Продукты переработки зерна

Зерно служит источником получения разнообразных продуктов питания человека. Основными продуктами переработки зерна являются крупы и мука. Последняя в свою очередь служит источником производства важного, основного продукта питания - хлеба и большого ассортимента хлебо-булочных изделий. Мука используется для производства макаронных и кондитерских изделий. Зерно может использоваться для получения крахмала, спирта и других продуктов.

Крупы

Пищевые и биологические свойства круп зависят от вида зерновой культуры, из которой они производятся, а также от характера технологической обработки, которой подвергаются изготовляемые крупы. От степени удаления наружных оболочек, зародыша и других периферических частей зерна зависит содержание в крупе витаминов и минеральных веществ, а также клетчатки. От уровня освобождения зерна от периферических частей зависит степень усвоения крупы. Основными технологическими процессами в получении круп являются: 1) шелушение зерна, т. е. освобождение от цветочных пленок (ячмень, овес, рис, просо) и плодовых оболочек (гречиха); 2) освобождение шелушенных зерен от лузги, мучки и других частиц; 3) шлифовка и полировка зерна, освобожденного от оболочек; 4) дробление зерна (в зависимости от вида круп). Выход готовой крупы составляет 50—72%.

Основные виды круп — пшено, гречневая крупа, ячневая, перловая, овсяная, манная крупы, рис и др.

Манная крупа изготовляется из пшеницы путем многослойного снятия наружных оболочек зерна; из оставшейся центральной части (крупки) эндосперма получают манную крупу.

Из проса готовят два вида пшена: дранец, в котором удалена только самая наружная оболочка, и толченое пшено, в котором удалены зародыш ж периферические части зерна. Большей биологической ценностью отличается дранец.

Из ячменя готовят несколько видов круп: пенсак с минимальным снятием оболочек; ячневую крупу, представляющую собой измельченный пенсак; перловую крупу из шлифованного зерна, освобожденного от наружных оболочек.

Из зерен гречихи путем обрушивания цельного зерна получают гречневую крупу-ядрицу. Из ядрицы, измельчая ее, готовят продел и смоленскую крупу. Овсяную крупу получают из обрушенных цельных зерен овса. В рисе различают наиболее полноценный вид крупы — обрушенный рис, в котором удалены только наружные пленки и частично плодовая оболочка, и полированный рис, в котором полностью удалены зародыш и все оболочки.

За последнее время получили распространение быстро разваривающиеся крупы, плющеные и взорванные зерна. Для изготовления этих видов круп используются зерна кукурузы, овса и риса.

Крупы являются важным источником белка. Высоким содержанием белка отличаются гречневая и овсяная крупы. Меньшим содержанием белка характеризуется рис, однако по своему аминокислотному составу белок риса наиболее благоприятно сбалансирован. Белок пшена выделяется малым содержанием лизина, в пшене его значительно меньше по сравнению с белками других видов круп. Все виды круп содержат значительное количество углеводов; несколько меньшим содержанием углеводов характеризуются гречневая и овсяная крупы. Наибольшее количество клетчатки содержится в овсяной и гречневой крупах, что позволяет рекомендовать их для питания людям зрелого и пожилого возраста. Крупы с минимальным содержанием клетчатки (манная и рис) находят самое широкое использование в диетическом питании, обеспечивая хорошую усвояемость и высокую калорийность рациона.

Гречневая крупа выделяется высокими вкусовыми свойствами и богатством витаминного состава. В ней в 5 раз больше витамина Bi (тиамина), чем в манной крупе, и в 2 раза больше, чем в перловой. По содержанию витамина В₂ (рибофлавина) гречневая крупа превосходит в 2,5 раза все другие крупы. Также много содержится в гречневой крупе никотинамида. По содержанию белка, жира, углеводов, минеральных веществ, клетчатки и др. гречневая крупа не имеет больших преимуществ перед другими крупами. Более того, по этим показателям все преимущества у овсяной крупы. В овсяной крупе в 3 раза больше высокоценного природного жира, чем в других крупах. В овсяной крупе выявлено высокое содержание железа, превышающее в 3 раза его содержание в других крупах.

Большое значение принадлежит крупам как источникам магния и железа.

Мука

Пищевые свойства муки зависят от характера технологической обработки — размола. Чем в большей степени зерно подвергается освобождению от зародыша и периферических частей, а также большему измельчению, тем в меньшем количестве в муке содержатся биологически активные компоненты (витамины, микроэлементы и др.)» а также содержание клетчатки и золы. Вместе с тем по мере повышения сортности муки в ней увеличивается содержание углеводов, повышается усвояемость и энергетическая ценность (калорийность).

Размол муки на вальцевых мельницах производится путем предварительного дробления зерна. Получаемые при этом частицы (крупки) сортируются по однородности и далее поступают для измельчения в муку.

