Водно тепловая обработка зерна и картофеля
Обновлено: 07.09.2024
В последнее время отечественные и зарубежные производители спирта уделяют пристальное внимание энерго- и ресурсосберегающим технологиям получения этанола. Наибольший интерес представляют технологии подготовки крахмалистого сырья к сбраживанию без разваривания или в условиях низкотемпературного разваривания.
В США, Германии, Японии, странах Юго-Восточной Азии 4 были осуществлены новые разработки, направленные на экономию энергозатрат при выработке спирта за счет использования технологий термической обработки увлажненного зерна и холодного затирания сырья, успех которых предопределялся применением тонкоизмельченного помола и доведением его до гомогенного состояния в присутствии амилаз, протеиназ, гемицеллюлаз, пентозаназ и других ферментов.
В нашей стране исследования процессов обработки сырья в отсутствие повышенного давления впервые начали проводить во ВНИИ пищевой биотехнологии, КТИПП и ВТИ (ныне ВГТА) [5] с конца 70-х и начала 80-х гг. Так, во ВНИИПБТ в 1986 г. начали разрабатывать новый способ "мягкого" разваривания сырья. В основу этой технологии был положен метод гидроферментативного растворения веществ зерна, где технологический фактор растворения этих веществ - не температура разваривания сырья, при которой протекают процессы термогидратации и термогидролиза крахмала, а фактор времени протекания ферментативных и гидродинамических процессов.
Сегодня предприятия России накопили большой опыт эксплуатации этой технологии, что позволяет оценить ее технико-экономическую эффективность. Положительная сторона работы "мягкой" схемы по сравнению с эксплуатацией традиционной схемы высокотемпературного разваривания сырья - снижение температуры варки (на большинстве предприятий конечная температура обработки затора в трубчатом стерилизаторе-нормализаторе составляет 105-120 º С) и улучшение органолептических и физико-химических показателей вырабатываемого спирта.
В промышленных масштабах мы [6] исследовали влияние температуры разваривания сырья на содержание микропримесей в спирте и его органолептические показатели. Было установлено, что по мере снижения температуры разваривания сырья в ряду 145,135,110 и 70°С происходит уменьшение количества микропримесей в спирте, причем наименьшее их число обнаружено в конечном продукте благодаря проведению процесса при 70 º С. Однако практика работы предприятий по "мягкой" схеме наглядно продемонстрировала и существенные недостатки способа.
Во-вторых, перерабатывать на этих предприятиях рожь очень тяжело, так как высоковязкие заторы и сусло с трудом подвергаются гидроферментативной обработке и сбраживанию. В большинстве случаев зрелую ржаную бражку характеризуют сверхнормативным содержанием несброженных Сахаров, увеличенными значениями величин отброда и нерастворенного крахмала, причем длительность сбраживания сусла после переработки ржи увеличивается. Для повышения функциональной стабильности работы этих технологических схем предприятия вынуждены на 15-20 % увеличивать нормативный расход как разжижающих, так и осахаривающих ферментов, особенно при переработке ржи.
Причина этих недостатков - несоблюдение принципиальных и важнейших факторов, определяющих эффективность процесса разваривания крахмалистого сырья при температурах ниже 100 °С, таких, как недостаточное измельчение зерна и отсутствие причины его растворения.
Мы выбрали путь создания технологии низкотемпературного разваривания сырья, который базируется на принципиально новом подходе к процессам растворения веществ зерна - создании таких благоприятных технологических условий, при которых возможно активное протекание процессов автохемоферментолиза зерна.
Необходимое и достаточное условие результативного осуществления автохемоферментативных процессов - это тонкое измельчение крахмалистого сырья с одновременной экстракцией из него крахмала и биохимическое воздействие на нативный (природный) крахмал для ускорения процессов ферментативного гидролиза.
Известно, что скорость и результативность ферментативных реакций, определяющие степень растворения веществ зерна, измеряют степенью гетерогенности компонентов реакционной смеси и скоростью образования и распада фермент-субстратного комплекса. На скорость последнего процесса сильное влияние оказывает скорость диффузии или проникновения молекул фермента к молекулам субстрата.
