Завалишина О.М. Кузнецова Т.А. Оценка качества зерна (1). С основами послеуборочной
 Скачать 2.39 Mb.
|
|
Тема 14. Характеристика поврежденного, неполноценного зерна Цель занятия: Изучить морфологические, биохимические и технологические особенности поврежденного, неполноценного зерна. Зерно морозобойное. В период созревания зерна преимуще- ственно в северной полосе России, Западной и Восточной Сибири на внешний вид зерна, его биохимические и технологические свойства могут повлиять ранние заморозки. Повреждающее действие мороза проявляется по-разному в зависимости от фазы спелости зерна. Зерно полной спелости даже при длительном действии заморозков сохраняет свое качество, однако и оно отличается от нормального белесовато- стью и сетчатой поверхностью. Зерно середины восковой или более ранней стадий спелости не повреждается при температуре до минус 2°С, незначительно повреждается от минус 2 до минус 3°С и сильно повреждается при более низкой температуре. Зерно, поврежденное заморозками в период созревания, смор- щенное, деформированное, с сильно изменившимся цветом (белесова- тое или потемневшее), называют морозобойным. На не полностью со- 89 зревшем зерне образуются кристаллы льда, которые быстро проника- ют в межклеточное пространство и внутрь клетки, разрушая ее ткани. Это приводит к прекращению или замедлению процессов синте- за при одновременном усилении гидролиза. В результате прекращает- ся поступление в зерно питательных веществ, не заканчивается обра- зование высокомолекулярных соединений из более простых. Для тако- го зерна характерны уменьшенное содержание эндосперма, большая активность ферментов, особенно α-амилазы, повышенное количество водорастворимых веществ. В морозобойном зерне в результате незавершенности процессов синтеза снижается содержание крахмала и белка. Клейковина зерна пшеницы обладает пониженной водопоглотительной способностью, плохой эластичностью, становится крошащейся и короткорвущейся. Хлеб из муки с такой клейковиной отличается меньшей пористостью, заминающимся мякишем и ухудшенными вкусовыми свойствами. Для улучшения хлебопекарных качеств муки на мукомольных заводах при очистке из морозобойного зерна рекомендуется отбирать в отходы щуплые зерна. Эти зерна характеризуются особенно высокой активно- стью α-амилазы и плохой клейковиной. Тесто из муки, которая полу- чена из морозобойного зерна, может быть улучшено подкислением. Для морозобойного зерна характерны повышенная интенсив- ность дыхания, легкая подверженность самосогреванию, повышенная обсемененность плесневыми грибами, что усложняет его хранение. Зерно суховейное. В южных и юго-восточных районах Россий- ской Федерации существенно влияет на качество зерна недостаточная обеспеченность сельскохозяйственных растений водой, сопровождае- мая обычно высокой температурой (засуха) или действием сухих вет- ров при высокой дневной температуре и низкой относительной влаж- ности воздуха (суховей). Однодневные интенсивные суховеи в большинстве случаев по- вреждают лишь вегетативную массу, что почти не сказывается на ка- честве зерна. Продолжительный суховей (4-5 суток) ведет к значи- тельному его повреждению. При действии засухи или суховея в пери- од формирования колоса, цветения или в самом начале налива зерно может совсем не образоваться. Зерно, захваченное суховеем в период молочной спелости, обычно не имеет блеска, матовое, с морщинистой поверхностью, щуплое, так как многие важные ферменты азотного, углеводного и фосфорного обмена ингибируются. Высокая температу- ра тормозит фотосинтез, поэтому затрудняется приток углеводов в 90 зерно. Суховейное зерно богаче нормального белковым азотом, но беднее растворимыми соединениями азота (аминокислотами и др.). В суховейном зерне пшеницы содержание клейковины увеличи- вается, качество же клейковины снижается в связи с ее укреплением. Из суховейного зерна можно получить муку, обеспечивающую хлеб нормального качества. Однако выход муки (у крупяных культур – вы- ход крупы) значительно снижается, поскольку в щуплом зерне доля эндосперма меньше, чем в нормально выполненном зерне. Проросшее зерно. Прорастание зерна возможно в поле и при грубых нарушениях режимов хранения. Необходимое условие для прорастания – наличие достаточного количества влаги и тепла. В про- росшем зерне часто видны вышедшие за пределы покровов корешки и ростки. Оболочки проросшего зерна обычно более темные. Проросшее зерно существенно отличается по химическому составу даже в начале прорастания активизируется амилолитические и протеолетические ферменты. Из-за высокой активности ферментов запасные вещества зерна (особенно крахмал) частично гидролизуются, что приводит к увеличению веществ, переходящих в водную вытяжку. Все это снижа- ет технологическую ценность такого зерна и ограничивает возможно- сти его использования. Из проросшего зерна не удается получить не- обходимых выходов муки, крупы. Семена масличных характеризуют- ся высоким кислотным числом жира. При прорастании зерна пшеницы изменяются количество и ка- чество клейковины. Количество ее снижается, а качество ухудшается: на ранних стадиях прорастания она становится короткорвущейся, крошащейся (происходит интенсивный гидролиз жира; образующиеся свободные жирные кислоты укрепляют клейковину, снижая ее растя- жимость), на