Оценка качества зерна (3). Оценка качества зерна
 Скачать 194.18 Kb.
|
|
Влажность зерна и методы её определения Под влажностью партии зерна или семян понимают содержание физико-химически и механически связанной с тканями зерна воды, удаляемой в стандартных условиях определения, выражаемой в процентах к массе навески с примесями, взятой для просушивания. В зерне и семенах всегда присутствует то или иное количество воды. С веществами зерна и его анатомическими структурами вода связана неодинаково. По наиболее распространенной классификации П.А. Ребиндера вода в различных материалах может находиться в следующих видах. Химически связанная вода входит в состав молекул веществ в строго определенных количественных соотношениях (в состав белков, углеводов, жиров и других органических веществ). Выделить такую воду можно прокаливанием или путем химического воздействия на вещества зерна. При этом структура вещества разрушается. Физико-химически связанная вода входит в состав материалов в различных, не строго определенных соотношениях. К этой форме связи относится адсорбционно связанная, осмотически поглощенная и структурная влага. Молекулы воды, сорбированные гидрофильными коллоидами, теряют свойства растворителя, не могут легко перемещаться и участвовать в химических реакциях. Поэтому воду, связанную физико-химически, называют связанной. В зерне, содержащем только связанную воду, все физиологические процессы сведены к минимуму. Физико-химически связанная вода может быть выделена из удерживающих ее веществ интенсивным высушиванием. Механически связанная вода (свободная) размещена в микро- и макрокапиллярах зерна. Такая вода легко удаляется при высушивании. Воду, удаляемую из зерна при его достаточно интенсивном высушивании в целом или размолотом виде, называют гигроскопической. Количество содержащейся в зерне гигроскопической воды, выраженное в процентах к массе зерна вместе с примесями, и называют влажностью зерна. Влажность зерна во время уборки и при поступлении его на хлебоприемные предприятия колеблется в больших пределах. В различных климатических зонах нашей страны влажность партий зерна и семян разных культур бывает от 7-9 до 25-30% и более. Содержание воды в свежеубранном зерне зависит от степени зрелости, погоды во время уборки и гигроскопических свойств зерна (способности поглощать воду из окружающей среды или самопроизвольно отдавать ее в окружающую среду). Так, на ранних фазах созревания влажность зерна пшеницы составляет 70-75%, в фазе восковой спелости – 25-40%, полной спелости – 15-20%. В дождливую погоду зерно значительно увлажняется, но такая влага быстро испаряется при улучшении погоды. При транспортировании и хранении зерновой массы влажность ее может меняться, так как происходит влагообмен между зерновой массой и соприкасающимся с ней воздухом. Влажность – важнейший показатель качества зерна и продуктов его переработки, так как показывает, сколько сухих веществ содержится в продукте, влияет на сохранность зерновых масс и возможность их переработки в муку, крупу и другие продукты. Содержание воды нормируется государственными стандартами. Для основных зерновых культур базисная влажность варьирует от 13,5 до 15%. В основу расчетов за зерно с его производителями положена базисная норма влажности, отклонение от которой меняет оплачиваемую физическую массу доставленной партии зерна. Если содержание воды в зерне превышает установленную норму, то при покупке делается скидка с физической массы в размере процент за процент. Купленное у производителей зерно с повышенной влажностью должно быть высушено, иначе оно не может быть переработано или сохранено. Поэтому кроме натуральных скидок с физической массы хлебоприемные предприятия для покрытия затрат взимают плату за сушку зерна и семян. Технологическое значение влажности огромно. Следует отличать естественную влажность зерна, с которой оно поступает на предприятие, хранится и передается на переработку, от так называемой технологической влажности, которая создается искусственно и с которой зерно размалывают. При производстве обойной муки размалывают зерно