Теоретические основы переработки зерна и реализации муки

2. Основы производства муки.

Наиболее упрощенное производство муки, которое ведется на сельских мельницах, состоит в мелком размельчении зерен, часто без всякого предварительного очищения и сортирования их, и в сортировании размолотого продукта, с целью отделить наиболее грубые, неразмельченные частицы. Более совершенное производство муки, которое ведется на больших мельницах, требует тщательной очистки и сортировки зерен, для отделения от них посторонних примесей: камешков, кусков земли, пыли, больных зерен, семян других растений, примесь которых в муке или отражается вредно на здоровье потребителей, или же портит её цвет, вкус и другие качества; независимо от этого, с целью получить больше белой муки, стараются до помола зерен отделить от них внешние оболочки. Размельчение таких, по возможности освобожденных от оболочек, зерен ведется также с особыми заботами о том, чтобы оставшиеся на них и частью залегшие внутри их оболочки возможно было отделить после размельчения зерен, с целью получения муки с возможно меньшим содержанием отрубей.

На практике установились два главных вида помола хлебных зерен:

1) зерна размельчаются  сразу мелко, так что при  первом размельчении получается  значительное количество муки;

2) размельчение зерен  совершается постепенно, сперва  их мелют на крупные части,  с возможно малым образованием муки, затем крупные части снова перемалывают на более мелкие и т. д. до окончательного обращения мелких частиц в муку.

Так как зерно не однородно по цвету и плотности, что частицы, в нём лежащие ближе к оболочкам, менее плотны и более темны, чем в центральной части зерна, по мере его размельчения, стараются рассортировать их по плотности, получая затем, при окончательном их размельчении, муку различной белизны и качеств. Первый помол называется простым, а второй — повторительным, экономическим или дробным. Каждый из этих видов помола допускает многие детальные видоизменения, но прежде всего необходимо ознакомиться с отдельными операциями, которым подвергаются зерна и их частицы при получении муки

Основные этапы переработки  зерна: подготовка зерна к размолу, размол зерна в муку, хранение и упаковка муки в тару. Для получения кондиционной муки необходима тщательная подготовка зерна, которая включает следующие основные операции: формирование помольной партии, очистку зерна от примесей, очистку поверхности зерна сухим или влажным способами, гидротермическую обработку зерна. Формирование помольной партии проводят для поддержания стабильности технологического процесса переработки зерна в течение длительного времени и получение муки с заданными хлебопекарными свойствами. Смешивая разнокачественное зерно, не только получают муку со стабильными свойствами, но и добиваются рационального и эффективного сырья. Формирование партий позволяет не только использовать для переработки зерно пониженного качества, из которого самостоятельно невозможно выработать кондиционную муку, но часто сопровождается эффектом смесительной ценности, приводящим к улучшению хлебопекарных свойств. Переработка высококачественного зерна без добавления партий пониженного качества приводит к нерациональному использованию сырья и получения муки со значительными колебаниями хлебопекарных свойств. Оптимальное соотношение отдельных компонентов в помольной партии устанавливают пробными лабораторными помолами смесей с различным соотношением компонентов и последующей оценкой их хлебопекарных свойств. Формируют партии либо на элеваторах, либо непосредственно в подготовительных отделениях мукомольных заводов. Содержащаяся в зерновой массе примеси ухудшают качество вырабатываемой муки, могут быть причиной поломки рабочих органов машин, поэтому при подготовке зерна к помолу необходимо удалить основное количество примесей, используя их отличия от зерна в физических свойствах. Выделяют крупные и мелкие примеси в машинах, рабочими органами которых являются сита или решета. Чаще всего применяют штампованные сита с круглыми или продолговатыми отверстиями. Для отделения крупных и мелких примесей в основном используют комбинированные воздушно- ситовые сепараторы.

