Мукомольные (технологические) свойства зерна пшеницы и ржи

Лекция 2. Мукомольные (технологические) свойства зерна пшеницы и ржи

 

1 Мукомольные  (технологические) свойства зерна  пшеницы

Мукомольные свойства проявляются в процессе переработки зерна в муку и оказывают основное влияние на выход и качество муки, расход электроэнергии на измельчение зерна. Технологические свойства - это вторичные свойства и всецело определяются особенностями анатомического строения и микроструктуры зерна, физико-химическими, струкурно-механическими и гидротермическими свойствами, химическим составом и биохимическими свойствами. Выявление закономерностей влияние этих свойств и признаков качества на технологические свойства зерна является первостепенной задачей технологии.

Мукомольные свойства определяются следующими показателями:

- выходом и качеством муки, в том числе муки высоких сортов (высшего и первого);

- количеством извлечённых крупок и дунстов и их зольностью;

-  степенью вымалываемости  оболочек, определяется содержанием крахмала в отрубях;

- расходом электроэнергии  на выработку 1 т муки.

Мукомольные свойства зависят от качества и состояния зерна:

- зольности;

- стекловидности;

- натуры;

- плотности;

- выравненности;

- массы 1000 зерен;

- прочности и твёрдости зерна.

 

Зольность. Зола, получаемая в результате озоления зерна в муфельной печи, состоит из окислов и солей калия, фосфора, натрия, магния и др. в различных соотношениях: фосфора – 60%, калия - 30%.

Зольность анатомических частей зерна неодинакова: наибольшую зольность имеют оболочки с алейроновым слоем, наименьшую - эндосперм. Зольность слоев зерна возрастает в направлении от центра к периферии в соответствии с таблицей 1.

 

Зольность анатомических частей зерна, %  на абсолютно сухое вещество

 

Зольность, будучи косвенным  показателем соотношения частей зерна, имеет большое значение для контроля степени отделения оболочек от эндосперма и оценки качества муки. Зольность выполненного зерна всегда ниже, чем зольность щуплого.

Зольность зерна зависит  от сортовых особенностей и почвенно-климатических  условий его произрастания. Однако из зерна различной зольности необходимо получить муку зольностью не выше нормы.

Таким образом, зольность служит также важным показателем мукомольных свойств зерна, так как она характеризует качество промежуточных и конечных продуктов переработки. Зольность зерна как относительный показатель его качества используют при расчете выходов муки.

 

Стекловидность. Это важный показатель технологических свойств зерна, который определяет режим подготовки зерна к помолу.

К стекловидным относят зерна, которые слабо преломляют луч света и при просвечивании кажутся прозрачными. Мучнистые зерна непрозрачны и при просвечивании кажутся темными, в разрезе они белые. Встречаются зерна частично стекловидные.

Стекловидное зерно  вымалывается легче, чем мучнистое, и дает большой выход крупок. Стекловидность зерна влияет также на удельный расход электроэнергии при его измельчении.

По стекловидности судят  не только о консистенции, но и о  качестве эндосперма зерна. В стекловидном зерне зольные элементы распределены более равномерно. Зерно мягкой пшеницы делят на три группы стекловидности, которые учитывают при размещении его в элеваторе, а также при формировании помольных партий.

 

Влажность. Этот показатель имеет большое значение не только при хранении зерна, но и при его переработке. Содержание влаги, состояние и характер взаимодействия ее с частями зерна оказывают существенное влияние на его технологические свойства.

Влажность зерновой смеси обуславливает её гигроскопичность, т.е. способность поглощения и отдачи влаги, зависящую от физико-технологических свойств и химического состава зерна, а также от термодинамических условий окружающей среды (температуры и относительной влажности).

Существенное  влияние на влажность зерна пшеницы  оказывают относительная влажность воздуха и его температура. Так, при изменении относительной влажности воздуха от 40 до 80%  при температуре - 10 °С влажность зерна изменяется от 13,5 до 18,5%, при температуре +20 °С - от 10,5 до 16, 5 %.

