Переработка зерна в муку

Мука – пищевой продукт, получаемый в результате измельчения зерна различных культур. Во всех странах, где печеный хлеб служит одним из основных продуктов питания, огромное коли­чество зерна пшеницы и в меньшей степени ржи перерабатывают в муку – основное сырье для хлебопечения, производства мака­ронных и кондитерских мучнистых изделий. Для нужд кулина­рии, пищевой, текстильной и других отраслей промышленности в небольших количествах вырабатывают муку из ячменя, куку­рузы, овса, гречихи, гороха, сои и сорго. Из крупы риса, овсяной и гречневой получают специальную муку для детского питания.

Производство муки это одно из древнейших на земном шаре. Первоначальными орудиями для получения муки служили камни (зернотерки) или ступки из камня, в которых зерно измельча­ли ударными усилиями. Позднее, используя силу животных, вет­ра или воды, зерно растирали между специальнообработанными камнями – жерновами с насечками на рабочей части. Зерно, по­падая в центральную часть жерновов, из которых один вращаю­щийся, измельчается. Первобытные способы получения муки с применением зернотерок сохранились у населения многих стран Африки, Азии и Латинской Америки.

Развитие науки и техники привело к созданию высокопроиз­водительных измельчающих машин (вальцовых станков), сорти­рующих и просеивающих машин (рассевов), использованию транспортирующих устройств механического и пневматического действия и др. С ростом населения городов производство муки носит промышленный характер. Наряду с мелкими предприятия­ми, оснащенными жерновами и расположенными главным обра­зом в сельской местности, появляются крупные, где используют паросиловое хозяйство, водяные турбины и электроэнергию.

Орудия, а позднее и комплекс машин, которыми измельчают зерно в муку, называют мельницами. В нашей стране государст­венные мельницы называют мукомольными заводами. Произво­дительность большинства из них составляет 250...500 т муки в сутки. С развитием переработки сырья в местах производства вновь получают распространение мельницы сельскохозяйственно­го типа, использующие в качестве источника энергии силу ветра и воды.

Для измельчения зерна в муку требуются значительные уси­лия, однако данный процесс довольно просто выполняют приме­нением тех или иных машин ударного или истирающего дейст­вия. При этом получается темная мука, хлеб из которой также темноокрашенныи, поскольку при таком способе измельчения все части зерна, в том числе и темноокрашенные оболочки, попадают в муку. Если ее просеять через довольно густое (частое) шелко­вое или капроновое сито с мелкими ячейками, то легко убедиться, что она состоит из различных по размерам частиц. Крупные час­тицы, оставшиеся на сите, как правило, содержат и оболочки. Мука, прошедшая через сито, более светлая, однако и в ней при­сутствуют оболочки. Поэтому мякиш хлеба из такой муки серый.

Для получения белого хлеба (со светлым мякишем) необ­ходимо вырабатывать муку только из эндосперма, то есть уметь в процессе измельчения возможно полнее отделять оболочки. Этого достигают, используя неодинаковую прочность различных частей зерновки – хрупкость эндосперма и большую прочность оболочек и зародыша. Таким образом, для возможно полного отделения оболочек от эндосперма быстрое интенсивное измельчение зерна неприемлемо. Только при постепенных и многократных механи­ческих воздействиях сохраняют частицы оболочек более крупны­ми и выделяют в виде мелких частиц содержимое эндосперма. После каждого измельчения полученный продукт сортируют, вы­деляя из него частицы, достигшие величины, свойственной муке.

Неоднородная прочность структуры зерновки даже в пределах эндосперма позволяет при правильном измельчении и сортиро­вании частиц получать муку из разных частей эндосперма (внут­ренней и периферийной), отличающуюся по химическому составу, свойствам и питательности вследствие неравномерного распре­деления веществ в зерне. На основании этого на мукомольных заводах применяют несколько видов помола и получают различ­ные выхода и сорта муки.

Выходом муки называют количество ее, полученное из зерна в результате помола. Выход выражают в процентах к массе пере­работанного зерна. Он может быть 100%-м (практически 99,5%-м), когда все зерно превращено в муку. Однако при та­ком выходе мука может иметь пороки (хруст, измененный вкус, худший цвет). Муку такого выхода не вырабатывают. В нашей стране существуют следующие выхода муки. Пшеничная: 96%—обойная (односортная); 85 — второго сорта (односортная); 78 – двух- и трехсортная; 75 – трех- и односортная; 72% – первого сорта (односортная). Ржаная: 95% – обой­ная; 87 – обдирная; 63% – сеяная (все односортные). Односортную муку получают из смеси зерна пшеницы и ржи: пшенич-но-ржаную с выходом 96% и ржано-пшеничную с выходом 95%. Кроме того, муку с выходом 70% вырабатывают на опыт­ных лабораторных мельницах для мукомольно-хлебопекарной оценки сортов пшеницы.

