятельности всех живых компонентов зерновой массы является дыхание (газообмен). Сущность дыхания и факторы, влияющие на его интенсивность, были рассмотрены в предыдущей теме. Дыхание может происходить аэробно и анаэробно с выделением конечных продуктов дыхания и энергии. Но при хранении зерновых масс продовольственного и кормового назначения наибольшее значение имеет не вид или характер дыхания, а его интенсивность. Если дыхание замедлено (интенсивность его очень низкая), то оно не оказывает отрицательного влияния на сохранность и качество зерна и семян, происходят только незначительные потери массы (в пределах норм естественной убыли), за год не превышающие, как правило, 0,1-0,2 % при правильном хранении сухого зерна. При хранении очень сырого зерна (с влажностью более 20 %), находящегося в неохлажденном состоянии, такие же потери массы сухого вещества могут произойти за одни сутки. При интенсивном дыхании происходят не только потери в массе, но и значительные потери в качестве зерна и семян. Самым отрицательным следствием дыхания в этом случае является выделение большого количества тепла, приводящего к самосогреванию зерновой массы.

2.2. Самосогревание

Самосогреванием зерновой массы называется явление самопроизвольного повышения ее температуры вследствие протекающих в ней физиологических процессов и плохой теплопроводности. В зависимости от исходного состояния зерна и условий хранения в каком-либо участке насыпи температура поднимается до 55-65 о, в редких случаях – до 70-75оС. Образующийся очаг самосогревания не остается локализованным. Тепло передается в соседние участки насыпи, что, в свою очередь, способствует активизации в них физиологических процессов и теплообразованию. Если не принять мер к ликвидации начавшегося процесса самосогревания, то вся зерновая масса окажется в греющемся состоянии. Самосогревание широко распространено в мире и приводит к значительным потерям в массе сухого вещества зерна и снижению его пищевых, кормовых и посевных качеств. При запущенных формах самосогревания партия зерна вообще может быть непригодной к использованию.

Физиологической основой самосогревания является дыхание всех живых компонентов зерновой массы, приводящее к значительному выделению тепла. Физической основой самосогревания является плохая теплопроводность зерновой массы. Образование тепла в том или ином участке зерновой насыпи, превышающее отдачу его в окружающую среду, дает типичную картину самосогревания.

При далеко зашедшем процессе самосогревания (если не принять мер к ликвидации его очага) температура зерна повышается до 50оС и выше, происходит интенсивное потемнение зерна, оно приобретает гнилостный запах. В процессе самосогревания активно идет гидролиз органических веществ, наблюдается тепловая денатурация белков, накапливается много аммиачного азота в зерновой массе. Процесс самосогревания завершается обугливанием зерна и полной потерей сыпучести зерновой массы, которая превращается в монолит, происходит полная потеря всех технологических качеств.

Радикальным средством борьбы с самосогреванием является активное вентилирование зерновой массы охлажденным воздухом, которое позволяет быстро и эффективно ликвидировать очаги самосогревания. Если же отсутствуют установки для активного вентилирования, необходимо принимать активные меры, позволяющие снизить температуру зерна. Это перебрасывание зерна зернопогрузчиками, пропуск через зерноочистительные воздушно-решетные машины, в результате чего зерно контактирует с атмосферным воздухом и охлаждается. Ручное перелопачивание зерна малоэффективно в борьбе с самосогреванием, наоборот, оно может привести к дальнейшему всплеску интенсивности физиологических процессов.

2.3. Прорастание

При хранении зерна и семян следует исключить их прорастание, которое совершенно недопустимо, так как сопровождается полной утратой семенных качеств и резким ухудшением технологических достоинств вследствие активного гидролиза запасных питательных веществ. Прорастание (появление зародышевых корешков и зародышевого стебелька) сопровождается усиленным дыханием, выделением тепла, потерей массы сухого вещества (в течение 5 суток после начала прорастания зерно хлебных злаков теряет 4-5 % сухого вещества). Зерно при этом приобретает солодовый запах и сладкий вкус, то есть утрачивает свою свежесть.

Прорастание становится возможным в результате накопления зерном капельно-жидкой влаги (не менее 50 % от массы зерна), которая поступает в зерновую массу при нарушении правил перевозки и хранения (негерметичное хранилище: попадание в него атмосферных осадков через неисправную крышу, доступ грунтовых и талых вод через пол). Также капельно-жидкая влага образуется как конденсат при перепадах температур в различных участках зерновой массы вследствие явления термовлагопроводности – переноса влаги с потоками тепла (из теплых участков в холодные). Все эти процессы нельзя допускать при хранении зерна.

2.4. Послеуборочное дозревание

При правильном хранении в зерновой массе не происходят нежелательные физиологические процессы, а, напротив, в первый период хранения свежеубранного зерна происходит его дальнейшее дозревание, которое заключается в повышении жизнеспособности семян, их всхожести и энергии прорастания. Отмечается также улучшение технологических качеств в небольших пределах: повышается качество сырой клейковины в зерне пшеницы, увеличивается выход масла при переработке маслосемян. Комплекс сложных биохимических процессов в зерне и семенах при хранении, приводящих к улучшению их посевных и технологических качеств, получил название послеуборочного дозревания.

В процессе послеуборочного дозревания происходят уменьшение содержания в зерне водорастворимых веществ, постепенное снижение активности ферментов, сокращение интенсивности дыхания, а также синтез сложных химических веществ (белков, крахмала, жиров). В результате зерно становится физиологически зрелым и вступает в состояние покоя, приобретая повышенную устойчивость при хранении. Послеуборочное дозревание происходит только в том случае, если синтетические процессы в семенах преобладают над гидролитическими. А для этого необходимо, чтобы зерно находилось в сухом состоянии (с влажностью ниже критической). Это главное условие для нормально протекающего процесса дозревания. В свежеубранном зерне с повышенной влажностью преобладание процессов гидролиза приводит не к уменьшению физиологической активности, а к ее дальнейшему росту. Семена не только не улучшают своих посевных качеств, но могут и снизить их. Послеуборочное дозревание в таких партиях зерна не происходит.

Важнейшим условием, обеспечивающим процесс послеуборочного дозревания, является также температура. Семена дозревают только в условиях положительной температуры и наиболее интенсивно при 15-30 оС. Поэтому в первый период хранения сухие свежеубранные семена не следует значительно охлаждать. Наиболее интенсивно послеуборочное дозревание протекает при активном доступе воздуха к семенам. Недостаток кислорода и накопление в зерновой массе диоксида углерода замедляют дозревание. При благоприятных условиях хранения процесс послеуборочного дозревания семян основных злаковых культур заканчивается в течение полутора-двух месяцев. Таким образом, послеуборочное дозревание имеет не только технологическое, но и экономическое значение.

3. Режимы хранения  зерновых масс

Изучение свойств зерновой массы и влияния на нее условий окружающей среды показало, что интенсивность всех протекающих в ней физиологических процессов зависит от одних и тех же факторов, важнейшими из которых являются: влажность зерновой массы и содержание влаги в окружающей среде; температура зерновой массы; доступ воздуха к зерновой массе. Поэтому режимы хранения зерна и семян основаны на воздействии на данные факторы с целью приведения зерновой массы в состояние анабиоза.