Физические показатели качества зерна

При оценке физических показателей качества зерна определяют: форму плодов и семян, размеры зерна и его крупность, выравненное™, массу 1000 зерен, плот­ность, натуру, пленчатость, стекловидность, механические повреждения, трещино-ватость, механические свойства, аэродинамические свойства, зараженность вреди­телями, засоренность.

На технологические, пищевые, кормовые достоинства зерна, а также при ис­пользовании его для технических целей большое влияние оказывает соотношение частей зерна (эндосперма и оболочек), так как покровные ткани зерна и семян со­держат больше неусвояемых или плохо усвояемых организмом человека веществ, чем его мучнистое ядро (эндосперм) или семядоли. К показателям, характеризую­щим в той или иной степени соотношение частей зерна, относят: форму, размеры зерна и его крупность, массу 1000 зерен, выравненное^, натуру.

Форма зерна.Плоды и семена разных культур отличаются разнообразной формой. По форме зерновка мятликовых культур вытянутая, имеет три размера: длину, ширину, толщину. Форма может быть шарообразной (горох), в виде эллип­соида вращения (семена многих бобовых). Форма зерна и семян имеет существенное значение при очистке от примесей и сортировании. Зерно округлой формы дает больший выход муки, так как при такой форме в зерне меньше оболочек.

Размеры зерна, его крупность, выравненность.Размеры плодов и семян ха­рактеризуются диаметром при шарообразной форме или длиной, шириной и толщи­ной, если форма удлиненная.

Размеры зерен и семян учитывают при очистке зерновых масс от примесей. Так, при отделении примесей на плоских ситах с продолговатыми отверстиями в основу положена разница в толщине зерна основной культуры и примесей. Разницу примесей и зерна по длине используют при отделении примесей на триерах.

Размеры зерен имеют значение и при переработке зерна в муку, крупу. С уче­том размеров зерна регулируют рабочие органы машин при шелушении, дроблении, размоле, шлифовании и полировании.

Глава 6

В практической работе с зерном чаще всего определяют выравненность (одно­родность) по размерам. Выравненность нельзя путать с крупностью. Зерно может быть выравненным и одновременно мелким; крупным и вместе с тем не выравнен­ным. Выравненность зерна зависит от следующих факторов: сорта семян, энергии их прорастания, качества проведения всех агротехнических мероприятий по уходу за растениями, однородности поля, качества сортирования (калибрования). Но даже при самых благоприятных условиях выращивания и посеве сортовыми семенами зерно в партии не может быть одинаковых размеров. Это связано с неодновременностью со­зревания зерна в колосе, метелке, кисти, так как цветки в соцветии цветут в разное время, особенно в соцветиях метелки (у овса, риса, проса) и кисти (у гречихи).

Выравненность как показатель качества имеет большое значение. Выравненное зерно нетрудно очистить от примесей, так как легче подобрать сита, отрегулировать воздушный поток зерноочистительных машин. В процессе переработки выравнен­ного зерна выход продуктов и качество их будет выше. Особенно большое значение этот показатель имеет при переработке зерна в крупу. На крупозаводах при шелу­шении невыравненного зерна более крупные зерна дробятся и попадают в отходы, из-за чего снижается выход продукта, а мелкие зерна остаются в пленках, ухудшая качество крупы.

У семян бобовых культур с выравненностью связана развариваемость: если се­мена выравненные, то они одновременно развариваются. При хорошей выравненно-сти выше качество солода. Выравненные по размерам семена дают дружные всходы, растения развиваются равномерно, что облегчает и ускоряет уборку урожая, а также повышает качество зерна нового урожая.

Выравненные партии зерна получают в сельском хозяйстве и на хлебоприем­ных предприятиях после сепарирования (сортирования) на зерноочистительных или специальных сортирующих машинах.

Выравненность по крупности определяют путем просеивания навески зерна (обычно 100 г) через набор сит с определенными размерами отверстий. Выравнен­ность выражают двумя способами: массой наибольшего остатка на сите в процентах или, чаще, наибольшей суммарной массой остатков на двух смежных ситах.

При анализе некоторых крупяных культур определяют содержание мелких зерен.

