2.2. 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.