ТЕХНОЛОГІЯ ЗБЕРІГАННЯ ТА ПЕРЕРОБКИ ПРОДУКЦІЇ РОСЛИННИЦТВА

Електронний посібник

Головна

Анотація

Теоретичні відомості

Додатки

Список використаних джерел

Укладачі

РОЗДІЛ 4

ОСНОВИ ПЕРЕРОБКИ ЗЕРНОВИХ ТА ОЛІЙНИХ КУЛЬТУР

4.1. Виробництво борошна

Технологія і техніка переробки зерна від їх зародження та до створення сучасних борошномельних заводів пройшли довгий і складний шлях розвитку.

Спочатку зерно мололи на зернотерках. Поява млинів, що приводилися в дію за допомогою потоку води, характеризує якісно новий етап розвитку продуктивних сил рабовласницького суспільства – створення першої машини з механічним приводом. Лише в Х ст. в Європі для приведення в дію млинів почали використовувати силу вітру – з’явилися вітряки. На території України водяні і вітряні млини стали використовувати лише в ХV–XVI ст. На початку XIX ст. у млинах почали використовувати нове джерело рушійної сили – пару, що мало важливе значення в розвитку техніки для виробництва борошна.

У 1824 p. батько і син Черепанови побудували паровий двигун продуктивністю чотири кінські сили, який приводив у дію жорна, що переробляли до 90 пудів (15 т) зерна за добу. В 1822 р. механік Марк Міллер створив машину, яка подрібнювала зерно стальними вальцями. У 1834 р. швейцарський інженер Зульцберг вдосконалив конструкцію вальцьового станка, встановивши на ньому чавунні вальці та внісши інші зміни в його конструкцію. З цього часу вальцьові станки почали витісняти млини з жорнами.

Наступними етапами розвитку борошномельного виробництва стало винайдення трієрів, розсівів, сепараторів, аспіраторів. Отже, борошномельне виробництво пройшло шлях майже в шість тисяч років – від ступок і зернотерок до сучасних великих борошномельних заводів.

Для виготовлення хліба використовують борошно із зерна м’якої склоподібної пшениці з достатнім вмістом білка (до 14%) і клейковиною високої якості. У кондитерській промисловості, навпаки, використовують борошно із пшениці, в якому вміст білка до 9-11%, а вміст крохмалю великий. Тверда пшениця – основна сировина для виготовлення високоякісних макаронних виробів.

Основна маса пшеничного зерна складається з його внутрішньої частини – ендосперму, з якого одержують найцінніші сорти борошна. Клітини ендосперму містять крохмаль і білкові речовини, а зовнішня оболонка (алейроновий шар) – білок та жири. Для одержання борошна вищого сорту алейроновий шар зерна потрібно видалити, оскільки він погано засвоюється організмом людини.

Зародок зерна містить багато білка, жирів, цукрів, вітамінів та ферментів. Під час переробки зерна на борошно зародок також намагаються виділити, тому що він погано подрібнюється та містить жир, який швидко гіркне, викликаючи швидке псування борошна.

Зовні зерно покрите плодовою і насінною оболонками, кожна з яких складається із трьох шарів. Для одержання високоякісного білого борошна намагаються виділити всі шість шарів оболонок та борідку, оскільки вони майже не засвоюються організмом людини.

Основною сировиною для виготовлення борошна є зерно пшениці і жита, тому що воно має високу харчову цінність. Борошномельна властивість зерна визначається співвідношенням між окремими його частинами та хімічним складом (табл. 4.1, 4.2, 4.3).

