Зміст
Вступ
І. Загальна характеристика зернових
1.1 Родина злакових
1.2 Родина гречкових
1.3 Родина бобових
ІІ Харчова цінність зерна
2.1 Формування харчової цінності зерна при вирощуванні
2.2 Зернова маса і показники її якості
ІІІ. Стандартизація і оцінка якості зерна
3.1 Зміни якості зерна при зберіганні
3.2 Фізичні властивості зернової маси
3.3 Біохімічні процеси, що відбуваються в зерновій масі
3.4 Наслідки дихання зерна при зберіганні
Висновок
Список використаної літератури
Вступ
Зерно є основним продуктом сільського господарства. Із зерна виробляють важливі продукти харчування: муку, крупу, хлібні і макаронні вироби. Зерно необхідне для успішного розвитку тваринництва і птахівництва, що пов'язане із збільшенням виробництва м'яса, молока, масла і інших продуктів. Зернові культури служать сировиною для отримання крохмалю, патоки, спирту і інших продуктів.
Всемірне збільшення виробництва зерна - головне завдання сільського господарства.
Оброблювані зернові культури відносять до трьох ботанічних родин - злакових, гречаних і бобових.
І. Загальна характеристика зернових
1.1 Родина злакових
Основні хлібні культури - пшеницю, жито, овес, кукурудзу, рис, просо, сорго відносять до родини злакових (Graminial), класу однодольних рослин.
Розрізняють дві форми злакових - ярові і озимина. Ярові рослини висівають навесні, за літні місяці вони проходять повний цикл розвитку і восени дають урожай. Озимі рослини сіють восени, до настання зими вони проростають, а навесні продовжують свій життєвий цикл і дозрівають декілька раніше, ніж ярини. Озиму і ярову форми мають пшениця, жито, ячмінь і трітікале. Решта всіх злаків буває тільки ярими. Озимі сорти, як правило, дають вищий урожай, проте їх можна вирощувати в районах з високим сніжним покривом і достатньо м'якими зимами. До біологічних ознак, що характеризують злакові культури, відносять будову кореня, стебла, листя, квіток і ін.
Корінь злаків - мичкуватий, добре розвинений (довжина корінців досягає 3 м і більш, а кукурудза і сорго - 8 - 10 м), але у пшениці, ячменю і вівса основна частина кореневої системи розташована на глибині до 20 - 30 см, тому ці злаки особливо чутливі до засухи. Коренева система решти злакових культур йде в землю глибше, тому вони більш посухостійкі.
Стебло злаків - соломинка, що складається з трьох - п'яти межиузлів, сполучених стебловими вузлами. У ячменю, вівса і м'якої пшениці соломина всередині порожня, що за несприятливих погодніх умов призводить до вилягання рослин і великих втрат урожаю, особливо у високорослих рослин. Тому при виведенні нових сортів злаків прагнуть до отримання середньо- і короткостебельних рослин. Стебло твердої пшениці і решти злаків заповнене паренхимною тканиною.
Листя злаків ланцетоподібне, з паралельним жилкуванням. Біля основи вони згорнуті в трубочки, що прикріплює їх до стеблових вузлів і охоплює частину стебла. Листя є основними фотосинтезуючими органами; тому їх число, розміри і стан істотно впливають на урожайність.
Квітка злаків (за винятком кукурудзи) називається колоском, який складається із стрижня, зав'язі з двома перистими маточками і трьома тичинками. Зовні зав'язь прикривають колоскові луски (плівки), такі, що виконують роль оцвітини. Залежно від довжини тичинкових ниток і будови товкача квітки можуть бути такими, що самозапилюються і перехресно -обпилюваними (жито, кукурудза).
Врожайність перехресно -обпилюваних злаків менш стійка і залежить від погоди в період цвітіння. Колоски більшості злаків одноквіткові, а у вівса в одному колоску іноді можуть бути зібрані дві-три зав'язі. Зерна, що розвиваються в багатоквіткових колосках, дрібніші і неоднорідніші по велиині. Вони знижують товарні якості, утрудняють переробку зерна.
Квітки злаків зібрані в суцвіття. У колоскових злаків (пшениці, жита, ячменю) суцвіттям є складний колос. У пшениці і жита на кожному уступі стрижня складного колоса розвивається по одному зерну, а всього їх в колосі міститься від 30 до 60. У різних сортів ячменю на кожному уступі стрижня може розвиватися як по одному зерну (дворядний), так і по два-три (багаторядність). Багаторядний ячмінь дає неоднорідне по величині зерно.
Волотеві злаки - овес, просо, рис, сорго мають суцвіття у вигляді волоті, у якої колоски розташовуються на подовжених гілчастих цвітоносах. Кількість зерен у волоті буває від 50 - 60 (овес) до декількох сотень (чумиза). Зазвичай верхівкові колоски зацвітають декілька пізніше, ніж нижні, тому в зерновій масі волотистих злаків часто зустрічаються зернівки, що недозріли.
Особливе місце серед злаків займає кукурудза - однодомна роздільностатева рослина, жіночі квітки якої зібрані в качани, розташовані в пазухах листя по 3 - 5 на одному стеблі, а чоловічі – у волоті, що ростуть по одній на верхівці стебла. Качан складається із стрижня, на якому вертикальними рядами розміщюються від 300 до 1000 зернівок. Зовні качан покритий видозміненим листям-обгорткою. Зерна складають близько 60 % маси качана.
Плід злаків - зернівка - розвивається із заплідненої зав'язі квітки. При обмолоті пшениці, жита і трітікале зернівки легко відділяються від квіткових плівок. Не має їх кукурудза. Ці злаки називаються голозерними. У решти злаків квіткові плівки щільно облягають зернівку і при обмолоті не відділяються. Ці культури називають плівчастими (ячмінь, овес, рис, просо, сорго). Чим більше маса квіткових плівок на поверхні зернівки - ядра і чим важче вони відділяються, тим відповідно менший вихід крупи або муки при переробці такого зерна.
За зовнішнім виглядом (морфологічними ознакам) зернівки злакових культур підрозділяють на справжні (пшениця, жито, ячмінь, овес) і просоподібні (решта культур).
Малюнок 1
Зернівки злаків
а – пшениці
б- рису
На мал. 1 показаний зовнішній вигляд зернівки пшениці і рису. Форма зернівки (1а) довгаста або довгасто - овальна, з боку спинки чітко помітний зародок, який виглядає невеликою овальною вмятиною. З протилежного кінця зерна видно борідка (чубок), утворена виростамі клітин зовнішнього шару оболонок. Довжина волосків і густина борідки є родовою і видовою ознаками справжніх злаків. З боку черевця уздовж всієї зернівки проходить борозенка (жолобок), що заглиблюється всередину зернівки на 1/2-1/3 її товщини і іноді створююча там петлю, ускладнює відділення оболонок при виробленні сортової муки.
Просоподібні злаки (1б) можуть мати форму довгасту, округлу (просо, сорго) або клиновидно-овальну (кукурудза). Характерною особливістю цих злаків є відсутність у зернівок борозенки і борідки.
Зернівка будь-якого злака складається з трьох основних частин зародка, ендосперма і оболонок. На мал. 2 показана будова зернівки пшениці.
1 – плодова оболонка,
2 – насіннева оболонка,
3 – алейроновий шар,
4 – ендосперм,
5 – щиток,
6 – зародок,
7 - бородка
Зародок, складається з корінця, стеблинки і брунечки, що дають життя новій рослині. Зародок щільно прилягає до ендосперму, від якого відокремлений видозміненою сім'ядолею - щитком. Через щиток, багатий ферментами, поживні речовини при проростанні з ендосперма поступають в зародок.
Ендосперм - основна частина зернівки. Є борошнистим ядром, в якому зосереджені запасні поживні речовини. У центрі ендосперма клітини великі, тонкостінні, часто неправильної форми. Далі від центру розмір клітин поступово зменшується, форма їх стає близькою до прямокутної призми. Усередині клітин білки утворюють як би суцільну матрицю, в яку вкраплені крохмальні гранули різних розмірів. У центральній частині ендосперма разом з дрібними і середніми знаходиться багато крупних гранул крохмалю. У міру віддалення від центру до оболонок кількість і розміри крохмальних гранул зменшуються, а частка білка збільшується.
Крайній шар ендосперма - алейроновий, прилеглий до оболонок, по виду різко відрізняється як від внутрішньої його частини, так і від оболонок. Він утворений товстостінними клітинами і правильною, майже кубічної форми. Алейроновий шар пшениці, жита, вівса складається з одного ряду кліток, ячменю - з трьох - п'яти рядів. Ця особливість будови зернівки ячменю може бути використана для виявлення під мікроскопом домішки ячмінної муки до пшеничної або житньої. Клітини алейронового шару заповнені дрібними тільцями (у деяких видів і сортів пшениці у вигляді кристалів) з вкрапленими між ними найдрібнішими крапельками жиру.