При гидротермической обработке пшеницы вода в оболочках с развитой капиллярной системой выступает как пластификатор, способствуя нарастанию пластических деформаций и, следовательно, усилению прочности и вязкости оболочек. Проникание воды в эндосперм снижает его прочность.

При переработке зерна повышенной влажности (15,5…16,5%) значительно улучшается качество муки, но снижается производительность мукомольного завода и увеличивается расход электроэнергии на выработку муки. Зерно влажностью свыше 18% практически размолоть в муку невозможно. При переработке сухого зерна влажностью менее 15% его оболочки легко деформируются, дробятся и, попадая вместе с частицами эндосперма в муку, резко ухудшают ее качество.

Таким образом, увлажнению зерна в мукомольном производстве уделяют большое внимание.

 

Натура. Это масса 1 л зерна, выраженная в граммах. Натура определяется плотностью укладки частиц и средней плотностью самих зерен. Чем выше этот показатель, тем лучше мукомольные свойства зерна, тем меньше в зерне содержится оболочек и больше эндосперма.

На величину натуры в состоянии свободного уплотнения влияют:

- форма;

- характер поверхности и влажность зерна;

- его выравненность;

-  характер   и  количество  примесей.

Зерна округлой формы  или с гладкой поверхностью укладываются плотнее, чем удлиненные или с шероховатой (морщинистой) поверхностью. При повышении влажности натура зерна уменьшается. Крупные органические примеси уменьшают натуру, а минеральные - увеличивают.

Чем выше плотность зерна, тем выше его натура.

Установлена следующая зависимость между натурой пшеницы и содержанием эндосперма (усредненные данные): при натуре 725 г/л  содержание эндосперма составляет 77,8%, при 760 г/л – 79,6%, при 780 г/л - 80,4%.

Для мукомольной  промышленности установлена единая базисная норма натуры пшеницы 750 г/л.

Если натура перерабатываемого  зерна ниже, то за каждый грамм количество получаемой продовольственной продукции (муки) уменьшается на 0,11 % за счет увеличения в таком же размере кормовой продукции - отрубей.

Пшеница с натурой  ниже 690 г/л на сортовые помолы не используется, поскольку выход муки и крупы находится в прямой зависимости от натуры.

 При формировании товарных партий, размещении их на хранение и переработку пшеница классифицируется на:

- высоконатурную при натуре 785 г/л и выше;

- средненатурную - 745-784 г/л;

- низконатурную - ниже 745 г/л.

 

Масса 1000 зерён - более однозначный показатель. Как правило, её значение больше у крупного зерна, что свидетельствует о том, что с увеличением массы 1000 зерен оптимизируются технологические свойства зерна.

 

Плотность зерна пшеницы колеблется от 1,33 до 1,48 г/мл зависит от химического состава, анатомического строения зерновки и стекловидности.

Увеличение стекловидности приводит к увеличению плотности. Следовательно, зерно с большей плотностью будет обладать лучшими технологическими свойствами.

Наибольшую плотность у зерна злаковых культур имеет эндосперм богатый крахмалом, а наименьшую - оболочки, клетки которых состоят из клетчатки.

Разная плотность эндосперма и оболочек используется при размоле зерна, в процессе обогащения крупок и дунстов (например, в ситоввечных машинах, где обогащение основано (на воздушно-ситовом сепарировании) на использовании различий частиц, входящих в данную фракцию по размерам, форме, аэродинамическим свойствам).

 

Крупность. Линейные размеры зерна (длина, ширина и толщина) дают представление о его крупности. Крупное зерно - это зерно с повышенными технологическими достоинствами, имеющее относительно большие размеры.

В крупном зерне больше эндосперма, что делает его более технологичным, чем мелкое зерно. Крупное и мелкое зерно по-разному реагируют на воздействие влаги, так как мелкое мелко зерно имеет относительную большую поверхность.

В технологии муки к мелкому  зерну относят зерна, полученные проходом с сита с продолговатыми отверстиями размером 2,0×20 мм или 2,2×20 мм и сходом сита 1,7×20 мм.