Таблиця 4.1

Масове співвідношення складових частин зернівки пшениці і жита, %

Складова частина зерна	Пшениця	Жито
Плодові оболонки	4,2-6,3	4,8-5,5
Насінні оболонки	3,1-4,8	1,9-2,8
Алейроновий шар	6,0-10,5	10,0-13,0
Ендосперм	74-85	75-79
Зародок	1,4-3,1	3,4-4,0

Таблиця 4.2

Середнє значення хімічного складу зерна пшениці

Зерно і його частини	Вміст, % на суху речовину
	білка	клітковини	крохмалю та інших вуглеводів	жиру	золи
Ціле зерно	16,06	2,76	76,76	2,24	2,18
Ендосперм	13,91	0,25	84,61	0,78	0,45
Оболонки з алейроновим шаром	28,75	16,20	36,76	7,78	10,51
Зародок	41,30	2,45	34,89	15,04	6,32

Таблиця 4.3

Середнє значення хімічного складу зерна жита

Зерно і його частини	Вміст, % на суху речовину
	білка	клітко-вини	крохмалю та інших вуглеводів	жиру	золи	інших речовин
Ціле зерно	14,03	2,36	65,7	1,74	2,02	14,13
Борошнисте ядро ендосперму	12,61	1,88	63,4	1,14	0,42	10,69
Оболонки з алейроновим шаром	16.00	3,70	48,2	2,40	7,36	22,34
Зародок	40,00	4,41	37,6	10,70	6,43	0,16

Зерно жита за своєю будовою і співвідношенням складових частин подібне до зерна пшениці, але існують деякі особливості. Його використовують переважно для вироблення оббивного і сіяного борошна, при виробництві якого не потрібне ретельне відокремлення оболонок від ендосперму. При розмелюванні зерно жита веде себе як пластичне, а не як крихке тіло.

До особливостей хімічного складу зерна жита, на відміну від зерна пшениці, відносять менший вміст білків. Крім того, білки жита не утворюють зв’язної клейковини через наявність у їх складі значної кількості слизу, який і перешкоджає формуванню зв’язної клейковини. Крохмалю в зерні жита менше і він легше клейстеризується порівняно із пшеничним.

За харчовою цінністю житній хліб не поступається пшеничному, до того ж біологічна цінність житнього хліба вища, оскільки білок краще збалансований за вмістом незамінних амінокислот. За однакового виходу борошна в житньому хлібі міститься більше деяких вітамінів та мінеральних речовин.

Вихід і сорти борошна. Борошно – цінний продукт помелу зерна, який використовують для виробництва хліба, макаронних і кондитерських виробів, а в невеликій кількості – в текстильній і хімічній промисловості.

За рахунок зернових продуктів людина використовує близько 52-62 % загальної кількості вуглеводів. Рід зерна, з якого вироблене борошно, визначає його вид (борошно пшеничне, житнє та ін.).

Виробничий процес переробки зерна на борошно у великих державних борошномельних заводах і сільськогосподарських млинах залежить від таких факторів: 1) якості зерна, яке надходить на переробку; 2) ступеня досконалості технологічного процесу; 3) стану технологічного обладнання; 4) кваліфікації кадрів.

Борошномельні властивості зерна виявляються в процесі переробки на борошно і визначаються загальним виходом борошна і його якістю. Виходом називають кількість борошна, виробленого із зерна в результаті помелу. Вихід виражають у відсотках до маси переробленого зерна. Так, може бути 100 %-й вихід (практично 99,5%-й), коли все зерно перетворене на борошно, воно неоднорідне за розмірами часточок, до складу яких входить ендосперм з оболонками.

Борошномельні заводи виробляють борошно різних виходів і сортів. Пшеничне: 96% – оббивне (односортне); 85% – другого сорту (односортне); 78 % – двосортне і трисортне; 77% – односортне (поліпшене другого сорту); 75% – трисортне; 72% – першого сорту (односортне); 70% – двосортне або односортне, житнє: 95% – оббивне (односортне); 87% – шеретоване (односортне); 78% – двосортне; 63% – сіяне (односортне).

Крім того, виробляють односортне борошно із суміші зерна пшениці і жита: пшенично-житнє (70% пшениці і 30% жита) з виходом 96% і житньо-пшеничне (60% жита і 40% пшениці) з виходом 95%.

Залежно від схеми помелу в межах встановленого виходу можна виробляти борошно одного або кількох сортів. Так, при загальному виході борошна 78% можна одержати борошно двох або трьох сортів. Загальний вихід борошна переважно становить не менше 70%, тому що в нормально виповненому зерні пшениці вміст ендосперму досягає 81–85%.

Порівнюючи біохімічний склад різних сортів пшеничного і житнього борошна, слід зазначити, що найбільш близьким за біохімічним складом до зерна є оббивне борошно. В ньому лише на 0,07–0,1% менше золи і на 0,15–0,20% менше клітковини внаслідок видалення невеликої кількості оболонок, Вміст інших компонентів оббивного борошна майже збігається із вмістом їх у зерні.

В борошні вищих сортів міститься менше білка, жиру, клітковини, золи і цукрів порівняно з борошном нижчих сортів. Це пояснюється тим, що борошно вищих сортів формується із внутрішніх шарів ендосперму, які складаються переважно з крохмалю і білків високої якості. Борошно вищих сортів пшениці і жита містить мінімальну кількість вітамінів групи В та мінеральних речовин, що здебільшого знаходяться в периферійних частинах зерна і не попадають у борошно. Тому борошно вищих сортів вітамінізують.

Порівнюючи якість пшеничного і житнього борошна за біохімічним складом та іншими показниками, зазначаємо, що житнє борошно містить на 10–15% менше білків, які за звичайних умов не утворюють клейковини. Менше в житньому борошні крохмалю в результаті збільшення кількості клітковини, цукрів, слизу, що пов’язано з хімічним складом зерна жита.

Технологія одержання борошна. Технологія виробництва борошна складається з: очищення зерна і його підготовки до помелу в зерноочисному; переробки зерна на борошно в розмельному відділеннях.

У розмельному відділенні борошномельного заводу із зернової маси видаляють органічні і неорганічні домішки за допомогою сепараторів, аспіраторів, кукіле- та вівсюговідбірних машин, магнітних сепараторів; очищають поверхню зерна від пилу і бруду, видаляють борідку, оболонки і зародок, використовуючи для цього оббивні машини з абразивними та стальними циліндрами, а також щіткові й мийні машини.

У процесі обробітку зерна в зерноочисному відділенні змінюється тільки його зольність на (0,10–0,15%) внаслідок видалення пилу та бруду, а також частково поверхневих шарів і зародка, які мають підвищену зольність.

Після очищення другою важливою операцією підготовки зерна до помелу є його кондиціювання.

Водно-тепловий обробіток (ВТО), або гідротермічний обробіток, – це сукупність заходів при підготовці зерна до переробки, в результаті яких посилюється еластичність оболонок та послаблюються зв’язки між оболонками й ендоспермом, змінюються біологічні властивості зерна і борошна та якість клейковини, знижується зольність борошна, збільшується активність ферментів.

На характер взаємодії зерна з водою впливають також його сорбційні властивості, параметри вологоносія та навколишнього середовища. Зерно більших розмірів поглинає воду повільніше, тому що його поверхня, віднесена до одиниці маси, є меншою. Зерно з високою склоподібністю поглинає воду повільно, тоді як зерно з борошнистим ендоспермом – досить інтенсивно.

В зерновій масі окремі зерна мають різну водовбирну здатність. Так, за середньої вологості зерна 16,2%, вологість окремих зерен становить від 12 до 35%. Вміст вологи в різних частинах зернівки також неоднаковий. Якщо вологість ендосперму менша за вологість зерна на 0,9–1,7%, то вологість оболонок більша на 8–14%, причому в ендоспермі вода поширюється повільніше, ніж в оболонках.

Процес взаємодії зерна з водою поділяють на три етапи: початковий – тривалістю 0,5–1 год (відбувається вологонасичення плодових та насінних оболонок алейронового шару і зародка); основний – тривалістю 5–12 год (волога проникає в ендосперм); заключний – триває добу і більше (завершується розподіл вологи по всіх частинках зернівки).

На кількість води, що поглинається зерном, впливає також температура. Із підвищенням температури його вбирна здатність збільшується. При підвищенні температури підвищується кінетична енергія молекул води і відповідно інтенсивність внутрішнього вологоперерозподілу в зерні.

Вологість зерна залежно від типового складу перед першою дранною системою потрібно підтримувати на рівні 15–16,5%.

Розрізняють холодне і гаряче кондиціювання зерна. Найпоширенішим способом гідротермічної обробки (ГТО) є холодне кондиціювання, яке ділиться на два види: без підігрівання зерна і води та з підігріванням зерна і води.

Холодне кондиціювання без підігрівання зерна і води проводять за умови, коли температура зерна і води не нижче 18–20°С, тобто це характерно для літніх умов. Взимку, коли температура зерна і води більш низькі та утруднюються умови проникнення вологи в зерно, використовують холодне кондиціювання з підігріванням. При цьому температуру зерна доводять до 20–25°С, а води – до 40–50°С. Основним недоліком холодного кондиціювання зерна є необхідність тривалого його відволожування, що потребує будівництва бункерів великої місткості.

Для гарячого кондиціювання використовують спеціальні апарати – кондиціонери. Зерно, зволожене до 14–16% проходить теплову обробку у кондиціонері за температури 45–57°С. Температурний режим обробки і її тривалість (11–12 год) залежать від якості клейковини, склоподібності та інших показників.

Після ГТО зерно змішують за певною рецептурою, тобто складають помельні суміші. Далі зерно через магнітні сепаратори надходить у розмельне відділення.

Види помелів. У борошномельному виробництві помелом називають сукупність зв’язаних між собою технологічних операцій з переробки зерна на борошно, під час яких намагаються повністю добути із зерна ендосперм у вигляді борошна або подрібнити на борошно все зерно.

Основні принципи помельного процесу – безперервність, послідовність і паралельність ведення технологічних операцій.

Помели бувають разові і повторювальні (багаторазові). Останні, в свою чергу, поділяють на прості і складні. Сортове борошно можна отримати лише за повторювальних помелів, просте – під час разових.

Разові помели. Цей вид помелу є найпростішим способом подрібнення зерна на борошно – пропусканням його через подрібнювальний механізм або машину (жорнові посади, молоткові дробарки) для одержання борошна з достатнім ступенем подрібнення. Борошно разового помелу має низьку якість. Усі подрібнені оболонки разом з ендоспермом попадають у борошно, що надає йому темного кольору та зменшує харчову цінність.

Разові помели отримують, подрібнюючи зерно на жорнах, зроблених з природного або штучного каменю (рис. 21). Одне із жорен закріплюється нерухомо (лежень), а друге (бігунок) – обертається з коловою швидкістю 10–12 м/с. Зерно засипається в отвір в центрі бігунка і при його обертанні затягується в простір між жорнами. На робочій частині жорен за певними правилами насічені борозенки завглибшки 7–12 мм, тому зерно при надходженні між жорнами розтирається до складу борошна. Продуктивність жорнового посаду – 100–125 кг зерна на добу на 1 см діаметра жорен. Останні виготовляють діаметром 55, 76, 100 і 120 см. Отже, за діаметра жорен 1 м виробіток досягає приблизно 10–12 т борошна на добу.

Для поліпшення якості борошна разового помелу з нього відбирають деяку кількість крупних оболонок – висівок. Суміш подрібнених продуктів, яку одержують після подрібнення, просівають на буратах або центрифугах (призматичних чи циліндричних рамах, обтягнутих шовковими або металотканинними ситами з певними розмірами вічок) і відібрані сходом висівки направляють окремим потоком. Борошно стає більш однорідним, внаслідок чого якість його поліпшується.

Повторювальні помели – це більш досконалі способи помелу порівняно з разовими. Спосіб багаторазового помелу полягає в тому, що зерно подрібнюється не за один пропуск, а поступово, послідовно проходячи через кілька розмелювальних машин. Багаторазові помели можна проводити різними способами: простим (одержується борошно з більшим вмістом частин оболонок) і складним (виробляється борошно з меншим вмістом оболонок зерна, тобто кращої якості).

Рис. 21. Розбивка робочої поверхні жорна

Багаторазові помели проводять переважно такими способами:

1. Зерно подрібнюють послідовно в кількох розмелювальних машинах. Після кожної машини подрібнена суміш направляється на просіювання, де з неї висівається готове борошно, а великі часточки направляються у наступні розмелювальні машини. Цей процес повторюють доти, поки всі часточки не перетворяться на борошно. Так одержують оббивне борошно.

2. Після подрібнення зерна суміш просіюють, відбираючи борошно, а також часточки, крупніші за борошно, які залежно від розмірів та якості групують в окремі потоки, після розмелу яких одержують борошно різної якості. Крім борошна, за такою схемою переробки одержують висівки. Цей спосіб використовують також при виробництві житнього борошна – оббивного і сіяного.

3. Якщо одержану суміш після подрібнення розсортовують за розмірами та якістю, обробляють в ситовійних машинах і вальцьових станках шліфувальних систем (збагачення), то одержують борошно різних сортів. Помел проводять так, щоб при відділенні оболонок від ендосперму, останній менше подрібнювався. Біле борошно високої якості одержують із спеціально збагачених крупок. Так одержують пшеничне сортове борошно.

Одержання пшеничного і житнього борошна. При виробництві борошна процес подрібнення зерна і проміжних продуктів є одним із головних, оскільки він впливає на вихід і якість готової продукції. Подрібнення зерна – одна з найбільш енергоємних операцій.

Подрібнення – це процес руйнування твердих тіл під дією ударних або стираючих зовнішніх сил. Розрізняють два види подрібнення: просте, за якого всі складові частини зерна подрібнюються рівномірно для одержання однорідної суміші, і вибіркове, за якого тверді тіла, неоднорідні за складом, руйнуються для одержання часточок певних розмірів.

У борошномельній промисловості під час простих помелів зерна пшениці і жита, наприклад, на оббивне борошно, використовують метод простого подрібнення, за складних помелів для одержання сортового борошна високої якості – метод вибіркового подрібнення.

Основні вимоги, що ставляться до процесу подрібнення за сортових помелів зерна пшениці і жита, зводяться до одержання максимальної кількості проміжних продуктів у вигляді крупок і дунстів високої якості, їх шліфування та повного подрібнення борошна. Тому процес подрібнення зерна пшениці за сортових помелів складається з трьох етапів: крупоутворення з вилученням оболонок (драний процес), збагачення проміжних продуктів (шліфувальний процес); тонке подрібнення збагачених проміжних продуктів з вилученням оболонок, що залишилися (розмелювальний процес).

Кожний процес, у свою чергу, складається з кількох драних систем, кількість яких визначається видом помелу і технічним оснащенням заводу, Якщо на переробних системах здійснюють подрібнення зерна і його часточок, то такі системи називаються драними, або крупоутворювальними, і позначаються римськими цифрами (І, ІІ, ІІІ і т.д.). Системи машин (вальцеві верстати + розсійники, з дещо іншим режимом роботи), які здійснюють подрібнення проміжних продуктів (крупок і дунстів), називаються розмельними і позначаються арабськими цифрами (1, 2, 3 і т.д.).

Призначення драного процесу полягає в тому, щоб добути з ендосперму на перших драних системах максимальну кількість проміжних продуктів у вигляді крупок різних розмірів і дунстів (це середня фракція продукту між дрібною крупою і борошном) з мінімальною зольністю та невеликою кількістю борошна. На наступних драних системах – відокремити від оболонок часточки менших розмірів, які називають крупками і дунстами, а найдрібніші – борошном.

Крупні, середні і дрібні крупки, а також дунсти, значно відрізняються між собою не тільки за розмірами (розмір крупок від 0,35 до 3,25 мм, а дунстів від 0,2 до 0,35 мм), а й за добротністю, тобто відносним вмістом ендосперму та оболонок. Якщо ці суміші подрібнити у вальцьових станках, то якість виробленого борошна буде низькою внаслідок попадання в нього оболонок, тому основним призначенням процесу сортування крупок і дунстів за добротністю є їх розділення за якістю. Виділення часточок, якість яких близька до якості ендосперму, необхідне для того, щоб одержати максимальну кількість високоякісного борошна з мінімальним вмістом у ньому подрібнених часточок оболонок зерна. Процес сортування крупок і дунстів за добротністю називається процесом збагачення.

Рис. 22. Технологічна схема драних систем

Цей процес здійснюється на ситовійних машинах, які розділяють суміш на фракції, що відрізняються аеродинамічними властивостями, розмірами, густиною та формою часточок.

За структурою цей технологічний процес поділяється на системи, які збагачують окремо крупні, середні і дрібні крупки та дунсти.

Принцип дії ситовійних машин – просіювання на плоских решетах в умовах висхідного потоку повітря. При сильній дії повітря та прямолінійно-зворотному рухові ситового корпусу різні компоненти суміші розшаровуються. Повітря, що засмоктується з підрешітного простору, пронизує всі три яруси решіт і надходить в аспіраційну систему. У міру розрихлення шару продукту повітрям часточки з найбільшою густиною переміщуються вниз до решіт, а часточки з найменшою густиною та найбільш шорсткі переміщуються вгору. Часточки, що мають більшу густину, переважно ендосперм (низькозольні), швидко опускаються на поверхню решіт і просіюються.

У результаті збагачення з кожної ситовійної системи можна одержати п’ять–шість продуктів, різних за крупністю та якістю (один–три сходи і один–чотири проходи).

Збагачені в ситовійних машинах крупки залежно від якості направляють на верстати шліфувальних і розмельних систем для подальшого подрібнення.

Шліфуванням у борошномельному виробництві називається звільнення крупок (крупних, середніх, дрібних) від оболонок, що зрослися з ними, пропусканням через вальцьові станки.

За сортових помелів пшениці залежно від продуктивності заводу використовують п’ять шліфувальних систем. Після шліфування великі крупинки за розмірами стають середніми, середні – дрібними, а дрібні – дунстами. Режим роботи шліфувальних систем повинен забезпечити найповніше відокремлення оболонок від крупок з найменшим подрібненням останніх та мінімальним утворенням борошна (не більше 12–15%).

Завершальним етапом у технологічному процесі виробництва борошна є розмельний процес – подрібнення на борошно крупок та дунстів, одержаних у драному і шліфувальному процесах й звільнених від оболонок при збагаченні. З кожної розмельної системи намагаються одержати максимальну кількість борошна з мінімальним вмістом золи. Вибір кількості розмельних систем залежить від продуктивності борошномельного заводу, виду помелу, міцності подрібнених продуктів, стану розвитку драного, ситовійного і шліфувального процесів. Кількість розмельних систем за сортових помелів пшениці становить 8–14.

Зберігання борошна. Борошно – це велика кількість дрібних часточок, що втратили захисні оболонки, у зв’язку з чим воно гірше зберігається порівняно із зерном. Під час зберігання у ньому відбуваються біохімічні та мікробіологічні процеси, які можна поділити на позитивні, що поліпшують якість борошна, та негативні, що погіршують його якість. До позитивних процесів відносять дозрівання і вибілювання борошна. Пшеничне борошно, використане зразу після помелу високоякісного зерна для випікання хліба, має низькі якісні показники. Тісто з такого борошна липке, швидко розріджується, тому хліб утворюється малого об’єму. Лише через певний період зберігання борошно набуває необхідних технологічних якостей. Поліпшення хлібопекарських якостей борошна під час зберігання називається дозріванням.

Протягом періоду дозрівання в борошні проходять фізичні, колоїдні і біохімічні процеси. В ньому змінюються колір, кислотність, білково-протеїновий і вуглеводно-амілазний комплекси, вміст вологи та жиру. Важливу роль у підвищенні сили пшеничного борошна під час дозрівання відіграє гідроліз жиру. Ненасичені жирні кислоти, які утворюються при цьому, змінюють фізичні властивості клейковини, зміцнюючи її та тісто. Однією з причин підвищення сили борошна в період дозрівання є зміна білково-протеїнового комплексу під впливом окислювальної дії, насамперед кисню повітря.

Процес побіління борошна відбувається в усіх видів і сортів як пшеничного, так і житнього борошна. Це результат окислення киснем повітря пігментів зерна (каротину і ксантофілу), які при цьому знебарвлюються.

Дозрівання борошна відбувається інтенсивно за температури 20–25°С і практично не виявляється в умовах, близьких до 0°С. Відносно тривалості дозрівання поки що немає точних даних. За одними даними свіжозмелене борошно вищого, І і II сортів при зберіганні в приміщенні, яке не опалюється, в мішках, досягає оптимальних хлібопекарських якостей (закінчує дозрівання) протягом 1,5–2 міс., а оббивне борошно в тих самих умовах – через 3–4 тижні. За іншими даними строк дозрівання пшеничного борошна становить 1–2 міс., а житнього – вдвоє менше.

За тривалого зберігання борошна (понад 3–4 міс) та за температури 15°С в борошні з’являються гіркий смак та неприємний запах згірклої олії. Це є наслідком негативного біохімічного процесу, що пов’язаний з розкладанням жиру та його окисленням киснем повітря, внаслідок чого утворюються кислоти, які збільшують кислотність борошна. Крім того, при зберіганні борошно може прокисати в результаті розвитку в ньому бактерій, які зброджують цукор з утворенням кислот, та пліснявіти внаслідок активної життєдіяльності плісеневих грибів.

Для зберігання борошна в господарствах виділяють сухі, добре продезінфіковані склади. Борошно затарюють у мішки масою 50 кг й укладають у штабелі заввишки до 6–8 мішків так, щоб вони не розвалювалися (трійником або п’ятериком). Нижній ряд мішків кладуть на дерев’яний підтоварник. Якщо борошно зберігається тривалий час, то через кілька місяців верхні мішки перекладають униз, а нижні – вгору, що запобігає злежуванню борошна, втраті ним сипкості та перетворенню на моноліт.

За умовами зберігання, станом і якістю борошна встановлюють систематичний контроль. Температуру повітря перевіряють щотижня на висоті 1,5 м від підлоги і за потреби продукцію провітрюють щодня. Крім того, раз на місяць перевіряють температуру повітря на рівні нижнього, середнього та верхніх рядів мішків штабеля. Температуру борошна вимірюють при надходженні його на склад, а потім при зберіганні два рази на місяць, якщо температура повітря в складі вище 10°С, і один раз на місяць, якщо вона є нижчою 10°С. Відносну вологість повітря перевіряють у встановлені строки. Температуру і відносну вологість повітря записують у спеціальний журнал.

Для визначення смаку, запаху і зараженості шкідниками борошна від кожного штабеля відбирають середню пробу відповідно до методики, що розроблена стандартом: за температури борошна 10°С і нижче не рідше одного разу на місяць, а за температури вище – 10°С – два рази на місяць. Основним технологічним показником, після якого припиняють подальше зберігання борошна, є його кислотність: для пшеничного – 4°С, для житнього – 4,5–5°С.

4.2. Технологія переробки зерна на крупи

Технологічні властивості зерна круп’яних культур поділяють на три групи: загального стану, круп’яних властивостей і споживчої якості крупи.

Показники, які характеризують загальний стан зерна, регламентують якість призначеного для переробки зерна за загальними ознаками придатності його для виробництва крупи. До таких показників належать: колір і запах зерна, які повинні бути характерними для нормального здорового зерна; наявність смітних (від 1% в горосі до 3% в гречці і просі) і зернових (від 2% в рису та ячмені і до 6 % в просі) домішок; вологість зерна (від 14,5% для ячменю і 16% для гречки).

Для деяких культур встановлені мінімально допустимі норми вмісту ядра в зерні як показник можливості одержання нормального виходу крупи. Так, для зерна гречки допустимий вміст ядра не менше 71%, для проса – 74, для круп’яного вівса – 60%, для інших культур таке обмеження не передбачено.

Для круп’яного зерна важливими є такі показники, як: плівчастість, однорідність за типовим та сортовим складом, крупність та вирівняність.

Плівчастість – це наявність квіткових насіннєвих або плодових оболонок у зерна круп’яних культур. На плівчастість зерна впливає забур’яненість посівів. Плівчастість зерна виражають процентним відношенням маси виділених квіткових плівок (рису, проса, вівса та ячменю), плодових оболонок (гречки і гороху) до маси чистого зерна. Технологічні властивості круп’яного зерна тим кращі, чим менша плівчастість. Плівчастість – це показник, за допомогою якого можна визначити вміст ядра в зерні та можливий вихід крупи.