Оболонки захищають сім'я від дії зовнішнього середовища. Голозерні злаки мають дві оболонки. Зовні зернівка покрита плодовою оболонкою (перікарпієм), яка утворюється із стінок зав'язі і складається з трьох шарів крупних товстостінних кліток, що одеревіли, порожніх всередині.
Розташування шарів клітин в перікарпії нагадує цегляну кладку, що додає оболонці велику міцність.
Насінна оболонка утворюється із стінок семябруньки і також складається з трьох шарів клітин, але дрібних і неправильної форми. В середньому - пігментному шарі насінної оболонки містяться фарбувальні речовини, що додають забарвлення зернівці.
При сучасній технології переробки зерна оболонки алейронового шару прагнуть видалити. При цьому товщина оболонок і алейронового шару, створюючих отруби, робить вплив на якість продукту, що виробляється. Дуже тонкі оболонки легко подрібнюються і переходять в муку, а надмірно товсті утрудняють відділення ендосперма, зменшуючи вихід муки. У пшениці товщина плодової і насінної оболонок коливається від 0,03 до 0,97 мм, а алейронового шару - від 0,03 до 0,06 мм. Цікаво відзначити, що алейроновий шар пшениці, що складається всього з одного ряду клітин, по товщині наближається до оболонок. Як правило, дрібне зерно має товщі оболонки.
Співвідношення анатомічних частин зернівки злаків має важливе технологічне значення. Чим більше оболонок, тим менше поживних речовин містить зерно і менше відповідно вихід продуктів при переробці. У голозерних злаків зміст коливається (у %): ендосперма - від 70 до 85, алейронового шару - від 4 до 12, плодової і насінної оболонки - від 5 до 9, зародка - 1,5 - 7 (у кукурудзи до 15) маси зернівки.
Квіткова оболонка плівчастих культур складає (у %): у ячменю - 9 - 13, просо - 16 - 18, рису - 18 - 22, вівса - 25 - 30 маси зернівки.
1.2 Родина гречкових
Родина гречкові (клас дводольних рослин) в зерновому господарстві представлено єдиною культурою - гречкою (Fagorpyrum Mill). Це ярова однорічна рослина, що має стрижньовий корінь, трав'янисте гіллясте стебло, стрілоподібне листя. Квітки правильні, з п'ятипелюстковим віночком від блідо-рожевого до червоного забарвлення. Квітки зібрані в суцвіття - щиток. Гречка є перехреснозапилюючою рослиною, хорошим медоносом. Проте квітки розкриваються лише на один день і не одночасно на всій кисті, тому урожай сильно коливається залежно від погодних умов в період цвітіння і кількості комах - обпилювачів на полях. Дозрівання плодів також відбувається не одночасно.
Плід гречки - горішок, як і у злаків, складається з трьох частин - зародка, ендосперма і оболонок. Зародок дуже великий у вигляді стрічки, схожої на латинську букву S, пронизує весь ендосперм, частково проходячи у поверхні ядра. Ендосперм рихлий, борошнистий, такий, що легко дробиться при переробці. Ядро (ендосперм із зародком) покрите тонкою ніжною насінною оболонкою рожевого або кремового кольору, у недостиглих ядер вона може бути зеленуватою.
Зовні горішок покритий жорсткою шкірястою плодовою оболонкою, що зростається з ядром лише в одній точці - місці прикріплення до рослини. Забарвлення плодової оболонки від сріблясто сірого до темно-коричневого і залежить як від сорту, так і від ступеня зрілості плоду.
Співвідношення частин плоду гречки (у %): ендосперма - 55 - 65, алейронового шару - 4 - 5, зародка - 10 - 15, насінної оболонки - 1,5 - 2,0, плодової оболонки (плівчаста) - 17 - 25.
1.3 Родина бобових
Бобові культури належать до сімейства метеликових або бобових (Leguminosae), класу дводольних рослин. У нашій країні для харчування використовують однорічні трав'янисті рослини - горох, квасолю, сою, чечевицю, чину, нут, боби.
Коріння бобових культур стрижньове, добре розвинене, з характерною особливістю: на них поселяються два види бактерій – азотобактерії і клубенькові, фіксують азот з повітря і збагачують грунт азотистими речовинами. Стебло трав'янисте, в'юнке або прямостояче, але легко лежаче, що утрудняє механізацію вирощування і прибирання. Квітки з несиметричною, таким, що нагадує метелика, що летить, оцвітиною, яскравого забарвлення - від білого до темно-фіолетового. Вони зібрані в суцвіття - кисті. Цвітіння і дозрівання доволі сильно розтягнуті в часі, що знижує врожайність і робить зерно неоднорідним по величині і ступеню дозрівання.
Плід - боб різної форми, що складається з двох стулок - могутньо розвинених плодових оболонок, між якими знаходяться до десяти насіння округлої ниркоподібної, іноді сплюснутої форми. Сім'я бобів є зародком, що сильно розрісся, складається з двох перших видозмінених листків - семядолей, в яких знаходиться запас поживних речовин для майбутньої рослини, і паростка - зародкового корінця, стеблинки і почерки. Забарвлення сім'ядолей є видовою і сортовою ознаками насіння бобових культур і може бути білим, зеленим, жовтим різних відтінків і ін. Зовні сім'я покрите щільною шкіркою - насінною оболонкою. Місце, яким сім'я прикріплялося до стулки боба, має потовщення на оболонці - рубчик. Оболонка боба може бути напівпрозорою, і тоді колір сім'я залежить від забарвлення сім'ядолей (гороху, чину, нуту), непрозорим - білою, однотонним або строкато забарвленим. Як правило, темнозабарвлене насіння (за винятком квасолі) має кормове призначення. Співвідношення частин насіння (у %): сім'ядолі - 87 - 93, паросток - 1 - 2,5, насінна оболонка - 6 - 11.
ІІ. Харчова цінність зерна
Харчова цінність зерна і продуктів його переробки визначаються хімічним складом, засвоюваністю речовин, створюючих їх, і залежить від багатьох чинників. Зернові культури, що відносяться до різних сімейств, відрізняються не тільки співвідношенням поживних речовин, але і їх складом і властивостями.
Зерно злаків не має різких відмінностей по кількості речовин, що містяться, але характеризується певними особливостями. Ядро плівчастих культур після видалення квіткової плівки за вмістом основних речовин наближається до хімічного складу голозерних злаків. Білки - найважливіші речовини, що входять до складу будь-якої живої клітини. Їх вміст в зерні, склад і властивості визначають технологічні і харчові переваги продуктів переробки зерна.
2.1 Формування харчової цінності зерна при вирощуванні
Накопичення поживних речовин починається з моменту запилення зав'язі зерна і закінчується при його обмолоті. Весь період дозрівання зерна умовно підрозділяють на три фази.
Перша фаза
формування харчової цінності зерна характеризується високою вологістю (85 - 65 %), переважанням в зернівці розчинних з'єднань, що поступають з основних фотосинтезуючих органів - листя, де з неорганічних з'єднань (вуглекислого газу, води, мінеральних солей) утворюється цукор, амінокислоти, жирні кислоти та ін. У цій фазі формується довжина зернівки, тому дуже важлива наявність в грунті достатньої кількості вологи і розчинних мінеральних солей. Розчинні органічні речовини, що поступають в зерно, під дією ферментів поступово полімеризуються з утворенням крохмалю, білків, жирів, проте вміст зернівки в цій фазі рідкий, схоже на «молочко», звідси інше її назва - молочна стадія стиглості.
Друга фаза
формування харчової цінності зерна - фаза наливання. Завершує формування розмірів зерна - його ширину і товщину. На початку фази в колос активно поступають поживні речовини, до кінця цей процес сповільнюється. Активність ферментів до середини цього періоду досягає максимуму, потім починає поступово знижуватися, так само змінюється і швидкість перетворення розчинних речовин в нерозчинні; вологість знижується приблизно до 35 %. Оболонки втрачають хлорофіл і набувають жовтуватого забарвлення. Ендосперм з рідкого поступово стає в'язким, щільним, воскоподобним, тому другу фазу часто називають восковою стадією стиглості.
Третя фаза
формування харчової цінності зерна - фаза дозрівання. Завершує формування урожаю. До її початку надходження поживних речовин в зерно сповільнюється, а потім і припиняється. Проте синтез високомолекулярних з'єднань із затухаючою швидкістю продовжується і після збирання врожаю. У цей період остаточно формується типове забарвлення зерна, його вологість знижується до 15 - 18% і залежить від погодніх умов, консистенція стає твердою. Об'єм зерна може декілька зменшуватися, що приводить до його обсипання і втрати частини урожаю при перестої. Встановлено, що якнайкраща якість муки виходить при скошуванні рослин в кінці воскової стадії стиглості, коли нижня частина стебел ще зелена, і при обмолоті валів через 4 - 6 днів після скошування. За ці дні частина поживних речовин із стебел додатково переходить в зерно, сприятливо позначаючись на кількості і якості урожаю. Харчова цінність продуктів, що виробляються із зерна, не залишається постійною, а знаходиться залежно від початкової сировини.
