 |
|
АкушерствоАнатомияАнестезиологияВакцинопрофилактикаВалеологияВетеринарияГигиенаЗаболеванияИммунологияКардиологияНеврологияНефрологияОнкологияОториноларингологияОфтальмологияПаразитологияПедиатрияПервая помощьПсихиатрияПульмонологияРеанимацияРевматологияСтоматологияТерапияТоксикологияТравматологияУрологияФармакологияФармацевтикаФизиотерапияФтизиатрияХирургияЭндокринологияЭпидемиология |
Исследование технологических свойств зерна твердой пшеницы, выращенной в условиях Республики БеларусьЭкспериментальная часть 4.1.1 Физические свойства Для процессов подготовки зерна к помолу и самого помола большое значение имеют размеры зерна. Изучение гранулометрической характеристики зерна позволяет установить необходимые размеры отверстий сит и оптимальную схему очистки и сортирования зерна. Гранулометрическая характеристика зерна имеет значение для процессов переноса тепла и влаги (при ГТО). Геометрические размеры зерна учитывают при определении плотности укладки зерна при формировании слоя и особенностей перемещения зерна при транспортировке. Форма является особенностью рода, вида и сорта. Наиболее частой формой зерна злаков является удлиненная – с тремя линейными размерами: длиной, шириной, толщиной. Длина зерна – это расстояние между его основанием и верхушкой. Ширина – это наибольшее расстояние между боковыми сторонами. Толщина – наибольшее расстояние между спинной и брюшной сторонами. Толщина зерна в наибольшей степени характеризует его выполненность, мукомольные свойства, так как при увеличении толщины зерно приближается по форме к шару, а при этом увеличивается выход муки за счет увеличения содержания эндосперма в зерне. Средние значения линейных размеров исследуемых образцов зерна твердой пшеницы белорусской селекции приведены в таблице 10. Вариационные кривые распределения длины, ширины и толщины представлены на рисунках 9 - 11.
Таблица 10 – Средние значения линейных размеров и крупность исследуемых образцов зерна твердой пшеницы белорусской селекции
th 7xtHEuYzAQypcrqhWsLh4+XuEZgPirRqHaGEC3pY55ObTKXanWmHp32oWSwhnyoJJoQu5dxXBq3y M9chRe/T9VaFePY11706x3Lb8oUQCbeqofjBqA63Bquv/WAlPJukKstNMbzXb9/FsLssy9dDIeXt dNw8AQs4hr8wXPEjOuSR6egG0p61ElZJEreEaCzvF8CuCSFWD8COvxLPM/5/RP4DAAD//wMAUEsB Ai0AFAAGAAgAAAAhALaDOJL+AAAA4QEAABMAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAFtDb250ZW50X1R5cGVz XS54bWxQSwECLQAUAAYACAAAACEAOP0h/9YAAACUAQAACwAAAAAAAAAAAAAAAAAvAQAAX3JlbHMv LnJlbHNQSwECLQAUAAYACAAAACEAartwxycCAAAABAAADgAAAAAAAAAAAAAAAAAuAgAAZHJzL2Uy b0RvYy54bWxQSwECLQAUAAYACAAAACEAi37qAOAAAAAMAQAADwAAAAAAAAAAAAAAAACBBAAAZHJz L2Rvd25yZXYueG1sUEsFBgAAAAAEAAQA8wAAAI4FAAAAAA== " strokeweight="2pt">
Рисунок 9 - Вариационные кривые изменения длины зерновки твердой пшеницы белорусской селекции
Рисунок 10 - Вариационные кривые изменения ширины зерновки твердой пшеницы белорусской селекции
Рисунок 11 - Вариационные кривые изменения толщины зерновки твердой белорусской селекции
Анализ полученных результатов показал, что зерновка твердой пшеницы имеет вытянутую форму. Средние значения длины зерновки твердой пшеницы в зависимости от сорта колеблются в пределах 7,1-7,5 мм, что выше средних значений данного показателя для твердой пшеницы, выращенной в традиционных зонах возделывания. Наиболее вытянута зерновка у сорта Розалия. Ширина исследуемых образцов изменяется в пределах 2,44-2,69 мм. Толщина – 2,88-2,93 мм. У сорта Розалия данные показатели также выше, чем у других сортов. Анализ вариационных кривых показал, что и длина, и толщина, и ширина варьируются в достаточно широких пределах, что, очевидно, приведет к невысокому значению показателя выравненности исследуемых образцов. Обычно твердая пшеница отличается от мягкой более выгодным соотношением линейных размеров – ширина и толщина у твердой пшеницы практически одинаковы. Однако, на основании полученных данных можно сделать вывод о том, что ширина и толщина исследуемых образцов зерна различна, что требует использования для очистки сит как с круглыми, так и с продолговатыми отверстиями. Совокупность линейных размеров называется крупностью. Известно, что чем крупнее зерно, тем больше в нем относительное содержание эндосперма (r = 0,71), тем выше потенциальный выход муки и крупы. Для исследуемого зерна твердой пшеницы крупность определяли сходом сита 2,2х20 и сита 2,5х20. Результаты исследования приведены на рисунке 12.