более поздних – слабой, сильно тянущейся (в результате гидролиза белков). Мука из проросшего зерна без особых приемов ее улучшения не дает стандартного хлеба. В процессе приготовления хлеба под влиянием α-амилазы значительная часть крахмала расщеп- ляется на декстрины. Последние не обладают способностью удержи- вать воду в такой же степени, как клейстеризующиеся при выпечке крахмальные зерна, поэтому мякиш хлеба получается неэластичным, легко заминающимся. Вкус хлеба сладковатый. Хлеб получается с низким объемным выходом. Корка хлеба имеет красновато-бурую окраску. Для улучшения хлебопекарных качеств проросшего зерна пше- ницы и ржи применяют различные методы термической и гидротер- 91 мической его обработки до размола с целью снижения активности а- амилазы. В процессе приготовления хлеба инактивируют α-амилазу подкислением теста до рН 4,5-5,3. Подкисление осуществляют приме- нением жидких дрожжей, специальных молочно-кислых заквасок или пищевой молочной кислоты. Проросшее зерно плохо хранится из-за высокой энергии дыха- ния. Наиболее простым способом использования проросшего зерна является подсортировка его к нормальному в таких соотношениях, чтобы смесь обеспечивала получение муки с удовлетворительными хлебопекарными качествами. Стекание зерна. При затяжных дождях во время созревания и уборки зерно нередко сильно «худеет», становится щуплым, на нем появляются мучнистые пятна, иногда розовый налет, а также черный зародыш. Стекание зерна в Нечерноземной зоне понижает урожай- ность озимой пшеницы на 20 % и более. Затяжные дожди, особенно на ранних фазах созревания, резко изменяют течение физиологических процессов и химический состав зерна. Дождевой водой из эндосперма вымываются растворимые углеводы, образующиеся при гидролизе из крахмала, усиливается распад органических веществ на дыхание. При этом существенно снижается накопление сухого вещества в зерне, что приводит к недобору урожая. В условиях влажной погоды, сильных, долго не спадающих рос и туманов во время созревания и жатвы стекание зерна протекает в виде своеобразного двухфазного заболевания. В первой, неинфекци- онной фазе увлажнения зерна, особенно при повышенной температуре во всех фазах спелости зерна на корню, а также при уборке его в вал- ках резко возрастает активность гидролитических ферментов. Амило- литические и протеолетические ферменты расщепляют высокомоле- кулярные соединения до низкомолекулярных. Повышается содержа- ние сахара и азотистых водорастворимых веществ. При этом увеличи- вается осмотическое давление в клетках, что усиливает приток в них воды с влажной поверхности зерна, в результате чего из зерна выде- ляются сахара и азотистые вещества. Растворы органических веществ смачивают поверхность зерна, а также пленки и стержень колоса. Ко- лос на вкус становится сладковатым. Это явление называют росой ме- довкой, медвяной росой. Одновременно в зерне значительно усилива- ется интенсивность дыхания. Выделяющаяся при дыхании вода до- полнительно увлажняет зерно, что еще более усиливает гидролитиче- ские и окислительные процессы. В результате за 1-3 суток происходят 92 большие потери массы, снижается урожайность, ухудшаются посев- ные, технологические и кормовые достоинства зерна. Для второй, инфекционной, фазы болезни характерно заселение колосьев и зерна микробной флорой – грибами. Продукты осахарива- ния крахмала и гидролиза белков, появляющиеся в первую неинфек- ционную фазу стекания зерна, являются питательной средой для раз- вития грибов. Грибы, разрастаясь, быстро внедряются во внутренние ткани зерна. На растениях появляются черные точки или пятна раз- личной формы и размеров; при глубоко зашедшем процессе – сплош- ной черный, реже розовато-белый налет плесени на зерне и на пленках колоса. Продукты жизнедеятельности самих грибов (гидролитические и другие ферменты) усиливают распад в зерне углеводов, белков, ли- пидов и других веществ. Представления о сущности стекания позво- ляют лучше понять такие явления, как черный зародыш пшеницы, бактериальный меланоз (почернение ядра проса), а также накопление различных токсинов в зерне и продуктах его переработки. Защитить урожай от стекания зерна можно проведением уборки в сжатые сроки, максимальным сокращением разрыва между жатвой и обмолотом валков при раздельной уборке, оптимизацией режима ми- нерального питания злаковых растений. В условиях орошения снижает стекание зерна обеспеченность растений азотными удобрениями, при- менение ретардантов. Зерно с черным зародышем. Болезнь поражает пшеницу, рожь и ячмень; распространена в Западной и Восточной Сибири и на Север- ном Кавказе. Признаки болезни – бурая, темно-коричневая или даже черная окраска оболочек зародышевого конца зерна. Сам зародыш при этом часто остается неповрежденным. Болезнь вызывают главным об- разом грибы Alternaria tenuis Nus (альтернариоз) и реже Helmintospori- um satioum P. К. et В. (гельминтоспориоз). Химический состав альтер- нариозного зерна мало отличается от неповрежденного зерна. В гель- минтоспориозном зерне содержание фруктозы и глюкозы увеличива- ется, а количество сахарозы уменьшается. При обеих формах зараже- ния увеличивается зольность, кислотное число жира и кислотность зерна по болтушке. При хранении у зерна с черным зародышем не- сколько быстрее, чем у