Мелкое зерно не представляет большой ценности. В этом зерне более развиты оболочки и пленки (у пленчатых) по сравнению с крупным зерном и менее развит эндосперм, следовательно, при переработке такого зерна будет ниже выход продук­та. Мелкое зерно представляет меньшую кормовую ценность, так как у него более низкий коэффициент перевариваемое™.

При послеуборочной обработке партий (очистке) мелкое зерно попадает в от­ходы с мелкими примесями, уменьшая выход продукции. У пленчатых культур мел­кое зерно плохо шелушится и вместе с пленками попадает в крупу, снижая ее каче­ство. Мелкое зерно не ценится и в посевном материале, так как при малом содержа­нии эндосперма дает более слабые растения.

В процессе определения засоренности мелкое зерно у одних культур относят к основному зерну, а у других - к зерновой или даже к сорной примеси. У пшеницы, ржи, овса и ячменя крупяного мелкое зерно относят к основному, но его количество учитывается и нормируется стандартами. У проса мелкое зерно, прошедшее через сито с отверстиями размером 1,4x20 мм, относят к сорной примеси, так как крупу из такого зерна получить невозможно.

Показатели качества, стандартизация и сертификация зерна

При анализе качества проса определяют крупность. Под крупностью понимают отношение массы зерна проса в сходе сита с отверстиями размером 1,6x20 мм к массе основного зерна анализируемой навески, выраженное в процентах.

Масса 1000 зерен.Это показатель, свидетельствующий о количестве сухих ве­ществ в зерне и его крупности. Масса 1000 зерен колеблется в зависимости от вида, разновидности, сорта, района и условий созревания. По культурам она изменяется в таких пределах: пшеница - 12-75 г; рожь - 10^5; овес - 15-45; просо - 3-8; соя -30-520; подсолнечник 40-200 г. Более крупное зерно имеет и большую массу 1000 зерен. У пленчатых культур на массу зерен влияет их пленчатость. При одина­ковых размерах зерен, но разной пленчатости масса 1000 зерен будет выше у партии зерна с более низкой пленчатостью.

Массу 1000 зерен в пересчете на сухое вещество определяют при анализе про­довольственного и семенного зерна. Поскольку зерно с большей массой 1000 зерен имеет более развитый эндосперм, его считают более ценным. При переработке тако­го зерна выход готовых продуктов выше.

Плотность зерна.Это объемная масса, то есть отношение массы тела к его объ­ему. Плотность указывает на степень зрелости и выполненности зерна. У зерна зре­лого и выполненного более высокая плотность, чем у менее зрелого. Разницу в плот­ности зерна и примесей используют при сортировании зерна и его очистке. Средняя относительная плотность зерна отдельных культур, г/см³: пшеница - 1,49; рожь -1,44; овес (без пленок) - 1,51; гречиха- 1,28; лен- 1,12; подсолнечник- 0,73.

Натура зерна.Это один из наиболее старых показателей качества зерна. Под натурой зерна понимают массу установленного объема зерна. В нашей стране под натурой понимают массу 1 л зерна, выраженную в граммах.

Натуру зерна определяют при оценке качества зерна пшеницы, ржи, ячменя и овса. Она колеблется в следующих пределах: для пшеницы - 700-840, для ржи -660-740, для ячменя - 510-640, для овса - 420-580 г/л. Натура зерна среднего каче­ства у пшеницы 730-740 г/л, у ржи 690-710, у ячменя 545-605 и у овса 460-540 г/л.

Натура косвенно характеризует выполненность зерна. Под выполненностью зерна понимают степень его налива и созревания. Выполненному зерну свойственна законченность процессов синтеза веществ, входящих в состав зерна. Выполненность зерна имеет большое технологическое значение и характеризует его пищевую цен­ность. В выполненном зерне содержится больше эндосперма, а значит и крахмала, сахара, белков. Чем больше выполненность зерна, тем выше его натура.

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 - 0,90-0,98 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%, у нормального выполненного - 85%.

Глава 6

На натуру влияет много факторов, иска­жающих прямую зависимость между ее величи­ной и выполненностью зерна. С увеличением влажности зерна натура его уменьшается, так как уменьшается плотность сырого зерна и сни­жается сыпучесть зерновой массы вследствие увеличения трения между зернами при насыпа-нии их в пурку, что приводит к более рыхлой укладке их в мерном стакане пурки (рис. 6.3).

На натуру влияют примеси, находящиеся в зерновой массе. При наличии органических примесей уменьшается плотность укладки зер­новой массы, а следовательно, и натура; мине­ральные примеси, наоборот, способствуют ее увеличению (рис. 6.4).

Натура зависит также от формы зерен (зерна округлой формы укладываются в мерку плотнее), их поверхности, выравненное™ (у невыравненного зерна натура выше, так как мелкие зерна, размещаясь между крупными, способствуют уменьшению скважистости) и температуры (у холодного зерна натура выше). Натура может быть высокой, средней и низкой. Так, у пшеницы натура более 785 г/л считается высокой, 746-785 - средней и 745 и менее - низкой, у овса соответственно 510, 461-510, и 460 и ниже.

Натура имеет большое технологическое значение. По этому показателю технолог может судить о возможном выходе продукции. Так, из выполненного, высоконатурного зерна получают больше муки и меньше отрубей. Показатели натуры могут быть ис­пользованы для примерного расчета потребной складской емкости. Например, для хранения 100 т зерна пшеницы с натурой 750 г/л потребуется емкость 133 м³ (100 т : 0,75 т/м3), а такой же партии овса с натурой 450 г/л - 222 м3 (100 т : 0,45 т/м3). Зная емкость и натуру, можно приблизительно определить массу хранимой партии зерна (133 м3 х 0,75 т/м3= 99,75 т).

Если зерно пшеницы и ржи полноценно, нормально выполнено, но имеет по­ниженную натуру вследствие высокой влажности, то определяют расчетную натуру. За каждый процент влажности выше нормы фактическую натуру зерна пшеницы увеличивают на 5 г/л для I, II и III типов (яровой пшеницы) и на 3 г/л для IV типа (озимой пшеницы), зерна ржи - на 5 г/л.

Натуру определяют на специальных приборах - пурках. В мировой практике торговли зерном применяют пурку емкостью 20 л. Каждая пурка снабжена весовым устройством, разновесами, мерным стаканом, в который насыпают зерно.

Пленчатость зерна.Это процентное содержание цветковых пленок (ячмень, просо, рис, овес), плодовых оболочек (гречиха) или семенных оболочек (клещевина) по отношению к массе необрушенного зерна. При анализе масличных культур (под­солнечника, сафлора) пленчатость называют лузжистостью.

Показатели качества, стандартизация и сертификация зерна

Содержание пленок в зерне зависит от культуры, вида, района и условий про­израстания. Из всех пленчатых культур самый высокий процент пленок у овса - 20-42% (чаще 24-32%). Пленчатость проса 14-23% (чаще 15-18%), гречихи 17-26% (чаще 19-22%), риса 15-30% (чаще 17-22%), ячменя 8-17% (чаще 10-12%).

Определенное влияние на пленчатость оказывает сорт. У разных сортов неоди­накова толщина цветковых пленок, неодинаковы размеры зерен и их форма. В преде­лах одной партии пленчатость отдельных зерен неодинакова, так как зерно разное по размеру. У зерновых крупяных культур при наличии хорошо развитого ядра мень­ший процент приходится на пленки. Большие колебания по пленчатости отдельных зерен характерны для метельчатых злаков (овса, риса и сорго) из-за неравномерного цветения и созревания зерен в метелке и у растений с соцветием кисть (у гречихи).

Пленчатость имеет большое значение как показатель качества у крупяных куль­тур. Определяют ее у партий, поставляемых на крупозаводы. Выход крупы зависит от содержания доброкачественного ядра. Чтобы определить, сколько ядра содержит­ся в зерне крупяных культур, определяют пленчатость. Чем выше пленчатость, тем ниже содержание ядра в зерне, а следовательно, и ниже будет выход крупы.

Зерно с высокой пленчатостью представляет собой меньшую ценность и как кормовое средство. В таком зерне много клетчатки, коэффициент перевариваемое™ которой невысок.

Стекловидность зерна.Под стекловидностью зерна понимают зрительное восприятие внешнего вида зерна, обусловленное его консистенцией. Стекловидны­ми называют роговидные по строению эндосперма зерна, слабо преломляющие лучи света и поэтому при просвечивании выглядящие прозрачными. В разрезе они имеют стекловидный блеск. Мучнистые зерна при просвечивании кажутся темными, в раз­резе-белыми.

Консистенция эндосперма обусловливается формой связи белковых веществ зерна с крахмальными зернами. В стекловидном эндосперме значительная часть белка тесно связана с крахмальными зернами и образует широкие прослойки так называемого прикрепленного белка, который не удаляется с них при интенсивной механической обработке. Другая часть белка расположена между крахмальными зернами, при размоле освобождается. Этот белок получил название промежуточно­го. Мучнистые зерна содержат больше промежуточного белка.

Зерно со стекловидным эндоспермом обладает высокой механической прочно­стью. Под прочностью зерна понимают способность его противостоять разрушению под воздействием приложенных механических усилий.

Консистенцию эндосперма учитывают при переработке риса в крупу. Зерно ри­са стекловидной консистенции более прочное, в результате переработки дает боль­ший выход крупы в виде целого зерна. При варке крупы, полученной из стекловид­ных зерен, они сохраняются в целом виде, не распадаются.

Такие легкоусвояемые и вкусные изделия из кукурузы, как взорванные зерна, кукурузные палочки получаются наилучшими только из зерна сортов кукурузы со стекловидным (роговидным) эндоспермом. Особое значение придают консистенции зерна пшеницы. Стекловидность зерна пшеницы определяют на всех этапах работы с зерном: в процессе селекции, при поступлении зерна на хлебоприемные предпри­ятия, при его переработке, а также в международной торговле. Широкому использо­ванию показателя стекловидное™ предшествовало появление в литературе большо­го количества данных о его технологической значимости и в первую очередь о связи с мукомольными свойствами зерна пшеницы.

Глава 6

При измельчении стекловидного зерна пшеницы на мельницах сортового помо­ла оно превращается в крупки, которые перед дальнейшим размолом легче сорти­руются по крупности и добротности, благодаря чему можно получить больший вы­ход лучших сортов муки (крупчатки, высшего и первого сортов). Цвет муки из стек­ловидной пшеницы белый с кремовым оттенком. Из зерна с мучнистым эндоспер­мом получается меньше муки лучших сортов. Цвет муки - белый с синеватым от­тенком. Стекловидное зерно лучше вымалывается, чем мучнистое, то есть от него легче и полнее отделяются отруби с небольшим содержанием эндосперма. От стек­ловидное™ зерна в значительной степени зависит степень увлажнения и продолжи­тельность отволаживания после замачивания зерна при кондиционировании. В пре­делах одного сорта стекловидные зерна имеют большую массу 1000 зерен и, как правило, они длиннее мучнистых, поэтому при сортировании по длине их можно выделить. Это имеет большое практическое значение: можно увеличить количество зерна, идущего на производство муки для макарон, подготовить более ценные пар­тии зерна, повысить качество семенного материала.

Стекловидность связывают также и с хлебопекарными свойствами. В высоко­стекловидной пшенице больше белков, образующих клейковину хорошего качества, а следовательно, выше и хлебопекарные свойства муки. Из низкостекловидной пше­ницы трудно выработать муку с хорошими хлебопекарными свойствами. Следует, однако, отметить, что в последнее время в литературе появились данные о несуще­ственной связи стекловидное™ с хлебопекарными свойствами.

Практика работы мукомольных предприятий также показала, что не всегда су­ществует прямая зависимость между стекловидностью и прочностью зерна. Разные типы и сорта пшеницы с одинаковой стекловидностью могут различаться по техно­логическим свойствам. В процессе проведения углубленных исследований, а также с введением новых сортов и расширением ареала возделывания пшеницы была об­наружена неустойчивость признака стекловидное™, зависимость его от множества факторов. При неблагоприятных условиях уборки часто происходит обесцвечивание зерна, которое, как правило, сопровождается снижением стекловидное™. Поэтому наряду с совершенствованием методов определения стекловидное™ проводят рабо­ту по поиску других признаков, более объективно и надежно отражающих муко­мольные свойства зерна пшеницы.

В последние годы при оценке технологических свойств зерна пшеницы все большее применение за рубежом и в нашей стране находит признак твердозерно-сти, характеризующий структурно-механические свойства зерна. О прочностных свойствах зерна судят или по степени истирания зерна в голлендре, при этом опре­деляют так называемый индекс шелушения, или по дисперсности продукта измель­чения зерна в лабораторных мельничках, или по удельной поверхности муки. В на­стоящее время нет общепринятого метода определения твердозерности.

Механические повреждения.Некоторые зерна при уборке и послеуборочной обработке зерна (ПОЗ) получают механические повреждения. Их подразделяют на две группы: дробление зерна и микроповреждения. При дроблении зерно раскалы­вается вдоль или поперек, появляются плющеные зерна. При микроповреждениях у зерен может быть или выбит зародыш, или повреждены оболочки, или частично за­тронут эндосперм.

При уборке урожая степень повреждения зерна пшеницы, в зависимости от его состояния к моменту уборки и типа применяемого комбайна, по количеству дробле-

Показатели качества, стандартизация и сертификация зерна

ных зерен колеблется от 0,6 до 2,5% и по количеству зерен с микротрещинами - от 15,5 до 31,9%. В отдельных случаях при уборке урожая дробленых зерен бывает 10-12% и зерен с микроповреждениями - 30-50% и даже 85%.

Травмирование зерна происходит также при послеуборочной обработке зерна, перемещении его различными механизмами при приемке и хранении, при загрузке и отгрузке его в железнодорожные вагоны и другие транспортные средства.

Трещиноватость - один из видов механических повреждений. Ее определяют для риса и кукурузы. Трещиноватость появляется в результате неблагоприятных условий уборки, при нарушении режимов сушки и хранения. Трещины могут быть крупными, видимыми невооруженным глазом, и мелкими, внутренними, неразли­чимыми при осмотре. Трещиноватость определяют в навеске зерна 5 г, осматривая каждое зерно невооруженным глазом и при помощи лупы. Внутренняя трещинова­тость может быть выявлена при испытании зерна на прочность, а также при просве­чивании в диафаноскопе.

Из-за трещиноватое™ риса усложняется переработка зерна, увеличиваются производственные потери, уменьшается выход крупы и увеличивается выход менее ценной дробленой крупы.

Все виды механических повреждений, получаемых при уборке, ПОЗ и хране­нии, отрицательно влияют на качество и состояние зерна. У зерен с микроповрежде­ниями снижается всхожесть, а выращенные из них растения менее продуктивны. Поврежденные зерна более интенсивно дышат, что увеличивает биологические по­тери в период послеуборочного дозревания и хранения. При нарушении покровных тканей создаются благоприятные условия для развития микроорганизмов и вредите­лей. Все это способствует снижению сохранности зерна, ухудшению его качества.

Механические свойства зернахарактеризуют способность его сопротивляться разрушению с одновременным изменением формы, то есть упруго и пластически деформироваться под действием внешних механических сил.

При переработке в муку, крупу зерно подвергается различным видам механиче­ского воздействия. Интенсивность этих воздействий, их технологический эффект, количество и качество вырабатываемых продуктов находятся в тесной связи с меха­ническими свойствами зерна. Очень сильное влияние на прочность зерна и связан­ные с ней показатели удельного расхода энергии, процента извлечения эндосперма оказывает влажность. Сухое зерно имеет свойства хрупкого, а влажное - пластично­го тела. Повышение температуры увеличивает прочность зерна. При понижении температуры зерно становится более хрупким и легко разрушается.

Аэродинамические свойства зерна.Это особенности его поведения в воздуш­ном потоке. Характеризуют аэродинамические свойства показателем скорости вита­ния, то есть скоростью движения воздушного потока, при которой уравновешивают­ся сила сопротивления воздуха и сила тяжести зерна.

Скорость витания зерна отдельных культур колеблется в широких пределах, м/с: у пшеницы - 8,9-15, кукурузы - 12,5-14, овса - 8,1-9,1, гречихи - 4,4-8, гороха -15,5-17,5.

Различия в аэродинамических свойствах зерна и его примесей используют при очистке и сортировании зерна. Воздушным потоком из зерновой массы выделяют органический сор (кусочки соломы, мякину). При вторичном пропуске через воз­душный поток можно выделить многие семена сорных растений. Скорость витания зерна и его примесей устанавливают экспериментально в пневматических класси­фикаторах разной конструкции.

Глава 6

Зараженность зерна вредителями хлебных запасов. Под зараженностью