Рисунок 12 – Крупность зерна твердой пшеницы белорусской селекции
Исследования показали, что при установлении сходового сита 2,2х20 все исследуемые образцы зерна твердой пшеницы отличаются достаточно высокой крупностью (от 70 до 95%), что характерно для твердой пшеницы, выращенной в традиционных зонах выращивания. Наиболее крупное зерно у сорта Розалия, что согласуется с анализом линейных размеров зерна. При установлении сходового сита 2,5х20 крупность исследуемого зерна сортов Вероника и Славица значительно снижает и составляет порядка 40%, а для сорта Розалия снижается незначительно и находится на достаточно высоком уровне (85%). Для обеспечения высоких технологических результатов важное значение имеет выравненность поступающих в переработку партий зерна по размерам. Выравненность - наибольший суммарный вес на двух смежных ситах. Данный показатель имеет большое практическое значение для выбора режимов и повышения эффективности работы основного технологического оборудования. Для определения показателя выравненности проводили ситовой анализ. На основании средних данных ситового анализа были построены диаграммы распределения зерна по фракциям крупности и накопительные кривые, которые представлены на рисунках 13 - 15.
Рисунок 13 – Диаграмма распределения по фракциям крупности и накопительная кривая зерна твердой пшеницы сорта Славица
Рисунок 14 – Диаграмма распределения по фракциям крупности и накопительная кривая зерна твердой пшеницы сорта Вероника
Рисунок 15 – Диаграмма распределения по фракциям крупности и накопительная кривая зерна твердой пшеницы сорта Розалия
Из рисунков видно, что выравненность исследуемых образцов колеблется в пределах от 54 до 58%. Полученные данные согласуются с результатами анализа вариационных кривых. Таким образом, все исследуемые образцы относятся к низкой группе по выравненности. Основные физические показатели исследуемого зерна твердой пшеницы, имеющие важное значения для мукомольного производства, представлены в таблице 11.