с естественной влажностью, если влажность полученной из него муки не превышает установленной стандартом – 15,5%. При сортовом помоле в процессе гидротермической обработки зерну придают оптимальную влажность, величина которой в зависимости от определенных показателей зерна колеблется от 14,5 до 16,5%, и которая предопределяет лучшие результаты его переработки. При гидротермической обработке пшеницы вода в оболочках с развитой капиллярной системой выступает как пластификатор, способствуя нарастанию пластических деформаций и, следовательно, усилению прочности и вязкости оболочек. Проникание воды в эндосперм снижает его прочность. При переработке зерна повышенной влажности (15,5-16,5%) значительно улучшается качество муки, но снижается производительность мукомольного завода и увеличивается расход электроэнергии на выработку муки. Зерно влажностью свыше 18% практически размолоть в муку невозможно. При переработке сухого зерна влажностью менее 15% его оболочки легко деформируются, дробятся и, попадая вместе с частицами эндосперма в муку, резко ухудшают ее качество. Поэтому увлажнению зерна в мукомольном производстве уделяют большое внимание. Влажность зерна и семян, предназначенных для переработки в крупы, в зависимости от культуры колеблется от 13,5 до 16.5 %. Содержание влаги в зерне определяет возможность его хранения. Повышенное содержание влаги в зерне усиливает его дыхание, замедляет процессы послеуборочного дозревания. Велика вероятность развития самосогревания и прорастания. Эти процессы крайне нежелательны, так как приводят к большим потерям зерна и ухудшают его качество. Зерновые массы можно хранить длительное время с минимальными потерями, если они находятся в сухом состоянии, то есть когда в них нет свободной воды. В зависимости от влажности зерно в стандартах подразделяют на 4 состояния: сухое, средней сухости, влажное и сырое (таблица 9). Таблица 9 – Состояние зерна в зависимости от влажности
Примечание: *не более; **и более. Состояния по влажности учитывают при размещении, транспортировании и хранении зерна. Зерно сухое, средней сухости, влажное и сырое до 22% размещают отдельно. Партии зерна влажностью более 22% группируют с интервалом 6%, а зерно риса - с интервалом 3%. Смешивать партии зерна разных состояний по влажности не рекомендуется, так как такие партии имеют разную физиологическую активность, что объясняется разными видами связи влаги в зерне. В сухом зерне влага прочно связана с гидрофильными коллоидами, лишена подвижности и не участвует в обмене веществ. В связи с этим все процессы жизнедеятельности в зерне снижены, отсутствуют условия и для развития микроорганизмов. Зерно сухое хорошо сохраняется и может быть заложено на хранение насыпью большой высоты (в силосах элеватора до 30 м и более). Зерно средней сухости характеризуется небольшим количеством свободной воды. Эта влага доступна микроорганизмам. Уровень влажности, при котором в зерне появляется свободная влага и резко возрастает интенсивность дыхания, получил название критической влажности. В зерне с такой влажностью становится возможным активное развитие микроорганизмов. Граница появления свободной воды в зерне различна. Она зависит от рода зерна, особенностей химического состава и анатомического строения. Для зерна пшеницы, ржи и ячменя критическая влажность находится в пределах от 14,5 до 15,5%, бобовых – 15-16%, кукурузы – 13-13,5%), проса – 12-13%, для семян среднемасличных культур – 10-11%, а для высокомасличных – 6-8%. Зерно влажное и в еще большей степени сырое характеризуется высоким содержанием свободной воды, что при положительной температуре способствует резкой активации всех физиологических процессов. Если не будут применены какие- либо способы консервации такого зерна, то оно может полностью потерять семенные и пищевые достоинства. Влажное и сырое зерно подвергают сушке до влажности ниже критической на 1-2%. Учитывая огромное и разностороннее значение влажности зерна, ее определяют в местах производства, на хлебоприемных и зерноперерабатывающих предприятиях. Применяют различные прямые и косвенные методы определения