При увеличении степени гомогенности среды и снятии диффузионных затруднений скорость реакций ферментативного расщепления крахмала должна увеличиваться. Если даже и можно повысить степень гомогенности сырья, применяя, например, различные методы по улучшению качества помола (сухое дробление, гидроизмельчение, ультразвуковая обработка), то проблема снятия диффузионных затруднений не может быть решена только методами интенсификации массопереноса на макроуровне (механическое смешивание реакционной смеси). Это связано с тем, что лимитирование процесса ферментативного разжижения (3-амилазой амилозы и амилопектина проявляется уже не на макроуровне, а на молекулярном уровне. Атакуемость гидролитическими ферментами нативных стерически затрудненных линейных плотноупакованных спиралевидных молекул амилозы, а также плотноупакованных сетчатых молекул амилопектина сильно затруднена. Таким образом, разрушение третичной структуры молекул крахмала, сопровождающееся его гидратацией и "растворением" в воде, - есть желательный и основополагающий процесс подготовки крахмала к активному ферментативному гидролизу. Традиционно этот процесс осуществляли под воздействием тепловой энергии, т. е. под влиянием высоких температур (свыше 100 °С) в технологиях высокотемпературного разваривания [7]. В технологии низкотемпературного разваривания, согласно которой необходимо поддерживать оптимальную для действия разжижающих ферментов температуру 65-700С .фактор теплового "растворения" крахмала отсутствует и следует искать иной путь его растворения.
Существует уникальная природная система биохимических процессов, протекающих в проращиваемом зерне (солоде), функционирование которой нацелено на разрушение третичных структур молекул крахмала. На начальном этапе проращивания зерна накапливается ряд веществ небелковой природы, которые осуществляют первый этап химической деструкции _ веществ зерна с одновременной активизацией всего его мультиэнзимного комплекса. Эти вещества были идентифицированы, их биохимические свойства были изучены и использованы в качестве фактора растворения крахмала при низкотемпературном разваривании крахмалистого сырья [8].
Другой очень важный фактор успешной реализации схемы низкотемпературного разваривания - надежное и качественное измельчение зернового сырья и его гомогенизация в процессе приготовления замеса.
Мы пошли по пути гидроизмельчения и гомогенизации водно-зерновой смеси, так как существующие аппараты сухого измельчения зерна либо не обеспечивают стабильного и тонкого помола крахмалистого сырья, либо требуют осуществления многостадийного процесса измельчения, что весьма трудо- и энергоемко. Мы остановили свой выбор на установке класса роторно-пульсационных аппаратов "5-эмульгатор™" [9], работающей по принципу "мокрого" помола зерна. Отличительная особенность "5-эмульгатора™" от представителей аппаратов роторно-пульсационного класса - его способность к сверхтонкому измельчению частичек зерна с эффективной одновременной экстракцией крахмала и ферментов зерна в жидкую фазу, что достигается в процессе его работы возникновением чрезвычайно активных кавитационных явлений в вязкотекучих жидкостях (замесе) при одновременном интенсивном механическом измельчении частичек зерна в условиях высоких градиентов скоростей сдвига. Известно, что способ производства этилового спирта, включающий измельчение крахмалсодержащего сырья при помощи роторно-пульсационных аппаратов, запатентован в 1999 г. [10].
На первом этапе работы мы разработали способ низкотемпературного разваривания сырья и провели его апробирование на пилотной полупромышленной установке "5-эмульгатор™" в научно-технологическом центре при ЗАО "Промышленные технологии" в г. Казани.
