Введение.
Зерно, как мы, имеет чувство,
Зерно, как мы, живая плоть.
Дано не каждому искусство
Его в муку перемолоть.
Физиологические нормы питания человека, разработанные в нашей стране, предусматривают введение в рацион различных круп примерно 24…35 г в день. Предпочтительнее крупы из овса и бобовых, гречихи, риса поскольку их белки обладают повышенной биологической ценностью. Все крупы богаты крахмалом. Особенно необходимы крупы в рационе питания детей и при различных заболеваниях.
Овес – одна из основных культур современного мирового земледелия, так как это ценная продовольственная и кормовая культура.
Высокое содержание в зерне овса белка (12-13%), крахмала (40-45%) и жира (в среднем 4,5%) определяет его пищевое и кормовое достоинство. Овес занимает особое положение среди зерновых культур благодаря своему аминокислотному балансу.
Содержание белков в зернах овса обычно намного выше, чем в других зерновых культурах. От них овес выгодно отличается еще и тем, что его аминокислотный состав остается достаточно хорошо сбалансированным даже при высоком содержании белка. Таким образом, по пищевой ценности овес во многих отношениях превосходит другие зерновые культуры.[1]
Вырабатывают следующие виды и сорта круп из овса – крупы недробленую, плющеную (высшего и первого сорта), хлопья.
Цель отчета: изучить технологию переработки овса.
Для достижения цели были определены следующие задачи:
1. Провести литературный обзор по теме «Технология переработки зерна».
2. Изучить особенности зерна овса
Основу изучения составили работы в области технологии переработки зерна Хосни Р.К., Г.А. Егорова, Вобликова Е.М.,1. Особенности зерна овса.
1.1. Микроструктура зерна овса.
Зерновка овса собирается вместе с околоцветником. По внешнему виду она очень похожа на зерно пшеницы или ржи, но ее поверхность покрыта трихомами (похожими на волоски выступами, Приложение А). зародыш занимает около трети длины всего зерна; по сравнению с зародышем пшеницы. Он длиннее и уже. Зерно овса состоит из околоплодника, семейной оболочки, гиалинового слоя, зародыша и эндосперма. Алейроновый слой – внешний слои эндосперма. Крахмальный эндосперм овса содержит больше белка и масла, чем эндосперм других зерновых культур. Крахмал состоит из крупных гранул (Приложение Б), состоящих из множества отдельных маленьких гранул, которые имеют форму многогранников размером 3-10мкм (Приложение В)[1].
1.2. Биологические особенности овса.
Всходы переносят пониженные температуры и выдерживают кратковременные заморозки до -5… -7 °С. Для полного цикла развития овса требуется сумма активных температур 1200—1700 °С для раннеспелых и 1900—2100 °С для среднеспелых сортов.
На выращивание 1 т зерна и побочной продукции расходуется 80—140 мм воды. Засуху овес переносит хуже, чем ячмень и яровая пшеница. Особенно опасен недостаток влаги в период выхода растений в трубку — выметывания метелки.
Овес по сравнению с другими зерновыми культурами менее требователен к плодородию почвы, легче переносит повышенную (рН 4,5—5,5) кислотность. Хорошо отзывается на известкование кислых почв и внесение удобрений. Благодаря развитой корневой системе и высокой поглотительной способности корней овес эффективно использует последействие удобрений и усваивает питательные вещества из труднорастворимых соединений.
На формирование 1 т зерна овса расходуется 28 кг азота, 13 кг фосфора и 28 кг калия. Потребность в азоте и калии проявляется у овса равномерно во все фазы развития растений. В фосфоре овес больше всего нуждается в начальный период роста, хорошо отзывается на припосевное его внесение.
1.3. Сорта.
Сорта овса должны быть высокоурожайными, устойчивыми к полеганию, слабовосприимчивыми к болезням и обеспечивающими наибольшую отдачу от применения удобрений и химических средств защиты растений.
Рекомендуемые сорта: раннеспелые — Кировский, Боррус; среднеранние — Немчиновский 2, Скакун; среднеспелые — Санг, Писаревский, Мирный, Льговский 1026; среднепоздний — Горизонт.
Овес, как правило, размещают в конце севооборота или отдельного севооборотного звена. В основных зонах возделывания его высевают после пропашных, зернобобовых, озимых и яровых культур.
Под овес почву обрабатывают в соответствии с требованиями научно обоснованных систем земледелия.
В большинстве зон лучшие результаты получают при ранней зяблевой обработке. Она может быть отвальной, плоскорезной, чизельной и др.
На полях, засоренных корнеотпрысковыми сорняками, вначале проводят мелкую, а затем глубокую обработку почвы на глубину 23—25 см, на более легких почвах — только на глубину 12—14 см. На супесчаных почвах осеннюю обработку почвы не рекомендуют.
Снегозадержание применяют во всех степных и лесостепных районах страны. Его выполняют снегопахами при высоте снегового покрова 12—15 см.
Предпосевную обработку почвы проводят с учетом основной обработки и почвенно-климатических особенностей зоны.
Ранневесеннее рыхление и выравнивание почвы на отвальной зяби при подсыхании поверхности почвы осуществляют зубовыми боронами в один - два следа, а на тяжелых переувлажненных почвах — культиваторами в агрегате с боронами и лущильниками.
По плоскорезной обработке почвы проводят предпосевное рыхление культиваторами, а на легких почвах — прикатывание катками[5].
2. Технология выращивания.
2.1. Удобрение.
Овес лучше, чем другие зерновые культуры, усваивает элементы питания из почвы и переносит кислую реакцию почвенного раствора, хорошо использует последействие удобрений.
Дозы минеральных удобрений рассчитывают, исходя из уровня планируемого урожая овса, агрохимических свойств почвы и нормативов затрат удобрений на единицу урожая.
Следует учитывать, что овес потребляет питательные вещества равномерно в течение длительного периода вегетации. Фосфорные и калийные удобрения рекомендуют применять под зябь или предпосевную культивацию. Высокое действие оказывает гранулированный суперфосфат, внесенный в рядки при посеве.
При планировании урожайности овса более 4 т/га увеличивается потребность в микроэлементах. На дерново-подзолистых и серых лесных почвах микроэлементы применяют при содержании их в 1 кг почвы менее: 0,3 мг бора, 1,5 мг меди, 30 мг марганца, 0,7 мг цинка. Потребность растений в боре возрастает на известкованных почвах, в молибдене — на кислых (рН ниже 5,2), в меди — на торфяных, в цинке — на почвах с высоким содержанием фосфора.
Микроудобрения вносят непосредственно в почву, используют для подкормки и при обработке семян. При обработке семян на 100 кг зерна расходуют 10 г бора, 30 г меди, 18 г марганца, 12 г цинка[4].
2.2. Посев и уход за ним.
Для посева необходимо использовать только протравленные семена первого класса, выравненные, с массой 1000 семян не менее 30—35 г и с силой роста не менее 80 %.
В условиях сухой весны после посева почву прикатывают катками. Для сохранения влаги, уничтожения всходов однолетних сорняков и почвенной корки рекомендуют довсходовое боронование зубовыми боронами в два следа или игольчатыми орудиями, а также по всходам в один след легкими, средними боронами или ротационными мотыгами.
Борьбу с сорняками осуществляют агротехническими и химическими методами. Гербициды следует применять только при средней и высокой степени засоренности поля, когда создается угроза снижения урожая. При этом нужно учитывать видовой состав сорняков, агрометеорологические условия и фазы развития овса.
При защите овса от вредителей применяют комплекс мероприятий, предусматривающий выполнение всех приемов агротехники (севооборот, обработка почвы, сроки посева, подбор сортов и др.), и дополняющие их химические методы борьбы.
Для овса во всех зонах возделывания наиболее вредоносны пыльная головня, корончатая ржавчина и красно-бурая пятнистость.
Из химических мер защиты растений наиболее эффективно протравливание семян. Основные препараты для протравливания семян: витавакс, 75%-ный с.п. (3,0—3,5 кг/т), — против возбудителей пыльной и покрытой головни, корневой гнили и плесневения семян; панорам (2—3 кг/т) или формалин, 40%-ный в.р. (0,38 л/т), из расчета 30 л рабочего раствора на I т семян — против пыльной и покрытой головни[4].
2.3. Уборка и послеуборочная обработка зерна.
Убирают урожай в оптимально сжатые сроки без потерь зерна и его качества как прямым комбайнированием при равномерном созревании и на чистых от сорняков полях, так и двухфазным способом, при котором высота растений должна быть не менее 60 см.
Для скашивания в валки используют жатки. Подбор и обмолот валков осуществляют зерноуборочными комбайнами. Скорость движения комбайнов выбирают с учетом номинальной загрузки молотилки, чтобы не было потерь и травмирования зерна[2]
3. Хранение зерна.
Зерно используется в течение всего года, поэтому практически весь собранный урожай необходимо закладывать на хранение. Зерно может храниться по-разному, начиная от простой кучи, насыпанной прямо на земле, и заканчивая большими бетонными сооружениями, оборудованными техникой, позволяющей поднимать и опорожнять целые железнодорожные вагоны всего за несколько минут.
Обычно зерно складируют в виде куч на земле только во время уборки урожая, когда количество транспорта ограничено. На самом деле такой способ хранения не так уж плох, как кажется на первый взгляд. Влага хорошо скатывается с поверхности кучи зерна, и если его хранить таким способом не слишком долго, то повреждается только верхний слой зерна толщиной в 2,5-5 см. Конечно, при длительном хранении потери окажутся значительно больше, так как зерно будет поглощать влагу из атмосферы и его будут повреждать птицы, насекомые и грызуны.
В первобытном обществе избыток зерна часто держали в подземных хранилищах, причем в некоторых регионах мира таким способом хранят зерно до сих пор. Подобные хранилища обладают целым рядом достоинств — они защищают зерно от дневных и сезонных колебаний температуры, их конструкция относительно проста, они защищают от насекомых и от образования плесени, так как при таких условиях хранения воздух в пространстве между зернами содержит мало кислорода и много углекислого газа. Конечно, место для подземного хранилища должно быть подобрано так, чтобы влажность окружающей среды была низкой.
Несколько усовершенствованным способом является хранение зерна в мешках. Насыпанное в мешки зерно можно хранить почти в любом месте, где мешки защищены от воздействия погодных явлений и вредителей. Для погрузки и разгрузки мешков не требуется специального оборудования, однако мешки недешевы, и такой способ хранения может обходиться довольно дорого, особенно если при этом не привлекается дешевая рабочая сила.
В настоящее время наиболее широко применяется бестарное хранение зерна в силосах. Размер силоса может варьировать от нескольких сотен бушелей до хранилищ объемом в десятки тысяч бушелей (на терминальных элеваторах). В настоящее время силосы для использования на фермах чаще всего изготавливают из дерева или стали, тогда как практически все большие элеваторы — железобетонные.
Когда зерно засыпают в силос, поверхность кучи располагается к горизонтальной поверхности под углом; это так называемый угол естественного откоса (рис.3.1). Для большинства видов зерна этот угол составляет около 27°.
Рис.3.1.
Куча зерна
Мокрое или очень мелкое зерно образует более плоские кучи. Воронка в днище силоса для выгрузки зерна должна иметь коническую форму, а ее угол должен быть больше, чем угол естественного откоса, так как иначе зерно не будет высыпаться. Чем меньше силос, тем больше должен быть угол воронки, поскольку на ее стенки действует большая сила трения.
Давление, которое оказывает зерно на дно силоса, не
Каждое зерно лежит на нескольких зернах, расположенных под ним, и таким образом часть сил распределяется в стороны, и в конечном счете достигают стены. Оказываемое зерном горизонтальное давление на стену силоса составляет около 0,3-0,6 от вертикального давления. При дальнейшей засыпке после того, как высота слоя зерна в три раза превысит диаметр силоса, вертикальное давление увеличивается мало.
В процессе хранения зерно оседает или уплотняется. Объем овса в результате уплотнения может уменьшиться на 28%[1].
4.Технология переработки овса.
Технология – совокупность приемов и способов получения, обработки или переработки сырья; научная дисциплина, разрабатывающая и совершенствующая такие приемы и способы[3].
4.1. Переработка овса.
Овес собирают вместе с лузгой, составляющей примерно 25% массы зерна. После удаления оболочки овес считается крупой. Первым этапом переработки овса, предназначенного для производства пищевых продуктов, является его тщательная очистка в подготовительном отделении овсозавода (Приложение Г). Кроме удаления обычных инородных включений (посторонних семян, соломы и грязи) в процессе очистки также удаляются зерна, непригодные для переработки. К ним относятся сдвоенные зерна овса, в которых первичная оболочка покрывает два зерна вместе (как правило, в этом случае оба зерна плохо развиты, то есть лузга составляет достаточно большую долю зерна). Также удаляются «острые» зерна (обычно они очень тонкие и содержат мало или совсем не содержат зерновки) и щуплые зерна овса (такие зерна обычно имеют нормальный размер, но содержат маленькую или вообще не содержат зерновки, рис.4.1). Все перечисленные выше зерна отсортировывают и продают в качестве корма для животных[1].
Рис.4.1.
Овес: нормальный (вверху), сдвоенный (средний ряд) и «острый» (внизу)
После очистки на воздушно-ситовом сепараторе и камнеотборнике зерно на рассеве сортируется на 2 фракции крупности, которые раздельно поступают на триеры. Затем овес подвергают тепловой обработке или высушиванию. Тепловая обработка обычно заключается в нагревании зерна в течение 1 ч на больших подогреваемых паром открытых поддонах. Овес доводят до температуры примерно 93 °С, в результате чего содержание влаги в нем снижается до 3-4%. Такая обработка придает зерну приятный слегка поджаренный вкус. Высушивание не только влияет на вкус, но и делает лузгу хрупкой, в результате чего она легче поддается удалению. Кроме того, тепловая обработка позволяет дезактивировать липолитические ферменты зерна, денатурация которых имеет исключительно важное значение для обеспечения длительного срока хранения продукции. После взвешивания на автовесах зерно направляется на шелушение.
Шелушение овса можно производить на различных машинах. Издавна применяются обоечные машины, шелушильные постава, в последнее время в практику овсозаводов все шире входят шелушильные машины ударного действия (Приложение Д).Овес подают в центр высокоскоростного ротора, который выбрасывает зерна на резиновую деку, закрепленную изнутри корпуса машины. Благодаря резиновой деке зерна меньше ломаются, кроме того, она способствует отделению лузги от крупы. Отделенная в шелушильной машине лузга достаточно легкая, что позволяет удалить ее аспирацией. При этом следует принять меры, чтобы вместе с ней не удалялись мелкие частицы крупы, так как это снижает выход продукта.
Зерно подвергают двукратному шелушению; оставшиеся необрушенные зерна после 2 шел.с. выделяются на падди-машинах и возвращаются на эту же систему для дополнительной обработки.
После шелушильного постава продукт рассортировывается на две фракции на центробежном бурате; проход сита Ø2 состоит из дробленого ядра и мучки и для их разделения направляется на второй центробежный бурат и дуоаспиратор. Сход с сита Ø2 представляет собой смесь шелушенных и нешелушенных зерен и лузги. Для удаления последней применяют двукратное провеивание на дуоаспираторах, а шелушенные и нешелушенные зерна разделяются на самостоятельные потоки на падди-машинах, причем за два прохода; вследствие этого на шлифовочную систему поступает целое ядро с незначительным содержанием нешелушенных зерен.
Последовательность операций на 1 шел.с. и 2 шел.с. одинакова. На шлифовальном поставе с поверхности зерна удаляются волоски, а также полностью или частично плодовые оболочки. Затем на рассеве выделяется фракция целой крупы, которая проходит дважды через падди-машины, провеивается, и . шлифованная крупа направляется в цех готовой продукции. Выделенные на падди-машияах нешелушенные зерна возвращаются на 2 шел.с. (Приложение Е)[2].
Для изготовления плющеной овсяной крупы должны использоваться очищенные от лузги зерна. Их обрабатывают паром и сразу после этого плющат. Обработка зерен острым паром при атмосферном давлении непосредственно перед плющением необходима по нескольким причинам. Под воздействием пара зерна становятся более эластичными, поэтому в процессе плющения разрушается очень небольшое количество зерен. Пар также помогает денатурировать ферменты, которые вызывают прогоркание продукта.
Для получения овса быстрого приготовления (время варки которого составляет около минуты) зерна разрезают, затем обрабатывают паром и плющат на вальцах. Каждое зерно разрезается на три или четыре примерно равные части. Устройство для разрезания зерен представляет собой вращающийся перфорированный барабан. Концы зерен вылезают из отверстий, и расположенные снаружи барабана неподвижные ножи их отсекают. Разрезанные зерна обрабатывают паром и плющат тем же способом, что и цельные зерна. Хлопья из разрезанных зерен намного тоньше, чем из цельных, и в процессе варки воде не приходится проникать на большую глубину, в связи с чем тонкие хлопья требуют меньше времени для приготовления. Хлопья мгновенного приготовления должны быть еще тоньше — чем тоньше хлопья, тем быстрее их можно приготовить, но готовое блюдо намного быстрее превращается в жидкую кашицу.
После плющения хлопья охлаждают воздухом, поток которого помогает также удалить частички лузги, от которых не удалось избавиться на предыдущих этапах (например, лузга отделилась от зерен в ходе разрезания и плющения). Затем хлопья упаковывают в воздухопроницаемую упаковку, благодаря которой циркулирующий воздух устраняет прогорклый запах, возникающий при хранении, несмотря на то, что ферменты овса денатурированы. Обеспечив доступ воздуха к продукту, можно добиться приемлемого срока хранения.
4.2. Зерновые завтраки.
С утра нам обязательно нужно поесть; конечно, на завтрак могут подаваться самые разные блюда, но утром традиционно принято употреблять различные продукты из зерновых культур.
Для приготовления завтраков используется большая часть овса, непосредственно потребляемого в пищу. Из группы продуктов, требующих приготовления, наиболее популярны овсяные хлопья. Очищенные зерна овса обрабатывают сухим паром при температуре 100 °С, в результате чего содержание влаги в зернах снижается до 6%, а ферменты теряют свою активность (особенно это касается липазы). Поскольку в состав овса входит большое количество жиров, то он очень легко прогоркает. В процессе сушки оболочки становятся хрупкими, что способствует их легкому удалению.
Следующим этапом является отделение шелухи от крупы, а также отделение целых зерен овса, с которых не была удалена шелуха при обработке на шелушильной машине. Сам по себе процесс отделения шелухи сложности не представляет. Поскольку шелуха легкая, она без особых усилий удаляется в аспирационной колонне. Намного труднее качественно отделить крупу от цельных зерен (оставшихся в шелухе). Даже небольшое их количество в общей массе крупы совершенно неприемлемо, так как в готовых хлопьях окажется шелуха.
После отделения крупы ее прокатывают при помощи тяжелых валков большого диаметра (плющильные валки вращаются навстречу друг другу с одинаковыми окружными скоростями), в результате чего получается расплющенное зерно (Приложение Ж). Хлопья целых расплющенных зерен до готовности нужно варить 10-15 мин. Время приготовления (то есть время, необходимое для того, чтобы горячая вода проникла в центральную часть хлопьев) зависит от толщины хлопьев. Понятно, что время приготовления определяется готовностью наиболее толстых хлопьев, поэтому желательно, чтобы все хлопья были одинакового размера. Чтобы для приготовления овсяных хлопьев требовалось меньше времени, следует уменьшить их толщину, для чего плющением зерно режут на две или три части. Из самых маленьких фрагментов зерна получаются очень тонкие хлопья, которые варятся быстрее, всего (3-5 мин), однако каша, приготовленная из таких хлопьев, теряет свои качества при выдержке ее в горячем виде (например, на мармите или на теплом столе для поддержания блюда горячим). В этом случае продукт превращается в жидкую кашицу. Таким образом, между временем приготовления продукта и его стабильностью существует обратная зависимость. В последнее время появилось множество новых продуктов, для приготовления которых достаточно просто добавить кипяток[1].
4.3. Основы производства комбикормов.
Комбикормами называют сложные смеси очищенных и измельченных до необходимой крупности различных кормовых средств, микродобавок, которые вырабатывают по научно обоснованным рецептам, обеспечивающие более полноценное и рациональное кормление животных.
Сырье для производства комбикормов – зерно, отходы маслобойной, мукомольно-крупяной, мясомолочной, микробиологической промышленности.
Комбикормовый завод выпускает кормовые смеси, комбикорма-концентраты, полноценные комбикорма, премиксы.
Основу комбикорма составляет зерно (прежде всего овса, ячменя, кукурузы, просо и сорго), а также семена зерновых бобовых культур (горох, соя и др.). К ним добавляют жмыхи, шроты, муку постную, мясную, рыбную, кормовые дрожжи, минеральные корма и др.
Комбикорма вырабатывают из доброкачественного сырья по утвержденным рецептам. Качество их определяют по утвержденным государственным стандартам.
(Схема производства комбикормов в зависимости от вида и назначения корма показано в Приложении З)[5].
Заключение.
Технология является основой любого производства. Технологический процесс на крупозаводе состоит из ряда взаимосвязанных операции, каждую из которых выполняет специальное оборудование – машины или аппараты.
Принципы современной технологии крупы определяются особенностями анатомического строения зерна и распределения по его частям питательных и непитательных веществ. Для получения муки или крупы зерно требуется разделить на составные таким образом, чтобы в готовую продукцию попала только его внутренняя часть зерна.
Таким образом, в основе технологии лежат разделительные процессы.
Крупяное производство в настоящее время успешно осваивает выпуск таких продуктов, как хлопья и различные экструдаты (сухие завтраки).
В результате переработки овса получают хлопья различной толщины, лузгу (около 25% от массы овса), используемую в качестве кормового ингредиента с высоким содержанием клетчатки, а также для производства фурфурола, и овсяную мучку (побочный продукт разрезания зерен и изготовления хлопьев), которая все шире используется для изготовления детского питания и сухих зерновых завтраков.
Список литературы.
1. Хосни Р.К. Зерно, зернопереработка / К.Р.Хосни; пер.с англ.под.общ.ред. Н.П. Черняева. – СПб: Профессия, 2006. – 336с., ил – (Серия; Научные основы и технологии).
2. Г.А. Егоров. Краткий курс мукомольного и крупяного производства (практическое руководство). –М., Хлебпродинформ,2000-200с:,ил.
3. Вобликов Е.М. зернохралища и технологии элеваторной промышленности: Учебное пособие. – СПб.: Издательство «Лань» 2005.-2008с.:ил.-(Учебники для вузов. Специальная литература)
4. Афендулов К.П., Лантухова А.И. Удобрения под планируемый урожай. – М.: Колос, 1978.
5. Л.А. Трисвятский, Б.В. Лесик, В.Н. Курдина. Хранение и технология сельскохозяйственных продуктов. М., - 1991.