влажности. К прямымотносится метод прямой возгонки (дистилляции), основанный на отгонке воды от определённой навески зерна (50-100 г) в специальных приборах. Для определения влажности этим методом применяется прибор Головченко. Он состоит из отгонной колбы емкостью 1 л, холодильника с проточной водой и мерного цилиндра для приема отогнанной воды с делением 0,25 мл. В отгонную колбу наливают около 150 мл машинного масла, высыпают навеску пшеницы, ржи, ячменя массой 100 г, овса – массой 50 г. Колбу нагревают, доводя температуру масла для пшеницы и ржи до 180С, для овса до 195С, и прекращают нагревание (температуру измеряют термометром, вставленным в отгонную колбу с опущенным в масло ртутным шариком). При охлаждении колбы до 160С замеряют объем воды в цилиндре. Количество миллилитров воды в навеске 100 г зерна соответствует процентному содержанию влаги; при навеске 50 г показатель содержания влаги удваивается. Этот способ является наиболее точным. Им можно определять влажность любого материала при различном состоянии влажности. Более широко используются косвенные методы определения влажности зерна. К ним относятся: - определение количества воды высушиванием навески продукта по ГОСТу 13586.5-2015; - электрометрическое определение влажности с помощью электрических влагомеров. Применение электровлагомеров позволяет резко сократить время определения влажности до 1-2 мин., однако в связи с многочисленностью факторов, влияющих на результаты измерений, при расчете с производителями за продаваемое зерно стандартным пока является метод высушивания (по сухому остатку, ГОСТ 13586.5-2015 «Зерно. Метод определения влажности»). Одновременно с выделением средней пробы и навесок для анализа отбирают 300 г зерна и помещают в банку с притертой пробкой. Из этой навески отбирают 30 г зерна для размола. Размол производят на лабораторной мельнице с соблюдением следующих условий по крупности частиц:
Измельченное зерно (шрот) быстро помещают в банку с притертой пробкой, хорошо перемешивают и из разных мест отбирают совочком две навески по 5 г в два предварительно взвешенных металлических бюкса. Взвешивают с точностью до 0,01 г. Бюксы в открытом виде (крышки находятся под основанием бюксов) помещают в сушильный шкаф, нагретый до температуры 140С, что достигается отключением контактного термометра. Затем контактный термометр включают на температуру 130С. Обычно при загрузке бюксов температура падает ниже 130C и поэтому сигнальная лампочка оказывается включенной. Как только сигнальная лампа отключится (температура достигает 130C), замечают время. Через 60 мин. бюксы вынимают тигельными щипцами, закрывают и ставят в эксикатор на 15-20 мин. для охлаждения. По разности массы до и после сушки определяют потерю влаги. Влажность зерна (В) в процентах к взятой навеске рассчитывают по формуле:  ,где В - влажность зерна, %; а - потеря в массе при высушивании, г; в - масса навески измельченного зерна, г. При навеске, равной 5 г, влажность зерна равняется усушке, умноженной на 20. Из двух параллельных определений берется среднее арифметическое и выражается с точностью до 0,1 %. Если разница между параллельными определениями превышает 0,25 %, то анализ необходимо повторить. В выделенном зерне определяют влажность на электровлагомерах для выбора вариантов метода и определения времени подсушивания. Для зерна до 17 % влажности определение проводят без предварительного подсушивания. Для зерна с влажностью свыше 17% определение проводят с предварительным подсушиванием. В сетчатую бюксу помещают 20 г зерна, ставят в сушильный шкаф (t=110С) и сушат при 105С. Продолжительность сушки навесок зерна дифференцирована в зависимости от культуры и в пределах культуры от диапазона влажности (таблица 10). По окончанию предварительного просушивания бюксы вынимают, охлаждают в течение 5 мин., после чего взвешивают и измельчают зерно и проводят определение влажности как без предварительного подсушивания. Сравниваем данные по влажности, определенные методом высушивания и на влагомерах. Таблица 10 – Продолжительность предварительного подсушивания навесок зерна, мин.