Путем применения определенной технологической схемы размола зерна получают муку различных выходов. Наиболее распространены следующие выходы муки:

Выход пшеничной муки:

10% — крупчатка

25% —высший сорт

72% — 1-й сорт

85% — 2-й сорт

97,5% —обойная

Выход ржаной муки:

60% — пеклеваная

63—65% —сеяная

85—87% — обдирная

95—96,5% —обойная

Для обеспечения высоких хлебопекарных свойств свежесмолотая мука нуждается в созревании. Это достигается путем хранения муки в благоприятных условиях в течение 1—2 мес. В процессе созревания муки в ней изменяется влажность, происходит нарастание титруемой кислотности, улучшается структура белково-протеиназного и углеводно-амилазнога комплексов. Улучшаются свойство клейковины и другие свойства, имеющие значение в получении хороших показателей тестоведения и выпечки хлеба.

Важным показателем качества муки и ее хлебопекарных свойств является состав и свойства клейковины.

Мука подвергается витаминизации некоторыми витаминами группы В; посредством В-витаминизации представляется возможным повысить биологическую полноценность хлебо-булочных изделий, особенно высших сортов.

Ржаная мука витаминизируется витамином В₂—0,4 мг% и витамином РР — 3 мг%. Пшеничная мука 1 и 2-го сорта витаминизируется витамином B₁ —0,4 мг%, витамином В₂— 0,4 мг% и витамином РР — 2 мг%.

Хранение муки должно производиться в сухих, вентилируемых складах. В настоящее время применяется бестарное хранение муки. При этом с мелькомбинатов мука транспортируется в специальных автомуковозах, оборудованных герметизированными цистернами. Посредством аэрозольного транспортирования мука далее передается в силосы на хранение. В силосах путем подачи сжатого воздуха производится аэрирование и разрыхление муки и таким образом предотвращается ее слеживание.

Хлеб

Хлеб занимает основное место в питании населения большинства стран мира. Замечательным свойством хлеба является полное отсутствие приедаемости, хорошие усвояемость и насыщаемость. К. А. Тимирязев писал: «ломоть хорошо испеченного хлеба составляет одно из величайших изобретений человеческого ума».

Хлеб в питании использовали еще в глубокой древности. По-видимому, неменее чем 15 000 лет назад началось систематическое использование хлебных злаков в питании человека. Прежде чем принять современные формы, применение хлеба прошло через ряд длительных этапов — от употребления сырых хлебных зерен до выпекания разнообразного ассортимента хлеба на современных заводах-автоматах.

Важным этапом в приготовлении хлеба явилось применение различных разрыхлителей, главным образом брожения теста. Этот способ изобрели в Египте, затем им стали пользоваться греки и позднее римляне. К середине средних веков этот способ приготовления хлеба стал преобладающим в Европе.

Удельный вес хлеба в питании населения определяется национальными особенностями, экономическими возможностями, характером труда и другими факторами. В среднем в различных странах хлеба потребляется от 300 до 500 г в сутки на человека.

Производство хлеба в современных условиях организуется на специальных заводах-автоматах, оборудованных автоматическими поточными линиями. Производство хлеба может быть организовано и на заводах с частично автоматизированным производственным процессом, а также в хлебопекарнях. Важнейшими этапами производства хлеба являются приготовление теста и выпечка. В основе приготовления теста лежат процессы спиртового и молочнокислого брожения, посредством которых достигается достаточное разрыхление теста и обеспечивается необходимая пористость.

Разрыхление теста может быть произведено с помощью дрожжей и бактерий, а также с помощью химических разрыхлителей (двууглекислая сода, двууглекислый аммоний, хлористый аммоний, винная кислота и др.). Весьма перспективны в качестве разрыхлителей ферменты. Спиртовое брожение сопровождается образованием пировиноградной кислоты, ацетальдегида, глицерина и других промежуточных и побочных продуктов.

Молочнокислые бактерии расщепляют глюкозу с образованием молочной кислоты, которая способствует размножению дрожжей. В процессах брожения активное участие принимают ферменты дрожжей и бактерий зерна (муки). Под влиянием интенсивной деятельности ферментов происходят основные биохимические превращения в органических веществах, сообщающих приготовляемому тесту характерные свойства. Фермент, расщепляющий углеводы (амилаза), действует на крахмал, переводя его в мальтозу, а фермент мальтаза превращает мальтозу в глюкозу. Фермент зимаза расщепляет глюкозу на спирт и углекислоту. Образование углекислоты и постоянное ее присутствие в тесте обусловливают пористость и пенистую структуру теста.

Под влиянием протеолитических ферментов происходит частичное расщепление некоторой части белков до стадии пептонов, пептидов и аминокислот. Однако в белках под влиянием процессов брожения не отмечается значительного образования растворимых форм и аминокислот.

Здесь преобладают в основном процессы, изменяющие лишь коллоидное состояние белковых веществ. В ржаном тесте под влиянием фермента тирозиназы интенсивному окислению подвергается аминокислота тирозин, в результате чего образуется меланин, окрашивающий ржаной хлеб в темный цвет. Деятельность ферментов в тесте протекает особенно интенсивно при повышении температуры до 40—50°. В связи с этим выдержка теста при повышенной температуре позволяет наиболее быстро достигнуть необходимого уровня превращений органических веществ, сопровождаемых значительным увеличением объема теста. При поступлении в печь тесто имеет температуру около 30°. Ферментативная деятельность в тесте протекает параллельно с изменениями коллоидного состояния белковых веществ. Важную роль при получении теста играют процессы набухания коллоидов, сопровождающиеся значительным поглощением влаги. Коллоиды белковых веществ поглощают воду в количестве 60—75% своего веса, а крахмал соответственно 30—40%. В формировании пористости важную роль играет образование пор, стенки которых состоят из тонких белковых пленок.

Выпечка хлеба производится в специальных хлебопекарных печах при температуре около 200—300°. Такая высокая температура приводит к быстрому образованию корки и расширению углекислоты, содержащейся во внутренних частях теста, что сопровождается увеличением теста в объеме.

По мере нарастания температуры в тесте снижается деятельность ферментов и интенсивность других биохимических процессов. Начинается стабилизация и закрепление пористой структуры мякиша, заключающиеся в уплотнении пленки, образующей поры путем клейстеризации крахмала и коагуляции ее белков.

Аромат хлеба зависит от присутствия в нем ацетилметилкарбинола и диацетила, а также под влиянием веществ, образующихся в результате взаимодействия аминокислот и растворимых углеводов.

Пищевая ценность хлеба зависит от вида использованной муки и характера добавленных веществ. В среднем в хлебе содержится 6—8% белка, 1—1,5% жира и 45—50% углеводов. Калорийность 100 г хлеба составляет 220—250 ккал.

Наиболее ценны в биологическом отношении виды хлеба из цельного зерна и из обойной муки. Однако наибольшей усвояемостью отличаются виды хлеба из пшеничной муки высших сортов. Хлеб является важным источником белка и углеводов. При потреблении 500—600 г хлеба в сутки обеспечивается поступление 35—40 г белка и 230—260 г углеводов. По своему аминокислотному составу белки хлеба могут служить в комплексе с животными белками важным источником удовлетворения потребности организма в белке.

Усвояемость пищевых веществ хлеба зависит от его сорта. Чем выше сорт хлеба, тем больше показатели его усвояемости. Для белков хлеба из муки грубого (96%) помола характерна усвояемость в пределах 74— 85%; для белков хлеба из муки высших сортов — 92% и более. Усвояемость углеводов хлеба высокая и колеблется в пределах 93—98%.

Хлеб является важным источником минеральных веществ, особенно калия, железа и фосфора. Хлеб содержит витамины группы В₁ тиамина 0,15—0,25 мг%, рибофлавина В₂— 0,15 и никотинамида 0,7—3 мг%.

Разрушение витаминов группы В в процессе выпечки хлеба не превышает 10—20%, в связи с чем хлеб может рассматриваться как важный источник тиамина, рибофлавина и никотиновой кислоты.

Черствение хлеба. Высыхание и черствение — процессы не идентичные. Черствение не зависит от высыхания хлеба и может происходить даже в условиях увлажнения хлеба. Важнейшим свойством черствения является его обратимость и способность при нагревании восстанавливать исходные свойства свежевыпеченного хлеба. При помещении черствого хлеба в горячую печь он теряет все признаки черствого хлеба и становится по своим органолептичеоким показателям таким же, как и свежевыпеченный хлеб. Такое «освежение» черствого хлеба может быть произведено несколько раз. Из других особенностей черствения необходимо отметить, что оно задерживается и полностью прекращается при температуре выше + 60° и ниже—10°. Черствение развивается в условиях свободного доступа кислорода. Оно является фактором, снижающим качество хлеба и его вкусовые свойства, а также отражается и на использовании его в организме. Черствый хлеб хуже пропитывается соками в процессе пищеварения, что сказывается на его усвоении. Кроме того, черствение является одной из основных причин, препятствующих сохранению хлеба.

Черствение представляет собой сложный физико-химический процесс, связанный с изменениями коллоидов хлеба. Крахмальный коллоид в процессе черствения снижает свою способность удерживать воду и отдает ее в клейковину, которая в свою очередь при повышении температуры способна отдавать воду обратно в крахмальный коллоид. На этом основано освежение черствого хлеба путем нагревания. Изучение структуры крахмала показало, что крахмал свежего хлеба не имеет кристаллической структуры, тогда как крахмал черствого хлеба обнаруживает кристаллическую структуру, приближающую его к структуре нативного крахмала.

Качество хлеба. Снижение качества хлеба отрицательно сказывается на его пищевой ценности и усвояемости. Основными физико-химическими показателями качества хлеба являются влажность, кислотность и пористость. Повышение влажности снижает пищевую ценность хлеба, а также понижает усвояемость хлеба и ухудшает его переваривание.

Повышенная кислотность, обусловливаемая высоким содержанием в хлебе уксусной и молочной кислот, отрицательно сказывается на желудочной секреции, вызывая ее повышение.

Низкая пористость хлеба ухудшает усвояемость хлеба, так как малопористый хлеб плохо пропитывается пищеварительными соками. Органолентичеокие показатели хлеба должны соответствовать полностью требованиям ГОСТ.