Фізичні і фізико-хімічні властивості зернових мас

Размещено на http://www.allbest.ru/

Фізичні і фізико-хімічні властивості зернових мас

1. Ячмінь, як сировина для виробництва пива

Сировина, яка використовується для приготування солоду (джерело ферментів), підбирається високоякісна і повинна відповідати державним стандартам України. Для приготування солоду використовують ячмінь.

Основною сировиною для виробництва пива є ячмінний солод ( пророщений і висушений у спеціальних умовах).

Ячмінь належить до основних видів сировини пивоварного виробництва, це є стародавня сільськогосподарська культура.

Ячмінь порівняно з іншими зерновими культурами, які використовуються у пивоварінні, має суттєві переваги: росте практично повсюди; невибагливий до грунтово-кліматичних умов; легко переробляється при одержанні солоду; оболонки подрібненого ячмінного солоду розпушують шар дробини, що забезпечує добре фільтрування сусла при розділенні затору; склад ячмінного солоду, включаючи його ферменти, дає можливість одержати пиво з найкращими якісними показниками.

Найбільш сприятливими умовами для його вирощування є північні, центральні і південно-західні регіони України ( Чернігівська, Вінницька, Черкаська, Київська та ін.). Посіви ячменю в світі займають 4 місце після пшениці, рису, кукурудзи.

Ячмінь відноситься до родини злакових. Культурні посівні ячмені становлять один збірний вид -Hordeum sativum. Існує дві біологічні форми ячменю ярий і озимий. Він має понад 130 різновидів. Селекціоновано такі сорти: озимий - Дебют, Оксамит, Силует та ін.; яровий - Дружба, Донецький 9, Подільський 14, Харківський 74 та ін.

Суцвіття являє собою колосок, що складається з тонкого колінчатого стрижня, з обох боків якого розміщується по три квітки на кожному його виступі. За морфологічними ознаками ячмінь є дворядний ( буває в основному яровим) і шестирядний( озимим і яровим).

Колос шестирядного ячменю на виступах стрижня має по три плодоносних колоски з нормально розвинутими зернівками.

В залежності від їх розміщення зріз колосу може утворювати 4- х або 6-тигранну зірку. У 6-ти гранного ячменю зерна в колосі розміщені в 6 рядів і в поперечному перетині утворюють 6-тигранну зірку правильної форми. Зерна однакові за формою, розміром, вирівняні, але дрібні.

У 4-ох гранного ячменю навколо стрижня розміщені також 6 зерен, але середні внаслідок сприятливого для розвитку положення великі, правильної форми, а бокові зерна в результаті більш швидкого росту зазнають тиску з боку середніх , що уповільнює їх ріст і змінює форму.

Цей ячмінь використовується на корм скоту ( фуражний).

а - дворядний колос ячменю;

б- шестирядний колос ячменю

У дворядного ячменя на виступах стрижня розміщені по три колоски з кожного боку, але плодоносить тільки середній.

Бокові ж плодів не дають. Тому в колосі утворюється два ряди нормально розвинених зерен. Зерна дворядного ячменю крупні, вирівняні, правильної форми, що дуже важливо при пророщені зерна на солод.

У пивоварінні використовують дворядний ярий ячмінь. Шестирядний ячмінь є резервом пивоваріння і може використовуватися в якості несолодованої сировини.

Вимоги до якості ячменю.

Ячмінь, що призначений для виробництва пивоварного солоду, повинен бути чистосортним, добре визрілим, однорідним і чистим, без домішок і пошкоджень. Найважливіше значення має життєздатність, екстрактивність, крупність, вміст крохмалю та білків, плівчастість.

Відповідно до вимог стандарту пивоварний ячмінь поділяють на два класи. Ячмінь І класу повинен мати життєздатність не нижчу за 95%, другого - 90%. Схожість ячменю визначають лабораторно на третю й п'яту добу пророщування, це так звані енергія і здатність до проростання. Чим менша різниця між цими цифрами в ячмені, тим краще. Цю величину визначають не раніше як за 45 днів після його збирання. Якщо зерно не пройшло період післязбирального дозрівання, то для нього визначають не здатність до проростання , а життєздатність.

