- •С.В. Зверев, н.С. Зверева физические свойства зерна и продуктов его переработки
- •Москва ДеЛи принт 2007
- •343 Физические свойства зерна и продуктов его переработки. - м.: ДеЛи принт, 2007,- 176 с.
- •Isbn 978-5-94343-134-0
- •7Введение
- •1.1. Виды зерна и зернопродуктов
- •1.2. Строение зерна
- •1.2. Весовое соотношение анатомических частей семян бобовых
- •1.3. Биохимия зерна и зернопродуктов
- •1.5. Содержание клетчатки и гемицеллюлозы в зерне
- •2. Дисперсные системы
- •2.1. Классификация по агрегатному состоянию
- •2.2. Геометрические характеристики зерна хлебных и крупяных
- •2.3. Распределение частиц по размерам
- •2.4. Характеристики массы сыпучих тел
- •2.5. Степень связности
- •2.5. Насыпная плотность, плотность и порозность (скважистость)
- •3. Структурно-механические свойства
- •3.1. Виды нагружения и реологические модели
- •3.2. Механические свойства зерна и крупы
- •3.2.1. Упругие свойства зерновок
- •3.2.2. Ползучесть
- •3.2.3. Релаксация
- •3.2.4. Вибродинамические характеристики
- •4.1. Прочностные характеристики зерновок
- •9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 Влажность, %
- •4.2. Измельчение
- •4.2.1. Измельчения в вальцовом станке
- •4.2.2. Измельчение при свободном ударе
- •11 12 13 14 Влагосодержание, %
- •5.1. Адгезия
- •5.1. Сила адгезии пшеничной муки высшего сорта, кПа
- •60 70 80 90 100 110 120 130 Предварительное давление, Па
- •5.2. Трение
- •5.2.1. Внешнее трение скольжения
- •5.2. Коэффициенты внешнего трения о бетонную поверхность
- •5.2.2. Трение качения
- •5.2.3. Внутреннее трение в жидкостях
- •6.1. Способность к вибрационному уплотнению
- •6.2. Компрессионные характеристики
- •6.3. Распределительная способность
- •6.4. Внутреннее трение и сдвиговые характеристики
- •5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 Время предварительного контакта, мин
- •6.5. Углы откоса
- •6.5.1. Угол естественного откоса
- •6.5.2. Угол обрушения и высота устойчивого откоса
- •6.2. Углы естественного откоса и обрушения для некоторых
- •6.5.3. Угол динамического откоса
- •6.6. Аэродинамические свойства
- •Скорость воздуха, м/с
- •6.3. Аэродинамические характеристики некоторых крупяных культур (толщина слоя продукта 50 мм)
- •6.7. Самосортирование
- •6.7.1. Самосортирование по плотности
- •6.7.2. Самосортирование по размеру частиц
- •0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 Относительная влажность воздуха
- •Теплоемкость, Дж/(кг к)
- •9. Свойства, характеризующие взаимодействие продукта с электромагнитным излучением
- •9.1. Оптические и терморадиационные свойства продуктов
- •9.2. Электрофизические свойства
- •10.1. Дегустация продукта
- •10.2. Методы сенсорного анализа
- •10.2.1. Метод парного сравнения
- •10.2.2. Триангулярный метод (метод треугольника)
- •10.2.3. Метод «дуо-трио»
- •10.2.4. Метод «два из пяти»
- •10.2.5. Метод «а - не а»
- •Метод ранжирования
- •Метод классифицирования
- •Метод шкалирования
- •10.2.9. Балльный метод
- •10.2.10. Метод индекса разбавлений
- •10.2.11. Простой описательный метод
- •10.2.12. Профильный метод
- •10.3. Методика формирования сенсорных характеристик нового продукта
- •10.4. Сенсорные характеристики зернопродуктов
- •Основные сведения о зерне
1.5. Содержание клетчатки и гемицеллюлозы в зерне
|
(% на сухое вещество) Культура |
Клетчатка |
Гемицеллюлоза (пентозанм) |
Пектин |
Пищевые волокна |
Пшеница |
2,0-3,4 |
5,0-8,0 |
0,5 |
10,8-11,3 |
Рожь |
1,9-2,8 |
9,0-11,0 |
0,6 |
16,4 |
Овес (в пленках) |
10,5-16,5 |
12,0-14,0 |
1,0 |
22,0 |
Ячмень (в пленках) |
4,0-6,0 |
9,0-12,0 |
0,4 |
14,5 |
Горох |
4,5-6,5 |
4,4-8,0 |
3,0 |
11,2 |
Фасоль |
3,8 |
3,9 |
3,7 |
12,4 |
Соя |
4,3 |
6,3 |
- |
13,5 |
Пектиновые вещества, или пектины, содержатся в первичных клеточных стенках и межклеточных тканях. Водонерастворимая форма пектина называется протопектином. Одним из важнейших свойств пектина признана способность образовывать комплексы при взаимодействии с тяжелыми металлами и радионуклидами. Это особенно важно для питания лиц, имеющих контакт с неблагоприятной радиационной средой или средой, загрязненной тяжелыми металлами. Лигнин - высокомолекулярное соединение, состоящее из полимеров ароматических спиртов. В организме данное вещество способно связывать соли желчных кислот и другие органические вещества.