В эксперименте использовали рожь (проход измельченного зерна через сито с диаметром отверстий 1 мм составил 78%), которую смешивали с водой в соотношении 1:3,5-4,0. В замес вводили Амилосубтилин ГЗх из расчета 2,0 ед. АС/г условного крахмала и в зависимости от условий эксперимента - препарат "Дестамил™" из расчета 0,2 г/л замеса. Для вариантов 2 и 3 (см. таблицу) замес подвергали гомогенизации с помощью "5-эмульгатора". Далее разваривали массу в течение 6 ч. Затем затор осахаривали ферментом Сан-Супер из расчета 6,2 ГлС/г условного крахмала. Полученное сусло сбраживали дрожжами расы 717. Как видно из данных таблицы, в варианте 1 без дополнительного гомогенизирования замеса и при отсутствии варочного агента - препарата "Дестамила™" - надлежащего и глубокого растворения веществ зерна при температуре 70 'С не происходит (выход спирта ниже нормативного). Раздельное использование приемов гомогенизирования или обработки замеса препаратом "Дестамил™" улучшает показатели брожения. Однако совместное использование этих двух приемов приводит к синергическому эффекту, в связи с чем показатель выхода спирта резко увеличивается - до 70,4 дал (вариант 3).
Следует отметить, что факт повышения выхода спирта в варианте 4 благодаря использованию препарата "Дестамил™" объясняется не только его способностью интенсифицировать процесс растворения веществ зерна, но и его способностью стимулировать процесс спиртогенеза дрожжевой клетки.
На основании проведенных работ была создана аппаратурно-технологическая схема низкотемпературного разваривания крахмалистого сырья (см. рисунок). Аппаратурно-технологическая схема описана в заявке на получение патента РФ [11].
Этанол (этиловый спирт) С2Н5ОН представляет собой прозрачную бесцветную жидкость со жгучим и характерным запахом с относительной плотностью 0,79067. Температура кипения этанола при нормальном давлении 78,35 °С, температура вспышки 12 °С, температура замерзания — 117 °С. Химически чистый этанол имеет нейтральную реакцию; ректификованный спирт содержит небольшое количество карбоновых кислот, поэтому реакция его слабокислая. Этанол очень гигроскопичен; он жадно поглощает воду из воздуха, растительных и животных тканей, вследствие чего они разрушаются.
Производство спирта из крахмалсодержащего сырья состоит из следующих основных технологических стадий: подготовки сырья к переработке; водно-тепловой обработки (разваривания) зерна и картофеля; осахаривания разваренной массы; культивирования производственных дрожжей; сбраживания осахаренного сусла и выделения спирта из бражки и его очистки.
4.1. Подготовка картофеля и зерна к переработке
Подготовка картофеля и зерна к переработке состоит в доставке сырья на завод, отделении примесей, измельчении и приготовлении замеса.
Картофель с буртового поля подвозят автотранспортом к запасным закромам, откуда гидротранспортером подают в производство. Легкие, грубые и тяжелые примеси картофеля отделяют в со-
ломо- и камнеловушках. Для мойки и удаления оставшихся примесейприменяют картофелемойки.
Зерно, идущее на разваривание, очищают на воздушно-ситовых и магнитных сепараторах.
При периодическом способе водно-тепловой обработки картофель и зерно разваривают в целом виде, при непрерывных схемах сырье предварительно измельчают. Степень дробления влияет на температуру и продолжительность разваривания. При измельчении картофеля на сите с диаметром отверстий 3 мм не должно быть остатка, а при измельчении зерна остаток на этом сите не должен превышать 0,1—0,3 %. Проход помола через сито с отверстиями диаметром 1 мм должен составлять 60—90 %.
Приготовление замеса заключается в смешивании измельченного сырья с водой и подогреве его до определенной температуры. К измельченному зерну добавляют 280—300 % воды, к картофельной кашке — 15—20 % воды от массы сырья. Концентрация сухих веществ в сусле должна составлять 16—18 %.
4.2. Водно-тепловая обработка зерна и картофеля
Основная задача водно-тепловой обработки — подготовка сырья к осахариванию крахмала амилолитическими ферментами солода или ферментными препаратами микробного происхождения. Осахаривание наиболее полно и быстро происходит тогда, когда крахмал доступен для их действия (не защищен клеточными стенками), оклейстеризован и растворен, что можно достичь применением тепловой обработки цельного сырья при повышенном давлении, или, как принято называть этот процесс в спиртовом производстве, разваривания; сверхтонким механическим измельчением сырья на специальных машинах; механическим измельчением сырья до определенных размеров частиц с последующим развариванием под давлением (комбинированный способ).