нормального, растут кислотное число жира и диастатическая активность. Всхожесть и жизнеспособность зерна с черным зародышем за девять месяцев хранения практически не изме- няется. Однако такое зерно не рекомендуется хранить более года. 93 Зерно с черным зародышем может быть использовано на продо- вольственные цели, так как оно нетоксично. Однако большое количе- ство зерен с черным зародышем в партии зерна изменяет цвет муки, ухудшает его товарную ценность и хлебопекарные достоинства. Пар- тии зерна твердой пшеницы, содержащие не более 8 % зерен с черным зародышем, а также партии мягкой пшеницы с содержанием их не бо- лее 30 % перерабатывают в муку без предварительного смешивания с нормальным зерном. Зерно, поврежденное клопом-черепашкой. Посевы зерновых культур могут повреждать хлебные клопы: австралийская черепашка, маврский и остроголовый клопы, сибирская остроголовая черепашка, или сибирский клоп, и вредная черепашка. Наибольший вред причи- няет вредная черепашка, которая повреждает все зерновые, но особен- но пшеницу. Питаясь зерном, клоп-черепашка снижает урожайность (на 20-50 %) и резко ухудшает хлебопекарные качества зерна. По внешнему виду зерна различают три признака повреждений, вызывае- мых клопом-черепашкой - на поверхности зерна образуется желтое пятно, в пределах ко- торого имеется вдавленность или морщинистость без следа укола; - след укола в виде черной точки, вокруг которой образуется резко очерченное светло-желтое пятно округлой или неправильной формы; - желтое пятно без вдавленности и морщинистости и без следа укола у зародыша. Первый вид повреждения может быть при повреждении зерна в фазе молочной спелости, когда клоп высасывает его содержимое. В местах повреждения происходит значительное изменение структуры эндосперма. Эндосперм разрыхляется, часть его клеток лишается бел- ка, крахмальные зерна деформируются. В зерне увеличивается содер- жание водорастворимых веществ. Глубокие биохимические изменения в поврежденном зерне происходят под влиянием протеолетических и амилолитических ферментов, выделяемых слюнными железами клопа- черепашки при уколе. Эти изменения сопровождаются усилением фи- зиологической активности зерна, повышением интенсивности дыха- ния. При повреждении зерна в области зародыша снижается полевая всхожесть. В зерне пшеницы снижаются количество и качество клейкови- ны. Клейковина, отмытая из такого зерна, сразу же или через короткое время расплывается, теряет упругость и через некоторое время пре- 94 вращается в сметанообразную массу. Тесто, полученное из дефектной муки, жидкое, плывущее, не способное удерживать газ. Хлеб получа- ется малого объема, даже при выпечке в формах, с плохой пористо- стью и липким мякишем. Корка хлеба темная, покрытая мелкими тре- щинами. Активность ферментов слюны клопа-черепашки так велика, что при наличии 2-3 % поврежденных зерен в партии сильная пшеница теряет силу и не способна улучшать качество пшениц с низкими хле- бопекарными свойствами. Мука, выработанная из зерна, содержащего 3-5 % зерен, поврежденных клопом-черепашкой, является плохим сы- рьем для получения печеного хлеба. Для снижения количества поврежденных зерен при подготовке пшеницы к помолу применяют комбинированное воздушно-ситовое сепарирование с целью выделения наиболее легких и щуплых зерен. Пораженное выполненное зерно интенсивно обрабатывают на обоеч- ных машинах, при этом поврежденные клопом-черепашкой части зер- на, как менее прочные, при ударе выкрошиваются. Муку с первой дра- ной системы удаляют, при этом общий выход муки снижается на 2,0- 2,5 %, что компенсируется улучшением качества продукции. 50°С в начальный период сушки зерна с влажностью 24-30 %, выход клейковины уменьшается и снижается ее качество. Хлеб, выпе- ченный из муки, полученной из перегретого зерна, имеет низкий объ- емный выход, плохую пористость, толстостенную и бледную корку. К таким же последствиям может привести и самосогревание зерна, которое происходит в зерновой массе вследствие активизации всех физиологических процессов и низкой теплопроводности зерна. В результате в зерновой массе накапливается огромное количество теп- ла, температура ее поднимается до 55-65°С, а иногда и до 70-75°С. В этом случае зерно приобретает несвойственные ему запахи и измене- ния химического состава, вызванные развитием микроорганизмов. При самосогревании возможны четыре степени порчи зерна. Первая степень порчи. В начальной стадии самосогревания внешние покровы зерна обесцвечиваются, затем становятся краснова- того цвета. Эндосперм имеет сероватый оттенок. Зерно приобретает солодовый запах, свойственный прорастающему зерну. Такое зерно отличается от нормального более высоким содержанием моносахари- дов, повышенной кислотностью, более высоким кислотным числом жира. Мука из такого зерна содержит большое количество оболочек и обладает повышенной активностью ферментов. 