Выполненное зерно округлой формы дает больше крупных крупок, чем зерно, имеющее граненую форму и заостренные края.

Определение содержания отдельных фракций крупности зерен в партии - необходимое условие для подбора сит и размера ячеек в триерах.

 

 

 

 

 

 

 

 

Если относительное содержание зерён крупной и средней фракций в зерновой партии составляет 85%, то зерно считают однородным или выровненным по крупности.

Выровненное зерно лучше очищается от примесей, так как можно более точно подобрать соответствующий размер отверстий сит для сепарирующих машин, размер и форму ячеек в триерах, скорость воздушного потока в аспирационных машинах, выбрать рабочие зазоры в измельчающих машинах. Очевидно, что при фиксированном рабочем зазоре разные по размерам по размерам зерна будут испытывать разное силовое давление. Поэтому одна часть зерна будет чрезмерно разрушаться, другая часть будет проходить рабочую зону без воздействия, а третья часть зерновой массы может испытывать оптимальное воздействие.

Выравненность зерна значительно влияет на выход и качество продуктов измельчения пшеницы и ржи. Поэтому на мукомольных заводах зерно сортируют по крупности и выделяют фракцию мелкого зерна, которую направляют для использования в комбикормах.

 

 

2 Особенности мукомольных (технологических) свойств зерна ржи

К основным показателям, характеризующим мукомольные свойства зерна ржи относят:

- зольность;

- стекловидность;

- натуру;

- массу 1000 зерён;

- выравненность и влажность.

Стекловидность зерна ржи невысокая - 15...49 %, эндосперм преимущественно мучнистый и частично стекловидный, хотя для некоторых сортов и крупных зерен характерна высокая стекловидность.

Натура  зерен ржи меньше, чем пшеницы. Это обусловлено удлинённой формой и морщинистой поверхностью зерён, что снижает плотность их укладки.

Масса 1000 зерен  ржи колеблется от 13 до 32 г в зависимости  от сорта и района произрастания.

По  структурно механическим свойствам зерно ржи значительно отличаются от пшеницы. При размоле они ведут себя как пластичные тела. При соответствующей подготовке зерна ржи перед помолом можно получить муку с низкой зольностью.

Зерна ржи могут быть разного цвета: зеленого, желтого, коричневого, красного, фиолетового. Цвет зерен обусловлен особенностями их строения: у зеленых зерен больше эндосперма и тоньше оболочки, поэтому может быть получен наибольший выход муки. Зеленые зерна обычно крупнее жёлтых и коричневых, более стекловидны.

Содержание белка в  зерне ржи ниже, чем в зерне пшеницы, из-за большого содержания углеводов.

Показатели, определяющие мукомольные свойства ржи, зависят от сорта и района произрастания.

Для оценки качества зерна ржи показатель клейковины не используется, она формируется с трудом и отмывается при условии использования более сложных методов.

Для оценки хлебопекарных свойств ржи используют показатель называемый числом падения. Этот показатель надежно разграничивает все партии ржи по их технологическим свойствам и целевому назначению.

Мукомольные свойства зерна в значительной степени характеризуются содержанием эндосперма, количество которого в пшенице колеблется от 74 до 85%, во ржи от 75 до 79%.

Мукомольные свойств зерна определяют опытными помола, которые проводят на лабораторной мельнице.

 

3 Удельный  расход энергии

Это показатель является одним из основных, определяющих технологические (мукомольные) свойства зерна. Расход энергии  определяется структурно-механическими  свойствами зерна и организацией процесса измельчения, а также зависит  от конструкции измельчающих машин. Большое значение имеет грамотное построение процесса гидротермической обработки, при котором осуществляется направленное изменение исходных структурно-механических свойств зерна: резко снижается прочность эндосперма и возрастает прочность оболочек.

На мельницах сортового помола пшеницы и ржи измельчение  требует не менее 70% всей энергии  процесса помола. Поэтому снижение затрат на измельчение зерна и  промежуточных продуктов является важной инженерной задачей.