Цельное крахмалсодержащее сырье в разварнике обрабатывают насыщенным водяным паром под избыточным давлением до 0,5 МПа (температура 158,1 °С). В этих условиях растворяется крахмал, размягчаются и частично растворяются клеточные стенки сырья, и при последующем выдувании сырья в паросепаратор (выдерживатель) происходит разрушение клеточной структуры вследствие перепада давления, измельчающего действия решетки в выдувной коробке разварника, а также других механических воздействий на пути быстрого передвижения разваренной массы из одного аппарата в другой. В процессе разваривания одновременно происходит стерилизация сырья, что важно для процессов осаха- ривания и брожения.
При измельчении сырья до размера частиц, меньшего, чем крахмальные зерна, разрушаются клеточная структура сырья и сами крахмальные зерна, вследствие чего они растворяются в воде температурой 60—80 °С и осахариваются амилолитическими ферментами солода и культур микроорганизмов. Способ сверхтонкого измельчения пока не применяется из-за большого расхода электроэнергии и неизученности вопроса стерилизации сырья.
При разваривании картофеля и зерна происходят значительные структурно-механические изменения сырья и химические превращения веществ, входящих в его состав.
В основе получения этилового спирта из зернового сырья лежат два процесса – гидролиз полисахаридов зерна до сбраживаемых углеводов и превращение последних в спирт под действием ферментной системы дрожжей.Классически производство этанола осуществляется по следующим стадиям – измельчение сырья, водно-тепловая обработка полученного помола, осахаривание разваренной массы, сбраживание сусла, выделение этанола из бражки и его очистка.
При разработке современных технологических процессов с минимальными ресурсными затратами необходимо предварительно изучать состав предполагаемого к переработке зернового сырья. Исходный биохимический состав отдельных видов зерновых культур определяет характер и глубину изменений, происходящих в сырье при различных способах обработки и режимных параметрах воздействия на него.
Зная особенности состава зерна, можно предлагать грамотные технологические схемы для его переработки.
В настоящее время наиболее распространены три принципиальные схемы водно-тепловой обработки
В зависимости от задач, стоящих перед производителем, можно подобрать наиболее оптимальную схему водно-тепловой обработки с учетом индивидуальных требований.
Под гидротермической обработкой понимают обработку зерна водой и теплом для направленного изменения (улучшения) всего технологического комплекса (мукомольных, хлебопекарных, макаронных, крупяных свойств) зерна, обеспечивающего наибольший выход готовой продукции с лучшими показателями качества и наименьшей затратой энергии.
Гидротермической обработке подвергают в основном зерно пшеницы, значительно реже зерно ржи, а также при переработке в крупу риса, овса, гречихи, кукурузы и гороха. При подготовке к переработке зерна применяют гидротермическую обработку и пропаривание. При гидротермической переработке на зерно воздействуют: вода, используемая для увлажнения зерновой массы; тепло, применяемое для прогрева зерна или его обезвоживания (сушки); длительность обработки зерна водой и теплом (пребывание в кондиционере), отволаживание в специальных бункерах; воздушная среда, в которой происходит гидротермическая обработка.
Влияние этих факторов на зерно усиливается при комплексном их воздействии. При подготовке зерна к помолу различают холодное, горячее, скоростное и вакуумное кондиционирование.
При холодном кондиционировании зерно водой температурой 18. 20 °С или подогретой до 30. 35 °С в аппаратах или моечных машинах увлажняют до 14,0. 16,5% и затем отволаживают в течение 4. 24 ч без регулирования температуры. При горячем кондиционировании используют специальные аппараты- кондиционеры. Зерно, увлажненное до 14. 16%, проходит тепловую обработку в кондиционере при температуре 45. 57 °С. Температурный режим обработки и его продолжительность (4. 12 ч) устанавливают в зависимости от реологических свойств клейковины, стекловидности и других показателей.