95 Вторая степень порчи. С повышением температуры до 40-50 °С и выше наблюдается общее потемнение покровов зерна, при этом цвет зерна изменяется от темно-красного до коричневого. Зерно приобрета- ет плесенно-затхлый запах. Для продовольственных целей такое зерно не пригодно. Используется в основном на технические цели (для по- лучения спирта). Может быть использовано на кормовые цели, если есть заключение ветбаклаборатории об отсутствии токсичности. Третья степень порчи. При запущенных формах самосогревания в зерне происходят глубокие процессы распада органических веществ. При этом не только покровы зерна, но и эндосперм становятся темно- коричневого или черного цвета. Такое зерно приобретает гнилостно- затхлый запах. Вследствие распада белковых веществ возрастает со- держание аммиака. Зерно токсично. Четвертая степень порчи. Происходит обугливание зерна, появ- ляется гнилостный запах. Зерно очень токсично, потеряло все потре- бительские свойства, использованию на пищевые и кормовые цели не подлежит. Степени дефектности зерна определяют по содержанию аммиака. В самосогревшемся зерне происходят глубокие физиолого- биохи-мические изменения. В результате распада углеводов, белков и жиров резко увеличиваются интенсивность дыхания, содержание ам- миака, кислотность по болтушке, кислотное число жира. В зерне пше- ницы резко снижается содержание клейковины. Отмывается она с тру- дом, а иногда и совсем не отмывается. Это связано с продолжительно- стью самосогревания. Качество клейковины ухудшается. Она стано- вится крошащейся, с короткой растяжимостью, что объясняется дена- турацией белков, идущей при повышенных температурах. В литературе известны случаи, когда клейковина, отмытая из зерна поверхностного слоя очага самосогревания, ослаблялась в ре- зультате гидролиза ее ферментами плесневых грибов. Хлеб из такого зерна отличался пониженной формоустойчивостью, темным замина- ющимся мякишем, при хранении в нем быстро начинали проявляться признаки картофельной болезни. Мука из зерна, расположенного в центре и внизу очага самосогревания, дает хлеб с высокими значения- ми формоустойчивости, что указывает на укрепление клейковины. Задание. Опишите в виде таблицы характерные морфологиче- ские, биохимические и технологические особенности зерна с отклоне- ниями в качестве: морозобойное, проросшее, перегретое при сушке, 96 подвергшееся стеканию, самосогревшееся, поврежденное клопом- черепашкой (таблица 18). Таблица 18 – Характеристика поврежденного, неполноценного зерна Вид де- фектного зерна Особенности морфологические биохимические технологические Тема 15. Сушка продовольственного и семенного зерна. Режимы сушки зерна Цель занятия: научиться составлять план сушки с определени- ем режима для зерна семенного, продовольственного и фуражного назначения с учетом его качества. Тепловая сушка зерна и семян в зерносушилках – основной и наиболее производительный способ. Сушку зерна проводят для снижения влажности до пределов, обеспечивающих стойкость его при хранении, а также для борьбы с зараженностью зерна вредителями. При сушке влага в виде пара ухо- дит в окружающую среду. Обеспечить непрерывность этого процесса можно лишь в том случае, если эта среда будет с течением времени заменяться. Испарение влаги из зерна происходит при непрерывном подводе к нему тепла. При конвективном способе сушки тепло подво- дится потоком нагретого воздуха, который отдает часть тепла зерну и, образуя смесь с парами, удаляет их из зоны сушки. Чтобы лучше понять, что происходит с зерном при сушке, необ- ходимо знать свойства воздуха, используемого для сушки, и свойства зерновой массы. С повышением температуры воздуха увеличивается его способность удерживать влагу в виде пара. Каждой температуре воздуха соответствует определенное количество влаги (в граммах), которое удерживается воздухом в виде пара. Воздух, содержащий максимально возможное количество водяных паров при данной тем- пературе, называется насыщенным и его относительная влажность равна 100%. С понижением температуры влагоемкость воздуха уменьшается. Вместе с повышением влагоемкости воздуха, при повышении его температуры, относительная влажность уменьшается. Таким обра- зом, создаются благоприятные условия для испарения влаги и перехо- да водяных паров в окружающую газовоздушную среду. 97 Работа зерносушилок заключается в следующем. Наружный воздух примешивается к горячим топочным газам и образует газовоз- душную смесь, поступающую в сушильную камеру. Температура то- почных газов достигает 600°С. Поэтому для получения необходимой для сушки зерна температуры к топочным газам добавляют наружный воздух в разных соотношениях. Последнее зависит как от заданного режима сушки, так и от температуры окружающего воздуха. С помощью вентилятора газовоздушную смесь подают в запол- ненную зерном камеру сушилки. Проходя снизу-вверх, смесь нагрева- ет зерно, поглощает выделяющуюся из него влагу, а затем отводится наружу за пределы зерносушильной камеры. С повышением темпера- туры зерна ускоряется процесс перемещения влаги из внутренних его слоев к поверхности. При движении в сушилке зерно перемешивается, что улучшает соприкосновение отдельных зерен с газовоздушной сме- сью и ускоряет процесс сушки. Скорость сушки и применяемые тем- пературные режимы зависят от строения, химического состава, влаж- ности, степени зрелости зерна. Под режимом подразумевают сочетание параметров, при кото- рых происходит процесс сушки без ухудшения качества зерна. При выборе режима сушки необходимо учитывать следующее: температуру нагрева зерна и семян, оптимальную температуру агента сушки (теплоносителя), время пребывания зерна в нагретом состоянии (экспозицию сушки), особенности конструкции