При физическом воздействии сложные углеводы (полимеры) гид- ролизуются (распадаются) на более простые, с меньшей молекулярной массой. Так, крахмал под действием температуры или интенсивного механического воздействия образует декстрины.
Липиды зерна объединяют большое количество разнообразных по составу веществ, основную долю из которых (63-65%) составляют жиры - простые липиды, причем 70-85% жиров представлены триацилг- лицеринами ненасыщенных жирных кислот: олеиновой, линолевой и линоленовой. В силу этого растительные масла жидкие. Кроме того, имеется большая группа сложных липидов (фосфатидов), отличающихся от жиров содержанием фосфорной кислоты, и циклических липидов (стеролов и стеридов). Некоторые из них относятся к биологически активным веществам. Таковыми, например, являются сложные липиды: фитин - источник витамина инозита, лецитин, циклический липид эрго- стерол, представляющий собой провитамин D. В зерне пшеницы, ржи и ячменя содержится 0,3-0,6% фосфатидов, в сое - 1,6-2,0%. Богат фос- фатидами зародыш пшеницы. Фосфатиды образуют с белками липопро- теиды, играющие важную роль в клеточном обмене веществ.
Витамины в зерне представлены водорастворимыми витаминами - В! (тиамин), В2 (рибофлавин), В3 (пантотеновая кислота), В6 (пиридок- син), РР (ниацин), Н (биотин), мио-инозит в виде фитина - и жирорастворимыми - витамины A, D и Е. Содержание некоторых из них приведено в табл. 1.6.
Аскорбиновая кислота (витамин С) в зрелых зернах практически не содержится, но появляется при прорастании зерна. Ее много в солоде.
Зерно и зернопродукты считаются основными источниками витаминов группы В, РР и Е. Витамины Вь В2 и В6 содержатся в ржаном (В| и В2) и пшеничном хлебе, пшеничном зародыше и отрубях, пантотеновая кислота (В3) - в изделиях из ржи, ниацин (РР) - в пшеничном зародыше и ячменных зернопродуктах, биотин (Н) - в овсе, кукурузе и горохе.
К примеру, зародыш пшеницы содержит (в мг на ЮОг ): В) - 0,24—6,0; В2 - 0,3-1,45; В3 - 0,3-2,6; В6 - 0,7-3,0; витамин РР - 3,4-7,5; фолиевую кислоту - 0,3-0,7 и токоферол - 15-30.
Физическое
воздействие на липиды и витамины может
интенсифицировать процесс их
деградации. Так, витамины A,
D3,
К, В2
очень чувствительны к свету, В| - к
температуре. Ряд витаминов реагирует
на присутствие влаги.> ч
О О
^-V
* О.Ы
О 4>
w
f- -е-
ГЧ
I
оо
S
* S
«в в.
а С
■ч-
о о'
г-
о
о
о'
о
00
о'
ю
о
о
о
22
£
о
о
о'
5
^
ё
= я
w
ю
чО
о
О
I
го
О
о
о'
оо,
гч
S
~
3 о.
Я
ft. S ' S
<N
<N
+!
г-
ГЧ
S
р £ о^ S О
И 4
х ^ -е- *
о
о"
+1
о
i
<N
w-l
о
CN
о"
s
&
о
33
н
и
я
а. о
Ч
О
02
О
О
о"
+1
о"
г-
(N
о'
1П
00
<N
I
00
а
Е
Л?