На поверхности зерен, особенно в бородке и бороздке, всегда имеется не удаленная, в зерноочистительных машинах, пыль и прилипшая грязь, от которых необходимо по возможности избавиться. Сухим способом очищают зерно в основном в обоечных машинах, реже - в щеточных машинах, в обоечных машинах - зерно обрабатывают бичами, которые подхватывают его и отбрасывают к рабочей поверхности, выполненной из стального листа, абразивного материала или специальной металлотканой сетки. Обоечные машины со стальной поверхностью воздействуют на зерно наиболее мягко; с абразивной поверхностью - наиболее интенсивно; обоечные машины с металлической сеткой по интенсивности воздействия занимают промежуточное положение.

Для более мягкой очистки  и частичного извлечения пыли и грязи  из бороздки применяют щеточные машины, в которых зерно обрабатывается щетками вращающегося щеточного барабана и неподвижными щетками щеточной деки. Влажным способом поверхность зерна очищают в моечных машинах мокрого шелушения. Наиболее эффективна очистка зерна в моечных машинах. В них удаляется пыль и грязь не только с поверхности зерна, но и из бороздки, кроме того, выделяются минеральные и легкие примеси. Моечные машины состоят из моечной ванны и очистительной колонки.

После увлажнения влага  постепенно проникает в зерно. Вначале  она сосредоточена в оболочках. Проникая, в эндосперм, влага способствует ее разупрочнению, образуя в ней закритические напряжения, вследствие повышения градиента влажности и неравномерного набухания биополимеров. Так как, влажность наружных и внутренних слоев эндоспермы различна, набухают они неравномерно, что вызывает напряженное состояние материала. Кроме того, крахмал и белки в клетках эндоспермы каждого слоя набухают также не равномерно. В результате при достижении критических значений напряжения в эндосперме начинается образование микротрещин. Трещины являются капиллярами, по которым влага проникает внутрь зерновки с расклинивающим эффектом. Таким образом, происходят предразрушение и разупрочнение эндоспермы. Для завершения этого процесса требуется время - от нескольких часов до суток и более. По - иному изменяются свойства оболочек. С повышением влажности они пластифицируются, снижается их хрупкость. Это происходит вследствие набухания полисахаридов - гемицеллюлоз, клетчатки и лигнина. Таким образом, холодное кондиционирование способствует усилению дифференциации структурно - механических свойств оболочек и эндоспермы, что облегчает проведение сортового помола и снижает дробимость оболочек. Завершает процесс подготовки зерна к помолу дополнительное увлажнение и отволаживание непосредственно перед размолом. Продолжительность отволаживания на заключительном этапе кондиционирования 20-30 минут. За столь небольшое время влага успевает проникнуть в эндосперм, остается в оболочках, что способствует еще большей их пластификации.

Стандарты на зерно предусматривают определенные органолептические показатели: запах, цвет, вкус согласно ГОСТ10967-90, а так же физико-химические показатели: влажность, засоренность зерна, выравненность зерна, натуры зерна, зараженность зерна вредителями, повреждения зерна пшеницы клопом - черепашкой, стекловидность, определения типового состава зерна пшеницы, определение качества и количества сырой клейковины. Определению анализируемых показателей качества зерна пшеницы и готовой продукции осуществляется по ГОСТ, в производственно-технической лаборатории.

На помол зерно отправляют партиями.

Партия - любое количество однородного по качеству зерна (зерновой массы), удостоверенного одним документом и предназначенного к одновременной  приемке, сдаче, отгрузке или хранящегося  в одной емкости. Размер партии может быть различным - от одного или нескольких мешков до эшелона, однако однородность партии по органолептическим признакам зерна основной культуры (форме, окраске) обязательна.

При оценке определяют ряд  показателей, характеризующих партию зерна в целом, - органолептические свойства, влажность, содержание примесей, натуру, отсутствие или наличие амбарных вредителей. Кроме того, обязательно исследуют качество зерна основной культуры: крупность и выравненность, у пленчатых культур - пленчатость, стекловидность и другие свойства зерна, учитываемые при переработке.

Органолептическая оценка имеет важное значение, поскольку  окончательное суждение о достоинстве  продукта питания можно иметь  только при потреблении его в  пищу. Нормальное зерно любой культуры имеет характерные для нее естественную окраску, блеск, запах и вкус. Эти показатели легко изменяются при неблагоприятных условиях созревания, уборки, перевозки, нарушении режимов сушки и хранения.