Таблица 11 – Физические свойства зерна твердой пшеницы
Важным показателем качества зерна твердой пшеницы является стекловидность. Этот показатель оказывает основное влияние на структурно-механические свойства зерна, которые предопределяют условия его подготовки и переработки в муку. Зерно имеет разную структуру, т. е. определённую взаимосвязь, взаиморасположение тканей, придающее определённое строение её тканям. Структура зерна может быть стекловидной и мучнистой. Мучнистым называется зерно, имеющее непрозрачную консистенцию с рыхломучнистой структурой. Мучнистое зерно на поперечном разрезе имеет белый цвет и вид мела. Стекловидным — зерно, имеющее почти прозрачную консистенцию с роговидной структурой в разломе. Поперечный разрез стекловидного зерна сходен с поверхностью осколка стекла и создаёт впечатление прозрачной поверхности монолитного плотного вещества. Различают также частично стекловидное зерно. К нему относят зёрна с частично просвечиваемым или частично не просвечиваемым эндоспермом. В частично стекловидном зерне стекловидная структура может быть не сплошной, или занимать часть поверхности поперечного среза, или в виде мелких пятен, в беспорядке разбросанных по поверхности среза. В этом случае срез становится пёстрым. Структура эндосперма, его стекловидность, или мучнистость, зависит от количества, состава, свойств, размеров, формы и расположения крахмальных зерен; от количества, свойств и расположения белковых веществ; характера и прочности связи между белковыми веществами и крахмалом. Стекловидность может быть нескольких типов в зависимости от особенностей каждого из перечисленных факторов и их сочетания. Ее образование изменяется по сортам и видам пшеницы. В мучнистом эндосперме зерна хондриосомного крахмала (мелкозернистый крахмал, который заполняет промежутки между крупными крахмальными зернами), покрытые слоем прикреплённого белка (прочно связанный с зернами крахмала), имеют ограненную форму, они плотно сомкнуты, но слабо связаны между собой; узкие промежутки заполнены промежуточным белком (освобождающийся при измельчении клеток). Структура мучнистого эндосперма рыхлая, в ней много мельчайших воздушных пустот. При дроблении зерна эндосперм раскладывается на границе между крахмальными зернами и промежуточным белком. В эндосперме стекловидной структуры зерна хондриосомного крахмала округлые, большие промежутки между ними заполнены более мелкими зернами крахмала и белковым веществом. Образуется монолитная система крахмала – белок с примерно одинаковой прочностью составляющих систему частей. При дроблении граница разрушения проходит через белок и крахмальные зерна. В образовании структуры эндосперма (стекловидность – мучнистость) большую роль играют коллоидные и оптические свойства крахмальных зерен, изменяющиеся от размеров и формы этих зерен. При промежуточном строении эндосперма структура зерна в разрезе, оставаясь в основном стекловидной, отличается мутноватостью. В распределении белковых веществ в стекловидном и в мучнистом зерне пшеницы есть особенности. В зерне с мучнистой структурой белка в наружных слоях эндосперма больше, чем в центральных. В стекловидном зерне белковые вещества распределены более равномерно по всему эндосперму. В центральных слоях эндосперма зерна твердой пшеницы белка содержится несколько больше, чем в зерне мягкой пшеницы. С повышением стекловидности обычно возрастает количество содержащихся в зерне белков, идущих на формирование клейковины. Стекловидность является важным технологическим показателем зерна. Стекловидное зерно оказывает большое сопротивление раздавливанию и скалыванию, в связи с чем, при размоле требуется больше энергии, чем для мучнистого зерна. Стекловидное зерно даёт более высокий выход муки, чем мучнистое. Из мучнистого зерна мука получается, как правило, мягкая, мажущаяся (при растирании между пальцами). Мука из стекловидного зерна более крупитчатая, что очень ценится в хлебопечении. Для зерна твёрдой пшеницы стекловидность является одним из основных показателей определяющим его классность. Так, для зерна 1-го и 2-го класса стекловидность должна быть не менее 85 %, для 3-го класса – не менее 70 %, для 4-го и 5-го – не ограничивается. Результаты исследования стекловидности твердой пшеницы представлены на рисунке 16.