Неоднородная прочность структуры частей зерновки позво­ляет в зависимости от схемы помола получать муку в пределах общего установленного выхода (75–78%) в виде одного или не­скольких сортов. Удлиняя схему технологического процесса, то есть последовательного измельчения зерна и сортирования об­разующихся продуктов с использованием большего числа ма­шин, можно при общем выходе муки 78% выпустить два или три сорта ее. При трехсортном помоле получают крупчатку или муку высшего сорта, остальное – мука первого и второго сорта. Процент выхода каждого сорта зависит от качества зерна и схемы технологического процесса. При помоле зерна твердой пшеницы для макаронной промышленности в пределах установ­ленного выхода получают особую крупитчатую муку высшего, первого и второго сортов.

Указанные выхода и сорта муки вырабатывают и в других странах. Общий выход муки ниже 70% получают редко, так как в нормально выполненном зерне пшеницы содержание эндоспер­ма достигает 81–85%. Кроме муки, в процессе помола образуют­ся побочные продукты: отходы, содержащие то или иное коли­чество зерна и семян сорняков, мучная пыль, отруби и т.д.

Виды помолов. Мука различных выходов и сортов отличается по питательности и усвояемости. Мука высшего и первого сортов содержит меньше белков, чем обойная и второго сорта. Однако усвояемость ее значительно лучше. Зато мука обойная и второго сорта на­ряду с большим содержанием белков и меньшим – углеводов содержит больше витаминов группы В, минеральных веществ и каротина (провитамина А), клетчатки. В рационе питания человека должен присутствовать как черный, так и белый хлеб из ржаной и пшеничной муки.

Усвояемость сухих веществ муки, соответствующей требованиям государственного нор­мирования и в количествах, отвечающих выходам, применяют раз­личные виды помола с использованием разнообразных машин. Поэтому помолом называют совокупность процессов и операций, проводимых с зерном и образующимися при его измельчении промежуточными продуктами. Схемы помолов, характеризующие взаимосвязь машин и движение продуктов, принято изображать графически. Степень сложности схем зависит от вида помола и производительности мукомольного завода. Чем проще ведут из­мельчение зерна, тем проще и схема помола.

Все помолы подразделяют на разовые и повтори­тельные. Разовые названы так потому, что зерно превращается в муку после однократного его пропуска через измельчающую машину. К машинам такого типа относят жерно­вые постава и дробилки (например, молотковые). При разовых помолах с обязательной предварительной очисткой зерна вырабатывают обойную муку установленного выхода. Более светлую муку (серую сеяную) получают отсеиванием на густых (частых) ситах. При повторительных помолах все количество муки произ­водят за несколько пропусков через измельчающие машины. Последовательные механические воздействия на зерно обеспечи­вают постепенное измельчение, при котором более хрупкий, чем оболочки, эндосперм скорее превращается в муку.

Оценка качества муки. Качество муки всех выхо­дов и сортов нормируется стандартами и характеризуется до­вольно большим числом показателей, которые разделяют на две группы:

– показатели, характеристика и числовое выражение которых не зависят от выхода и сорта муки, то есть по ним к любой муке предъявляют единые требования (запах, вкус, хруст, влажность, зараженность вредителями хлебных запасов, наличие вредных и металлических примесей);

– показатели, нормируемые неодинаково для муки разных выходов и сортов (цвет, зольность, крупность помола, количество и качество сырой клейковины, последнее только для муки из пшеницы).

Показатели качества первой группы.К данным показателям качества муки предъявляют следующие требования.

Свежесть. Мука должна обладать слабым специфическим мучным запахом. Другие запахи (сорбированные или разложе­ния) свидетельствуют о той или иной степени дефектности про­дукта. Свежая мука обладает пресным вкусом, при продолжи­тельном разжевывании он становится сладковатым в результате воздействия амилаз слюны на крахмал. Горький, кислый и сладкий вкус характерен для муки, полученной из дефектного зерна или испортившейся при хранении.

Хруст. Недопустимый дефект. Он появляется вследствие выработки муки из зерна, недостаточно очищенного от минераль­ных примесей, или помола на неправильно установленных или плохих вальцах. Иногда хруст появляется после перевозки меш­ков с мукой в неочищенных кузовах автомобилей или размеще­ния продукта в плохо очищенных складах. Хруст ощущается при разжевывании муки. Дефект передается хлебу.

Влажность. Не должна превышать 15%. При большей влажности мука плохо хранится, легко прокисает, плесневеет и самосогревается. Очень низкая влажность также нежелательна. Мука влажностью 9–13% при хранении очень быстро про­горкает.

Зараженность вредителями хлебных запасов. Мука – полуфабрикат, направляемый непосредственно на приго­товление хлеба. Поэтому при обнаружении любого из вредителей в какой-либо стадии развития продукт считают нестандартным.

Вредные примеси. Допустимы в строго определенных пределах – не более 0,05%, в том числе горчака или вязеля (отдельно или вместе) 0,04%. Примесь семян триходесмы седой и гелиотропа опушенноплодного недопустима. Каждый вид вред­ных примесей в муке можно выявить. Однако в связи со слож­ностью некоторых анализов правилами ведения технологического процесса предусмотрена проверка содержания вредных примесей после очистки зерна перед размолом. Если вредных примесей больше допустимых норм, то такое зерно в размол не допускают.