Якість урожаю визначається співвідношенням і сукупністю дії внутрішніх і зовнішніх чинників. До внутрішніх чинників відносять природні особливості рослин, їх біологічну суть, спадкові ознаки. Зовнішніми чинниками є кліматичні умови, склад грунту і сукупність агротехнічних заходів.
Селекція і її теоретична основа - генетика в даний час забезпечують широкі можливості створення сортів інтенсивного напряму, врожайність яких в 2 - 3 рази перевищує відомі сорти. Наприклад, озимі сорти пшениці Аврора і Кавказ дають до 70 - 80 ц/га при середній врожайності пшениці в світі 22,5 ц/га. Американські учені Нельсон і Мертц вперше вказали на те, як можна управляти кількістю і якістю білка в кукурудзі, впливаючи на її генний апарат. Відкриті ними мутації генів Опейк-2 і Флаурі-2 дозволили отримати гібриди кукурудзи, що містить до 1,7 - 18 % білка, а лізину і тріптофану в 2 -3 разу більше, ніж зазвичай. До теперішнього часу селекціонери різних країн вивели висококолізінові сорти сорго, рису, ячменю. Ведеться робота по виведенню урожайних сортів високобілкової і висококлейковинної пшениці; створюються високоолійні сорти кукурудза, з якої одночасно з крупою можна отримувати велику кількість рослинного масла; є позитивні результати по виведенню високовітамінних сортів зерна пшениці.
На харчову цінність зерна впливає зовнішнє середовище. Вперше вплив географічного чинника на хімічний склад пшениці довів Ляськовській в 1865 р. Він встановив, що найбільш багата білком пшениця, вирощена в середньому і Нижньому Поволжі, на Україні, Північному Казахстані, Західному Сибіру. Надалі було показано, що накопичення великої кількості білка в зерні залежить від складу грунту, наявність в ній необхідної, але не надмірної кількості вологи, достатньої освітленості і тепла -оптимально 20 - 30'С). Накопиченню поживних речовин заважають дощі в перший період наливання зерна, коли поживні речовини, що поступають в нього, знаходяться в низькомолекулярному, розчинному стані. Розчинні вуглеводи і білки як би вимиваються із зерна, «стікають», і воно залишається щуплим, таким, що погано налилося. Тому райони, де часті дощі в цей час, дають урожай з меншим змістом білка. Відзначено, що зернові культури характеризуються різною опірністю до несприятливих умов вирощування. Найбільш стійким є озиме жито, потім яровий ячмінь, озима і ярова пшениця.
Склад грунтів і застосування мінеральних добрив є найбільш істотними чинниками, що забезпечують отримання високих урожаїв зерна. В даний час родючості навіть наймогутніших чорноземів недостатньо для забезпечення високих урожаїв за інтенсивними технологіями вирощування зернових культур, тому застосування органічних і мінеральних добрив необхідне. За даними інституту агрохімічного обслуговування сільського господарства, надбавка врожаю зерна в результаті застосування макродобрив (солей азоту, фосфору і калія) склала (у ц/га): озимому житу - 7,0; озимой пшениці - 6,7; яровій пшениці - 4,4; кукурудзі - 11,6; яровому ячменю - 6,8; вівсу - 7,1; гречці і просу - по 4. Додаткове застосування мікродобрив (марганцю і бору) збільшувало, за даними академіка П. А. Власюка, урожай озимої пшениці ще на 3 ц/га.
Проте застосування мінеральних добрив повинне проводитися під суровим контролем хімічної служби агропромислового комплексу. Рослини повинні отримувати необхідні елементи живлення з урахуванням їх наявності в грунті і прогнозованого урожаю. Надлишок добрив, так само як і їх недолік, знижує урожай, погіршує його технологічні і харчові властивості і може привести до утворення шкідливих речовин, наприклад нітрозамінів.
Захист рослин від шкідливих чинників при вирощуванні дозволяє підвищити урожай на 10-30 % і більш. Вживані при цьому пестициди (отрутохімікати): гербіциди, що знищують бур'яни; фунгіциди, що оберігають рослини від хвороб; інсектициди, що знищують шкідників; ретарданти, регулюючі ріст і тим оберігаючі рослини від вилягання і втрати урожаю; десиканти, що викликають підсихання рослин перед прибиранням, при невмілому використанні можуть накопичуватися в зерні і надавати несприятливу дію на його якість. Проникаючи в рослини, пестициди можуть змінювати фізіко – хімічні властивості протоплазми клітин, внаслідок чого порушуються физиолого-біохімічні процеси, що протікають в рослинах. В результаті можливі перерозподіл речовин між органами рослин, стимуляція або пригноблення синтезу окремих поживних речовин, руйнування особливо цінних інгредієнтів продукту, а також утворення токсичних з'єднань при взаємодії хімікатів з природними речовинами рослинних тканин.
Відмічено, що накопичення деяких пестицидів в зерні може бути причиною їх попадання в продукти переробки, оскільки вони накопичуються не тільки в оболонках, але і в ендоспермі. Тому в більшості країн світу встановлені граничні норми вмісту пестицидів в харчових продуктах - їх кількість не повинна перевищувати 0,01 - 5,0 міліграм на 1 кг продукту залежно від токсичності і швидкості розпаду пестициду.
2.2 Зернова маса і показники її якості
Зернова маса, що утворюється при збиранні врожаю, неоднорідна. Окрім повноцінного зерна, в її складвходить певна кількість неповноцінних і зіпсованих зерен основної культури, насіння інших культурних і дикорослих рослин, мінеральні і органічні примісі, мікроорганізми, а іноді і шкідники комор. В той же час при будь-яких операціях із зерном (заготовках, переробці, зберіганні) необхідно знати якість даного зерна, щоб забезпечити об'єктивний розрахунок з постачальниками і оптимальне використання. На хлібоприймальний пункти зерно поступає партіями.
Партія - будь-яка кількість однорідного за якістю зерна (зернової маси), засвідченого одним документом і призначеного до одночасного приймання, здачі, відвантаження або зберігання в одній ємності. Розмір партії може бути різним - від одного або декількох мішків до ешелону, проте однорідність партії за органолептичними ознаками зерна основної культури (по формі, забарвленню) обов'язкова.
При оцінці визначають ряд показників, що характеризують партію зерна в цілому, - органолептичні властивості, вологість, вміст домішок, натуральність, відсутність або наявність шкідників комор. Крім того, обов'язково досліджують якість зерна основної культури: величина і вирівненність, у плівчастих культур - плівчастість, склоподібність і інші властивості зерна, що враховуються при переробці.
Органолептична оцінка має важливе значення, оскільки остаточна думка про гідність продукту харчування можна отримати тільки при споживанні його в їжу. Нормальне зерно будь-якої культури має характерні для неї природне забарвлення, блиск, запах і смак. Ці показники легко змінюються за несприятливих умов дозрівання, прибирання, перевезення, порушенні режимів сушки і зберігання.
Колір і характерний блиск, що надається добре доспілому зерну восковим нальотом на поверхні, легко втрачаються, якщо вологе зерно довго не сушать, воно починає самозігріватися і на його поверхні розвиваються мікроорганізми. Зеленуваті відтінки має те, що недозріває і морозобійне зерно.
Запах і смак здорового зерна специфічний у кожної культури і слабо виражений, майже прісний. Проте зерно є хорошим сорбентом і легко поглинає будь-які сторонні запахи. В процесі прибирання в зернову масу можуть потрапити насіння або вегетативні частини пахучих бур'янів - полину, дикого часнику, буркуну і ін. Особливо неприємними є запахи полину і головешки, які не відходять при всіх видах переробки. Солодовий присмак і запах має зерно самозігріваюче; якщо при цьому на нім розвивалася цвіль, то з'являється плесневий запах. Процеси плесневенія, що глибоко зайшли, приводять до утворення затхлого і гнильного запаху.
Розвиток в зерні, що зберігається, шкідників комор, особливо кліщів, впливає на смак і запах зерна. При невеликій їх кількості зернова маса набуває приємного медового запаху, подальше розмноження і життєдіяльність кліщів приводять до створення запаху тухлих яєць (сірководня).
При надмірно тривалому зберіганні зерна поступово можуть з'являтися присмаки і запахи, властиві гіркнучому жиру.
Зерно, що має сторонні присмаки і запахи, що не відділяються при провітрюванні, переробці харчовому використанню не підлягає.
Вологість зернової маси
є одним з головних чинників, що визначають його збереження. В рахунковому зерні волога знаходиться в зв'язаному стані, має низьку активність і не може брати участь в біологічних і физико-хімічних процесах.
Підвищення вологості приводить до появи певної кількості вільної води,, що характеризується невисокою енергією її зв'язку з тканинами зерна. Вона може брати активну участь у физико-хімічних ферментативних процесах, що протікають в зерні.
Стандарти передбачають чотири стани по вологості (у %): сухе - 13 - 14, середньо - сухе - 14,1 - 15,5; вологе - 15,6 - 17 і сире - понад 17. На тривале зберігання придатне тільки сухе зерно.