зерносушилок. Режим сушки устанавливается в зависимости от начальной влажности зерна, вида культуры, конструкции сушилки, назначения просушиваемого зерна и качества клейковины в зерне пшеницы (при- ложение 1, 4, 5). Термоустойчивость зерна уменьшается с увеличением влажно- сти, поэтому сырое и влажное зерно сушат при мягких режимах. Для сушки зерна с влажностью свыше 19 % применяют ступенчатые ре- жимы, при этом в первой сушильной зоне снижают температуру теп- лоносителя ниже предельной на 10 о С, а нагрев зерна – на 5 о С. В зависимости от назначения режим сушки для семенного зерна определяют с учетом сохранения основного показателя (всхожести), поэтому температуру нагрева зерна и температуру теплоносителя устанавливают ниже, чем для продовольственного зерна. Пшеницу твердую и сильную сушат при более мягких режимах. Более мягкого режима требуют семена культур с повышенным содер- 98 жанием белка, такие как горох, люпин, фасоль, бобы. И, наоборот, се- мена масличных культур допускают более высокий нагрев при сушке. При сушке кукурузы в початках следует иметь ввиду, что рого- видная оболочка зерна очень плохо пропускает влагу, а стержень по- чатка всегда имеет более высокую влажность при уборке, чем влаж- ность семян. Семена клевера и люцерны очень мелкие, плохо продува- емы, и в то же время содержат много белка, поэтому их обычно сушат на солнце, на площадках, рассылая топким слоем. Для сушки на шахтных сушилках формирование партий зерна по влажности осуществляют с учетом вида культуры: для зерновых и бобовых культур до 17%, от 17 до 22% и свыше 22% с интервалом в 6%; для подсолнечника – до 9% с интервалом 3-4 %; для зерна риса и сои независимо от влажности с интервалом в 3 %. При сушке продо- вольственного и кормового зерна (кроме кукурузы и бобовых культур) на сушилках рециркуляционного типа партии зерна формируют без разделения его по состояниям влажности. Партии зерна, имеющие наибольшую влажность, температуру, зараженность, а также зерно пшеницы сильных, твердых и ценных сортов и культуры менее стойкие при хранении (рис-зерно, подсол- нечник, просо), сушат в первую очередь. Сушку зерна сильных, твер- дых и ценных сортов пшеницы проводят в шахтных зерносушилках при пониженных температурных режимах, чтобы не допустить сниже- ния качества клейковины. В свежеубранной пшенице может содержаться большое количе- ство зеленых и недозревших зерен. Такую зерновую массу сушат при мягких режимах. Если в партии пшеницы, поступившей на сушку, обнаружено повышенное содержание проросших зерен, что нередко наблюдается при дождливой, сырой погоде в период уборки урожая, то для улуч- шения качества проросшего зерна его сушат при более высокой тем- пературе. Чтобы предупредить «запаривание» зерна пшеницы высокой влажности применяют двухступенчатый режим сушки. Сырое зерно обладает повышенной термостойкостью, и при влажности свыше 25 % его можно нагревать при первом пропуске до 40-43 о С и до 45-48 о С при втором пропуске через сушилку. При сушке пшеницы может наблюдаться незначительное сни- жение количества клейковины, что объясняется неравномерностью нагрева зерна по сечению шахты прямоточных шахтных сушилок. От 99 сушки в результате теплового уплотнения белков пшеницы клейкови- на укрепляется на 5-10 ед. прибора ИДК. В пшенице, поврежденной клопом-черепашкой, качество клейковины в процессе сушки может быть улучшено при нагреве зерна до 70 о С. В рециркуляционных сушилках зерно пшеницы из-за много- кратного циркулирования шлифуется, и натура зерна увеличивается. Зерно ржи, идущее на сушку, нередко поступает проросшее и нуждается в немедленной сушке. Его сушат в шахтных прямоточных и рециркуляционных сушилках. Рожь содержит больше, чем пшеница, водорастворимых веществ и значительное количество слизей. Поэтому уплотнение коллоидной системы ржи начинается при более высокой температуре нагрева. Зерно ржи более термоустойчиво, чем пшеницы, но для предотвращения его перегрева следует применять ступенчатый режим сушки с повышающейся температурой агента сушки. Скорость сушки у ржи меньше, чем у пшеницы, т.к. влага с сухим веществом связана более прочно. Отдача влаги у ржи происходит несколько мед- леннее также из-за плотных оболочек и менее выраженной бороздки, чем у зерна пшеницы. Как и у ржи, зерно ячменя также не имеет бороздки, имеет плот- ные мякинные оболочки и в скорости сушки занимает одно из послед- них мест из злаковых культур. Замедлен процесс сушки у проса из-за наличия плотной мякинной оболочки и воздушной прослойки между оболочкой и ядром. Определенные трудности возникают при сушке зерна кукурузы, имеющего, по сравнению с зерном колосовых культур, повышенную крупность и неоднородность по влажности. Из-за плотного строения эндосперма и оболочки с прилегающим к ней роговидным слоем у зерна кукурузы перемещение при сушке влаги от внутренних слоев к поверхности зерна весьма затруднено, что увеличивает время и усложняет процесс сушки. Чрезмерное повышение температуры аген- та сушки у кукурузы приводит к растрескиванию эндосперма и в первую очередь его роговидной части. Такое зерно впоследствии лег- ко дробится при механическом воздействии, а при хранении интен- сивно поражается плесенями. Высокая чувствительность зерна куку- рузы к температурному фактору требует строгого соблюдения