Металлические примеси. Обнаруживаются в муке при плохой очистке зерна или износе рабочих органов машин (рифлей у вальцов, металлических сит и т. д.). Все промежу­точные продукты размола и готовую муку пропускают через маг­нитные установки. На 1 кг муки допускают до 3 мг пылевидной металлопримеси с размером частиц до 0,3 мм и массой каждой частицы не более 0,4 мг.

Проросшие зерна. Нормируют при направлении зерна в размол (не должно превышать 3%). Содержание зерна ячменя и ржи также ограничивают.

Показатели качества второй группы.Цвет. По мере увеличения выхода муки изменяется от бе­лого или кремового (крупчатка или высший сорт) до белого с сероватым оттенком (второй сорт) и заметными частицами обо­лочек зерна (обойная).

Зольность. У муки высшего сорта 0,55%; крупчатки 0,60; первого сорта до 0,75; второго сорта 1,25; у обойной не более 2%.

Содержание сырой клейковины. У крупчатки не ниже второй группы качества не менее 30%; высшего сорта 28; первого 30; второго 25; обойной 20%. Временно разрешен вы­пуск муки с меньшим содержанием клейковины.

Способы определения качестваизложены в стандарте. За­пах, вкус и хруст муки устанавливают сенсорно. Цвет муки определяют сенсорно или на цветомерах, влажность – высуши­ванием в сушильном шкафу, металлические примеси – специ­альными магнитами, крупноту помола – на наборе сит, золь­ность – сжиганием навески муки в муфельных печах и т. д.

Нормирование показателей качества муки обязывает специа­листов правильно подбирать партии зерна. В размол отправляют только такие партии, из которых будет выработана мука, соот­ветствующая требованиям государственного нормирования. Осо­бое внимание обращают на содержание в зерне вредных и ми­неральных примесей. Подбирают партии и по хлебопекарным признакам (количеству и качеству сырой клейковины). В связи с этим необходимо знать технические возможности мукомольного завода (наличие зерноочистительного отделения и степень его оснащенности машинами, возможные выхода и сорта муки, на­личие измельчающего оборудования и т. д.). Мешки предвари­тельно обеззараживают от вредителей. Чистыми должны быть и транспортные средства.

Хранение муки.Мука менее устойчивый продукт при хранении, чем зерно. Под влиянием температуры и влажности воздуха, а также кислоро­да в ней происходят разнообразные процессы, в том числе и не­желательные. К положительным явлениям относят побеление муки в первый период хранения и часто улучшение хлебопе­карных свойств. Последнее особенно относится к пшеничной муке. Побеление муки происходит вследствие окисления каро­тина и превращения его в бесцветный дериват.

Улучшение хлебопекарных свойств муки при хранении назы­вают созреванием. Данный процесс заключается в улуч­шении коллоидных свойств клейковины в результате гидролиза жира и специфического действия на клейковину свободных непредельных жирных кислот (олеиновой и линолевой). Сущест­венную роль играют и окислительные процессы, влияющие на состояние и свойства белково-протеиназного комплекса муки. Замечено снижение содержания сульфгидрильных групп, актив­ности протеаз и увеличение резистентности белков. Созревание интенсивно происходит при температуре 20–30°С и почти не проявляется при температуре, близкой к 0°С. Длительное хранение при температуре 20–30°С способствует перезреванию му­ки, в результате ухудшаются свойства клейковины и уменьшает­ся объемный выход хлеба.

Отрицательные процессы, происходящие в муке, более мно­гообразны. Среди них наблюдаются и чисто химические – раз­ложение и окисление жира. Мука приобретает горький вкус и запах, передающиеся и хлебу. Прогоркание идет очень быстро при повышенной температуре (25–35°С и более). Мука в обыч­ных складах во второй половине лета особенно подвержена этой порче.

При неравномерном обогреве или охлаждении мешков муки (укладка более теплых мешков на холодный пол или наоборот) легко возникает термовлагопроводность, в результате появля­ются активные микробиологические очаги. Деятельность различ­ных групп микроорганизмов вызывает прокисание, плесневение и даже самосогревание муки. Она становится непригодной для хлебопечения и употребления. Не менее опасно и заражение муки вредителями хлебных запасов.

Для сохранения муки, которую иногда завозят в запас на несколько месяцев, выделяют сухой, хорошо продезинфициро­ванный склад, без каких-либо запахов. Муку укладывают в штабеля высотой до шести–восьми мешков («тройником» или «пятериком»). Нижний ряд располагают на деревянном подто­варнике. Чем ниже температура в складе, тем дольше мука сох­раняет свои качества.

При длительном хранении штабель через несколько месяцев перекладывают: верхние мешки перемещают вниз, нижние – вверх. Это предупреждает слеживание продукта. За хранящимися партиями ведут наблюдение, и прежде всего проверяют, не про­изошло ли заражение муки вредителями, которых ищут на поверх­ности мешков. Периодическое обметание их жесткой щеткой и проверка сметок (лучше через лупу) дают представление о на­личии вредителей.

Наличие в муке личинок, куколок и взрослых особей жуков и бабочек вызывает необходимость ее просеивания. Для уничто­жения вредителей применяют и газовую дезинсекцию.