Натура зерна и методы её определения Натура – это масса зерна в определённом объеме. Она определяется литровой метрической пуркой. Обозначается русской буквой Н и выражается единицей измерения г/л. При экспортно-импортных операциях натура определяется в 20 л. Этот показатель применяют для оценки качества зерна в России и других странах более 200 лет. В настоящее время все стандарты на зерно, как в нашей стране, так и за рубежом используют натуру как показатель, определяющий мукомольные достоинства зерна, так как чем выше натура, тем больше выход продукции. Натура колеблется в следующих пределах, г/л: для пшеницы – 700-840, для ржи – 660-740, для ячменя – 510-640, для овса – 420-580. По этому показателю можно определить не только качество зерна, но и величину урожая. Установлено, что при нормальных условиях роста и развития озимой пшеницы снижение натуры на 100 г приводит к недобору половины урожая. При определении мукомольных достоинств зерна наряду с натурой учитывают и массу 1000 зёрен, так как наибольший выход муки будет получен при высоком уровне обоих показателей. Чем выше натура зерна, тем, как правило, оно более выполнено и содержит больше эндосперма. Так, для зерна пшеницы содержание эндосперма 82-85 % характеризует хорошую его выполненность. Под выполненностью зерна понимают степень его налива и созревания. Для выполненного зерна характерна законченность процессов синтеза веществ, входящих в состав. В выполненном зерне содержится больше эндосперма, а значит крахмала, сахара и белков. Партии зерна, содержащие зерна с обедненным или деформированным эндоспермом, а именно морозобойные, поврежденные клопами-черепашками, проросшие и т.д. имеют пониженную натуру. Объясняется это тем, что у разных частей зерна неодинаковая плотность. Наибольшую плотность у зерна мятликовых культур имеет эндосперм, богатый крахмалом и белком, то есть веществами с наибольшей плотностью. Плотность крахмала составляет 1,50 г/см3, белков – 1,20-1,31, жира – 090-0,98 г/см3. Оболочки, несмотря на высокое содержание клетчатки, отличаются меньшей плотностью, так как у них пористая структура. Например, у пшеницы при средней плотности зерна 1,37 г/см3 эндосперм имеет плотность 1,48 г/см3, зародыш – 1,27, оболочки – 1,09 г/см3 и меньше. Чем меньше выполненность зерна, то есть, чем меньше эндосперма в зерне, тем меньше его плотность. Плотность хорошо выполненного зерна 1,4 г/см3, средне – 1,2 и щуплого – 1,1 г/см3 и менее. Натура как бы раскрывает соотношение оболочек и эндосперма. У щуплого зерна содержание эндосперма 65-70%. От выполненности зерна, обуславливающей натуру, зависит выход муки. Хлебопекарные качества зерна не связаны с показателем натуры. Величина натуры зерна зависит от ряда факторов. Важно отметить, что на нее, во-первых, влияет само зерно основной культуры, которое различно по форме, размерам, выполненности и т. п. А во-вторых, нельзя забывать, что при определении натуры зерна мы имеем дело с зерновой массой. Величина натуры также зависит от плотности укладки зерна, или скважистости зерновой массы. Чем больше плотность укладки, тем и выше натура зерна. В свою очередь на плотность укладки зерна влияют форма и размеры зерна, состояние поверхности зерна, влажность, засоренность, выполненность, выравненность, масса 1000 зерен, плотность зерна, химический состав зерна, пленчатость, крупность. Величина натуры зависит даже от температуры. С увеличением толщины зерна пшеницы происходит и увеличение натуры зерна. Однако даже в случае одинаковой толщины зерновки у различных сортов пшеницы натура разнится. Это связано с формой зерна. Так, более удлиненное зерно пшеницы укладывается с меньшей плотностью, а, следовательно, имеет меньшую натуру. Плохо выполненное, щуплое зерно отличает низкая натура. У крупного зерна натура обычно больше, чем у мелкого. Однако у мелкого, но выполненного зерна, при прочих равных условиях, может быть такая же, как и у более крупного зерна, а иногда и большая величина натуры. Выравненное зерно имеет меньшую натуру. Это связано с тем, что мелкие зерна у плохо выравненного зерна укладываются между крупными, тем самым увеличивая плотность укладки. Величина массы 1000 зерен оказывает влияние на натуру лишь в случае анализа щуплого и мелкого выполненного зерна. При этом с увеличением массы 1000 зерен становится больше и натура зерна. Величина плотности зерна влияет на натуру таким образом, что с увеличением плотности повышается и натура зерна. В свою очередь на плотность зерна влияет и его химический состав. Пленчатость обычно снижает натуру зерна. Однако строгой зависимости в данном случае не наблюдается. Важное значение имеет величина воздушных пустот между оболочками зерна, а также между ядром и оболочками. Зерно с гладкой поверхностью имеет большую величину натуры, так