Засміченість зерна негативно впливає на якість продуктів переробки. Проте ступінь зниження їх якості для різних фракцій домішок різний, тому їх прийнято підрозділяти на дві групи - зернову і смітну. До зернової домішки відносять такі компоненти зернової маси, які дозволяють отримати з них деяку кількість продуктів, хоча при меншому виході і нижчої якості. До смітної домішки відносять включення, що надають різкий негативний вплив на якість продуктів переробки основної культури.
Зернова домішка включає неповноцінне зерно основної культури: сильно недорозвинене - щупле, морозобійне, проросле, бите (вздовж і поперек, якщо залишилася більше половини зерна), пошкоджене шкідниками (з незачепленим ендоспермом), таке, що потемніло при самозігріванні або сушці; у пшениці сюди ж відносять зерна, пошкоджені клопом-черепашкою. У плівчастих культур до зернової домішки відносять обрушені (звільнені від квіткової плівки) зерна, оскільки вони сильно дробляться при переробці основного зерна.
Зерна інших культурних рослин при оцінці можуть потрапляти як в зернову домішку, так і в смітну. Керуються при цьому двома критеріями. По-перше, розмірами зерен приміси. Якщо домішка різко відрізняється від основної культури по величині і формі, то вона буде видалена при очищенні зерна, тому таку культуру відносять до смітної домішки. Наприклад, просо або горох в пшениці. По-друге, можливістю використання примісу за призначенням основної культури. Якщо домішку дає продукт, хоч і декілька гірший за якістю, чим основна культура, то її слід віднести до фракції зернових домішок. Якщо ж вона різко знижує якість продукту переробки, то її відносять до смітної домішки. Наприклад, пшениці, що містяться в зерновій масі, жито і ячмінь будуть віднесено до зернової домішки, решта всіх культур - до смітної; у проса - зерна всіх культурних рослин будуть віднесені до смітної домішки.
Особливо слід звернути увагу на оцінку жита. Присутність в житі зерен пшениці і ячменю не погіршує якість житньої муки, тому ці культури будуть віднесені до основного зерна. Смітну домішку підрозділяють на декілька фракцій, різних по складу. Мінеральна домішка - пил, пісок, галька, шматочки шлаку і т.п. украй небажані, оскільки вони додають хрускіт муці, роблячи її непридатною до споживання; органічна домішка - шматочки стебел, листя, колосової луски і т. п.; зіпсоване зерно основної культури і інших культурних рослин з повністю виїденим шкідниками або ендоспермом, що потемнів; насіння культурних рослин, що не увійшло до складу зернової домішки; насіння смітних трав, що виросли на полях з культурними рослинами.
При оцінці зерна насіння смітних трав підрозділяють на декілька груп: легко віддільні, важко віддільні, з неприємним запахом і отруйні. Легко відділяється від більшості культур насіння волошки польової, пирію, гречишки розлогою і березкою і др.; важко відділяється (близькі за розміром і формою до певних культурних рослин) насіння вівсюга польового від вівса, пшениці і жита, дикої редьки і татарської гречки від гречки і пшениці, щетинника сизого від проса, дикого проса і курмака від рису; до бур'янів з неприємним запахом відносять полин, буркун, дикий часник, коріандр і ін.
Отруйне насіння бур'янів особливо небажане в жерновой масі. До цієї групи відносяться кукіль, поширений майже по всій території країни. У його насінні міститься - лікозід агроспермін, що володіє, - гірким смаком і наркотичною дією. Горчак має не тільки отруйне і гірке насіння, отруйна вся рослина. Отруйним є насіння вязеля, дурману, тріходесми сивої, геліотропа опущеного, пльовела п'янкого і деяких інших смітних рослин. Всі отруйні бур'яни виділяють в особливу групу смітної домішки - шкідливу. До неї відносять також отруйні грибкові захворювання культурних рослин - головешку і споринью, а також тваринного паразита угріцю. Головня вражає більшість злаків. У зерновій масі вона зустрічається у вигляді «мішечків», звичайно декілька великих розмірів і округліших, ніж нормальні зерна пшениці. Вміст головневих мішечків - спори гриба - чорна маса з неприємним оселедцевим запахом, а їх оболонка - плодові і насінні оболонки зерна. Ендосперма і зародка в цих зернах немає, оскільки вони повністю поглинені грибом. Вміст в зерні головешки строго обмежується, якщо вона виявлена, то зерно зберігається і переробляється окремо.
Спориня найчастіше вражає жито, значно рідше інші злаки. У зерновій масі споринья зустрічається у вигляді грибниці - ріжків чорно-фіолетового кольору, завдовжки 5 - 20 мм. Токсичність спориньї обумовлена вмістом лізергинової кислоти і її похідних - ергозіна, ерготаміна і інших, що володіють сильною судинозвужувальною дією. Це властивість спориньі використовують в медицині для отримання препаратів, що зупиняють кровотечу.
Угріця - тваринний паразит, що відноситься до класу черв'яків, групи нематод. У зерновій масі зустрічається у вигляді галл, що мають неправильну форму, коротше і ширше за зерно, борозенки немає, оболонка товста, поверхня горбкувата, колір коричневий. Галла в 4 - 5 разів легше за зерно пшениці. Всередині галли знаходяться до 15 тис. личинок угріцї, здатних зберігати життєздатність до 10 років. Значна домішка галл погіршує хлібопекарські якості зерна, надає хлібу неприємний смак і запах.
Натура
- маса одиниці об'єму зерна. У нашій країні одиницею об'єму зерна є літр. Натура залежить від форми, величини і щільності зерна, стану його поверхні, вирівненності і ступені наливання зернівок, їх вологості і вмісту домішок. Зерно округле укладається в мірку щільніше, ніж подовжене. У крупного зерна, що добре налилося, натура буває вищою, ніж у дрібного; зерно, що має велику щільність, має і вищу натуру. При гладкій поверхні в мірку укладається більше зерен, чим при шорсткій. При підвищенні вологості зерна натура, як правило, знижується. Приміси, що містяться в зерновій масі, спотворюють її натуру. Важкі (мінеральні) домішки і дрібне насіння бур'янів збільшують, а легкі (квіткові плівки і ін.) зменшують її. Температура, при якій вимірюється натура, також робить певний вплив на натуру - у холодного зерна вона декілька вище, ніж у теплого. Зерно з більшою натурою, як правило, добре розвинено, містить більше ендосперму і менше оболонок, тому дає більший вихід муки і крупи.
У різних культур показник натури має різне значення. Так, він коливається в середньому (у г/л): у пшениці - від 740 до 790, жита - від 670 до 715, ячменю - від 540 до 610, вівса - від 460 до 510.
Зараженість зерна шкідниками комор спостерігається за несприятливих умов зберігання, в непідготовлених і незнезаражених сховищах. У зерновому насипі розвиваються комахи і кліщі. Вони не тільки поїдають зерно, але і сильно забруднюють його своїми трупами, линючими шкірками і екскрементами, знижують харчові властивості, сприяють підвищенню вологості, що може викликати самозігрівання, розвиток мікроорганізмів. Шкідники комор охоче харчуються не тільки зерном, але і продуктами його переробки - мукою, крупою, харчовими концентратами, сухарями, деякі з них можуть харчуватися макаронними виробами, сушеними овочами, фруктами і ін. Безхребетних шкідників комор відносять до класу комах (жуки і метелики) і павукоподібних (кліщі).
Показники, що характеризують кількість зерна основної культури
| Довжина | Ширина | Товщина | |
| Пшениця | 4,2- 8,6 | 1,6 -4,0 | 1,5- -3,8 |
| Жито | 5,0 - 10,0 | 1,4 - 3,6 | 1,2 - 3,5 |
| Кукурудза | 5,5 - 13,5 | 5,0 - 11,5 | 2,5 - 8,0 |
| Ячмінь | 7,0 - 14,б | 2,0-5,0 | 1,4 - 4,5 |
| Овес | 8,0 - 16,6 | 1,4 - 4,0 | 1,2 - 3,6 |
| Рис | 5,0 - 12,0 | 2,5 - 4,3 | 1,2 - 2,8 |
| Просо | 1,8- - 3,2 | 1,2 - 3,0 | 1,0 - 2,2 |
На практиці про величину судять за наслідками просіювання навіски зерна на ситах зі встановленими стандартами розмірів довгастих отворів. Зазвичай довжина отворів робиться значно більше довжини зерна і сортування при просіюванні проводиться по ширині (товщині). Встановлено, що у пшениці, наприклад, між товщиною зерна і вмістом в нім ендосперма існує висока кореляційна залежність (V =0,99+0,61). Для інших культур з товщиною також пов'язаний вищий вміст ендосперма.