Рисунок 16 – Стекловидность зерна твердой пшеницы белорусской селекции
В результате исследования было установлено, что стекловидность исследуемых образцов колеблется в пределах от 69 до 85%. На основании полученных данных можно отнести сорт Розалия к зерну твердой пшеницы 1 класса, сорта Славица и Вероника – к 4 и 5 классу. Важным показателем качества зерна является его натура. Натурой зерна называется масса 1 литра семян в граммах. На величину натуры влияют: примеси, состояние поверхности зерна, форма зерна, крупность, плотность, влажность, плёнчатость, зрелость и выполненность зерна, масса 1000 зёрен, выравненность. Примеси искажают натуру зерна. Тяжелые примеси (кусочки земли, галька, песок) увеличивают, а легкие (цветковые пленки, частицы колосового стержня, кусочки соломы) – снижают натуру зерна. Мелкие сорные семена (рыжик, горчица, лебеда), распределяясь в межзерновых пространствах, повышают натуру, особенно пленчатых культур. Натура зерна, предварительно освобожденного от примесей, довольно полно отражает его качество, добротность как сырья для переработки. Шероховатая (морщинистая) поверхность зерен уменьшает плотность их укладки, и, следовательно, снижает натуру. При гладкой поверхности наблюдается большая плотность укладки и, следовательно, повышение натуры. Зерно округлое укладывается плотнее, а длинное – более рыхло, что соответственно отражается на величине натуры. Если зерно крупное, мерка вмещает большую массу, натура будет более высокой, чем у мелкого зерна. Плотность зерна тесно связано с натурой – большей плотности обычно соответствует большая натура. Часто наблюдается, что при повышении влажности натура зерна пленчатых культур сначала повышается, а затем падает. Натура зерна голозерных культур с повышение влажности обычно уменьшается. Большое влияние на величину натуры оказывают степень зрелости зерна, его выполненность. Зерно выполненное, полновесное имеет повышенную натуру. И это естественно, так как выполненное зерно содержит больше крахмала и имеет более плотную структуру. Пропорциональной зависимости между натурой и массой 1000 зерен нет. Так, размеры зерна влияют в одном направлении – увеличивают или уменьшают массу 1000 зерен и натуру. Состояние поверхности и форма зерна оказывают сильное влияние на величину натуры и не отражаются на массе 1000 зерен. Поэтому масса 1000 зерен и натура могут изменяться в разных соотношениях. Натура приближённо показывает степень выполненности зерна. Зерно выполненное, полновесное имеет повышенную натуру. При совокупной оценке факторов, влияющих на величину натуры, можно установить общую тенденцию: с увеличением показателей добротности зерна его натура возрастает. Натура зерна твердой пшеницы характеризуется следующими данными: Результаты исследований показателя натуры представлены на рисунке 17.
Рисунок 17 – Натура зерна твердой пшеницы белорусской селекции
Анализируя полученные данные можно сделать вывод, что сорт Розалия относится к 1 классу, а Вероника и Славица - к 5 классу. Масса 1000 зерен - важный показатель физико-технологических свойств зерна пшеницы. Данный показатель отражает крупность зерна и связан со степенью зрелости зерна, плотностью его тканей и количеством содержащегося в зерне эндосперма. Естественно, что более крупное зерно имеет и более высокую массу 1000 зёрен. В крупном зерне количество оболочек и масса зародыша по отношению к ядру наименьшие. Масса 1000 зёрен является также хорошим показателем качества семенного материала. Крупные семена дают более мощные и более продуктивные растения. Зерно с большей массой 1000 зёрен имеет лучшие технологические свойства – дает больший выход готовой продукции. Масса отдельных зёрен одной и той же культуры колеблется в больших пределах в зависимости от сорта, года урожая, района произрастания, степени выполненности и т. д. Согласно литературным данным для зерна пшеницы масса 1000 зерен может колебаться от 12 до 75 г. Результаты исследования массы 1000 зерен зерна твердой пшеницы представлены на рисунке 18.
Рисунок 18 – Масса 1000 зёрен твёрдой пшеницы белорусской селекции
Было установлено, что масса 1000 зерен исследуемых образцов изменяется в пределах от 40,4 г до 45,4 г. Все исследуемые образцы по данному показателю соответствуют приведенным в литературе данным. Плотность можно рассматривать как комплексную характеристику, суммарно отражающую такие показатели как структура, химический состав, масса 1000 зерен, стекловидность и т.д. Результаты исследования представлены на рисунке 19.
Рисунок 19 - Плотность зерна твердой пшеницы белорусской селекции
Анализ полученных данных показал, что плотность исследуемых образцов зерна твердой пшеницы изменяется в пределах от 1,23 до 1,38 и соответствует средним значениям, приводимым в литературе, для данного показателя. Наибольшими значениями данного показателя обладает сорт Розалия, что может быть обусловлено наиболее высокой стекловидностью данного сорта зерна. Объем зерна имеет значение для величины и расчета скважистости зерновой массы, величины объемной массы (при всех прочих равных условиях большему объему зерен отвечает большая натура), определения режима очистки и переработки зерна, величины выхода готовой продукции (больший объем - больший выход). Результаты исследования представлены на рисунке 20.
Рисунок 20 – Объем зерна различных сортов твердой пшеницы белорусской селекции
Результаты исследований показали, что объем зерновки исследуемых образцов зерна изменяется в пределах от 26,10 до 28,00 мм3 . Значения данного показателя у исследуемых сортов зерна положительно коррелируют с показателями натуры и массы 1000 зерен. Исследования физических свойств твердой пшеницы белорусского урожая 2014 г. показали, что это зерно, выращиваемое в нашей республике, обладает невысокими значениями натуры, за исключением сорта Розалия. Стекловидность сорта Розалия высокая, а остальные сорта по данному показателю находятся на более низком уровне. Масса 1000 зерен, объем, плотность исследуемых образцов соответствует средним значениям данных показателей зерна твердой пшеницы, выращенной в традиционных для нее зонах выращивания. Таким образом, зерно, выращиваемое в Республике Беларусь, соответствует всем показателям качества и может использоваться для производства макаронной муки. 4.1.2 Биохимические свойства При определении качества, пищевой ценности и потребительских достоинств пищевых продуктов важным является химический состав. Именно от большего или меньшего содержания и от биохимических и физико-химических свойств веществ, находящихся в продукте, зависят наиболее важные показатели их питательности и качества: усвояемость, энергетическая и биологическая ценность, вкус, запах, цвет, консистенция, пригодность для хранения, а также технологические достоинства. Данные химического состава зерна твердой пшеницы представлены в таблице 12 и на рисунках 21 - 23.
Таблица 12 – Химический состав зерна твердой пшеницы белорусской селекции на сухое вещество
Рисунок 21 - Содержание основных химических веществ зерна твердой пшеницы сорта Вероника
Рисунок 22 - Содержание основных химических веществ зерна твердой пшеницы сорта Славица
Рисунок 23 - Содержание основных химических веществ зерна твердой пшеницы сорта Розалия
Анализ химического состава зерна твердой пшеницы белорусской селекции показал, что содержание белка в исследуемых сортах твердой пшеницы составляет 14,31-16,22%. Полученные данные свидетельствуют о том, что зерно твердой пшеницы белорусской селекции по содержанию белковых веществ соответствуют требованиям макаронной промышленности (содержание белка не менее 14%). Углеводы составляют главную массу зерна. Они являются основными питательным и опорным материалом растительных клеток и тканей. Важнейшим углеводом зерна является крахмал, который содержится в виде крахмальных зерен (гранул) различного размера и имеют овальную сферическую или неправильную форму. По своему строению крахмал представляет собой высокомолекулярный полимер, состоящий из полисахаридов двух типов – амилозы и амилопектина, различающихся по своим свойствам. Молекулы обоих этих полисахаридов построены из остатков глюкозы, связанных между собой в цепочки. Однако молекула амилозы имеет линейную структуру, а молекула амилопектина – разветвленную. Соотношение между содержанием амилозы и амилопектина в крахмале неодинаково. Пшеничный крахмал содержит около 25% амилозы и 75% амилопектина. Под действием фермента амилазы, который содержится в большом количестве в проросшем зерне, происходит ферментативный гидролиз крахмала – расщепление с образованием мальтозы. В качестве промежуточного продукта при гидролизе крахмала в большем или меньшем количестве образуются полисахариды разной молекулярной массы – декстрины. Содержание крахмала в исследуемых образцах зерна твердой пшеницы белорусской селекции составляет 66,95-68,21% и находится на среднем уровне для данного показателя, в сравнении с зерном твердой пшеницы, возделываемой в традиционных условиях выращивания. Особое внимание уделяется собственным сахарам, которые широко распространены в растительном мире. Они находятся в семенах, плодах, листьях и корнях растений в свободном состоянии или входят в состав полисахаридов. Содержание сахаров в исследуемых образцах колеблется незначительно и составляет 2,24-2,73% и соответствует приведенным в литературе данным. Наиболее распространенным органическим соединением, образующим структурную основу оболочек растительных клеток, является клетчатка. Она содержится, главным образом, в стенках клеток алейронового слоя и оболочках. Клетчатка является элементом, снижающим питательную ценность продукта. Это очень прочное химическое вещество, нерастворимое в воде и большинстве других растворителей. Содержание клетчатки в исследуемых сортах твердой пшеницы составило 2,16-3,67%, что находится на среднем уровне для зерна твердой пшеницы. Важную роль в растительном организме в качестве запасных веществ и важнейших компонентов протоплазмы и биологических мембран играют жиры. Жиры являются водонерастворимыми веществами биологического происхожде-ния, состоящие из триглицеридов жирных кислот. Основное количество жиров, содержащихся в зерне пшеницы, сосредоточено в алейроновом слое и зародыше, который удаляют из зерна перед помолом. Поэтому в пшеничной муке содержание жира невелико (1-2%). С точки зрения макаронного производства это небольшое количество жиров в муке играет важную роль: в них растворены каротиноидные пигменты. Содержание жира в сортах твёрдой пшеницы белорусской селекции составляет 2,02-2,38% и соответствует средним значениям данного показателя (2,0-2,5%) для зерна твердой пшеницы. Для оценки технологических свойств зерна твердой пшеницы как сырья для производства макаронной муки важное значение имеет содержание клейковины. Клейковина выполняет две основные функции: является пластификатором, то есть выполняет роль своеобразной смазки, придающей массе крахмальных зерен текучесть, и связующим веществом, соединяющим крахмальные зерна в единую тестовую массу. Первое свойство клейковины позволяет формовать тесто, продавливая его через отверстия матрицы, второе – сохранять приданную тесту форму. Содержание клейковины в исходной муке также определяет белковую ценность макаронных изделий и обуславливает вкус и аромат сваренных изделий. Обычно клейковину муки оценивают не только с количественной стороны, но и с качественной, определяя ее упругость на приборе ИДК. Выход и качество клейковины является одним из определяющих показателей при заготовке твёрдой пшеницы. Согласно ГОСТ 9353 у твёрдой пшеницы 1 класса содержание клейковины должно быть не менее 28%, 2 класса – не менее 25%, 3 класса – не менее 22%, 4 класс – не менее 18%, 5 класса – не ограничено. Качество клейковины должно быть не ниже II группы для всех классов. Результаты исследования содержания и качества клейковины в зерне твердой пшеницы представлены в таблице 13.
Таблица 13 – Количество и качество клейковины зерна твердой пшеницы
В результате исследования было установлено, что содержание клейковины в исследуемых образцах зерна несколько ниже средних значений данного показателя для твердой пшеницы, выращенной в зонах традиционного возделывания. По данному показателю сорта Розалия и Вероника можно отнести к зерну твердой пшеницы 1 класса, сорт Славица – ко 2 классу. Качество клейковины всех образцов соответствует II группе (удовлетворительно слабая), что удовлетворяет требованиям ГОСТа. Помимо основных химических веществ, указанных в таблице 13, особое значение имеют каротиноидные пигменты зерна твердой пшеницы, которые практически полностью отсутствуют в зерне мягкой пшеницы и в очень небольшом количестве содержатся в мягкой стекловидной пшенице. Именно это свойство является одним из основных показателей твердой пшеницы как основного сырья для макаронного производства, так как красящие каротиноидные пигменты придают макаронным изделиям привлекательный янтарно-желтый цвет. Результаты исследования содержания каротиноидов в зерне твердой пшеницы белорусской селекции представлены на рисунке 24.
Рисунок 24 – Содержание каротиноидов в зерне твердой пшеницы белорусской селекции
Анализируя представленные данные, следует отметить, что максимальное содержание каротиноидов наблюдается у сорта Славица. В остальных образцах содержание каротиноидов примерно одинаково и составляет 0,46-0,48 мг%, что близко к рекомендуемым значениям содержания каротиноидов в пшенице для получения макаронной муки (0,5 мг%). Таким образом, в результате исследования было установлено, что твердая пшеница, созданная и выращенная в Республике Беларусь, по химическому составу в основном соответствует средним значениям химического состава, приведенного в литературных данных для зерна твердой пшеницы. Однако зерно исследуемых образцов отличается невысоким содержанием каротиноидных пигментов.
Дата добавления: 2016-06-05 | Просмотры: 1623 | Нарушение авторских прав |
