Бродильное производство

      Зерновые культуры принадлежат к различным ботаническим семействам: хлебным злакам, которые подразделяются на типичные (пшеница, рожь, овес, ячмень, тритикале) и просовидные (просо, рис, кукуруза, сорго); гречишным (гречиха) и бобовым (горох, фасоль, чечевица, соя, бобы).  
       Хлебные злаки являются основными зерновыми растениями. Они имеют характерные морфологические признаки: мочковатый корень; стебель - соломину, разделенную узлами-перегородками на несколько частей (междоузлий); листья - прямые пластины ланцетовидной формы; цветы злаков лишены венчика и приспособлены к опылению с помощью ветра. Цветы пшеницы, ржи, ячменя, тритикале собраны в соцветие - сложный колос; соцветие проса, овса, риса, сорго - метелка. Особое строение соцветий характерно для кукурузы, у которой цветы раздельнополые; плодоносящим соцветием является початок.  
        Плод хлебных злаков - зерновка (зерно).Различают голозерные культуры (пшеница, рожь, кукуруза), зерно которых покрыто только плодовыми и семенными оболочками, и пленчатые (просо, рис, овес, ячмень), у которых при обмолоте цветочные пленки остаются на зерне поверх плодовых оболочек.  
        У типичных злаков зерно удлиненной, овальной, бочкообразной или веретенообразной формы. Вдоль нижней стороны зерна проходит бороздка, заходящая далеко вглубь зерна. На остром конце выпуклой верхней стороны зерна расположен зародыш, противоположный тупой конец зерна покрыт волосками - бородкой. Прорастает зерно одновременно несколькими корешками.  
       Зерно просовидных злаков бывает различной формы (удлиненной, округлой, неправильной). Зародыш расположен в нижней части зерна, бородка и бороздка отсутствуют, прорастает зерно одним корешком.  
По времени посева пшеницу, рожь и ячмень подразделяют на озимые и яровые; остальные культуры выращивают только яровыми.  
        Гречишные культуры представлены только одной культурой - гречихой обыкновенной. Она обладает сильно развитым корнем, стебель заполнен сосудистыми тканями, листья имеют длинный черешок и пластины своеобразной формы, цветы с белым и розовым венчиком, опыляемые насекомыми. Плод гречихи - орешек трехгранной формы, сверху покрыт грубыми коричневыми плодовыми оболочками.  
        Бобовые культуры дают плод - боб, который условно называют зерном. Под створками боба находятся семена. Семя состоит из двух семядолей, покрытых семенной оболочкой и соединенных ростком, который состоит из зачатков стебля, почечки и корешка. Форма зерен разнообразная: округлая (горох); линзовидная (чечевица); почковидная, овальная, удлиненная (фасоль).  
       Пшеница - важнейшая продовольственная культура, занимающая первое место в Российском и мировом производстве зерна: урожайность 30-40 центнеров с гектара, отличается высоким содержанием эндосперма (80-84 %), что дает высокий выход сортовой муки.  
       Плодовые оболочки зерна имеют нескольких рядов клеток, масса их 4-6 %. Семенные оболочки тонки, хрупки, состоят из пигментного и гиалинового слоев, их масса 2-2,5 %. В состав оболочек входят пентозаны и гемицеллюлозы (43-45 %), клетчатка (18-22 %), азотистые вещества (4-5 %), в небольшом количестве сахара, жиры; их зольность 4-5 %. Оболочки не представляют пищевой ценности и в процессе переработки удаляются, так как попадание их в готовую продукцию снижает их внешний вид и пищевую ценность.  
       Алейроновый слой состоит из одного ряда крупных толстостенных клеток, заполненных мелкозернистым содержимым. В состав алейронового слоя входит около 40 % белков (альбумины, глобулины), 10 % жира, 6 % сахара, 10 % клетчатки, 10-13 % золы, водорастворимые витамины, гемицеллюлозы, пентозаны; их масса 4-9 %. Так как оболочки клеток состоят из неусваиваемых углеводов, при переработке в сортовую муку алейроновый слой отбрасывают.  