Горячее кондиционирование сопровождается более глубокими изменениями зерна и ускорением физико-химических и биохимических процессов по сравнению с холодным кондиционированием. Скоростное кондиционирование — это обработка зерна паром с применением специальных аппаратов (AGK), ускоряющее процессы, происходящие в зерне. На мукомольных заводах чаще используют холодное кондиционирование, реже горячее и изредка скоростное.
Кондиционирование зерна оказывает большое влияние на его мукомольное достоинство. Эндосперм становится рыхлее, оболочки эластичнее, связь их с эндоспермом ослабляется. Все это увеличивает выход и улучшает качество крупок и дунстов в драном процессе, повышает выход и качество (снижает зольность) готовой продукции, уменьшает удельный расход энергии. Воздействие воды и тепла вызывает в зерне комплексные физико-химические, коллоидные и биохимические процессы, приводящие к изменению его хлебопекарного достоинства.
Вода и тепло, применяемые при кондиционировании, создают для зерна (живой биологической системы) условия, совпадающие с теми, при которых зародыш зерна начинает расти. Это приводит к активизации его ферментных систем, к началу расщепления высокомолекулярных, до этого физиологически неподвижных веществ — начальному этапу перевода их в растворимое состояние и перемещения в зону зародыша для синтеза и формирования зачаточных тканей будущего растения.
Можно назвать две движущие силы переноса: первая — температурный градиент в теле зерновки, образуемый физическим процессом — набуханием, которое сопровождается выделением теплоты набухания, и биохимическим процессом — усилившимся процессом дыхания, генерирующим тепло; вторая — активизация щитка, выполняющего физиологическую роль передатчцг ка питательных веществ из эндосперма к пробуждающемуся зародышу через соприкасающуюся с ним систему сосущих клеток.
Биохимические процессы в зерне и зародыше, усиливающиеся при гидротермической обработке, тесно связаны с одновременно развивающимися теплофизическими явлениями. Те и другие, имея разную природу, в условиях гидротермической обработки активизируют биохимические процессы в зародыше, способствуют перемещению растворенных органических веществ.
Комплекс физико-химических и биохимических изменений тканей зерна при гидротермической обработке неоднозначно сказывается на изменении технологического достоинства зерна. Все зависит от генетических особенностей, зрелости и качества обрабатываемого зерна. Для повышения хлебопекарного достоинства наиболее часто необходимо улучшать зерно пшеницы с очень слабой или, наоборот (более редко), с очень крепкой клейковиной, т. е. в одном случае клейковину требуется укрепить, во втором — ослабить. У слабой клейковины улучшают реологические свойства, т. е. укрепляют при частичной тепловой денатурации белковых веществ, что достигается обработкой увлажненного зерна при повышенной температуре. Физические свойства крепкой клейковины улучшаются в результате частичного протеолиза белковых веществ. Этой цели наиболее полно отвечают условия холодного кондиционирования — продолжительное отволаживания при температуре 20. 35 °С.
При увлажнении зерна от 12. 13 до 17. 18% и отвола- живании в течение 24 ч наиболее сильно и в нежелательном направлении изменяются свойства слабой клейковины (упругость уменьшается, растяжимость возрастает). Это указывает на нецелесообразность применения к обработке слабой пшеницы холодного кондиционирования. Клейковина сильной пшеницы при холодном кондиционировании более устойчива, но ее качество (в результате ослабления) улучшается.
Физические свойства теста из зерна с крепкой клейковиной при использовании горячего кондиционирования ухудшаются. Реологические свойства клейковины пшеницы связывают наряду с другими факторами с количеством и соотношением сульф- гидрильных групп и дисульфидных связей. Имеются многочисленные наблюдения о большей величине отношения —SS—/SH-групп в сильной пшенице по сравнению со слабой.
При смешивании муки из зерна сильной и слабой пшеницы отношение —SS—/—SH всегда возрастает в одной и той же последовательности — с увеличением в смеси доли муки из сильного зерна и с переходом от более мягкого режима гидротермической обработки к более жесткому (фактические данные во всех случаях выше расчетных 86).
