Библиотека Курс лекций. Курс лекцій для студентів денної і заочної форми навчання спеціальності 091711 "Технологія харчування" Затверджено
 Скачать 4.82 Mb.
|
Тема лекции:ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА ЗЕРНОВЫХ ПРОДУКТОВ, МУКИ, КРУП. План. Вступление.
Производство зернового сырья, подвергнутого хранению, а также продуктов его переработки: крупы, муки, сухих завтраков, пищеконцентратов первых и вторых блюд на основе крупяных продуктов и комбикормов занимает одно из ведущих мест в мукомольной, хлебопекарной и пищеконцентратной промышленности. Развитие пищевой промышленности Украины характеризуется интенсификацией технологических процессов всех перерабатывающих отраслей. Этот процесс сопровождается концентрацией и специализацией производства на базе более совершенной технологии, оснащением предприятий современным оборудованием. Применение для пищевых производств различных машин и аппаратов связывает технические дисциплины с технологией производства пищевых продуктов. Поэтому специалистам, занятым конструированием или эксплуатацией оборудования пищеперерабатывающих предприятий, необходимо знать основы технологии пищевых производств. 1. Строение зерна Зерно всех злаковых культур имеет примерно одинаковое строение, которое можно рассмотреть на примере зерна пшеницы. Форма его овальная. Выпуклая сторона его называется спинкой, противоположная — брюшком. Вдоль брюшка проходит выемка (бороздка). На остром конце зерна имеется опущение (бородка), а на тупом — зародыш.  Продольный разрез зерна пшеницы:1 – хохолок, 2-4 - плодовые и семенные оболочки; 5 - алейроновый слой; 6- эндосперм; 7- щиток; 8 - зародыш. Плодовая оболочка защищает зерно и покрывает его снаружи. Плодовые оболочки содержат много клетчатки, лигнина, пентозанов, минеральных солей, которые составляют 5-6% от массы зерна. Организмом плодовые оболочки не усваиваются. Она состоит из четырех слоев полупрозрачных клеток. Семенная оболочка состоит из трех слоев клеток, составляют 6-8% массы зерна. Они более богаты минеральными, азотистыми веществами, сахарами, и в них меньше клетчатки, пентозанов. Пигментный слой семенной оболочки придает зерну соответствующую окраску. Оболочки плодовые и семенные ухудшают товарный вид муки и крупы, пищевую ценность, консистенцию, поэтому при получении муки и крупы их отделяют. Внутренняя часть зерна - эндосперм, или мучнистое ядро, составляет 80-82% массы зерна, является самой ценной его частью для получения муки и крупы. Все ценные продукты переработки зерна получают из эндосперма. Состоит в основном из крахмала и белков, содержит небольшое количество сахара, жира, витаминов и очень мало минеральных веществ. Зародыш составляет в среднем 3% массы зерна. Содержит много белков, жиров, сахаров, витаминов, ферментов. Однако при переработке его удаляют, так как жир в процессе хранения прогоркает, вызывая порчу продуктов переработки зерна — муки и крупы. Внешний (алейроновый) слой, примыкающий к семенной оболочке - составляет 4-13,5% от массы зерна, содержит большое количество белков, жиров, сахаров, минеральных веществ, витаминов, но эти ценные вещества почти не усваиваются, так как клетки, в которых они находятся, покрыты толстыми оболочками из клетчатки. При шлифовке зерна алейроновый слой отделяют вместе с оболочками. Семена бобовых растений состоят из зародыша и двух семядолей, практически не имеют эндосперма. Семя защищено плотной семенной оболочкой, внешняя часть ее покрыта кутикулой — тонкой пленкой, состоящей из кутина. Семена подсолнечника и сои состоят в основном из зародыша с одним рядом клеток эндосперма, защищены семенной оболочкой. Химический состав зернаСостав отдельных частей и зерна в целом зависит от ботанических признаков (вида, разновидности, селекционного сорта), условий произрастания (климатических условий, состава почвы, удобрений, полива), степени созревания и др. Средний химический состав зерна различных видов может различаться по содержанию белка, углеводов, жиров, минеральных веществ, витаминов. Вода входит в состав зерна, является обязательным условием и активным участником всех реакций на этапах созревания, хранения и переработки зерна. В сухом зерне составляет 12-14% и находится в связанном состоянии. Связанная влага образуетхимические связи с тканями зерна и не удаляется при сушке. Она не инициирует биохимические процессы, и зерно является стойким при хранении. Свободная вода, легко удаляемая из зерна ведет к повышению активности биохимических процессов. Свободная вода ухудшает сохраняемость зерна. Углеводов в злаковом зерне содержится до 70%, в зерне бобовых — до 55% (в сое до 26%), в подсолнечнике — 16%. В состав углеводов входят: крахмал (до 40-55% массы зерна), сахар, клетчатка, гемицеллюлоза — пентозаны и гексозаны. Гранулы крахмала зерна могут иметь различную форму и размеры, при нагревании в воде они набухают и образуют крахмальный клейстер (при 62,5 °С - пшеничный крахмал, при 55 °С — ржаной). 