       Эндосперм занимает всю внутреннюю часть зерна; состоит из крупных паренхимных клеток, заполненных крахмалом и частицами белков. В зависимости от степени заполнения клеток, обусловленной различным содержанием белков и степенью их связи с крахмальными зернами, размером и формой крахмальных зерен, эндосперм может быть стекловидным, мучнистым, частично стекловидным. Стекловидная пшеница отличается от мучнистой более высоким содержанием белка, большой плотностью и твердостью, что способствует увеличению выхода муки высших сортов и с более высокими технологическими показателями.  
        В состав эндосперма входят (%, в пересчете на сухое вещество): крахмал - 80, белки - 14 (преимущественно, клейковинообразующие глиадин и глютенин), сахара - 2, жир - 1, пентозаны 2, клетчатка - 0,15 %. Продукты, полученные из эндосперма, отличаются хорошим вкусом , цветом высокой усвояемостью, но содержат незначительное количество зольных элементов и витаминов, что снижает их биологическую ценность.  
Зародыш 5 отделен от эндосперма щитком, имеет две почки: листовую и корешок. Состав зародыша, %: жиры - 12-15; углеводы - 20-25; белки - 40; клетчатка - 2; зола- 6; много витаминов, активных ферментов; их масса 2-3 %. При переработке зародыш удаляют, так как он содержит много жиров, представленных глицеридами непредельных жирных кислот, легко разлагающихся и прогоркающих.  
        Состав зерна пшеницы в целом, в %: влаги - 15; крахмала - 65-68; белков - 15; сахаров - 3; жиров - 2-2,5; гемицеллюлоз - 8; клетчатки - 2; золы - 2.  
Белки пшеницы представлены в основном нерастворимыми в воде глиадином и глютенином, которые при набухании увеличиваются в 200-300 раз, образуя клейковину. Пшеничные белки содержат все незаменимые аминокислоты, хотя метионин и лизин в недостаточном количестве.  
Углеводы представлены крахмалом, клетчаткой, пентозанами и сахарами - сахарозой, глюкозой, фруктозой, при прорастании появляется мальтоза.  
Жиры содержат олеиновую, пальмитиновую, линолевую и линоленовую кислоты, легко прогоркают; из жироподобных веществ встречаются фосфолипиды, стерины, каратиноиды и витамин Е - токоферол.  
Из зольных элементов в пшенице обнаружены фосфор, калий, магний, меньше железа, кальция, микродозы марганца, мели, цинка.  
В пшенице содержатся витамины В1, В2, В6, РР, Е, Н.  
        Классификация пшеницы: на территории Российской Федерации выращивают мягкую пшеницу (90 %), твердую и в небольшом количестве полбу.  
        Мягкая пшеница (Triticum aistivum или Triticum vulgare) отличается рыхлым безостным колосом или с остями средней длины, направленными в сторону от стержня колоса; стебель - полая соломина; форма зерна - овальная, округлая; цвет от красно-коричневого до светло-желтого; бородка хорошо различима; бороздка глубокая, образует в зерне замкнутую линию; консистенция эндосперма различная - от мучнистой до стекловидной. Зерно мягкой пшеницы используют для выработки хлебопекарной и кондитерской, в небольшом количестве - макаронной муки.  
       Твердая пшеница (Triticum durum) значительно отличается от мягкой: колос плотный с длинными остями, направленными параллельно стержню; соломина заполнена соединительной тканью; зерно длинное; цвет от светлого до темно-янтарного; бородка развито слабо, не различима; бороздка открытая, неглубокая; эндосперм стекловидный. Используют твердую пшеницу для производства макаронной муки и в качестве улучшителя для хлебопекарной.  
       Полба (Triticum monococcum и Triticum dicoccum) - ненастоящая пшеница, имеет зерно, покрытое цветочными пленками. Распространена мало, используется для производства крупы.  
       Товарная классификация пшеницы предусматривает деление на типы в зависимости от ботанических (твердая, мягкая, краснозерная, белозерная) и биологических (яровая, озимая) особенностей и на подтипы в зависимости от окраски зерна и общей стекловидности. С делением зерна на типы и подтипы связана технологическая характеристика пшеницы. Для пшеницы ГОСТ 9353-90 введено деление на классы, показывающее дальнейшее ее использование.  