«а
3
гЛ
О
СМ
^
2
н
5 «
Ess
=
§ 5
о
+!
О
<4
О
о" +1
г-
Я
"Г>
5
»
■©•
w с
X X =
5
в
rf
<N
—
ГЧ го
о"
о
«О
1
го
гч о" +1 Os
TJ-
Cs
о
+1
IT)
7
<N
£
в
X
н
ев . _
- 8- з
О?
2
л
S
Я
в.
<u
x
t!
а
x
<D
л
3 s
X
<D
5
С
л
X
Ю у flj
X
о Q.
О
u
о
CJ
>>
О U
с
О
*Минеральные вещества составляют 2-5% от сухого вещества зерна, основа которого - углерод (45%), кислород (42%), водород (6,5%) и азот (1,5%), образующие его органическую часть.
На количественном и качественном составе минеральных веществ сильно сказываются условия выращивания, в том числе химический состав почв. В соответствии с количественным содержанием минеральные вещества в зерне принято делить на:
макроэлементы - Р, К, Mg, Na, Fe, S, Al, Si, Ca;
микроэлементы - Mn, B, Sr, Cu, Zn, Ba, Ti, Li, I, Br, Mo, Co и др.;
ультрамикроэлементы - Cs, Se, Cd, Hg, Ag, Au, Ra.
Содержание некоторых элементов в зерне приведено в табл. 1.7. Там же дана и рекомендуемая среднесуточная норма потребления минеральных веществ для человека.
|
1.7. Содержание некоторых основных элементов в зерне, мг/100 г Культура |
Минеральные элементы |
||||||
Na |
К |
Са |
Mg |
Р |
Fe |
||
Зерновые |
|||||||
Пшеница твердая |
8 |
325 |
62 |
114 |
368 |
5,3 |
|
Рожь |
4 |
424 |
59 |
0 |
366 |
5,4 |
|
Гречиха |
4 |
325 |
70 |
258 |
334 |
8,3 |
|
Рис |
30 |
314 |
40 |
116 |
328 |
2,1 |
|
Сорго |
28 |
246 |
99 |
127 |
298 |
4,4 |
|
Кукуруза |
27 |
340 |
34 |
104 |
301 |
3,7 |
|
Зернобобовые |
|||||||
Горох |
33 |
873 |
115 |
107 |
329 |
6,8 |
|
Фасоль |
40 |
1100 |
150 |
103 |
480 |
5,9 |
|
Соя |
6 |
1607 |
348 |
226 |
603 |
15,0 |
|
Масличные |
|||||||
Лен |
- |
86 |
- |
- |
199 |
- |
|
Суточная потребность человека, мг |
4000-6000 |
2500-5000 |
800-1000 |
300-540 |
1000-1500 |
12-15 |
|
Рассмотренные показатели характерны для зерна в целом. Однако, в силу функционального назначения отдельных анатомических частей зерна, их химический состав существенно различается. Основные запасные питательные вещества (белки, жиры и крахмал) сосредоточены в эндосперме и семядолях. Зародыш злаковых и оболочки содержат большую часть витаминов и микроэлементов. Эти же части зерна являются и основным источником пищевых волокон. Химический состав анатомических частей зерна ржи, пшеницы и льна представлен в табл. 1.8 и 1.9.
1.8.
Средний химический состав зерна и
его частей
(%
на сухое вещество соответствующей
части зерна) |
|
|
Углеводы |
|
|
||||
Части зерна |
Соотноше |
Белок |
|
в том числе |
Ли |
Золь |
|||
ние частей |
всего |
клетчатка |
прочие |
пиды |
ность |
||||
Рожь |
|||||||||
Целое зерно |
100,0 |
14,03 |
68,06 |
2,36 |
65,7 |
1,74 |
2,02 |
||
Эндосперм* |
74,8 |
12,61 |
65,14 |
1,88 |
63, ?7 |
1,14 |
0,42 |
||
Зародыш |
3,1 |
40,70 |
42,01 |
4,41 |
37,6 |
10,70 |
6,43 |
||
Оболочки с алейроновым слоем |
22,1 |
16,00 |
51,90 |
3,70 |
48,20 |
2,40 |
7,36 |
||
Пшеница |
|||||||||
Целое зерно |
100,0 |
16,06 |
78,25 |
2,76 |
75,49 |
2,24 |
2,18 |
||
Эндосперм* |
81,60 |
12,91 |
85,23 |
0,15 |
85,08 |
0,68 |
0,45 |
||
Зародыш |
3,24 |
41,30 |
37,32 |
2,46 |
34,86 |
15,04 |
6,32 |
||
Оболочки с алейроновым слоем |
15,48 |
28,75 |
57,03 |
16,20 |
40,83 |
7,78 |
10,51 |
||
*
- без алейронового слоя.