На пути движения от поля до потребителя оценка качества зерна проводится по нескольким стандартам. Государственные закупки проводятся по стандартам на зерно заготовляемое. Хлебохранилища передают на переработку по стандартам на зерно, поставляемое целевое. При использовании на посев оценка производится по стандарту на зерно семенное; при продаже другим странам пользуются стандартом на зерно, направляемое на экспорт; оценка зерна производится по стандарту на правила отбора проб и методы испытаний.

Хлебопекарные свойства муки зависят от качества и количества клейковины, которая в партиях зерна колеблется от 20 до 28% и качеством не ниже второй группы. Такое зерно принадлежит ко второму классу, оно обеспечивает выработку муки, удовлетворяющей по этому показателю требованиям стандарта. Повышенное содержание примесей в зерновой массе снижает качество вырабатываемой муки. Примеси могут сделать муку не пригодной для употребления. Наличие примесей, особенно трудноотделимых, приводит к необходимости сложной и многоступенчатой очистки зерна. В данных партиях процент сорной и зерновой примеси не превышает пределов допустимой нормы. Для проросшего зерна характерна повышенная активность ферментов. Зерно имеет низкое качество. Из сильно проросшего зерна хлеб получается глинистым и липким. В зерне, поступающим на переработку, должно быть не более 3% проросших зерен. В нашем случае максимальное количество зерен не превышает 2%, такой процент не повлияет на качество готовой продукции. При измельчении стекловидное зерно превращается в крупки, которые перед дальнейшим размолом сортируются по добротности. Благодаря этому получают большие выходы лучших сортов муки, состоящих практически из центральной части эндосперма. Зерно мягкой пшеницы делят на три группы стекловидности: высоко стекловидные - более 60%; средне стекловидные - 40-60%; низко стекловидное (мучнистое) менее 40%. На данном предприятии зерно со стекловидностью от 48 до 43% и оно считается средне стекловидным. Зараженность клещами допускается 1 степени.

При составлении помольной  смеси нередко предпочтение отдают методу, основанному на личном опыте технолога и его информации о качестве зерна. Несмотря на очевидную простоту, этот метод субъективен.

В процессе подготовки зерна  к размолу в муку стремятся  придать ему свойства, которые  в наибольшей степени способствуют получению нужных результатов. В зерне с естественной влажностью условиях стабильной относительной влажности и температуры среды, влажность оболочек, как правило, ниже, чем влажность эндосперма. При получении сортовой муки такое состояние зерна неблагоприятно для размола. Оптимальным состоянием является такое, при котором оболочки имеют более высокую влажность, чем эндосперм при определенной влажности зерна. Именно к такому состоянию зерна с учетом изменения структурно- механических свойств его составных частей приводит гидротермическая обработка.

Зерно увлажняют холодной или подогретой водой. При контакте зерна с водой происходит скачкообразное приращение влаги на 3-5%,но,находясь в плодовой оболочке,влага может  легко испариться. Более надежное ее удержание обеспечивается в процессе отволаживания при перемещении влаги в семенные оболочки и алейроновый слой и далее, внутрь эндосперм.

1.3 Повышение качества  муки.

Одной из основных задач  мукомольной и хлебопекарной  промышленности является выпуск продукции с хорошими потребительскими свойствами. Однако различия в типах и сортах пшеницы, особенно в погодно-климатических и агротехнических условиях выращивания и сбора урожая, режимах хранения и технологических схемах переработки зерна обуславливают очень разное качество муки.

Проблема того как  повысит качество зерна, - одна из важнейших при решении комплекса задач сокращения потерь и рационального использования зерна.

Мукомольные предприятия  России ежегодно перерабатывают до 80 % зерна с низким содержанием или неудовлетворительным качеством клейковины, повышенной или пониженной активностью ферментов, обусловленной примесью некондиционного зерна (поврежденного клопом-черепашкой, проросшего, морозобойного, высушенного при высокой температуре и т.д).