Гидротермическая обработка зерна усиливает технологический эффект смешивания муки разной хлебопекарной силы в зависимости от метода и режима. Наблюдаемое возрастание отношения —SS—/—SH (фактическое в большей степени, чем расчетное) свидетельствует о глубокой структурной перестройке и активном химическом взаимодействии белковых фракций смешиваемых партий зерна и муки.
В результате кондиционирования происходит значительное изменение активности ферментов зерна. Активность протеолити- ческих ферментов с увеличением влажности зерна и температуры повышается, но до определенного предела, а затем снижается. Оптимальные для действия протеолитических ферментов условия получены в опытах с мягкой озимой пшеницей: влажность зерна 17%, температура 50 °С и продолжительность обработки 30 мин (активность возросла при отволаживании в течение 24 ч в 1,5 раза). При более продолжительной экспозиции и повышении температуры активность протеаз постепенно уменьшается.
При влажности зерна выше 13,5. 14,5% резко возрастает (неодинаково в разных партиях пшеницы) активность глюта- матдекарбоксилазы, особенно в призародышевой части зерна. В результате содержание свободной глютаминовой кислоты уменьшается при одновременном увеличении количества *у-ами- номасляной кислоты.
изменение активности при гидротермической обработке зерна пшеницы ферментных вытяжек (J-амилазы и ^-фруктофуранозидазы. Активность ^-амилазы и р-фрук- тофуранозидазы зависит от влажности зерна. С увеличением влажности зерна повышается активность этих ферментов. Существенное влияние на их активность оказывает также температура обработки зерна.
Осахаривающая способность цельноразмолотого зерна при кондиционировании возрастает. По опытным данным, у пшеницы сорта Безостая 1 и рядовой она была соответственно (мг мальтозы на 10 г): в контроле 163 и 216, при холодном кондиционировании 220 и 264 и при горячем 300 и 336. Активность ферментов при гидротермической обработке повышается в результате увеличения их растворимости под влиянием нагрева и увлажнения зерна. Об этом свидетельствует возрастание доли азота водорастворимого белка (при холодном и горячем кондиционировании почти одинаково — примерно в два раза) при одновременном незначительном изменении процентного содержания небелкового азота в общем содержании азота.
Содержание связанных липидов в зерне при кондиционировании остается почти без изменения, проявляя слабо выраженную тенденцию к увеличению при горячем и скоростном кондиционировании. Гидротермическая обработка зерна сопровождается значительным изменением в группповом составе липидов. Опытным путем установлено, что наибольшее изменение претерпевают полярные липиды. Их содержание уменьшается, причем особенно сильно в группе связанных липидов: после холодного кондиционирования в 4 раза, горячего в 1,8 и скоростного в 2,3 раза.
Количество свободных жирных кислот заметно возрастает: это результат гидролитического расщепления прежде всего триацилглицеринов, а также и других фракций липидов. Исследователи указывают, что гидротермическая обработка зерна приводит к увеличению содержания витаминов в пшеничной муке ( 87).
Гидротермическая обработка зерна пшеницы вызывает уменьшение концентрации водорастворимых витаминов в периферийных слоях зерна и одновременно значительное возрастание их количества в зоне зародыша и небольшое — в эндосперме. Направленность в миграции водорастворимых витаминов при гидротермической обработке зерна биологически объясняется так: витамины как составная часть коферментов играют большую роль при эмбриональном пробуждении зерна.
Перемещение витаминов в зерне при обработке теплом и водой повышает их концентрацию в пшеничной муке. При нагреве зерна свыше 45. 50°С количество витаминов в муке снижается. Один из результатов гидротермической обработки — снижение зольности пшеничной муки высоких сортов: при холодном кондиционировании на 0,10. 0,12%, при горячем на 0,12. 0,15%. Это происходит по следующим причинам: гидротермическая обработка делает более эластичными оболочки, в связи с чем они с большей легкостью отделяются при размоле, снижая количество поступающих в муку высокозольных частиц; при обработке зерна водой и теплом происходит перемещение минеральных веществ вместе с растворенными питательными соединениями из периферийных слоев и эндосперма в зону зародыша ( 88).