Вирівненність (однорідність) зерна по величині пов'язана з його технологічними властивостями. Зерно, що вирівнюється, великій або середній величині легше переробляти (особливо в крупу), при цьому виходить вищий вихід і краща якість продукції. Вирівненність визначають одночасно з величиною просіюванням на ситах і виражають у відсотках по найбільшому залишку на одному або на двох суміжних ситах. Одночасно визначають вміст дрібних зерен, що зниж
Маса 1000 зерен, розрахована на суху речовину, характеризує величину зерна. У різних культур маса 1000 зерен коливається в широких межах.
Маса 1000 зерен, в г на суху речовину:
Межі коливань |
Велике | Середнє | Дрібне | |
| Пшениця | 12-75 | Більше 35 | 25 - 35 | Менше 25 |
| Жито | 10 - 45 | Більше 25 | 20 - 25 | Менше 20 |
| Ячмінь | 20 - 55 | Більше 40 | 30 - 40 | Менше 30 |
| Гречка | 15 - 40 | Більше 23 | 20 - 23 | Менше 20 |
| Просо | 3 - 8 | Більше 6 | 4,5 - 6,0 | Менше 4,5 |
Склоподібність зерна характеризує консистенцію, структуру ендосперма, взаєморозташування його тканин. Склоподібне зерно в поперечному розрізі нагадує поверхню скола скла, звідси і його назва. При просвічуванні воно здається прозорим. Борошнисте зерно має рихло-борошнисту структуру, в розрізі білий колір і вигляд крейди. У частково склоподібному (напівсклоподібному) зерні в поперечному зрізі видно як склоподібні, так і борошнисті ділянки, просвічується воно не повністю.
Структура ендосперма, його склоподібність або борошнистість, залежить від кількості, складу, властивостей, розмірів, форми і розташування крохмальних гранул; від кількості, властивостей і розподілу білкових речовин; характеру і міцності зв'язку між. білками і крохмалем.
Мал. 3 Залежність інтенсивності дихання проса від вологості зерна (В.Л.Кретовіч,1971)
Мал.4. Вплив температури на інтенсивність дихання пшениці.
У склоподібному зерні поживні речовини складені дуже щільні, між ними не залишається мікропроміжків. У борошнистому ці проміжки є, вони розсіюють світло, обумовлюючи непрозорість, рихлість ендосперма.
Білки, створюючи в клітинах ендосперма суцільне середовище, в яке вкраплені крохмальні гранули, утворюють з ними зв'язок різної міцності. Частина білка дуже міцно пов'язана з крохмалем і при дробленні клітин від нього не відділяється, утворюючи навколо гранул своєрідну білкову оболонку. Цей білок носить назву прикріплений. Решта білка як би заповнює проміжки між крохмальними гранулами, при дробленні клітин звільняється, його називають проміжним білком. За даними Н. П. Козьміної, в склоподібному зерні прикріпленого білка міститься дещо більше, а проміжного менше, тому таке зерно при дробленні розколюється на крупніші частинки - крупу і майже не дає муки.
Склоподібність зазвичай пов'язана з характером обміну, речовин, при наливанні і дозріванні зерна. Висока температура, недолік вологи, стислий період наливання і дозрівання зерна збільшують склоподібність. Аналогічно впливає надлишок азоту, а підвищений вміст фосфору зменшує склоподібність. Склоподібне зерно пшениці, жита, ячменю зазвичай містить більше білка, чим борошнисте. У рису цей зв'язок відсутній.
Стандарти на зерно передбачають визначення склоподібності у пшениці і рису. При виробництві крупи і муки з ячменю і кукурудзи бажано мати склоподібне зерно, що дає продукти кращого товарного вигляду. У пивоварінні доцільно використовувати борошнистий ячмінь, в якому декілька менше білка, тому пиво стійкіше до помутніння. В житі цей показник не визначають; склоподібність у зерна жита, як правило, буває нижчим, ніж у зерна пшениці. Проте відомо, що склоподібне і напівсклоподібне зерно жита дає вищий вихід сортової муки. При визначенні загальної склоподібності до склоподібних зерен додають половину напівсклоподібних і суму виражають у відсотках до загальної кількості досліджених зерен.
Щільність зерна в цілому і його анатомічних частин має важливе технологічне значення. Як правило, зерно, що добре налилося, має вищу щільність, ніж що недозріває. Щільність зерна і його частин залежить від їх хімічного складу. Найбільшу щільність мають крохмаль і мінеральні речовини, тому із збільшенням їх частки росте щільність зернівки, і, навпаки, збільшення кількості білка (1,34 - 1,37) і ліпідів (0,89 - 0,99) знижують щільність зерна. Істотні відмінності хімічного складу обумовлюють великі коливання щільності зерна (г/см3): пшениці - 1,33 - 1,53; жита - 1,26 - 1,42; кукурудза - 1,23 - 1,27; ячменю - 1,23 - 1,28; вівса - 1,11 - 1,15. Анатомічні частини зернівок сильно розрізняються не тільки по хімічному складу і структурі, але і по щільності. Так, щільність цілого зерна ярової м'якої пшениці складає в середньому 1,336, її ендосперма - 1,471, зародка - 1,290, оболонок - 1,066. На цих відмінностях заснована в даний час вся технологія переробки зерна.
Плівчастість - вміст квіткових плівок у плівчастих злаків і плодових оболонок у гречки, виражене у відсотках до маси зерна. Плівчастість сильно коливається залежно від культури, її сорту, району і року вирощування. Крупне зерно, як правило, має менше плівок і дає більший вихід продуктів. Плівчастість коливається (у %): у вівса - 18 - 46, ячменю - 7,5 - 15, рису - 16 - 24, просо - 12 - 25, гречки - 18 - 28.
Дефектні партії зерна іноді поступають в заготовчу мережу і можуть потрапити в переробку. Якщо на грунті спостерігаються ранні заморозки і зерно в цей час знаходилося в молочній або початку воскової фази стиглості, то в ньому порушується синтез високомолекулярних з'єднань і змінюються технологічні властивості. Клейковина морозобійного зерна пшениці відмивається в невеликій кількості, стає темною, малоеластичною, такою, що кришиться. Хліб виходить нееластичним, з липким м'якишем, що заминається, з малою пористістю, солодовим або трав'янистим смаком. Проросле на кореню або у валках зерно утворюється при дощовій погоді під час прибирання; частіше проростає жито. У нім підвищена активність ферментів, особливо амілаз. Хліб виходить малого об'єму з нееластичною, глиністною консистенції, погано розпушеним м'якишем, з солодкуватим, солодовим присмаком.
Зерно, пошкоджене клопом - черепашкою, польовим шкідником, нападаючим найчастіше на озиму пшеницю, але що харчується і іншими злаками. На місці проколу залишається темна крапка, оточена різко обкресленою плямою білуватої оболонки, що зморщилася, ендосперм в місці укусу при натисканні кришиться. Клоп-черепашка залишає в зерні дуже активні протеолітичні ферменти. Сильна пшениця при вмісті 3 - 4 % пошкоджених зерен переходить в групу слабкої. Клейковина із зерна, пошкодженого клопом-черепашкою, під дією цих ферментів швидко розріджується. Випечений хліб виходить малого об'єму і пористості, щільним, з поверхнею, покритою дрібними тріщинами, несмачним.
Мікотоксикози – враження різними грибними захворюваннями при вирощуванні, збиранні, порушенні режимів зберігання зерна. Вже згадувані раніше споринья і головешка є прикладами таких захворювань.
Гриби роду фузаріум ушкоджують зерно всіх культур, частіше справжні злаки. Зараження відбувається в полі, але розвиток грибів в сховищі припиняється тільки при зниженні вологості зерна до 14 %. У зерні, що перезимувало в полі, часто накопичується багато токсинів цього гриба. Гриби цього роду продукують ряд токсинів, зокрема тріхотецени і зеараленон, що викликають важкі отруєння людини і тварин. У людини споживання хліба, отриманого з муки, що містить міцелій фузаріума, викликає отруєння, схоже на сп'яніння: з'являються нудота, запаморочення, блювота, сонливість і т.д. При цьому ослабляється функція кісткового мозку, тому різко падає частка лейкоцитів в крові. Потім розвивається некротична ангіна. Зерно, уражене фузаріумом, зберігають окремо від продовольчого і фуражного і використовують для технічних цілей.
Мікотоксини утворюють і інші цвілеві гриби, які можуть розвиватися на поверхні зерна і продуктів його переробки за несприятливих умов зберігання.
Афлатоксини, що вражають печінку і що володіють вираженою канцерогенною дією, продукуються грибами роду аспергиллів (Asp.flavus і Asp. parasiticus). Охратоксини виробляють гриби роду пеніциллів. Охратоксини також вражають печінку і володіють концерогенною дією. Багато інших цвілевих грибів також можуть продукувати токсини. До теперішнього часу виділено і вивчено понад 100 мікотоксинів; вони стійкі до вживаних при переробці зерна температур, кислот або відновників. Тому найбільш надійним способом оберігання від них харчових продуктів є виключення плесневення зерна.
Дефектним вважається також зерно, пошкоджене самозігріванням і порушеннями режимів сушки.
ІІІ. Стандартизація і оцінка якості зерна
Якість зерна - важливий і обов'язковий об'єкт державного планування і контролю. У основі державної системи управління якістю зерна лежить його стандартизація. Вона дозволяє систематизувати зерно по певних якісних групах, створити крупні партії однієї якості, виявити недоброякісне зерно. Якість зерна і продуктів його переробки регулюється Гостами.
На шляху руху від поля до споживача оцінка якості зерна проводиться за декількома стандартами. Державні закупівлі проводяться за стандартами на зерно що заготовляється; хлібосховища передають його на переробку за стандартами на зерно цільове, що поставляється (розподілюване, мукомельне, круп'яне, пивоварне і ін.); при використанні на посів оцінка проводиться за стандартом на зерно насінне; при продажі іншим країнам користуються стандартом на зерно, що направляється на експорт; оцінка зерна проводиться за стандартом на правила відбору проб і методи випробувань.
У стандартах на зерно що заготовляється для всіх культур встановлена класифікація - ділення на типи, підтипи за ботанічними ознаками, забарвленням, районами вирощування і т.п. Крім того, встановлені базисні (розрахункові) і обмежувальні кондиції. Вказано також, що у даної культури вважають основним зерном, смітною і зерновою домішками.
Базисні кондиції - норми якості, якою повинне відповідати доспіле зерно. Вони встановлені за основними показниками якості зернової маси і для більшості культур знаходяться в наступних межах (у %): вологість - 14 - 15, зернова і смітна приміси - 1 - 3, натура - залежно від культури і району вирощування. Закупівельні ціни встановлюються на зерно базисних кондицій.
Обмежувальні кондиції відображають гранично допустимі знижені (в порівнянні з базисними) вимоги, при яких зерно ще може бути прийняте з відповідним коректуванням ціни. При відхиленні якості зерна у бік погіршення від базисних кондицій застосовують натуральні і грошові знижки (рефакциі), а у бік поліпшення - надбавки (боніфікациі); за зерно твердої пшениці і кращих сортів інших культур встановлені сортові надбавки, розмір яких коливається від 10 до 100 % закупівельної ціни.
Стандарти на зерно розподілюване (що відпускається) і цільові встановлюють норми, яким повинна відповідати якість зерна, що передається елеватором на переробку. Оскільки кожне зерносховище перед закладкою на зберігання зобов'язане очистити зерно від більшої частини домішок, що містяться в нім і підсушити його до сухого стану, то ці вимоги бувають строгішими, ніж при заготовках. Крім того, в цільових стандартах передбачені додаткові показники, що враховують вимоги відповідної галузі переробки. Так, у круп'яного зерна нормуються зміст дрібних зерен до 5 % і чистого ядра, яке повинне бути не менше (у %): у гречки - 71, просо - 74, вівса - 63. Для ячменю, що направляється на пивоваріння, нормуються схожість і енергія проростання і т.д.
3.1 Зміни якості зерна при зберіганні
Зернові хліби відносяться до стійких в зберіганні за належних умов та вологості. Основну кількість зерна зберігають на елеваторах - крупних повністю механізованих зерносховищах. Місткості для зберігання зерна є вертикально поставленими циліндрами - силосами із залізобетону діаметром 6 - 10 м і заввишки 15 - 30 м. Верхня частина обладнана отвором для завантаження зерна, ніжняя закінчується конусом з отвором для його вивантаження. Усередині силосів на відстані 1 м один від одного по висоті змонтовані термопари для визначення температури насипу зерна, що зберігається. Дроти термопар виведені на єдиний пульт, і оператор, що спостерігає за збереженням продукту, у будь-який момент може дізнатися температуру зернової маси практично в будь-якій точці силосу. Крім того, кожен силос обладнаний установкою для проведення активного вентилювання - пристроєм для продування повітря через товщу зерна, що зберігається.
Елеватор забезпечений лабораторією, якою проводиться оцінка якості зерна; робочою баштою, де зосереджено зерноочисне і сушильне устаткування, а також установкою для прийому і відпустки зерна.
Зерно, що поступає на елеватор, після лабораторного аналізу об'єднують по масі в крупні партії, відповідні місткості силосу (від 300 т до 15 тис. т). При цьому не допускається змішування зерна, що відноситься до різних типів і підтипів, оскільки вони володіють різними хлібопекарськими властивостями. Не можна змішувати зерно, що має різну вологість і засміченість. Окремо від здорового зберігають і обробляють зерно, заражене шкідниками комор, і дефектне - морозобойне, проросле, та ін.
Очищення зернової маси від сторонніх домішок проводиться відразу після надходження його в зерносховища. Насіння бур'янів, вегетативні органи рослин мають вищу вологість, запах пахучих бур'янів частково адсорбується зерном, і чим довше вони знаходитимуться в зіткненні, тим більше зерна може зіпсуватися. Крім того, неекономічно недоцільно витрачати додаткову енергію на сушку домішок і займати об'єми сховищ їх зберіганням.
Проте повного очищення зернової маси від домішок на елеваторах не проводять, це здійснюють переробні підприємства.
Сушка зерна - відповідальна технологічна операція перед закладкою на зберігання. Оптимальні результати дає сушка зерна теплим сухим повітрям. Проте економічнішою є сушка повітрям в суміші з топковими газами. В цьому випадку якість зерна багато в чому залежатиме від виду палива. Не рекомендується використовувати дрова, що додають зерну запах диму. Кам'яне вугілля, що особливо містить багато сірки, при згоранні утворює сірчаний ангідрид, який частково може поглинатися зерном і погіршувати якість клейковини. Крім того, в топкових газах, що утворюються при спалюванні кам'яного вугілля, міститься підвищена кількість поліциклічних ароматичних вуглеводнів, зокрема бензпирену, що володіє канцерогенними властивостями. Оптимальними видами палива, що не забруднюють зерно, є нафтопродукти і газ.
Температура зерна при сушці не повинна перевищувати 45 'С. Перегрівши зерна приводить до погіршення якості клейковини аж до повної її денатурації. Знижується також активність ферментів.
За один прийом сушки з дуже вологого зерна не можна видаляти більш ніж 3 - 3,5% вологи, тому зерно з вологістю більше 17,5 - 18 % сушать в декілька прийомів. Перерви між етапами сушки необхідні для перерозподілу вологи з внутрішніх частин зернівки до поверхні, інакше поверхневі шари зерна розтріскуються, що призводить до погіршення збереженості, знижуються вихід і якість готової продукції. Після сушки вологість зерна не повинна перевищувати 14 %.
3.2 Фізичні властивості зернової маси
Сипучість і самосортування відносять до фізичних властивостей зерна. Зернова маса складається з безлічі окремих твердих частинок, різних за розміром і щільністю, тому володіє великою рухливістю - сипучістю. Найбільшою сипучістю володіють округлі зерна з гладкою поверхнею (просо, горох), у зерна довгастого з шорсткою поверхнею сипучість знижується.
З сипучістю пов'язана здібність зернової маси до самосортування. При будь-якому переміщенні або струшуванні зернова маса «розшаровується». Важкі компоненти - мінеральна домішка, крупні зерна як би «тонуть», опускаються вниз, а легенькі - органічне сміття, насіння бур'янів і щуплі зерна «спливають». Це може зробити негативний вплив на збереження, оскільки зазвичай насіння смітних трав і щупле зерно мають підвищену енергію дихання, що може привести до псування зерна при зберіганні. Здібність зернової маси до самосортування враховується при відборі проб для аналізів. Шпаруватість - заповнення повітрям проміжок між зернами в насипі. Зазвичай шпаруватість виражають у відсотках до загального об'єму даного насипу. Щільність укладання зернової маси в об'ємі сховища і, отже, її шпаруватість залежать від форми, розмірів і стану поверхні зерен, від кількості і характеру домішок, від маси і вологості зернового насипу, форми і розмірів сховища. Однорідне по величині зерно, а також зерно з шорсткою поверхнею мають шпаруватість більшу, ніж зерна різної великої і округлої форми. Так, шпаруватість складає (у %): жита і пшениці - 35 - 45, гречки і рису (зерна) - 50 - 65, вівса - 50 - 70.
Запас повітря в міжзернових просторах має велике значення для збереження життєздатності насіння. Велика газопроникність зернових мас дозволяє проводити активне вентилювання, регулювати склад газового середовища в міжзернових просторах, вводити пари отрутохімікатів для боротьби з шкідниками комор. Проте наявність міжзернових просторів і кисню в них сприяє розвитку шкідників комор.
Сорбціонні властивості зерна також відносять до фізичних. Зерно всіх культур і зернові маси в цілому володіють сорбціонною місткістю, тобто здатністю поглинати гази і пари різних речовин. Ця здатність зерна обумовлена його капілярно-пористою структурою, що робить активну поверхню зернівки в 200 - 220 разів більше істинної. Крім того, для біополімерів (білків, слизу, крохмалю) характерна відсутність міцної кристалічної решітки, тому молекули води і інших речовин можуть легко занурюватися в них, взаємодіючи з активними центрами. При зміні умов навколишнього середовища зерно може частково віддавати поглинені ним речовини – десорбувати їх. Проте повністю десорбція не відбувається.
Явища сорбції прийнято підрозділяти на дві групи: сорбція і десорбція різних газів і пари, окрім води; гігроскопічність - сорбція і десорбція парів води.
Здатність зерна і продуктів його переробки активно сорбувати гази і пари різних речовин зобов'язує керівників піклуватися про чистоту транспорту і сховищ, інакше продукти на смак і запаху можуть стати непридатними для харчових цілей. При боротьбі з шкідниками комор можна застосовувати лише такі пестициди, які менш шкідливі і більш повно десорбіруются.
Гігроскопічність зернової маси надає найбільший вплив на стійкість зерна при зберіганні. Добре зберігає свої початкові властивості тільки те зерно, в якому вся волога знаходиться в зв'язаному колоїдами стані. Між відносною вологістю (~) повітря в сховищі і вологістю зерна через певний час встановлюється динамічна рівновага. Кожному значенню відносної вологості повітря і його температури відповідає певна рівноважна вологість продукту. Наприклад, при температурі близько 20 0
С і ~ = 15 - 20 % рівноважна вологість зерна встановлюється близько 7 %, а при ~ = 100 % досягає 33 - 36 %. Оптимальний інтервал вологості повітря при позитивній температурі (10 - 20'С) знаходиться в межах від 60 до 70 %. У цих умовах рівноважна вологість продуктів рівна 13 - 14 %.
Вологість продукту, при якій в нім з'являється вільна вода, носить назву критичної. Для більшості культур критична вологість лежить в інтервалі 14,5 - 16 %. Зерно, що досягло її, може запліснявіти.
Гігроскопічність зерна і продуктів його переробки залежить від вмісту в них білків і висококомолекулярних пентозанов, здатних поглинати вологу більше, ніж інші речовини.
Теплопровідність і температуропровідність зерна також відносять до фізичних властивостей. Тепло в зерновій масі розповсюджується двома способами: від зерна до зерна при їх зіткненні - теплопровідність зерна і переміщенням повітря в міжзернових просторах - конвекція. Зерно має теплопровідність, близьку до деревини, тобто володіє низькою теплопровідністю. Повітря також характеризується невеликою теплопровідністю. Тому сумарний показник теплопровідності зернової маси в цілому невеликий і коливається в межах від 0,12 до 0,2 ккал
Швидкість нагрівання зернової маси - температуропровідність залежить від теплопровідності і також невелика. Таким чином, зернова маса характеризується великою тепловою інерцією, зміна температури зерна в середніх шарах насипу відбувається дуже повільно. Тому зерно в зимові місяці можна охолодити, провівши активне вентилювання насипу холодним сухим повітрям. Низька температура його зберігається протягом більшої частини літа, внаслідок чого сповільнюються біохімічні процеси, що протікають в ньому, і припиняється розмноження шкідників комор. Якщо ж на зберігання засипано тепле зерно, то в нім довго зберігаються сприятливі умови для активної життєдіяльності самого зерна, шкідників комор і мікроорганізмів. У весінньо - літній період, а також в осінньо - зимовий спостерігається велика амплітуда коливань температури між окремими шарами зернової маси, що може привести до конденсації вологи на окремих її ділянках, зволоженню зерна.
3.3 Біохімічні процеси, що відбуваються в зерновій масі
Зерно - живий організм, що знаходиться у спокої і, отже, як і в будь-якому живому організмі, в ньому здійснюється постійний, хоч і повільний, обмін речовин, що підтримує життя зародкової клітини. Характер і інтенсивність фізіологічних процесів, що протікають в зерновій масі при зберіганні, залежать не тільки від активності ферментативного комплексу зерна, але і від умов навколишнього середовища. Основним, найважливішим фізіологічним процесом, що протікає в зерні, є дихання.
Дихання забезпечує енергією клітини насіння за рахунок окислення органічних речовин, головним чином сахаром, під дією окислювально-відновних ферментів. При достатньому доступі кисню в зерні переважає дихання аеробне, яке можна виразити сумарним рівнянням С6Н12О6+6О2 6СО2+6Н2О+674 ккал (2821,9 кдж) на 1 грамм - молекулу (180 г) витраченої глюкози.
При недоліку кисню повного окислення органічних речовин не відбувається, в зерні йде процес анаеробного (інтрамолекулярного) дихання (спиртового бродіння), що виражається сумарним рівнянням: С6Н12О6 2С2H5OH+2СО2+ 28,2 ккал (118 кдж) на 1 грамм-молекулу витраченої глюкози. При анаеробному диханні паралельно із спиртовим бродінням частково може йти і молочно-кисле, при якому з глюкози утворюється молочна кислота: С6Н12О6 2СН3СН (ВІН) СООН+ 22,5 ккал (83,5 кдж), що приводить до повільного наростання кислотності продукту, що титрує. Анаеробне дихання зернової маси небажане, оскільки накопичення етилового спирту і інших проміжних продуктів дихання може привести до загибелі зародка, тобто втраті схожості насіння.
Вид дихання зерна можна визначити по його дихальному коефіцієнту - відношенню об'єму виділеного діоксиду вуглецю до об'єму поглиненого кисню. При відношенні, рівному одиниці, йде дихання аеробне, якщо це відношення менше одиниці, то частина кисню витрачається на інші процеси в зерновій масі; дихальний коефіцієнт більше одиниці буває у тому випадку, коли разом з аеробним йде і анаеробне дихання, і чим більше виділяється вуглекислого газу і менше поглинається кисню, тим більше його частка. Інтенсивність дихання залежить від вологості, температури і якості зерна.
Сухе зерно має невисоку інтенсивність дихання. За рік зберігання при температурі 10 - 20 'С 1 т сухого зерна (з вологістю до 14 %) втрачає за рахунок дихання 100 г (0,01 %) маси. У зерна середньої сухості (від 14,1 до 15,5 %) інтенсивність дихання приблизно в 1,5 - 2 рази вища, ніж у сухого. Вологе зерно (вологість 15,5 - 17%) різних культур різко збільшує інтенсивність дихання (кратне): пшениця - в 4 - 8, овес - в 2 - 5, кукурудза - в 8,5 - 17 в порівнянні із зерном середньої сухості. На мал. 3 показана залежність інтенсивності дихання від вологості зерна проса.
Температура зберігання робить істотний вплив на інтенсивність дихання. Зерно, що зберігається при температурі, близькій до 0 'С, дихає із зникаюче малою інтенсивністю, як це видно на мал. 3. У міру підвищення температури інтенсивність дихання зростає, досягаючи максимуму при 50 - 55'С, після чого починає різко падати. Падіння співпадає з початком теплової денатурації білків, інактивації ферментів, тобто початком загибелі зерна. На мал. 4 видно, що при температурі близько 0 'С можна зберігати певний час навіть, зерно з підвищеною вологістю.
Якість зерна надає істотний вплив на енергію його дихання. Чим гірше якість зерна, тим важче його зберігати.
3.4 Наслідки дихання зерна при зберіганні
Яким би способом не дихало зерно, цей процес викликає
втрату сухої речовини (спад маси) зерна. Глюкоза, що витрачається, при диханні постійно поповнюється за рахунок ферментативного гідролізу крохмалю. Вода, що утворюється при аеробному диханні, залишається в зерновій масі і при високій інтенсивності дихання може істотно зволожити її, приводячи тим самим до ще більшого збільшення інтенсивності дихання;
утворення тепла в зерновій масі особливо при високій інтенсивності аеробного дихання може бути вельми істотним. Відомо, що зернова маса володіє низькою теплопровідністю, тепло, що утворюється, викликає підвищення температури і, отже, інтенсивності дихання. Два останні названі наслідки дихання є причинами виникнення самозігрівання зернової маси, що приводить її до псування, а іноді і до повної загибелі.
Самозігрівання - результат високої інтенсивності дихання зернової маси, розвитку в ній цвілі, а іноді і шкідників комор. У початковій стадії самозігрівання (підвищення температури до 30 'С) зерна набуває солодовий запах і солодкуватий смак, властиві проростаючого зерна. Поверхня зерна спочатку знебарвлюється, потім набуває червонуватого відтінку, а ендосперм - сіруватий. У нім підвищуються частка моносахаридів, кислотність, що титрує, і кислотне число жиру. Активність ферментів істотно зростає. Об'ємний вихід хліба знижується, м'якиш виходить темнішим, ніж з нормального зерна. При переробці пшениці з солодовим запахом її змішують з нормальним зерном.
При розвитку самозігрівання і підвищенні температури до 40 - 50 'С і вище поверхня зерна темніє аж до повного почорніння, іноді повністю покривається міцелієм цвілі. Темніє, а потім чорніє ендосперм. Запах стає цвілевим, а потім гнильно-затхлим, змінюється відповідно і смак, збільшуються кислотність, кислотне число жиру, росте вміст аміаку. Інтенсивність дихання досягає максимуму і починає падати, знижується схожість зерна аж до повної її втрати. Вміст клейковини в пшениці різко знижується, а її якість погіршується. Ці зміни говорять про розпад в зерні, що гріється, вуглеводів, білків і ліпідів під дією власних і цвілевих ферментів, а також тривалою дією підвищених температур. Якщо самозігрівання виникає в поверхневому шарі насипу (до 0,7 м від поверхні), то головною причиною псування зерна є його плесневіння.
При виникненні самозігрівання в глибинних шарах бурхливий розвиток цвілі затримується недоліком там кисню, тому основною причиною псування є діяльність власних ферментів і висока температура. Мука із зерна поверхневих вогнищ самозігрівання дає хліб плоский, майже без пір, з дуже темним м'якишем, що заминається, а з глибинних вогнищ самозігрівання - високим, з рваними кірками. Зерно, що піддалося самозігріванню більше, ніж в першій стадії, на харчові (іноді і кормові) цілі не використовується.
В період зберігання постійно проводять спостереження за зерном. Температура зернової маси, що зберігається, повинна знаходитися під повсякденним контролем. При невеликому підвищенні температури (на 1 - 3 З) проводять активне вентилювання сухим холодним повітрям. Якщо зерно після цього продовжує грітися, то його доводиться переміщати в резервний силос, пропускаючи при цьому через зерносушку і зерноочисну машину (для охолоджування).
Поверхневий шар зерна не рідше як один раз в тиждень оглядається для визначення присутності (або відсутність) ознак появи шкідників комор. При їх виявленні приймаються термінові заходи по знезараженню зернової маси і попередженню їх переходу в інші силоси.
Зміна харчової цінності зерна при зберіганні пов'язана з поступовою, такою, що хоч і дуже поволі протікає, старінням колоїдів. Початок процесу старіння колоїдів практично співпадає із завершенням післяжнивного дозрівання зерна. Відомо, що прибирання зерна проводиться у стадії технічної стиглості, коли вологість його може досягати 18 - 25 % і синтез поживних речовин ще не завершений. Воно зазвичай має знижені схожість і технологічні якості. Повна фізіологічна зрілість зерна, при якій якнайповніше виявляються технологічні і насінні якості, наступає для іржі і вівса через 15 - 20 днів, пшениці - 1 - 1,5 міс., ячменю - 6 - 8 міс. після прибирання.
Післяжнивне дозрівання - комплекс біохімічних процесів синтезу високомолекулярних органічних сполук з низькомолекулярних, накопичених в зерні в ході фотосинтезу рослини і наливання зерна. При дозріванні закінчуються процеси утворення полісахаридів, білків і жирів. Зменшується частка розчинних вуглеводів і небілкового азоту. Білки клейковини ущільнюються, якість її поліпшується. Знижується частка вільних жирних кислот і декілька зростає вміст трігліцерідів і інших ліпідів. Схожість зерна досягає максимуму. Активність ферментів знижується до рівня, характерного для добре доспілого зерна.
Післяжнивне дозрівання найшвидше завершується в сухому зерні (до 14 %) при позитивній температурі в сховищі (15 - 20 'С), достатньому доступі кисню. Нижча температура або недостача кисню розтягують час дозрівання, а підвищена вологість зерна може привести до його плесневення. Необхідно підкреслити, що процеси синтезу протікають з виділенням вологи, зв'язаної низькомолекулярними з'єднаннями. Тому спостереження за зміною вологості зерна в перший період зберігання має особливо велике значення.
Завершення післяжнивного дозрівання і вступ зерна в стан спокою фактично є початком процесу старіння. По даним В. Л. Кретовіча, спокій є важлива пристосовна властивість рослин, що оберігає насіння від передчасного проростання і дозволяє їм тривалий час зберігати життєздатність і харчову цінність.
Старіння також йде під дією ферментатівного комплексу зерна і за участю кисню повітря. Проте основна спрямованість його протилежна дозріванню. Всі процеси старіння колоїдів в зерні протікають значно повільніше, ніж в продуктах його переробки. Тому резервне зберігання хлібних продуктів у всіх країнах проводиться саме у вигляді сировини, а не муки і крупи. Слід зазначити, що навіть за найсприятливіших умов зберігання життєві процеси в зерні продовжуються (хоч і з малою інтенсивністю) і колоїди, створюючі зерно, поступово змінюються, старіють, знижують свою харчову цінність.
Зміна білків спостерігається при зберіганні зерна. Загальний вміст азотистих речовин залишається постійним або трохи зростає за рахунок зменшення частки вуглеводів, що витрачаються на дихання. Проте знижуються розчинність білків і атакуємість їх травними ферментами. Одночасно спостерігаються підвищення частки амінного азоту і зменшення вмісту білків. Так, за два роки зберігання при температурі 24 'С пшениці з вологістю 11 % атакуємість білків знизилася на 8 %, а кукурудза - на 3,6 %. Поступово змінюється амінокислотний склад білків, знижується частка доступного лізину. Особливо істотні ці зміни в перші місяці зберігання і при сушці, навіть дуже обережній. Змінюється також частка гистідіну і аргініну.
Зміна вуглеводів у бік зменшення йде за рахунок витрачання їх на дихання, але співвідношення розчинних вуглеводів і крохмалю тривалий час залишається достатньо постійним в результаті діяльності амілаз. Надалі спостерігається поступове зростання вмісту розчинних вуглеводів за рахунок ослаблення дихання.
Зміна ліпідів також відбувається при зберіганні зерна. Протікають ферментативні процеси в ліпідному комплексі - розщеплюються фосфо- і гліколіпіди, гліцеріди; при цьому накопичуються вільні жирні кислоти. Ненасичені жирні кислоти, особливо вільні, під дією кисню повітря і ферменту ліпоксигенази окислюються. Накопичуються перекиси, гідроперекиси і інші продукти окислення, які можуть утворювати комплекси з білками і, вуглеводами.
Зміна вітамінів відбувається украй поволі. Так, спад тіаміну в сухій пшениці склав за 5 міс. зберігання близько 12 % його початкової кількості. Висока температура і вологість прискорюють розпад тіаміну. Інші вітаміни групи В також стійкі при зберіганні. Найшвидше окислюються каротиноїди, втрати яких за рік зберігання досягають 50 - 70 % початкової кількості в зерні. Зниження частки токоферолів тісно корелює із зменшенням вмісту ненасичених жирних кислот в ліпідах зернових культур.
Біохімічні зміни речовин, що входять до складу зерна, поступово призводять до зниження активності ферментів, схожості, втрати властивого живому організму активного імунітету і істотному зниженню технологічних властивостей і харчових цінностей. Зерно стає крихкішим, легко дробиться при переробці, утворюється підвищена кількість відходів, знижується вихід продукції і її якість. Отримані продукти значно легше заражаються мікроорганізмами і швидше псуються.
Довговічність зерна залежить від його початкової якості і умов зберігання. За даними Л. А. Трісвятського, хлібні злаки зберігають життєздатність (схожість) від 5 до 15 років. Найбільш довговічними є овес, пшениця і ячмінь, швидше за всіх втрачає схожість просо. Мукомельно-круп'яні і харчові достоїнства зберігаються 10 - 12 років, а кормові - ще довше. Проте таке тривале зберігання запасів недоцільне, їх слід оновлювати через 3 - 5 років.
Висновок
Як видно, недарма говорять, що хліб всьому голова. І це мабуть справді так. Адже як складно виростити якісну пшеницю, зберегти її від шкідників та негативних погодніх умов, добитися оптимальних умов для зберігання та т.п.
Разом із збільшенням виробництва зерна особлива увага звертається на поліпшення якості зерна, і перш за все на розширення виробництва твердих і сильних пшениць, а також найважливіших круп'яних і фуражних культур.
Для успішного вирішення цих завдань необхідно покращувати використання агротехніки, ширше впроваджувати високоурожайні сорти і гібриди, вдосконалювати структуру посівних площ. Велике значення надається також ефективному використанню добрив, розширенню посівів на меліорованних землях і в зонах достатнього зволоження.
Список використаної літератури
1. Вермель Д. "Зерновой баланс страны", - Экономист, N5, 1994.
2. Гришко Е.С., Парфентьева Т.Р. "Товарознавство продовольчих товарів", М., Економіка 1978.
3. Довідник товарознавця продовольчих товарів, М., Економіка, 1988.
4. Козаков Е.Д., Кретович В.Л. Біохімія дефектного зерна і шляху його використання. М.: Наука, 1979.
5. Козаков Е.Д., Кретович В.Л. Біохімія зерна і продуктів його переробки М.: Колос,1980.
6. Крючков В.П., Раковецкая Л.И. Зерновое хозяйство: территори альная организация и эффективность производства.
7. Семин О.А. “Стандартизація і управління якістю продовольчих товарів”, М., Економіка, 1979.
8. Фінансові новини N 21 за 1995 рік.
9. Фінансові новини N 33 за 1995 рік.
10. Фінансові новини N 9 за 1994 рік.
11. Фінансові новини N 67 за 1994 рік.