режима сушки. С учетом назначения зерна кукурузу сушат, применяя один из двух режимов. Продовольственное зерно, идущее в переработку, су- шат, нагревая до 50 о С при температуре агента сушки не более 150 о С 100 Зерно, предназначенное для длительного хранения, сушат, нагревая до 50 о С, но температура агента сушки в этом случае не должна превы- шать 100 о С. Для снижения трещиноватости зерна кукурузы целесооб- разно предварительно разделить его на мелкую и крупную фракции и сушить дифференцированно каждую из них. Сырое зерно кукурузы сушат в два приема. После первой сушки влажность зерна снижают до 17-18%, а после 2-3-дневной отлежки проводят повторную сушку с доведением влажности до 13-14%. Семена бобовых культур из-за наличия плотных оболочек сушат при мягких режимах, снижая влажность на 3-4% за один пропуск через сушилку. В противном случае быстрый нагрев семян бобовых, как и охлаждение, ведет к появлению в оболочках семян трещин, куда про- никает микрофлора, и у семян снижается всхожесть. Весьма сложно сушить семена гороха. Как у всех бобовых культур, его белки чув- ствительны к повышенной температуре нагрева, а быстрое обезвожи- вание семян в процессе сушки и последующее охлаждение приводят к растрескиванию оболочек, раскалыванию семядолей на части. Вслед- ствие этого снижаются технологические и семенные показатели каче- ства гороха, стойкость его насыпей при хранении. Сушка семян гороха при пониженной против оптимального значения температуры агента сушки ведет к запариванию семян и образованию на их поверхности морщин, снижающих механическую прочность семян. Поэтому допустимая температура нагрева семян зернобобовых культур 35-45 о С, но она должна быть достаточной для того, чтобы предотвратить запаривание семян. При влажности семян бобовых бо- лее 20% проводят сушку методом активного вентилирования. При сушке семян подсолнечника учитывают их специфические физико-механические свойства. Обладая повышенным коэффициен- том внутреннего трения, семена подсолнечника в трубах зерносуши- лок продвигаются медленнее, чем зерно колосовых культур или куку- рузы. Поэтому при сушке подсолнечника трубы зерносушилок уста- навливают большего диаметра и под большим углом наклона. Так как семена подсолнечника имеют невысокую скорость витания, то для предотвращения выноса полноценных семян из коробов шахты и ка- меры нагрева сушилки скорость агента сушки для них устанавливают вдвое ниже, чем при сушке зерновых. Обладая высокой скважисто- стью, семена подсолнечника оказывают меньшее сопротивление при прохождении агента сушки в сушилках и сушатся быстрее, чем зерно колосовых. 101 При выборе режима сушки учитывают такие специфические свойства семян подсолнечника, как неоднородность семянки (наличие ядра, плодовой и семенной оболочек), наличие матрикальной разнока- чественности семян по размерам, а, следовательно, и по массе и влаж- ности, низкая прочность плодовой оболочки, влагоинерционность, низкая теплопроводность, термолабильность белковой и липидной частей системы, повышенная пожароопасность. Все это предъявляет особые требования ко всей технологии сушки семян подсолнечника. Режим их сушки устанавливается с учетом начальной влажности. Для семян подсолнечника, имеющих высокое процентное со- держание оболочек и высокую гигроскопичность, эффективен осцил- лирующий режим сушки – чередование сушки, охлаждения и отвола- живания. После сушки подсолнечник не должен снижать выход масла, увеличивать кислотное и йодное число жира, изменять вкусовые и пищевые достоинства масла. Многочисленные исследования по изучению влияния сушки се- мян подсолнечника на его качественные показатели свидетельствуют о том, что в результате изменения температуры и влагосодержания семян происходит изменение количественного и качественного соста- ва масла. При интенсивной сушке семян подсолнечника, когда агент сушки достигает температуры 150 о С и более, увеличение масличности происходит за счет перехода в масло сопутствующих ему веществ: фосфатидов, стеролов, каротиноидов, углеводородов и воскообразных веществ. Высокотемпературная сушка семян подсолнечника одновремен- но с увеличением масличности повышает и гидрофильные свойства масла, способствует извлечению из него легкогидролизуемых фосфа- тидов. В процессе сушки семян подсолнечника изменяются качество масла, его кислотное число, характеризующее наличие свободных жирных кислот. Рост кислотного числа наблюдается в начале сушки семян за счет повышения активности действия фермента липазы, ускоряющей гидролиз жира. При достижении температуры нагрева семян до 60-75 о С происходит инактивация фермента липазы, и гидро- лиз жира приостанавливается. С повышением температуры семян свыше 75 о С кислотное число масла вновь растет, но уже за счет распа- да триглицеридов и образования низкомолекулярных жирных кислот, а также при взаимодействии сахаров с аминокислотами происходит процесс меланоидинообразования. Образование меланоидинов в про- 102 цессе интенсивной сушки семян подсолнечника приводит к измене- нию аромата и цвета масла, снижению его выхода, а также к ухудше- нию кормовых достоинств гелевой части ядра. Соблюдение оптимального режима сушки семян подсолнечника позволяет повышать как стойкость их при хранении, так и выход, и качество масла. Зерно овса обладает сравнительно рыхлыми оболочками, а зер- новая масса имеет высокую скважистость (до 50%). Поэтому зерно овса сушится быстрее зерна других зерновых культур. У сухого овса пленки легко отделяются от зерновки и могут загораться в сушилках. Чтобы этого не допустить, температуру нагрева овса ограничивают до 50 о С. Для сушки овса с влажностью свыше 26 % применяют рецирку- ляционные сушилки. Из всех зерновых культур гречиха вследствие рыхлости строе- ния и значительной скважистости сушится быстрее других культур. Однако в процессе сушки зерно гречихи не должно снижать своих технологических достоинств. При воздействии высоких температур агента сушки на сырое зерно может измениться прочность ядра, и при выработке крупы вследствие этого увеличивается количество продела и мучки. Зерна гречихи с надтреснутой плодовой оболочкой плохо хранятся. При сушке зерна особое внимание уделяют рису. В нем могут образовываться трещины вследствие различной усадки периферийных и центральных слоев зерновки. При переработке в крупу трещины увеличивают выход дробленой крупы риса, поэтому их появления при сушке зерна риса следует избегать. В рисе образуются трещины также при быстром нагреве и быстром охлаждении зерна после сушки и при значительном съеме влаги за один пропуск через зерносушилку. По- этому для сушки риса установлены пониженные температурные ре- жимы, и снижение влажности зерна за один пропуск через сушилку не должно превышать 2,5-3,0%. Производительность зерносушилок вследствие этого снижается до 40%. Не рекомендуется сушить рис до влажности ниже 14%, т. к. излишняя его сушка увеличивает трещино- ватость зерна. При сушке в шахтных прямоточных зерносушилках крупяных культур гречихи и проса снижение влажности за один пропуск не должно превышать 2-3%. Режим сушки для этих культур устанавли- вают с учетом дальнейшего использования зерна. Для зерна гречихи, предназначенной для переработки в крупу, применение повышенных 103 температур агента сушки вполне оправдано. Не представляет опасно- сти потеря всхожести с денатурацией белков при использовании зерна гречихи как промышленного сырья. Сушка гречихи в жестком режиме дает крупу отличного качества, она быстрее разваривается. Однако сушка гречихи и проса в жестком режиме все же ведет к повышению хрупкости ядра, при переработке снижается выход ядрицы, увеличи- вается количество продела. С точки зрения технологии хранения зерна проса и гречихи, подвергнутого жесткой сушке, возникает проблема обеспечения его сохранности, т.к. зерно теряет жизнеспособность в процессе сушки и, следовательно, снижает стойкость при хранении. Этим и объясняется причина невысоких температур агента сушки при сушке проса и гре- чихи в шахтных прямоточных сушилках. Сушка пивоваренного ячменя преследует две цели: снизить влажность и сохранить при этом способность к прорастанию, следова- тельно, обеспечить его пригодность для соложения. Пивоваренный ячмень должен обладать высокой способностью к прорастанию, на пятый день должно прорасти не менее 90-95% се- мян. Сушат пивоваренный ячмень с соблюдением режимов, установ- ленных для семенного зерна. В прямоточных шахтных сушилках зерно пивоваренного ячменя влажностью до 19% сушат при температуре агента сушки 70-80 о С, нагревая зерно до 45 о С. С влажностью более 19% пивоваренный яч- мень сушат с температурой агента сушки при первом пропуске через сушилку в 60-70 о С и нагревом его до 40 о С и при втором пропуске – соответственно 70-80 и 45 о С. В рециркуляционных сушилках нагре- вают зерно пивоваренного ячменя до 45-50 о С при температуре агента сушки 280-300 о С. Нередки случаи, когда возникает необходимость не только снизить влажность зерна, но и провести его обеззараживание от вредителей хлебных запасов. Процесс сушки с термическим обеззараживанием проводится с нагревом зерна до максимально допустимой температуры для данной культуры и с учетом состояния зерна по влажности. Зараженное вре- дителями зерно сушат в рециркуляционных сушилках в режиме пол- ной рециркуляции, т.е. не выпуская его из сушилки. Зерно нагревают до предельно допустимой температуры и только после этого прекра- щают подачу агента сушки. Для полного обеззараживания нагретое зерно выдерживают определенное время в сушилке. 104 Определение производительности зерносушилок Производительность зерносушилок при оптимальном режиме сушки зависит от начальной и конечной влажности зерна, вида обра- батываемой культуры и целевого назначения зерна. Для сушилок раз- ных марок установлены единые часовые нормы выработки в так назы- ваемых плановых (условных) тоннах. Плановой единицей считается 1 т просушенного зерна продовольственной пшеницы при снижении влажности на 6% (с 20 до 14%). Фактическая расчетная производительность зерносушилки (П ф , т/ч) определяется по формуле: п ц к п ф К К П К П , где П п – паспортная производительность сушилки, т/ч; К к – коэффициент эквивалентности культуры, который показы- вает влагоотдающую способность культуры по отношению к пшенице; К ц – коэффициент целевого назначения партии; К п – коэффициент перевода высушенного зерна из физических в плановые тонны в зависимости от влажности партии до и после сушки (приложение 7). Переводной коэффициент «К к »: Пшеница, ячмень, овес, подсолнечник 1,00 Рожь 1,10 Пшеница сильная, твердая 0,80 Просо 0,80 Ячмень пивоваренный 0,60 Гречиха 1,25 Горох 0,50 Кукуруза 0,60 Бобы, люпин, фасоль 0,1-0,2 При сушке семенных партий производительность сушилок рас- считывают по коэффициенту К ц , который равен 0,5. У продоволь- ственно-фуражных партий он равен 1. 105 Пример. Определить производительность зерносушилки СЗС-8 при сушке зерна ржи семенного назначения с влажности 20% до 14%. 8 пл. т/ч 1,1 = 8,8 пл. т/ч При сушке семенного зерна ввиду более мягких режимов сушки производительность зерносушилок снижается вдвое. Поэтому при расчете нужно производительность зерносушилки разделить на 2 или умножить на 0,5. В данном примере производительность зерносушилки для сушки семенного зерна ржи будет равна: 8,8 пл. т/ч 0,5 = 4,4 пл. т/ч Для определения продолжительности сушки зерна объем рабо- ты (количество зерна) нужно перевести в плановые тонны и разделить на производительность зерносушилки. Пример. Определить продолжительность работы зерносушилки СЗС-8 для сушки 100 т ржи со снижением влажности с 20 до 14,5 %. Решение: 1. Рассчитываем фактическую производительность зерносушил- ки, используя коэффициенты К к , К п и К ц : (8т/ч 1,1) : 0,93 = 9,47 т/ч 2. Вычисляем время работы зерносушилки: 100 т : 9,47 пл. т/ч = 10,56 час Пример: Определить производительность зерносушилки СЗШ- 16 в плановых тоннах для сушки зерна продовольственного назначе- ния: пшеницы – со снижением влажности с 18 до 14 %, ржи со сниже- нием влажности с 22 до 14 %, проса семенного со снижением влажно- сти с 20 до 14 %. Решение: С учетом коэффициента «К к », производительность зерносушил- ки будет равна: при сушке зерна пшеницы 16 т/ч 1 = 16 пл.т/ч; при сушке зерна ржи 16 т/ч 1,1 = 17,6 пл.т/ч; при сушке зерна проса семенного 16 т/ч 0,8 0,5 = 6,4 пл.т/ч; Коэффициент по влажности «К п »: пшеница с 18 до 14 % - 0,8; рожь с 22 до 14 % - 1,2; просо с 20 до 14 % - 1,0. С учетом коэффициента «К п » производительность зерно- сушилки: а) в плановых тоннах для: пшеницы 16 пл.т/ч : 0,8 = 20 пл.т/ч; ржи 17,6 пл.т/ч : 1,2 = 14,67 пл.т/ч; 106 проса 6,4 пл.т/ч : 1,0 = 6,4 пл.т/ч. Таким образом, производительность зерносушилки СЗШ-16 пл.т/ч в конкретных условиях с учетом культуры и влажности зерна будет разной. Пример. Установить режим сушки семян ячменя на зерносу- шилке СЗШ-16 с начальной влажностью 22%, масса обрабатываемой партии составляет 30 т. Найти массу семян после сушки. Семена ячменя сушатся до стандартной влажности 15,5%. В процессе сушки необходимо снять 6,5% лишней влаги (22% – 15,5% = 6,5%). При сушке семян зерновых культур допускается за один про- пуск снимать не более 4–5% влаги. Таким образом, при сушке данной партии нужно сделать два пропуска. При первом пропуске семена вы- сушиваются до влажности 18% (22% – 4%), при втором – до 15,5% (18% – 2,5%). Температурный режим согласно приложения 5 нужно устано- вить следующий: температура нагрева семян при первом пропуске – 43 о С, при втором – 45 о С, температура теплоносителя при первом про- пуске – 60 о С, при втором – 70 о С. Фактическую производительность сушилки СЗШ-16 находим по формуле: п ц к п ф К К П К П при следующих значениях: П п – 16 т/ч; К к – 1,0; К ц – 0,5; К п – 1,2. П ф = = 6,7 т/ч Время, необходимое для сушки партии 30 т, будет равно: 30 т ÷6,7 т/ч = 4,5 ч. Убыль при сушке данной партии составит при первом пропуске: У 1= × 100 = ×100= 4,9 % Убыль при втором пропуске будет равна: У 2= × 100 = ×100= 2,9 % Масса семян ячменя после первого пропуска будет равна: М 1 = Масса семян ячменя после второго пропуска через сушилку со- ставит: М 2 = 107 Таким образом, при сушке семян ячменя влажностью 22% на сушилке СЗШ-16 необходимо сделать два пропуска, температура нагрева семян устанавливается в пределах соответственно 43 и 45 о С, температура теплоносителя – 60 и 70 о С. На сушку партии массой 30 т потребуется 4,5 ч при фактической производительности сушилки 6,6 т/ч. После сушки будет получено 27,19 т семян ячменя стандартной влажности. Составление плана сушки зерна План сушки зерна составляют перед началом уборки, когда ко- личество и влажность зерна известны. Стандартной (конечной) влажностью считается та, которая установлена нормативными документами на зерно различных культур. Рабочее время для стационарной сушилки в течение месяца должно составлять не менее 615 ч. Остальное время отводится на очистку су- шилки, планово-предупредительный ремонт, на зачистку при переходе с одной культуры на другую. Пример.В хозяйстве ожидается поступление зерна в следующем количестве: а) пшеницы продовольственной с влажностью 22 % - 600 т; б) пшеницы семенной с влажностью 19 % - 300 т; в) проса продовольственного с влажностью 18 % - 100 т. Определить, сколько времени потребуется для сушки данного количества зерна на зерносушилке СЗС-8. Решение: Переводим ожидаемое количество зерна в плановые тонны с ис- пользованием коэффициентов «К к », «К п » и К ц : а) 8 пл.т/ч 1 : 1,2= 6,7 пл.т/ч, 600 т : 6,7 пл.т/ч = 89,5 ч, б) 8 пл.т/ч 1 0,5 :0,92 = 4,3 пл.т/ч, 300 т : 4,3 пл.т/ч = 69,8 ч, в) 8 пл.т/ч 0,8 :0,8= 8 пл.т/ч 100 т : 8 пл.т/ч = 12,5 ч 89,5 + 69,8 + 12,5 = 171,8 часа потребуется для сушки всего зер- на. 171,8 час : 615 час = 0,28 месяца 0,28 30 суток ≈ 8 суток Вывод: Данное количество зерна будет просушено на зерносу- шилке СЗС-8 в оптимальный срок. |