При получении пшеницы из зерна I типа односортной муки 70%-ного выхода общее снижение зольности в результате гидротермической обработки зерна происходит на 15. 30% из-за уменьшения зольности эндосперма и на 70. 85% благодаря более полному отделению оболочек в связи с повышением их эластичности и пластичности.
Отдельные элементы, переходящие в состав золы, перемещаются по-разному. Перемещение фосфорсодержащих веществ сопровождается изменением различных форм фосфора. Содержание кислоторастворимого фосфора в целом при холодном способе обработки увеличивается больше, чем при горячем, а фосфора фитина, наоборот, при холодном кондиционировании уменьшается больше, чем при горячем. Неорганического фосфора при обоих вариантах гидротермической обработки становится больше.
Гидротермическая обработка вызывает отток фосфора из срединной и верхушечной частей и обогащение зародышевой части. В том же направлении (в зону зародыша) при холодном й горячем кондиционировании перемещаются железо и микроэлементы калий и магний.
Содержание кальция и натрия в зародыше уменьшается, и одновременно в эндосперме оно увеличивается. Иначе изменяется содержание марганца, никеля и цинка. Если при холодном кондиционировании они накапливаются в срединной части зерна при одновременном обеднении зародышевой, то при горячем кондиционировании концентрация этих микроэлементов в зародышевой части заметно повышается, а во всех остальных уменьшается. Фитин, перемещаясь в зону зародыша, под влиянием фермента фитазы гидролизуется с выделением фосфорной кислоты, вовлекаемой в многочисленные последующие превращения. Весь поступивший в эту зону магний также используется в процессах, развивающихся в пробуждающемся зародыше.
Обработка зерна паром с давлением 0,35 МПа в течение 40 с (скоростное кондиционирование) уменьшает время кондиционирования зерна в 4. 6 раз по сравнению с холодным, улучшает качество муки высшего, первого и второго сортов по цвету на 3. 4 единицы и более при снижении зольности на 0,02. 0,03%. Выход муки высоких сортов повышается на 1,5. 2,0%. Хлебопекарное достоинство зерна улучшается так же, как и при горячем кондиционировании. Наилучших результатов достигают при обработке слабой клейковины. Создается возможность более широкого и эффективного использования зерна пшеницы, в том числе с пониженным качеством.
Все сказанное о химических и технологических изменениях зерна при ГТО указывает на необходимость строго дифференцированного выбора режима кондиционирования зерна пшеницы с учетом ее исходного состояния и качества.
Нагревание или термическую обработку используют в тех случаях, когда клейковина слабая (сортовая особенность зерна, зерно поражено клопом-черепашкой, проросшее и др.)- Цель обработки заключается в том, что, нагревая зерно до температуры 55 . 65 °С, добиваются частичной денатурации белкового комплекса. В результате уменьшается гидратационная способность клейковины, она укрепляется, что приводит к улучшению ее физических свойств и, как следствие, к повышению хлебопекарного достоинства.
Разные фракции белкового комплекса при тепловом воздействии претерпевают неодинаковые изменения. Уже на этапе предварительного нагрева влажного зерна пшеницы при температуре 50 °С, еще не приводящем к денатурационной перестройке белковых веществ, наблюдаются глубокие изменения белка, различные для отдельных белковых фракций и при разных режимах сушки. Наиболее значительны они для альбуминов. Белки клейковины обладают более высокой стойкостью.
Метод улучшения технологического достоинства зерна пшеницы требует дифференцированного выбора режимов и скорости сушки с учетом исходного качества и состояния зерна с обязательной предварительной опытной проверкой. При этой проверке, исходя из состояния клейковинного комплекса, причины, вызвавшей ослабление клейковины, влажности и других показателей качества зерна, приходится устанавливать оптимальную температуру и продолжительность нагрева на небольших пробах зерна.
Метод не получил широкого производственного применения из-за сложности ведения процесса и в результате того, что неполноценное зерно улучшается только частично.
Читайте также: