1. Технология производства зерна пшеницы.

Зерно по своей структуре относится к коллоидным капиллярно-пористым телам, отдельные части которого (оболочка, эндосперм, зародыш) имеют различную структуру, различные физические и химические характеристики. Строение зерна неоднородно, его свойства в различных направлениях неодинаковы (проявление анизотропии). Зерно относится к органическим телам, является биополимером и отличается весьма сложной конфигурацией.

При проектировании для определения параметров рабочих органов машин и оборудования по переработке зерна необходимо знать его основные свойства. Эти свойства определяются особенностью структуры зерна и, как следствие, определяют его поведение в процессах сепарации, измельчения и экструзии.

Исследования показали, что зерно является упругопластичным телом и обладает значительной прочностью. К прочностным, или механическим, свойствам зерна относятся его статическая и динамическая прочность. Они представляют собой способность зерна противостоять разрушению под воздействием приложенных усилий. Композитный материал зерна проявляет упругие, пластичные и вязкие свойства. Соотношения между этими свойствами зерна в значительной степени зависят от его состояния, т.е. от влажности, температуры, скорости нарастания и величины приложенной нагрузки, причем вода в зерне является основным фактором, определяющим свойства зерна. Изучение и описание свойств зерна практически возможно только с использованием методов научных исследований и вычислительной техники.

Структура зерна и материал его компонентов определяют наиболее важные для конструктора физико-механические свойства, они зависят от целого ряда менее важных свойств и характеристик, которые в своей совокупности формируют технологические свойства объекта обработки проектируемых машин и определяют их конструктивные параметры и рациональную конфигурацию технологических линий, состоящих из этих машин.

Мукомольная промышленность перерабатывает пять типов пшеницы. К признакам, определяющим тип, относят цвет зерна, время высева и принадлежность к твердой или мягкой пшеницы. В соответствии с принятой классификацией первые три типа пшеницы (1-й тип – краснозерная мягкая, 2-й тип – твердая, 3-й тип – мягкая белозерная) относятся к яровым, а последние два типа – (4-й тип – мягкая краснозерная, 5-й тип – мягкая белозерная) – к озимым. Некоторые показатели качества зерна напрямую формируют качество муки. В первую очередь, к ним относятся количество и качество клейковины, которые определяют хлебопекарные свойства муки и качество хлеба.

Таблица 1. Характеристика клейковины зерна

Число ИДК-1, у.е.	Группа качества	Характеристика клейковины
0-15	3	Неудовлетворительная крепкая
20-40	2	Удовлетворительная крепкая
45-75	1	Хорошая
80-100	2	Удовлетворительная слабая
105-120	3	Неудовлетворительная слабая

Способность зерна дать продукцию высокого качества и, следовательно, его товарную ценность принято характеризовать «силой» зерна. Понятие сила зерна считается собирательным. По современной классификации зерно мягкой пшеницы делят на сильное, пшеницу-филлер, или наполнитель, и слабое. Вот основные признаки силой пшеницы:

- большое содержание белка;

- упругая и растяжимая клейковина;

- мука при замесе способна поглощать большое количество воды;

- тесто из муки сильной пшеницы эластично, упруго, устойчиво и способно давать хлеб большого объемного выхода.

Таблица 2.

Примерная классификация зерна пшеницы по технологическим свойствам

Показатель	Сильная пшеница			Среднего качества пшеница		Слабая пшеница
	Отл.	Хор.	Удов.	Хор.	Удов.
Стекловидность, %, не менее	60	60	60	40	40	-
Содержание белка, % не менее	14	14	14	14	менее 14	-
Количество клейковины в муке 70% выхода, %	32	32	32	28	Менее 28	-
Качество клейковины, группа	1	1	1	2	2	3
Показатели фаринографа:валориметрическая оценка, %	86-100	71-85	61-70	46-60	31-45	менее 30
Разжижение, е.ф.	0-30	31-50	51-80	81-120	121-150	более 150
Показатели альвеографа: удельная работа деформации теста, Дж	более 400	340-400	280-339	240-279	180-239	менее 180
Упругость теста, мм	более 100	90-100	80-89	70-79	60-69	менее 60
Объемный выход хлеба, мл	900	900	900	900-800	800-700	менее 700
Общая хлебопекарная оценка, балл	4,5-5,0	4,5-5,0	4,5-5,0	4,0	3,0	3,0 и менее

Требования по ГОСТ, техническому регламенту и нормативной документации.