|
1.9. Химический состав семян льна и его частей (% на сухое вещество соответствующей части зерна) Часть зерна |
Липиды |
Протеин (Nx6,25) |
Целлюлоза |
Зола |
Углеводы (кроме целлюлозы) |
Вода |
Содержание отдельных частей в семени, % |
Ядро |
59,15 |
19,10 |
1,29 |
4,36 |
16,10 |
4,18 |
69,07 |
Эндосперм |
40,36 |
32,20 |
5,26 |
2,56 |
19,63 |
5,29 |
13,92 |
Собственно семенная оболочка |
8,19 |
8,18 |
17,93 |
3,29 |
62,41 |
11,36 |
17,01 |
Семя в целом |
48,40 |
21,42 |
4,47 |
4,06 |
21,65 |
4,32 |
100 |
Химический состав некоторых наиболее распространенных видов крупы и муки приведен в табл. 1.10.
1.10.
Химический состав крупы и муки (в
100 г продукта) |
|
|
ч я 3 X а. Е* |
> S 0 <и |
|
|
|
к я X Об о w |
|
я г |
Компоненты |
к |
|
Б ^ 9S Я а |
о. и L_ OS Z. |
к ее со |
к я со |
к |
09 К Я X т |
о X к я х |
|
|
се |
X |
X |
S 3 |
о е; |
X |
я 3 |
я 3 |
X |
X |
|
и X Си |
3 С |
ш а. и |
$ О аз =; О £ |
О. <и С |
о. о и |
3 я £ |
я р си |
а с |
н >> и |
Белки, г |
7,0 |
11,5 |
12,6 |
12,3 |
9,3 |
23,0 |
10,3 |
6,9 |
10,3 |
75 |
Жиры, г |
1,0 |
3,3 |
3,3 |
6,2 |
1,1 |
1,6 |
1,0 |
1,4 |
1,1 |
83 |
Углеводы, г |
74 |
66,5 |
57,1 |
61,8 |
66,9 |
48,1 |
70,6 |
66,6 |
68,5 |
365 |
Пищевые волокна, г |
3,0 |
3,6 |
11,3 |
6,0 |
7,8 |
10,7 |
3,6 |
10,8 |
3,5 |
30 |
Na, мг |
12 |
10 |
3 |
20 |
10 |
27 |
3 |
1 |
2 |
5000 |
К, мг |
100 |
211 |
380 |
330 |
172 |
731 |
130 |
200 |
122 |
3500 |
Са, мг |
8 |
27 |
20 |
52 |
38 |
89 |
20 |
19 |
18 |
1000 |
Mg, мг |
50 |
83 |
200 |
129 |
40 |
88 |
18 |
25 |
16 |
400 |
Р, мг |
150 |
233 |
298 |
328 |
|
226 |
85 |
129 |
86 |
1000 |
Fe, мг |
1,0 |
2,7 |
6,7 |
3,6 |
1,8 |
7,0 |
1,0 |
2,9 |
1,2 |
14 |
В|, мг |
0,08 |
0,42 |
0,43 |
0,45 |
0,12 |
0,90 |
0,14 |
0,17 |
0,17 |
1,5 |
В2, мг |
0,04 |
0,04 |
0,20 |
0,10 |
0,06 |
0,18 |
0,04 |
0,04 |
0,04 |
1,8 |
Ниациновый эквивалент, мг* |
3,3 |
4,6 |
7,2 |
4,6 |
3,7 |
7,2 |
3,0 |
2,7 |
2,9 |
20 |
Токоферол-эквивалент, мг* |
0,4 |
0,3 |
0,8 |
1,6 |
1,1 |
0,5 |
1,5 |
1,1 |
1,5 |
10 |
Энергетическая ценность, ккал |
333 |
342 |
308 |
352 |
315 |
299 |
333 |
305 |
334 |
2500 |
*
Эквивалент включает непосредственно
витамин и витамин, образующийся в
организме человека из провитаминов,
содержащихся в продукте [4].