как плотность укладки зерна с шероховатой или морщинистой поверхностью меньше, чем зерна с гладкими оболочками. Повышение влажности зерна ведет к понижению плотности, что приводит к снижению натуры. Однако влияние влажности на величину натуры носит более сложный характер, ибо с увеличением ее изменяются физические свойства зерна, вследствие набухания становится больше объем, оболочки более гладкие, повышается коэффициент трения между зернами. Все перечисленные факторы по-разному влияют на натуру, поэтому однозначно решить вопрос о значении влажности нельзя. В ряде случаев, особенно для пленчатых культур, с увеличением влажности натура сначала уменьшается, а затем увеличивается. Это связано с вытеснением водой воздуха из межоболочечных пространств. При подсушивании зерна натура увеличивается. Увлажненное, а затем высушенное зерно не достигает бывшей у него начальной величины натуры, что связано с изменением характера поверхности зерна. Содержание примесей в зерне по-разному влияет на натуру. Так, легкие примеси (листья, стебли, стержни колоса, пленки зерна) уменьшают натуру, так как имеют низкую плотность. Тяжелые примеси (камешки, песок, земля), наоборот, увеличивают. Мелкие семена сорных растений (лебеда) и культурных растений (горчица, рыжик), а также крупные семена сорняков (куколя, вьюнка) способствуют увеличению натуры, например, ячменя и овса. Наличие в партии неполноценного зерна (поврежденного клопом-черепашкой, морозобойного, проросшего) снижает натуру зерна. Температура оказывает влияние на натуру лишь в случае значительного перепада температур. Так, холодное зерно имеет более высокую натуру. Натура определяется у зерновых культур: пшеницы, ржи, тритикале, ячменя, овса (ГОСТ Р 54895-2012). Натура нормируется при продаже зерна по районам возделывания. Для зерна пшеницы высоких товарных классов стандартами устанавливается натура на уровне 750-770 г/л. За натуру ниже норм, установленных стандартом, производится скидка в размере, установленном закупающей организацией. Например, за каждые 10 г/л натуры ниже установленных стандартом норм производится скидка в размере 0,1% от закупочной цены. При сдаче пшеницы с содержанием недоразвитых или морозобойных зёрен, а также щуплых, поврежденных клопом-черепашкой, с натурой ниже 650 г/л (до 600 г/л) производится денежная скидка с закупочной цены в размере 15%, а с натурой ниже 600 г/л – в размере 30%. По ржи с натурой ниже 600 г/л (до 550 г/л) производится скидка в размере 15%, ниже 550 г/л - 30% с цены. В этом случае скидки с цены за каждые 10 г/л пониженной натуры, а также за зерновую примесь не производятся. При сдаче зерна с влажностью выше установленных стандартом норм вводится термин «расчетная натура». Это значит, что при такой влажности, делается поправка по натуре за каждый процент влажности 5 г/л для яровой пшеницы и 3 г/л для озимой. Натуру определяют с помощью литровой пурки с падающим грузом после выделения из средней пробы крупных примесей на сите с диаметром 6 мм. Пурка состоит из мерки, снабженной ножом и грузом, цилиндра-наполнителя, цилиндра с воронкой и весов. Определение натуры производят двукратно из разных порций зерна. Расхождение между параллельными определениями допускается не более 5 г, а для овса – 10 г. Точность выражения результатов до 1 г и правила расчета следующие: если последняя цифра равна 5 или больше, то она приравнивается к 10 г, если меньше 5 г отбрасывается. Используя величину натуры, кроме качества зерна, можно определить: емкость склада для партии зерна; массу зерна, зная его объем; скважистость зерновой массы для определения объема воздуха при проведении активного вентилирования. Пример 1. На хлебоприемное предприятие поступило зерно пшеницы влажностью 18 % с натурой 760 г/л. Определить расчетную натуру. Решение: Отклонение по влажности от норм, установленных стандартом для пшеницы (14,0 %) составляет 4,0 %. 4,0 % х 5г/л = 20 г/л Следовательно, расчетная натура составит 760 г/л + 20 г/л = 780 г/л. Пример 2. Ожидаемая масса урожая 100 т зерна пшеницы с натурой 770 г/л. Определить емкость и полезную площадь склада при высоте насыпи 2 м. Решение: В 1 л – 770 г зерна. Таким образом, в 1 м 3 – 770 кг. X м3 100000 кг X = (100000 кг × 1м3) : 770 кг = 129 м3. Полезная площадь хранилища составит: 129 м3 : 2 м = 64,5 м2. Сколько в него можно засыпать ячменя с натурой 600 г/л? Решение: В 1 м3 - 600 кг, 129 м3 - X кг. X = 129 м3 × 600 кг = 77400 кг, или 77,4 т. Пример 3. Определить плотность и скважистость зерновой массы пшеницы с натурой 750 г/л. Процент плотности определяют по формуле:  ,где Т – плотность, %; Н – натура, г/л; - удельная масса зерна (приложение 2); 10– коэффициент перевода в проценты.  .Скважистость = 100 - Т = 100 - 56,2% = 43,8%. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||