Інтенсивність і рівномірність проростання ячменю залежить від умов його пророщування, збору врожаю та зберігання зерна, від сортових особливостей.

Інший найважливіший показник якості ячменю - його екстрактивність. Під екстрактивністю розуміють кількість сухих речовин ячменю, що здатні самостійно або під дією ферментів переходити в розчин за певних лабораторних умов затирання. Ця величина нерозривно зв'язана з екстрактивністю солоду, що виготовляється із ячменю: чим вища екстрактивність ячменю, тим вища екстрактивність солоду і тим більший вихід пива. Залежно від сорту, року врожаю і місця вирощування ячменю його екстрактивність коливається в межах 65-83%, для пивоварного ячменю вона повинна бути не менше 75% сухих речовин. Основним джерелом екстракту є крохмаль (60-70%). Екстрактивність залежить від вмісту крохмалю і білку. Бажано, щоб у ячмені було більше крохмалю і менше білків, тому що крохмаль повністю переходить у розчин і утворює більшу частину екстракту, а білкові речовини в розчин переходять на одну третину. Отже, із збільшенням вмісту в ячмені білків знижується його екстрактивність. Крім того, високобілковий ячмінь є менш регульованим при пророщуванні і тому солод з нього не завжди виходить добре розрихленим, а недостатнє “розчинення ” сприяє отриманню нестійкого пива, воно швидко мутніє.

Велике значення має такий показник, як однаковість зерен ячменю за розмірами та кількістю відходів.

Крупність визначають шляхом просівання зерна на ситах. Це залишок зерна на ситі розміром 2,5 х 20 мм ( в %).

Дрібні зерна - це прохід зерна через сито 2,2х20 мм (в %) .

Натура зерна- це маса 1 дм3 зерна виражена в грамах. Цей показник дає змогу судити про екстрактивність ячменю, бо чим більша ця маса, тим вищий вміст крохмалю( крохмаль має найбільшу густину серед складових зерна). Становить 680-750 г\дм3.

Абсолютна маса - це маса 1000 зерен, виражена в грамах, що залежить від їхнього розміру. Абсолютна маса пивоварних ячменів 37 г і більше, велико зернисті ячмені масою 50 г і більше зустрічаються рідко. Чим більша абсолютна маса, тим вищі екстрактивність і вихід ячменю І і ІІ сортів.

Борошнистість - характеризує стан ендосперму. Зерна можуть бути борошнистим, склоподібним і напівборошнистим. Склоподібний ячмінь одержують у тому випадку, якщо на стадії дозрівання зерна у період від молочної до повної стиглості була суха й жарка погода. Ячмінь склоподібний має підвищену кількість білка. При замочуванні склоподібні зерна поглинають воду повільно, а розрихлення зерна при пророщуванні відбувається нерівномірно, і тому отримують з нього солод нижчої якості.

Плівчастість - характеризує вміст квіткової плівки . Чим більше плівки, тим менше в ячмені міститься крохмалю. Тому пивоварний ячмінь повинен мати плівки не більше 10-11%. В ході технологічного процесу плівку намагаються максимально зберегти цілою, тому що вона є фільтруючим шаром, та щоб запобігти перехід в розчин гірких та інших речовин, що погіршують смак пива.

Вологість. За вологістю ячмінь поділяють на: сухе(14%); середньої сухості(14-15%); вологе(15-15,5%); сире(16-17%).Зерно дуже сухе втрачає свою життєздатність, а вологе погано зберігається, набуває затхлого запаху, може самозігріватися.

Зернових домішок не більше 3%, а сміттєвих - не більше 2%. Забороняється ураженість довгоносиком, а також кліщем другого й третього ступеня.

2. Нормативно-технічна документація на пивоварний ячмінь

Якість ячменю для пивоваріння регламентується стандартом ДСТУ 3760-98.

Згідно даного стандарту ячмінь повинен відповідати певним органолептичним ( колір, запах, смак) та фізико-хімічним показникам.

Рис, кукурудза, пшениця, горох, соя , як сировина пивоварного виробництва, їх хімічний склад, вимоги до якості. Нормативна документація на ці зернопродукти.

Пшениця буває озима та ярова. Кількість сортів пшениці перевищує 250. Основні сорти ярової пшениці: Білоруська 12, Дніпрянка, Ленінградська, Луганська 4, Миронівська ярова, Накат, Світлана, Харківська 46 та ін.

Зерно пшениці містить 11-15 % білка; 0,08-0,17 % цукрів; 2,2-2,8 % клітковини; біля 2,5 % жиру; 1,8-1,98 % мінеральних речовин; до 72 % крохмалю.

Білок пшениці складається з альбуміну, глобуліну, глютеніну, глюадину. Більш за все його в ендоспермі. Біля ЗО % від загального білка складають незамінні амінокислоти ( %): треонін - 3,5; лізин - 3,6; лейцин - 6,9; фенілаланін - 4; метіонін -1,7; триптофан

-1,6; гістидин-2,2; валін-4,3; цистин-2,4; аргінін-5,5. Небілкові азотисті речовини зосереджені в алейроновому шарі. Основним вуглеводом є крохмаль, кількість якого у різних сортах пшениці неоднакова.

Зерно пшениці багате вітамінами, активність яких нри пророщуванні значно зростає.

Горох. В країнах СНД вирощується більше 30 сортів гороху зернового, 24 сорти лущеного та біля 8 сортів овочевого. Найбільш розповсюдженими сортами гороху є: Ворошиловградський ювілейний, Рапорт, Сармат, Топаз, Трудівник, Уладівський 6, Хар ківський 85 та ін.

В зерні гороху міститься 20-30 % білка, який складається з аргініну, гістидину, лізину, тирозину, цистеїну та ін.; 40-56 % крохмалю, 4- 10% сахарози, 4,5-7,0 % клітковини, біля 2 % жиру, 2,5-4 % золи. Також у зеленому горосі є вітаміни (мг/ 100г гороху): С-30; А-0,4; В1-0,3; В2-0,15; РР-2,1; пантотенова кислота - 0,12.

У спілому насінні гороху ціниться добра розварюваність, смак та поживність, тому стандартний горох поділяють на продовольчий та кормовий. Горох, що використовується в харчовій промисловості, повинен відповідати наступним вимогам ДСТУ 4523:1005: вологість - не більше 14 %, вміст сміттєвих домішок - не більше 1, зернових домішок - не більше 3 %, дрібних та пошкоджених зерен - не більше 4 %.

Cоя. В нашій країні селекціоновані та культивуються Такі Сорти сої: Аврора, Аркадія одеська, Білосніжка, Букурія, Іскра, Кіровоградська 5 та ін. Насіння сої містить 27-52 % білка, 16-26 %жиру, 3,5-5,8 % клітковини, 3,3-6,4 % золи, 14-33 % безазотистихречовин.

До амінокислотного складу білка сої входять аланін, аргінін, гістидин, глютамінова та аспарагінова кислоти. Крім того, в насінні сої міститься 3,3-5,8 % сахарози, 0,4-2,4 % моносахаридів, біля 3,1 % декстринів, встановлено присутність каротину, вітамінів В, Д, К, С, Е.

Насіння сої поділяється на чотири типи: перший - жовте; другий - зелене; третій -коричневе; четвертий - чорне. В харчовій промисловості використовують перший тип. Насіння цього типу повинно відповідати ряду вимог: вологість не більше 18%, чистота не менше 94 %, вміст сміттєвих домішок не більше 3 %.

Насіння сої цінне завдяки вмісту білка, великої кількості жиру, цукрів, лецитину та вітамінів. Соя має досить широке застосування.

Горох та соя відрізняються від злакових культур високим вмістом білка. В процесі солодорощення під дією протеолітичних ферментів в бобових культурах накопичуються амінокислоти, в тому числі незамінні.

Як пророщені, так і непророщені бобові є цінною добавкою у виробництві полісоло-дових екстрактів та напоїв з високим вмістом білка. Соя повинна відповідати вимогам ГОСТ 171-9-88.

Рис. (Огуга sativa). За своєю будовою зерно рису аналогічне ячменю і складається з оболонок, зародка та ендосперму, причому 14--35 % маси зерна припадає на грубі квіткові плівки. Ендосперм оточений алейроновим шаром з одного ряду клітин, до якого прилягають насіннєва і плодова оболонки, але плодова оболонка рису не зростається з квітковими плівками.

Абсолютна маса 1000 зерен 15--43 г. При очищенні й шліфуванні рис звільняється від оболонок і частково від білків, жирів та інших речовин. Суха речовина зерна без плівок має такий склад, %: крохмаль 75--81; цукри 2--5; клітковина 0,6--0,8; білки 7--11; жири 1,6--2,5; зола 1--1,2.

У рисі крохмальні зерна дрібні, нативний крохмаль важко гідролізується амілазами. Цукри представлені сахарозою, мальтозою, рафінозою, глюкозою і фруктозою. Основну частину білка становить оризенін (рисовий глютелін).

Переваги використання рису як несолодженої сировини полягають у високій екстрактивності (95--97 % на суху речовину), невисокому вмісті розчинних білків і жирів, відсутності уЗ-глобуліну та антоціаногенів. Крім того, в шеретованому зерні відсутні небажані для пива компоненти, які є в оболонках. При використанні рису колір пива світлішає, але посилюється його стійкість, однак при підвищеному вмісті рису дріжджі втрачають здатність до флокуляції. У пивоварінні переробляють в основному рисову січку. Рис повинен відповідати вимогам ГОСТ 6293-90.

Кукурудза . Кукурудзяне зерно (зернівка) складається із зародка й ендосперму. Воно покрите щільною плодовою оболонкою, яка має 12--14 шарів клітин. Під плодовою знаходиться насіннєва оболонка.

Середній хімічний склад зерна кукурудзи, відсотків на суху речовину: вуглеводи 78,50; білки 12,15; клітковина 2,50; жир 5,10; зола 1,75. Кукурудзяний крохмаль містить 21--23 % амілози і 77--79 % амілопектину. Виведені сорти високоамілозної кукурудзи з вмістом 82 % амілози.

Жир в основному локалізується у зародку, де його вміст досягає 23--45 % маси останнього. Кукурудзу використовують для приготування пива типу Жигулівське як знежирену, так і незнежирену. Вважається, що жир, маючи низьку розчинність, залишається в дробині й мало впливає на ціноутворення пива. Більша частина білків припадає на зеїн (проламін).

Кукурудза, як і рис, не містить в-глобуліну та антоціаногенів, у ній мало розчинних білків. Крохмаль важко гідролізується амілазами і клейстеризується при вищій температурі, ніж крохмаль інших злаків. У пивоварінні використовують крохмалисті сорти кукурудзи. Тривалість її зберігання навіть при знижених температурах обмежена через прогіркнення жиру. Кукурудза повинна відповідати вимогамДСТУ 4525:2006.

3. Цукор і інші види сировини пивоварного виробництва

В пивоварінні використовують буряковий цукор для приготування пива кількох найменувань, де це передбачено інструкцією, а для типу Жигулівське -- тростинний цукор-сирець для часткової заміни ним солоду (до 5 %).

Тростинний цукор-сирець являє собою кристали сахарози, покриті плівкою міжкристального розчину (меляси). Кубинський тростинний цукор-сирець має такий хімічний склад, відсотків до маси сухого цукру-сирцю: сахароза (пряма поляризація) 96,5--98; вода 0,4--0,8; нецукри 1,5--2, у тому числі редукуючі речовини 0,6--0,9, інші органічні речовини 0,7--1; зола вуглекисла 0,4--0,5.

Буряковий цукор використовують мало і лише при виготовленні деяких оригінальних сортів пива.

Дуже важливими властивостями зерна і зернових мас є фізичні - теплопровідність, гігроскопічність, тепломасопровідність, а також фізико-хімічні - сипучість і шпаруватість.

Теплопровідність - здатність передавати теплоту, для зерна вона низька (0,16 -0,32 Вт/м·К). Низька теплопровідність не сприяє передачі теплоти, від розігрітого зерна до іншої маси зерна. Охолоджене зерно швидко не зігрівається, а отже самозігрівання не розвивається. З іншого боку зерно, яке складоване літом та восени , важко охолодити.

Гігроскопічність - здатність зерна поглинати або віддавати вологу; гігроскопічність пояснюється капілярно-пористою структурою зерна. При збільшенні відносної вологості повітря зерно поглинає вологу до встановлення рівноважної вологи і навпаки - при зниженні відносної вологи повітря - знижується і вологість зерна. Це важливо при зберіганні: у дні, коли є туман, ворота сховищ краще не відкривати, щоб не підвищити вологість зерна. Таким чином, певної вологості повітря відповідає певна рівноважна вологість зерна.

Гігроскопічність - це є здатність до адсорбції, тобто до поглинання інших речовин. Зерно може поглинати (адсорбувати) і інші речовини, наприклад, нафтопродукти, фарбники тощо. Тому в сховищах не дозволяється зберігати такі речовини.

Сипучість - властивість зернових мас самовільно рухатись по похилій поверхні, або утворювати конус з більшим або меншим кутом між утворюючою та діаметром основи конуса, який називається кутом природного відкосу або кутом скочування. Залежить величина кута від величини, форми, вологості зерна (найбільше від вологості зерна). Чим більша вологість, тим більший кут відкосу, у дуже вологого зерна він може сягати 90є.

Сипучість обумовлює здатність зерна до самосортування, яке спостерігається при засипанні зерна в засіки чи силоси: Найбільш важкі домішки та найбільш важкі зерна розташовуються біля центру падіння, а легкі та щуплі зерна та легкі домішки скочуються по поверхні і розташовуються ближче до основи конуса. В наслідок самосортування створюється неоднорідність зернової маси, що потрібно враховувати при відборі проб при зберіганні.

Шпаруватість - це наявність повітряних проміжків в зерновій масі. Вони можуть бути більшими або меншими в залежності від розмірів зерна, а також зменшуватись від попадання сміття, бруду. Наявність шпарин сприяє доступу повітря до зерна, зародку та його аеробному типу диханню.

Література

пивоварний ячмінь зерновий хімічний

1.Домарецький В.А. Технологія солоду та пива.-К.:Урожай,1999.

2. Колотуша П.В. Технологія виробництва пива.-К.:УСДО, 1995.

3. Колчева Р.А., Ермалаева Г.А.Производство пива и безалкогольных Напитков. -М.: Пищ. промышленностьсть¬,1985.

4. Чукмасова М.А.,Рудольф В.В. Технология пива и безалкогольных напитков.-М.: Пищ. пром-сть, 1971.

5. Мальцев П.М. Технология бродильных производств.-М.: Пищ. пром-сть, 1980.

6.Колотуша П.В. Виробництво солоду.-К.: УСДО,1995.

7. Балашов В.Е., Рудольф В.В. Техника и технология производства пива и б/а напитков.-М.: Легкая и пищевая промышленность,1981.

8.Домарецький В.А. Технологія екстрактів, концентратів, напоїв із рослинної сировини. - Вінниця: Нова книга, 2005.

9.Колотуша П.В., Кошова В.М. Сировина для виробництва пива.-Київ: НМК ВО, 1991.

10. Фертман Г.И., Шойхет М.И. Технолгия продуктов брожения. - М.: Высшая школа, 1976.

11.Министерство пищевой промышленности СССР. Технологическая инструкция по производству безалкогольных напитков и кваса.- М.:Легкая й пищевая промышленность, 1984.

12. Ильинич В,В. Технология спирта и спиртопродуктов. - М.:Агро-промиздат, 1987.

13.Фертман Г.И., Шойхет М.И. Биохимические и технологические основы бродильных производств. - М.: Пищевая промышленность, 1970.

Размещено на Allbest.ru