25% пшеничного и кукурузного крахмала составляет амилоза (неразветвленные остатки глюкозы) и 75% — амилопектин, сильно разветвленные молекулы которого и есть основа клейстера. В состав слизей (гумми) входят растворимые в воде полисахариды, образующие вязкие и клейкие рстворы. Такие как пентозы — арабиноза и ксилоза, а также глюкоза, некоторое количество фруктозы и галактозы. В зерне ржи слизей больше (2,5-7,4% сухого вещества), чем в пшенице. Левулезаны составляют до 0,3% сухого вещества пшеницы и представляют собой полисахариды, образованные из остатков левулозы (фруктозы). В зерне ржи левулезаны составляют до 1,5% сухого вещества. Цветная реакция (реакция Селиванова) на фруктозу позволяет определить примесь ржаной муки в составе пшеничной. Для этого пробу муки нагревают с крепкой соляной кислотой и резорцином. При большой концентрации левулезаиов образуется красно-бурый осадок. Усвояемые углеводы — крахмал и простые сахара — основные источники энергии для организма человека. Неусвояемые углеводы, называемые балластными веществами, — клетчатка и гемицеллюлоза -находятся преимущественно в оболочке зерна. Чем лучше очищено зерно, тем белее мука и хлеб и меньше в них клетчатки. Однако балластные вещества необходимы в составе пищи, так как они улучшают перистальтику и нормализуют кишечную микрофлору. Поэтому в диетическом питании используется хлеб из целого дробленого зерна с содержанием клетчатки до 2% и муки грубого помола, Белки составляют от 10 до 14% в зерне злаков и 20-35% в зерне бобовых, в основном это проламины и глутелины. При сравнении реального белка с идеальным полноценным (таким является белок куриного яйца, молока), содержащим все необходимые человеку незаменимые аминокислоты в оптимальных количествах на грамм белка, принято для дефицитной в реальном белке аминокислоты подсчитывать процент от содержания ее в идеальном полноценном белке (т. е. скор). Скор каждой незаменимой аминокислоты в идеальном белке принимают за 100%. В белке пшеничного хлеба мало лизина (скор 41%) и треонина (скор 72%), следовательно, белок хлеба неполноценный. В белке гороха недостает примерно трети метионина и цистина. Тем не менее главное достоинство гороха и фасоли — большое содержание биологически ценного белка (от 20 до 23%). По аминокислотному составу белки ржи богаче, чем пшеницы, многими незаменимыми аминокислотами, особенно лизином, и имеют большую питательную ценность. Белки пшеничной муки хорошо поглощают воду и набухают, образуя тесто. Основную часть теста составляет клейковина. Клейковиной называют упругий, эластичный и связанный студень, остающийся после отмывания в воде куска теста от крахмала и частиц оболочек зерна. Клейковина состоит в основном из белков — растворимого в спирте глиадина и растворимого в щелочах глютенина. При увлажнении муки образуется сплошная упругая сетка из набухших и переплетенных молекул глиадина и глютенина, скрепленных водородными дисульфидными, солевыми и другими связями. Внутри сетки заключена вода — сырая клейковина содержит до 65% воды. При обезвоживании получают сухую клейковину. Количество воды, поглощаемой сухой клейковиной, выражают в процентах и называют гидратационной способностью (гидратацией) клейковины. Клейковина соединяет в упругую массу теста и характеризуется упругостью, эластичностью, растяжимостью, связанностью. Клейковина хорошего качества имеет белый цвет иногда с желтоватым или сероватым оттенком. После деформации быстро восстанавливает свою форму, не липнет к рукам. При взаимодействии сахаров с аминокислотами и белками образуются меланоиды, вызывающие потемнение зерен и муки, а также образование золотисто-коричневой корочки хлеба. Липиды в зерне злаков и бобовых составляют от 2 до 6,2%, в сое - 17%. В состав жиров входят большей частью ненасыщенные жирные кислоты, в том числе биологически ценные полиненасыщенные, а также фосфолипиды (лецитины, кефалины), необходимые человеку для обновления клеток и внутриклеточных структур. Однако ненасыщенные жирные кислоты легко окисляются, что ведет к прогорканиго муки и крупы при хранении. Водорастворимые витамины группы В концентрируются в оболочке зерна, поэтому в муке высоких сортов этих витаминов мало. Много витаминов группы В в бобовых. В белом хлебе содержится 0,11 мг % витамина B6, 0,06 мг % витамина В2, 0,92 мг % витамина PP. В зерне содержатся также жирорастворимые витамины: природные антиоксиданты - токоферолы и бета-каротин (провитамин А) в небольших количествах. Глубокая переработка зерна позволяет использовать зародыши злаковых культур для получения витаминных концентратов, например в виде масла, используемого в парфюмерных изделиях, обогащенных природными биологически активными веществами. Витаминные концентраты используются также при выращивании деликатесной животноводческой продукции и рыбы. Ферменты выполняют роль регуляторов биохимических процессов, обладают способностью ускорять течение различных биохимических реакций обмена веществ. Из содержащихся в зерне очень важны –
Минеральные вещества составляют 2-5% сухого вещества зерна и образуют золу после сжигания пробы зерна. Массу золы, выраженную в процентах к исходной массе пробы зерна, называют зольностью зерна. В состав зерна входят:
Минеральные вещества сконцентрированы в оболочке зерна и при обычном помоле большей частью удаляются. Так, железа в пшеничном хлебе из цельного зерна в пять раз больше, чем в хлебе из муки высшего сорта. Фосфора довольно много, но в основном он входит в состав фитиновой кислоты, которая плохо усваивается. В зерномучных продуктах содержится кальций (в среднем 2-3% от суточной нормы в 100 г готового продукта) и много магния (до 14% суточной потребности в 100 г ржаного хлеба, до 10% — в 100 г гречневой каши). Хлеб и крупы в пище являются основным источником магния и некоторых микроэлементов (медь, хром, цинк и др.). Пигменты составляют группу красящих веществ. Желтую окраску эндосперму зерна придают эфирорастворимые пигменты каротиноиды, ненасыщенные углеводороды или их кислотные производные. Окраска оболочек обусловлена спирторастворимыми флавоноидами — желтыми веществами фенольной природы (например, гликозидами). Рожь имеет более разнообразный комплекс красящих веществ, чем пшеница. 2. Характеристика зерна злаковых и бобовых культур В обычной практике семена большинства растений.ю идущие в пищу называют зерном, а направляемые в посев – семенами. Образование зерновки в колосе хлебных культур делят на три периода: формирование, налив, созревание. При формировании образуются главные составные части зерновки – зародыш, эндосперм, оболочка. При наливе различают 3 фазы – водянистое (2-3% сухого вещества) состояние, предмолочное (10% сухого вещества), молочное (85-90% сухого вещества). В период созревания влажность зерна снижается до 12-18%. Хлебные растения делят на сорта. Сорт – совокупность культурных растений, создаваемых селекцией. Хлебные растения включают:
Харктеристика зерновых культур. Пшеница.Основной зерновой культурой является пшеница. По срокам посева ее подразделяют на яровую и озимую. В зависимости от ботанических особенностей делят на основные виды — мягкую и твердую. Зерно мягкой пшеницы может иметь стекловидную, полустекловидную или мучнистую консистенцию, округлую или овальную форму, слегка расширенную к зародышу, с выраженной бородкой и глубокой бороздкой. Цвет зерна может быть белый, красный или желтый. Твердая пшеница значительно отличается от мягкой. Зерно ее более удлиненной формы с утолщением на спинке у зародыша, ребристое, на разрезе стекловидное, просвечивающееся, бородка развита слабо, бороздка открытая, неглубоко входящая внутрь зерна. Цвет от светло- до темно-янтарного. Она содержит больше белка, сахара и минеральных веществ, чем в мягкой пшенице. Твердую пшеницу используют для производства:
Ценность пшеницы заключается в том, что ее белки способны образовывать клейковину, имеющую огромное значение при производстве хлеба, макаронных изделий, манной крупы Рожь. Это зимостойкая озимая культура. Зерно ржи длиннее зерна пшеницы. Цвет зерна желтый, серо-зеленый, фиолетовый, коричневый. Зерно серо-зеленого цвета крупнее остальных, содержит больше белков и обладает лучшими хлебопекарными свойствами. Рожь по сравнению с пшеницей содержит меньше эндосперма, а следовательно, больше оболочек с алейроновым слоем, меньше в ней и белков (9-13%). Особенность белков ржи - не способны образовывать клейковину. Используют в основном для получения:
Тритикале. Представляет собой гибрид пшеницы и ржи. Это хлебный зимостойкий злак. Зерно крупнее пшеничного и ржаного. Белки этого злака полноценны и хорошо усваиваются организмом. В зависимости от сорта хлеб из тритикале может иметь белый, серый или темный цвет. Из муки тритикале отмывается клейковина, поэтому по хлебопекарным качествам она ближе к пшеничной. Ячмень. Быстросозревающая яровая культура (вегетационный период — 70 дней), произрастающая повсеместно. Используют на корм скоту. Вырабатывают:
Овес.Представляет собой влаголюбивую яровую культуру и довольно требовательную к теплу культуру. Выращивают повсеместно, созревает быстро. Цвет зерна белый или желтый. Помимо крахмала и белковых веществ в зерне содержится много жира (4-6%). Используется на откорм скоту. Используется для получения круп:
Кукуруза. Подразделяется на
Из зародышей зерен выделяют полноценное пищевое масло, кукурузная мука используется в хлебопечении. Содержит по сравнению с другими злаками меньше белка, но больше жира (до 5%), который находится в основном в зародыше. Зародыш отделяют в процессе производства крахмала и используют для производства масла. Из кукурузы получают:
Харктеристика крупяных культур Просо. Выращивается просо как яровая культура. Это ценная теплолюбивая и засухоустойчивая крупяная культура. Из проса получают:
Жир содержащийся в зерне проса – легко прогоркает, этим объясняется нестойкость крупы (пшена) при хранении. Рис. Это влаго- и теплолюбивая зерновая культура. По форме бывает продолговатый (узкий и широкий) и округлый. Эндосперм его может быть стекловидным, полустекловидным и мучнистым. Наиболее ценным является рис стекловидный, так как при обрушивании он меньше дробится и дает больший выход крупы. Коефициент усвояемости риса составляет 96%. При переработке риса получают сечку и лом. Рисовая мука используется в хлебопечении в смеси с пшеничной мукой. Гречиха. Плод гречихи имеет трехгранную форму; покрыт не цветочными пленками, как у злаков, а плотной плодовой оболочкой, под которой находится ядро, состоящее из семенной оболочки, алейронового слоя, эндосперма и крупного зародыша в виде S-образно изогнутой пластины. Из зерна вырабатывают гречневую крупу и муку, которые могут оспользоваться в диетическом питании. Бобовые культуры. Продовольственное значение имеют горох, фасоль, чечевица, чина, нут, соя, бобы. Семена бобовых культур снаружи покрыты плотной оболочкой, под которой лежат две семядоли, соединенные ростком, их семена используются для продловольственных, кормовых и технических целей. Бобовые культуры содержат: белков — 30% и более (ценные по составу, так как богаты незаменимыми аминокислотами), углеводов — до 60%, жира — около 2% (кроме сои, содержащей: жиров — до 20%, углеводов — до 30, белков — до 40%). Недостатком бобовых культур является медленная развариваемость их семян (от 90 до 120 мин). Для ускорения развариваемости семена некоторых бобовых культур (гороха, чечевицы) обрушивают, т. е. удаляют семенную оболочку. Это сокращает варку примерно в 2 раза, Горох происходит из Афганистана и Восточной Индии. Плод гороха — боб, состоящий из створок и семян. Горох делят на группы лущильные и сахарные. Створки лущильных сортов несъедобны. При созревании семян створки бобов легко разлущиваются, поэтому такие сорта гороха называются лущильными. Бобы сахарных сортов используют в пищу вместе с семенами в виде так называемых лопаток. Лущильные сорта подразделяют на гладкосеменные и мозговые. Последние в молочной спелости используют для приготовления овощных консервов (зеленый горошек). Гладкосеменной горох в полной зрелости делят на два типа: продовольственный и кормовой. Продовольственный горох в зависимости от окраски семядолей бывает белым, желтым и зеленым. По крупности семян горох подразделяют на крупный, средний и мелкий. Семена гороха сохраняют питательные и вкусовые свойства в течение 10—12 лет. Фасольв Россию была завезена в XVII в. из Турции. Фасоль по цвету делят на три типа: белая, цветная однотонная и цветная пестрая. Чечевица— древнейшая с/х культура, в России известна с XIV в. Семена напоминают двояковыпуклую линзу диаметром 5—10 мм. Бывает двух типов; северная, произрастающая в центральных районах России, и южная, выращиваемая на Украине. Соя — универсальная мировая бобовая культура. На ее родине, в Китае, известна около 5 тыс. лет, Из сои получают муку, масло, молоко, сыр, добавляют в кондитерские изделия, консервы, соусы и другие продукты питания. Сою используют только после промышленной обработки. В натуральном виде соевые бобы в пищу не пригодны. Нут и чинаво многом сходны с горохом, В пищу их употребляют в свежем, вареном и жареном виде. Из них приготавливают консервы, а из муки — печенье и другие изделия, Бобы идут в пищу в зеленом и зрелом виде, а также перерабатываются на консервы. Хранят зерно насыпью или в таре на складах при влажности зерна 14-15%. При закладке на хранение зерно очищается и высушивается. Относительная влажность в хранилище должна быть не более 65-70%. Оптимальная температура хранения для вызревшего и сухого зерна составляет от 5 до 15°С. При указанных условиях здоровое зерно сохраняет технологические качества в течение десяти лет. |