Товароведение и экспертиза зерна пшеницы

Для мельниц сортового помола пшеницы производительностью 500т/сут расход электроэнергии в течение года (300 рабочих дней) при механическом транспорте составляет 6 млн кВт*ч, а при пневматическом – 10…11 млн кВт*ч.

Для снижения затрат энергии необходимо основное внимание уделять организации и ведению процесса измельчения зерна и промежуточных продуктов на мельнице, а на крупозаводе – шелушения зерна и шлифования крупы.

5. Глава 4. Товароведение и экспертиза зерна.

Пшеница (Triticum) наиболее важная продовольственная культура. В мировом производстве зерна пшеница (наряду с кукурузой и рисом) занимает одно из первых мест. Большое значение пшеницы в народном хозяйстве обусловлено некоторыми ее особенностями.

Зерно пшеницы отличается наибольшим содержанием эндосперма (мучнистого ядра) – 80 – 84 % массы зерна. Это дает возможность при переработке пшеницы получать высокие выходы сортовой муки. Благоприятными являются также белковый, углеводный и ферментативный комплексы пшеницы. Среди белков основное место (85%) приходится на дол глиадина и глютенина (находящихся в пшенице в соотношении 1:1 – 1,5:1). Набухая, эти белки образуют связную, эластичную клейковину, свойства которой обусловливают возможность получения из пшеницы муки хлеба с высокой пористостью, хороших по качеству макаронных и других изделий. Крахмал пшеницы хорошо набухает и дает вязкий, медленно стареющий клейстер. Сахара пшеницы используют для поддержания процессов брожения, но так как количество их недостаточно, большое значение имеют также ферменты пшеницы, особенно сахаробразующие, вызывающие превращение крахмала в сахарозу и другие сахара. Именно объективные положительные свойства пшеницы выдвинули ее на первое место среди всех зерновых культур.

Пшеница принадлежит к типичным хлебным злакам. По времени посева различают пшеницу озимую и яровую.

Строение и состав. Зерно пшеницы по внешним (морфологическим) признакам характеризуется формой, размером, окраской. Форма зерна овальная, вдоль брюшка проходит глубокая бороздка (образующая в зерне воздушную полость). Со стороны спинки на остом конце находится зародыш, на тупом – волоски опушения (бородка). Окраска зерна различная – от светло-желтой (белозерная пшеница) до темной красновато-коричневой (краснозерная пшеница). Средние размеры зерна пшеницы следующие (мм): длина – 6-8, ширина – 2-4, толщина – 2-3. Масса одного зерна колеблется от 30 до 46 мг.

Удельный вес зерна (на сухое вещество) – 1,45-1,51. Продольный и разрез зерна пшеницы (увеличено в 100-120 раз) показан на рис. 1.

Рис.1. Продольный разрез зерна пшеницы: 1 - плодовая оболочка; 2 - семенная оболочка; 3  - алейроновый слой; 4 - эндосперм; 5 - щиток зародыша; 6 - зародыш; 7 – бородка.

Важнейшим свойством данной культуры, положенным в основу технологии ее переработки и оценки зерна пшеницы и пшеничной муки, является строение зерна, а также строение и химический состав образующих его тканей.

Снаружи зерно покрыто плодовыми и семенными оболочками.

Плодовые оболочки состоят из нескольких слоев клеток. Верхняя кожица – эпидермис – мелкие клетки, богатые лигнином, на их поверхности находится тонкий слой воскообразного вещества. Затем лежит наружный слой – эпикарпий из четырех рядов полых прямоугольных клеток, расположенных вдоль длинной оси зерна. На конце зерна клетки приобретают многоугольную неправильную форму. Затем следует средний слой – мезакарпий из прямоугольных клеток, направленных поперек длинной оси зерна. Далее идет внутренний слой  - эндокарпий из цилиндрических мешковидных клеток, расположенных вдоль зерна.

Семенные оболочки (периспермий) расположены под плодовыми. Семенные оболочки тонкие, состоят из двух слоев. Верхний слой – пигментный – представляет собой два ряда мелких прямоугольных клеток, содержащих красящие вещества – пигменты флавонового характера, которые придают окраску зерну. Второй (нижний) слой – гиалиновый, или эндоплевр, - состоит из беспорядочно расположенных многоугольных клеток. Семенные оболочки составляют 2 – 2,5% массы зерна.

В состав плодовых и семенных оболочек входят: минеральные вещества – 3,5-4,5%, гемицеллюлозы и пентозаны – 43-45, клетчатка – 18-22, азотистые вещества – 4,5-4,8%, немного сахара и жира. Состав плодовых и семенных оболочек не совсем одинаков. Семенные оболочки содержат больше азотистых веществ, но благодаря очень большому количеству клетчатки и гемицеллюлоз они, так же как и плодовые, не представляют ценности для питания. Попадая в муку, окрашенные семенные оболочки оказывают особенно отрицательное влияние на ее цвет.

Внутренняя часть зерна – эндосперм – подразделяется на наружный (алейроновый) слой и собственно эндосперм – мучнистое ядро.

Алейроновый слой по химическому составу и строению клеток отличается от оболочек эндосперма, но рассматривается обычно вместе с оболочками, так как при переработке зерна отделяется вместе с оболочками в виде отрубей.

Алейроновый слой пшеницы состоит из одного ряда крупных толстостенных клеток, заполненных мелкозернистым содержимым. Клетки алейронового слоя по мере приближения к зародышу уменьшаются в размере и затем исчезают, так что зародыш покрыт только оболочками. В состав алейронового слоя входит большое количество белка – около 25%, преимущественно альбуминов и глобулинов, не образующих клейковину. Жира – 9-10, сахара (сахарозы) – 6, клетчатки -15, минеральных веществ (золы) – 8-11%, значительное количество гемицеллюлоз. Алейроновый слой богат водорастворимыми витаминами В1, В2, и РР. Он составляет в среднем 7% массы зерна (от 5 до 9%).

Эндосперм, или мучнистое ядро, занимает всю внутреннюю часть зерна. Он состоит из крупных паренхимных (объемных) клеток, заполненных крахмалом и белками. Стенки клеток очень тонкие, почти неразличимы даже под микроскопом. Цвет эндосперма белый или слегка желтоватый. В зависимости от степени заполнения клеток он может быть стекловидным, мучнистым или частично стекловидным (полустекловидным). В том случае,  когда все клетки эндосперма плотно, без воздушных пор и прослоек, заполнены крахмалом, белками и другими веществами, они слабо преломляют лучи света и зерна становятся полупрозрачными – стекловидными. Зерна, имеющие рыхлые клетки эндосперма, содержащие поры и прослойки воздуха, многократно преломляют лучи света, непрозрачны, мучнисты. Некоторые зерна имеют часть клеток, заполненных плотно, и часть рыхлых. В этом случае они будут частично стекловидными (полустекловидными). Стекловидные зерна отличаются следующими физическими свойствами: большая твердость и хрупкость; при переработке дают большой выход крупок. Кроме того, они богаче белками, чем мучнистые.

Состав эндосперма отличается от такового всех других частей зерна. Эндосперм содержит весь крахмал зерна, количество которого составляет 73-82% массы эндосперма, сахарозы – около 2, редуцирующих сахаров – 0,1-0,3, белков – 13-15%, в основном глиадина и глютелина, образующих клейковину. Особенно характерными является малое содержание в энжосперме золы – 0,3-0,5%, жира – 0,5-0,8. пентозанов – 1-1,5, клетчатки – 0,1-0,15%. Благодаря особенностям химического состава эндосперма полученные из него продукты отличаются высокой пищевой ценностью и усвояемостью.

Массы эндосперма составляет 78-84% массы зерна. Хорошо выполненные зерна содержат наибольшее, а плохо выполненные – наименьшее количество эндосперма, которое является наиболее важным показателем качества пшеницы, определяющим потенциальный выход муки высоких сортов.

Зародыш, находящийся на остром конце зерна, представляет собой часть  зерна, из которой развивается новое растение. Снаружи зародыш покрыт оболочками. В зародыше различают первичный корешок, стебель, листья и семядолю – щиток, соединяющий зародыш с эндоспермом. Клетки зародыша живые, способные к размножению, содержат протоплазму и ядро, имеют мягкую консистенцию, окрашены в желтый цвет в связи с наличием каротина.

Зародыш содержит белки – 33-39%, в том числе нуклеопротеиды, альбумины, глобулины и проламины; сахара – свыше 25, главным образом сахарозу; жир -12-15; клтчатку – 2,2-2,6 и минеральные вещества – около 5%.

Он богат витаминами (мг/кг): Е – 158, В1 – 62, В2 – 14,5, В6 – 15, РР – 75, а также полезными минеральными соединениями, содержит активные ферменты. Масса зародыша составляет 2-3% массы зерна.

Химический состав частей зерна так же, как и зерна в целом, не является строго постоянным. Так, содержание белков в эндосперме стекловидной пшеницы достигает 14-16%, мучнистой – лишь 10, крахмала – 73 и 82% соответственно. Также значительно изменяется количество золы в эндосперме (0,28-0,65%) и особенно в алейроновом слое, зольность которого колеблется от 6 до 11%.

Классификация пшеницы. Различают ботаническую и товарную классификации пшеницы.

Ботаническая классификация предусматривает деление пшеницы на виды и разновидности. Виды пшеницы отличаются по морфологическим признакам – строению стебля, колоса, зерна, а также по особенностям строения ядра зародышевых клеток. Всего насчитывается более 15 видов пшеницы. В России имеют широкое распространение два вида пшеницы – мягкая и твердая.

Мягкая пшеница (Tritikum vurgare) отличается рыхлым колосом. Колос безостистый или остистый. Ости средней длины, направлены в сторону от стержня. Стебель – пустая соломина. Зерно обычно овальное. На вершине зерна имеется бороздка, хорошо различимая простым глазом. Бороздка закрытая, образует заметную полость в зерне. Цвет зерна различен – красно-коричневый разных оттенков (краснозерная пшеница) и светло-желтый (белозерная пшеница). В сельском хозяйстве распространены и занимают основное место как озимые, так и яровые формы мягкой пшеницы. Зерно мягкой пшеницы используют для выработки разнообразных сортов хлебопекарной и кондитерской муки.

Твердая пшеница (Tritikum durum) отличается плотным остистым колосом. Ости длинные, направлены вверх. Стебель – соломина – полностью или частично заполнен соединительной тканью. Зерно удлиненной формы, с утолщением на спинке зародыша, бородка развита слабо – не видна простым глазом. Бороздка открытая, неглубоко входящая внутрь зерна. Цвет светлый, янтарный. Консистенция обычно стекловидная. В России распространены яровые твердые пшеницы. Их используют для производства муки-крупчатки, макаронной муки и в качестве улучшителя при переработке слабых, отличающихся небольшим выходом и невысоким качеством клейковины пшеницы.

Мягкую и твердую пшеницу подразделяют на разновидности в зависимости от строения колоса (остистые или безостистые), цвета колоса (белый, красный, черный), цвета зерна (белый, красный), опушенности колосковых чешуек (опушенные, неопушенные).

Твердую пшеницу также подразделяют на значительное число разновидностей, но в России широко распространены две: Гордейформе (колос и ости красные, зерно янтарное) и Мелянопус (колос белый, ости черные, зерно янтарное).

В пределах разновидности путем отбора выделяют селекционные сорта. Все сорта. Принадлежащие к одной разновидности, имеют одинаковые ботанические признаки, но отличаются по качественным признакам: урожайности, скороспелости, засухоустойчивости, качеству зерна и т.д. Кроме отбора (по тем или иным признакам), для выведения новых сортов широко применяют метод гибридизации – скрещивания разных видов, разновидностей и даже различных родов. Примером сортов, полученных гибридизацией, являются ржано-пшеничный гибрид сорт Саррубра (гибрид мягкой и твердой пшеницы, относится к разновидности Альборумбрум), а также пшенично-пырейные гибриды.

Товарная классификация продовольственного зерна пшеницы делят на типы в зависимости от ботанической принадлежности (мягкая, твердая, белозерная, краснозерная) и формы культуры (озимая, яровая) и на подтипы в зависимости от интенсивности окраски (темная, светлая) и стекловидности зерна.

Стандартом на зерно пшеницы, заготовляемое и поставляемое на продовольственные и непродовольственные цели, установлена следующая классификация (табл.2).

Таблица 2