Одно из направлений повышения хлебопекарных свойств муки - применение специальных технологий переработки, позволяющих устранить дефектное зерно либо удалить анатомические части, которые ухудшают хлебопекарные свойства зерна и т.п. Например, разработанная в ГНУ ВНИИЗ технология воздушно-ситового сепарирования помогает заметно повысить хлебопекарные свойства зерна, поврежденного клопом-черепашкой, и даже перевести фуражное зерно в категорию продовольственного. В условиях жаркого климата, а также при переработке партий проросшего зерна за счет повышения крупности помола также улучшается качество муки. Применение хлебопекарных улучшителей - достаточно удобный способ управления качеством конечной продукции - муки и хлеба, так как позволяет с достаточной точностью контролировать и прогнозировать его.

К сожалению, в нашей стране он применяется  практически только в хлебопекарном  производстве. В настоящее время  предпочтение отдается использованию  комплексных улучшителей, которые  воздействуют одновременно на разные вещества муки. Специфика мукомольного производства предъявляет свои требования к улучшителям. В частности, если в хлебопекарном производстве используют улучшители в сухом и жидком виде, то в муку можно добавлять только сухие. Улучшитель должен быть тонкодисперсным, с определенной крупностью, не превышающей крупность муки, порошкообразным, хорошо сыпучим для точного дозирования и равномерного смешивания с мукой.

Влажность и гигроскопичность его  должны быть низкие, цвет - светлым, не изменяющим цвет муки, срок хранения – не меньше, чем пшеничной муки. Наконец, улучшитель должен быть относительно недорогим, чтобы его применение было экономически целесообразным. Важный момент при выборе улучшителя - необходимость максимально учитывать его свойства и особенности под конкретное качество муки. При ежегодном обследовании урожая было установлено, что наиболее распространенная причина ухудшения товарного качества зерна пшеницы -низкое содержание клейковины. Даже зерно пшеницы 3-го класса имеет содержание клейковины на нижнем пределе - немногим более 23 %. Мука, выработанная из зерна 3-го класса, не всегда отвечает требованиям ГОСТ 26574-85. Это подтверждают и результаты лабораторных помолов с получением односортной муки 70%-го выхода 1-го сорта.

При качестве зерна, соответствующем 3-му классу, содержание клейковины в муке было ниже требований ГОСТа – менее 30 % для 1-го сорта. Что касается зерна 4-го класса, то из него часто получают муку, не соответствующую по качеству, прежде всего по содержанию клейковины, даже ТУ 8 РФ 11-95-91. Соответственно хлеб, выпекаемый из такой муки, имеет пониженное качество или является нестандартным. В этом случае хлебопекарные свойства муки может повысить сухая пшеничная клейковина (СПК). Она удовлетворяет требованиям мукомольного производства: представляет собой тонкодисперсный, светлый порошок, хорошо сыпучий, с низкой влажностью, не ухудшает органолептические показатели муки, позволяет исправить наиболее распространенный дефект муки пониженного качества.

Сухая клейковина - натуральное  вещество и ее количество при использовании в качестве добавки может не ограничиваться. На мельничных предприятиях Франции, США и других стран уже давно вводят СПК в муку с пониженным содержанием белка. Внесение сухой клейковины в европейских странах позволяет широко использовать слабую муку и экономить дорогостоящую пшеницу-улучшитель. В России сухую клейковину добавляют преимущественно в хлебопекарные улучшители. Это способствует увеличению водопоглотительной способности теста, улучшению его физических свойств, повышению показателей качества хлеба, в том числе структурно-механических свойств мякиша, выхода и срока хранения хлебобулочных изделий. ГНУ ВНИИЗом проведены всесторонние исследования, которые дали возможность решить многие кардинальные проблемы по сухой клейковине. В частности, были проанализированы технологические свойства различных проб сухой клейковины, проведена оценка качества муки, обогащенной сухой клейковиной, а также свойств теста и хлеба из нее. Для оценки качества сухой пшеничной клейковины нашим институтом разработан экспрессный и объективный метод с применением механизированной системы МОК. С ее помощью можно проверять изменение количества и качества клейковины в муке при обогащении СПК, а также контролировать дозу сухой клейковины.