Пшеница, предназначенная для переработки в муку, должна

соответствовать требованиям ГОСТ 9353.

Нормативные ссылки:

В настоящее время в стандарте использованы ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 9353-90 Пшеница. Требования при заготовках и поставках.

ГОСТ 15846-2002 Продукция, отправляемая в районы Крайнего Севера и приравненные к ним местности. Упаковка, маркировка, транспортирование и хранение.

ГОСТ 26791-89 Продукты переработки зерна. Упаковка, маркировка, транспортирование и хранение.

ГОСТ 26927-86 Сырье и продукты пищевые. Метод определения ртути.

ГОСТ 26930-86 Сырье и продукты пищевые. Метод определения мышьяка.

ГОСТ 26932-86 Сырье и продукты пищевые. Метод определения свинца.

ГОСТ 26933-86 Сырье и продукты пищевые. Метод определения кадмия.

ГОСТ 27676-88 Зерно и продукты его переработки. Метод определения числа падения.

ГОСТ 27839-88 Мука пшеничная. Методы определения количества и качества клейковины.

ГОСТ 30090-93 Мешки и мешочные ткани. Общие технические условия.

Органолептические показатели качества зерна

К ним относятся показатели качества зерна (цвет, запах, вкус), определяемые при помощи сенсорных систем органов чувств. Они являются показателями свежести зерна, полноценности потребительских качеств. При определении качества зерна, как и всякого другого пищевого продукта, органолептическая оценка имеет решающее значение, поскольку окончательное суждение о достоинстве продукта питания можно иметь только при употреблении его в пищу.

Цвет

Незрелое или испорченное зерно имеет изменённый цвет, по которому при определённом навыке можно судить о степени зрелости или характере порчи. Зерно изменяет цвет при неправильной уборке (утрата блеска, присущего здоровому зерну), под влиянием мороза (морозобойное зерно), под влиянием суховея, в результате длительного нахождения в валках, перегревания в зерносушилках и т. д.

Запах

Здоровому зерну каждой культуры свойствен специфический запах. Посторонние запахи в зерне появляются в результате сорбции зерном легколетучих и пахучих посторонних веществ и порчи (распада органических веществ) зерна.При неправильном хранении и самосогревании зерно и семена могут приобрести несвойственный им запах продуктов распада, образующихся под влиянием микроорганизмов. К этим запахам относятся:

Амбарный запах

Возникает в партиях зерна и семян, хранившихся без перемещения и проветривания (запах лежалого зерна). Чаще такой запах появляется в свежеубранном зерне, имеющем повышенную биологическую активность. Этот запах при проветривании и размоле исчезает, поэтому зерно с амбарным запахом не считают испорченным.

Солодовый запах

Остроароматный запах, свойствен прорастающему зерну, является первым признаком того, что зерно грелось или греется. Вкус зерна сладковатый. Внешние покровы зерна сначала обесцвечиваются, а затем становятся красноватыми. Эндосперм приобретает сероватый оттенок. Зерно с солодовым запахом отличается от нормального также несколько повышенным содержанием моносахаридов, кислотностью по болтушке и величиной кислотного числа жира. Возрастает содержание аммиака. Мукомольные свойства ухудшаются.

Плесневелый запах

Появляется у влажного и сырого зерна в результате развития плесневых грибов. Этот запах быстро переходит сначала в едва уловимый, а затем резко ощутимый затхлый запах. Вкус зерна с плесневелым запахом слабокислый. Внешние покровы зерна становятся коричневыми, эндосперм — кремовым. Биохимическая характеристика зерна с плесневелым запахом по сравнению с нормальным зерном существенно изменяется; протеолитическая и диастатическая активность возрастает почти в два раза, кислотность — в два с лишним раза, кислотное число жира — в три раза, содержание аммиака — в 40 с лишним раз.Клейковина приобретает серый цвет, становится слабой, сильно растягивающейся.

Затхлый запах

Появляется с проникновением плесени внутрь зерна и сопровождается глубоким распадом органических веществ.Степень и устойчивость затхлости зависят от того, насколько сильно было воздействие микробов и насколько глубоко они, особенно гифы плесневых грибов, проникли в зерно. Поверхность зерна становится тёмно–коричневой, эндосперм - кремовым или коричневым.

Затхлый запах сушкой и мойкой полностью удалить не удаётся. Из зерна с резко выраженным затхлым запахом невозможно получить доброкачественные хлеб и крупу.

Гнилостный запах

Характерен для зерна с глубоко зашедшим процессом распада органических веществ. Внешние покровы зерна сильно темнеют, становятся тёмно–коричневыми и чёрными, эндосперм приобретает коричневый цвет. Биохимические изменения ещё более значительны, клейковина не отмывается.

Физические свойства зерна

К физическим свойствам зерна и семян относятся: форма зерна, линейные размеры и крупность, стекловидность, плотность, плёнчатость и лузжистость, механические свойства, аэродинамические свойства, заражённость вредителями, засорённость.

Форма зерна

Форма зерна и семян весьма разнообразна. Зерно и семена разных культур и их сортов отличаются по форме. В пределах каждой культуры и отдельной партии зерна по форме также наблюдаются различия вследствие неодинаковой степени физиологической зрелости и других причин.

Существуют следующие формы зерна: шарообразная, чечевицеобразная, эллипсоид вращения; форма с различными размерами в трёх направлениях.

Форма зерна и семян имеет существенное значение при очистке от примесей и сортировании. Зерно, более приближающееся по форме к шару, даёт больший выход муки, поскольку при такой форме на оболочечные частицы приходится относительно меньшая доля, чем при любой другой форме. Зерно шарообразной формы имеет более высокую натуру, так как плотнее укладывается в мерке.

Линейные размеры и крупность зерна

Под линейными размерами понимается длина, ширина и толщина зерна и семени. Длиной считается расстояние между основанием и верхушкой зерна, шириной — наибольшее расстояние между боковыми сторонами и толщиной — между спинной и брюшной стороной (спинкой и брюшком). Совокупность линейных размеров называется также крупностью.Крупное зерно даёт больший выход готовой продукции, так как в таком зерне больше эндосперма и меньше оболочек.Из трёх размеров (длины, ширины и толщины) толщина в наибольшей степени характеризует мукомольные свойства зерна.

Стекловидность зерна

Зерно имеет разную структуру, т. е. определённую взаимосвязь, взаиморасположение тканей, придающее определённое строение её тканям. Структура зерна может быть стекловидной и мучнистой.Мучнистым называется зерно, имеющее непрозрачную консистенцию с рыхломучнистой структурой. Мучнистое зерно на поперечном разрезе имеет белый цвет и вид мела. Стекловидным —зерно, имеющее почти прозрачную консистенцию с роговидной структурой в разломе. Поперечный разрез стекловидного зерна сходен с поверхностью осколка стекла и создаёт впечатление прозрачной поверхности монолитного плотного вещества.Различают также частично стекловидное зерно. К нему относят зёрна с частично просвечиваемым или частично непросвечиваемым эндоспермом. В частично стекловидном зерне стекловидная структура может быть несплошной, или занимать часть поверхности поперечного среза, или в виде мелких пятен, в беспорядке разбросанных по поверхности среза. В этом случае срез становится пёстрым. Стекловидность наблюдается в зерне пшеницы, ржи, ячменя, кукурузы, риса. Она является важным технологическим показателем зерна. Стекловидное зерно оказывает большое сопротивление раздавливанию и скалыванию, в связи с чем, при размоле требуется больше энергии, чем для мучнистого зерна. Стекловидное зерно даёт более высокий выход муки, чем мучнистое. Из мучнистого зерна мука получается, как правило, мягкая, мажущаяся (при растирании между пальцами). Мука из стекловидного зерна более крупитчатая, что очень ценится в хлебопечении. Общая стекловидность выражается в процентах и равняется числу процентов полностью стекловидных зёрен плюс половина числа процентов частично стекловидных зёрен.

Плёнчатость и лузжистость

Плёнчатостью называется процентное содержание в зерне цветковых оболочек (ячмень, просо, рис, овёс), плодовых (гречиха), или семенных оболочек (клещевина). При характеристике семян масличных культур (подсолнечника, сафлора) плёнчатость заменяется лузжистостью. Содержание оболочек характеризует ценность зерна для переработки. Чем больше содержание оболочек, тем относительно меньше в нём питательных веществ. Наличие оболочек усложняет и удорожает переработку плёнчатых культур. От плотности и массы оболочек зависит выход крупы. Величина плёнчатости изменяется по культурам. Она неодинакова у разных сортов одной и той же культуры, а в пределах сорта колеблется по районам произрастания и годам.

Механические свойства зерна

Под механическими свойствами зерна понимается способность его сопротивляться разрушению с одновременным изменением формы, т. е. упруго деформироваться под действием внешних механических сил. Механические свойства зерна находят выражение в сопротивлении деформированию, разрушению и пластичности.

Аэродинамические свойства зерна

Аэродинамические свойства зерна — это особенности его поведения в воздушном потоке. Движущееся зерно в воздухе встречает сопротивление (давление), которое зависит от ряда факторов. Давление воздушного потока на находящееся в нём тело зависит от массы тела, его размеров, формы, состояния поверхности, относительной скорости движения и расположения зерна, а также от состояния воздушной среды. Аэродинамические свойства зерна и его примесей используют при очистке и сортировании зерновой массы. Воздушным потоком из зерновой массы выделяют органический сор (кусочки соломы, мякину, полову). Вторичный пропуск через воздушный поток позволяет выделить многие семена сорных растений.

Заражённость зерна вредителями

При неблагоприятных условиях хранения в неподготовленных и необеззараженных хранилищах в зерновой насыпи развиваются вредители, клещи и насекомые. Вредители наносят значительный ущерб зерну: поедают его, загрязняют его своими трупами, личиночными шкурками и экскрементами, способствуют повышению влажности и развитию микроорганизмов. В стандартах на зерно установлены степени заражённости клещами, амбарными и рисовыми долгоносиками, зерновками. Зерно, сильно загрязнённое вредителями, может оказаться для животного организма ядовитым. Борьба со всеми видами вредителей хлебных запасов в виде профилактических и истребительных мероприятий не только обеспечивает сохранность зерна и предохраняет его от порчи, но и является исключительно важным делом с точки зрения охраны здоровья людей.

Засорённость зерна

Примеси в зерновой массе усложняют хранение и переработку зерна, ухудшают качество готовой продукции. Все примеси подразделяются на две основные фракции: сорную и зерновую.

Сорная является бесполезной или вредной для питания. Кроме того, в неё включают зёрна других культур, которые нельзя использовать так же, как зерно основной культуры.

Зерновая примесь имеет пониженную ценность по сравнению с нормальными зёрнами основной культуры, но может быть использована по целевому назначению последних.

Содержание сорной, вредной и зерновой примеси определяется государственными стандартами на зерно каждой культуры. Норма примесей увязана с целевым назначением зерна. В зависимости от процентного содержания примесей в зерне его делят на две группы: зерно отвечающее базисным кондициям, и зерно, имеющее отклонения по качеству в пределах ограничительных кондиций. Для очистки зерна от примесей применяют разнообразные производственные машины. Отделение семян сорных растений, как и других примесей, основывается на отличии их физико–механических свойств от свойств зёрен основной культуры. Отделение тем проще и полнее, чем больше отличаются свойства примесей от свойств зерна, и, наоборот, тем сложнее и менее полно, чем меньше это отличие.