        По технологическим достоинствам мягкую пшеницу делят на три группы.  
        Сильная - пшеница некоторых селекционных сортов, имеющая зерно с высоким содержанием белка (более 14 %0, стекловидность не менее 60 %, дающая высокий выход сырой клейковины хорошего качества. Мука из такой пшеницы образует упруго-эластичное, не разжижающееся тесто, хлеб получается большого объема и правильной формы. Особенность сильной пшеницы - способность улучшать хлебопекарные достоинства помольных партий смесей сильной и слабой пшеницы, называется улучшителем, пригодна для изготовления макаронной муки.  
        Слабой называется доброкачественная пшеница, отличающаяся низким содержанием белка (менее 11 %), мучнистым эндоспермом с общей стекловидностью менее 40 %, низким выходом клейковины, недостаточно эластичной. Мука из такой пшеницы дает хлеб малого объема, сильно расплывающийся. Мука пригодна для кондитерского производства.  
        Средняя пшеница является наиболее распространенной группой: имеет средние показатели: в помольных партиях, используемых для выработки хлебопекарной муки, составляет большую часть, называется наполнителем. Используется пшеница преимущественно для выработки муки хлебопекарной, макаронной, кондитерской; крупы манной, пшеничной, "Полтавка", "Артек", крахмала, спирта.  
       Рожь - вторая по значению хлебная культура. Образует соцветие в виде рыхлого короткоостистого колоса призматической или веретенообразной формы. Являясь перекрестно-опыляющейся культурой, рожь не имеет резкого различия между ботаническими разновидностями. Известны две формы культурной ржи - озимая и яровая. Урожайность - 25-30 центнеров с гектара.  
       Зерно ржи по внешним признакам отличается от пшеницы: оно более длинное и тонкое, зародышевый конец явно заострен; бородка глубокая, но менее развита,чем у пшеницы; на тупом конце зерна имеется бороздка, едва различимая. Так как масса одного зерна ржи почти в 1,5 раза меньше, чем у пшеницы, в равных по массе партиях число зерен ржи и их суммарная поверхность значительно больше. Общая стекловидность зерна ржи составляет 40%.  
        Рожь отличается химическим составом зерна, в %: крахмал - 63, белки - 10-12, жир - 2,5, сахара - 5-6, клетчатка - 2,5, пентозаны - 9-10, зола - 2, витаминов (В1, В2, РР) меньше, чем у пшеницы, ферменты (a-,b-амилаза) более активные.  
        Существенная разница заключается в том, что в обычных условиях белки ржи при набухании не образуют клейковину. Доля альбуминов, глобулинов и продуктов их гидролиза составляет около половины всех азотистых веществ ржи. По аминокислотному составу белки ржи более полноценные.  
        Крахмал ржи отличается низкой температурой клейстеризации (46-62 градуса), высокой вязкостью и медленным старением клейстера, что обуславливает медленное черствение ржаного хлеба. В зерне ржи имеется большое количество сахаров, растворимых геми-целлюлоз и гумми-слизей, состоящих на 75-80 % из высокомолекулярных пентозанов, дающих вязкие растворы.  
       Жиры ржи более устойчивы благодаря присутствию токоферолов.  
Характерным для ржи является общее высокое содержание водорастворимых веществ, составляющее 12-17 %.  
Используют рожь для производства хлебопекарной муки и красного ржаного солода. Хлебопекарные особенности муки из ржи зависят от физико-химических свойств крахмала, растворимых белков и слизей, обусловливающих вязкость теста.

       Кукуруза в мировом производстве зерна наряду с пшеницей и рисом занимает одно из первых мест. Урожайность - 50 ц зерна или 300-600 ц зеленой массы с 1 гектара.  
       Початок кукурузы состоит из рыхлого стержня и укрепленных на нем 400-600 зерен. В зрелом початке на долю зерна приходится 75-78 %. Зерно кукурузы разнообразно по размеру, форме, консистенции и окраске. Оно может быть: зубовидным - крупным со вдавленной вершиной, полустекловидным; кремнистым - средним с выпуклой вершиной, почти полностью стекловидным; крахмалистым - овальным, мучнистым; лопающимся - мелким, овальным или заостренным, стекловидным. По цвету различают зерно белое и желтое. Плодовые и семенные оболочки составляют 7-9 %, зародыш - 10-11 %.  
      Химический состав кукурузы, %: крахмал 65-68, белки 12-15, жиры 6, сахара, клетчатка, пентозаны, минеральные вещества. Крахмал представляет большую ценность в пищевом, кормовом отношении и как сырье для выработки различных продуктов, но отличается высокой температурой клейстеризации и быстрым старением клейстера; поэтому применение кукурузной муки в хлебопечении нежелательно. Жиры составляют 35-45 % массы зародыша, используются для получения кукурузного масла.  
Используется кукуруза для производства: крахмала, крахмальной патоки, декстринов, глюкозы, модифицированных крахмалов; муки фуражной, частично хлебопекарной и текстильной; крупы, деликатесных изделий; кукурузного масла; в фуражных целях.

        Ячмень - пленчатая культура, плодовая оболочка прочно срослась с цветочной, масса оболочек 9-14 %; морозо- и жароустойчив.  
Химический состав, в %: крахмал 60, белки 12, сахара 5, минеральные вещества, гемицеллюлоза. Крахмал дает вязкий, быстростареющий клейстер. Ячмень богат сахарами - сахарозой, рафинозой, содержит некоторое количество мальтозы и декстринов; имеет активный амилолитический комплекс ферментов.  
        Используется ячмень для производства крупы ячневой и перловой, солода (пивоваренного, спиртового, белого хлебопекарного), муки для выработки некоторых национальных изделий народов Сибири и Севера; хлебопекарные достоинства муки низкие.

       Овес - типичный хлебный злак: зерно пленчатое, белое или желтое, овально-удлиненное или веретенообразное; имеет бороздку и опушение, покрывающее всю поверхность; масса пленок 28 %; соцветие - метелка.  
Химический состав, %: крахмал 50, белок 12, жир 6. В составе углеводов овса имеются водорастворимые слизеобразующие полисахариды-гумми, определяющие свойства овсяной крупы и изделий из нее.  
Используется овес для получения крупы (овсяная, "Геркулес", "Толокно"), муки для кондитерского производства и детского питания, спиртового солода, фуража.

       Рис произрастает в странах с тропическим и субтропическим климатом (Юго-Восточная Азия); для выращивания необходимо большое количество света, тепла и влаги. Рис относится к просовидным злакам; зерно пленчатое, масса пленок около 20 %; форма зерна овальная или продолговатая; бородка и бороздка отсутствуют.  
       Химический состав, %: крахмал 70 (в крупе 80), белок 8. Крахмал обладает высокой водопоглотительной способностью, что обуславливает его кулинарную обработку.  
       Используют рис как крупяную культуру (обрушенный, шлифованный, полированный, дробленый), для производства муки и крахмала. Бобовые культуры имеют перистые листья, прямой или вьющийся стебель, хорошо развитую корневую систему. На корнях культур имеются утолщения - клубеньки, образованные колониями бактерий, усваивающих азот из воздуха; поэтому бобовые культуры обогащают почву азотом. Плод бобовых - боб.  
       Химический состав: Бобовые культуры отличаются высоким содержанием белков: горох, фасоль 30 %, соя более 40 %. Белки содержат все незаменимые аминокислоты с сбалансированном состоянии. Набухают белки слабо, при кулинарной обработке требуют длительного теплового воздействия. Крахмала содержится 50-60 %, в сое 1-2 %. Соя отличается высоким содержанием жира и сахаров - по 20 %; в арахисе жира 50 %, белка 20 %.  
        Используют бобовые культуры как крупяные (горох, фасоль, чечевица), для консервирования (зеленый горошек, фасоль, бобы), для производства муки для кондитерской (соя) и пищеконцентратной (горох) промышленности, в кондитерском производстве (арахис), для получения соевого масла.