Однорідність за типовим і сортовим складом є одним із най–важливіших ознак круп’яних властивостей зерна, оскільки зерно різних типів і сортів відрізняється за структурно-механічними властивостями. Переробка суміші зерна є неможливою, оскільки вона складається з різних за опірністю до руйнування оболонок ядер, що значно знижує вихід крупи та її якості.

Крупність та вирівняність зерна також істотно впливають на вихід і якість крупи. Чим вища крупність зерна, тим кращі його технологічні якості. Крупне зерно кpaще лущиться і з нього одержують менше подрібненої крупи. Вирівняність за крупністю знижує подрібненість ядра, підвищує вихід та поліпшує якість крупи.

Консистенцію ендосперму зерна пшениці та рису визначають за склоподібністю. В круп’яному зерні вона буває склоподібною, напівсклоподібною і борошнистою. Із склоподібного зерна одержують більший вихід крупи кращої якості, оскільки воно при шеретуванні (облущуванні) та шліфуванні менше подрібнюється.

Залежно від виду зерна круп’яної культури, крупи поділяють на види (пшеничні, ячмінні, вівсяні, кукурудзяні, рисові, гречані та ін.), а від технології виготовлення – на різновиди, номери, сорти.

Технологічні операції, які впливають на формування асортименту крупів, це: 1) термічна обробка (звичайні, із скороченим часом варіння, швидкорозварювані і такі, що не потребують варіння); 2) цілісністю ядра (неподрібнені, подрібнені, плющені); 3) спосіб обробки поверхні (нешліфовані, шліфовані); 4) ступенем обробки, від яких залежить крупність (номери), вміст доброякісного ядра і домішок (сорти).

Крупи із скороченим часом варіння одержують з пропареного круп’яного зерна. Для виготовлення швидкорозварюваних крупів проводять зволоження, пропарювання, іноді розплющування і висушування круп деяких культур. Крупи, що не потребують варіння, одержують доведенням круп деяких культур до повної кулінарної готовності, здійснивши їх попереднє очищення, миття, сушіння, плющення, а потім висушивши їх до встановленої вологості.

Пшеничні крупи. Із зерна пшениці виробляють пшеничні шліфовані і манні крупи. Крупи пшеничні шліфовані поділяють на п’ять номерів – від 1 до 5. Крупи № 1–4 називають Полтавськими. П’ятий номер круп має назву Артек. Крупи № 1 мають розміри, які не набагато менші від розмірів цілого зерна (3–3,5 мм) і видовжену форму. Крупи № 2–5 – це подрібнене зерно. Форма крупів № 2 – овальна, № 3, 4 і 5 – округла. Тривалість варіння крупів – від 15 (Артек) до 60 хв (№ 1). Після варіння їхній об’єм збільшується у 4–5 разів. Крупи Полтавські і Артек на товарні сорти не поділяють. Випускають також пшеничні крупи швидкорозварювані і такі, що не потребують варіння. Манні крупи виготовляють не на крупозаводах, а одержують при сортових помелах зерна пшениці в борошно. Рідше ці крупи виготовляють спеціальним розмелюванням твердої пшениці. Манна крупа має дрібні частинки (1,0–1,5 мм) майже чистого ендосперму. Залежно від виду зерна пшениці розрізняють три марки манних крупів: “М”, “Т” і “МТ”. Крупи марки “М” виготовляють із м’якої пшениці, “Т” – з твердої і “МТ” – із м’якої з домішкою твердої пшениці (дурум).

Тривалість варіння манних круп невелика: марки “М” – від 5 до 8 хв, “Т” –10–15 хв. У першому випадку крупи мають більший об’єм, у другому – кращі смак і консистенцію. Крупи марки “МТ” за всіма показниками займають проміжне місце між крупами марок “М” і “Т”. Хімічні речовини манних крупів легко засвоюються, тому вони дуже високо ціняться, особливо у дитячому і дієтичному харчуванні. Манні крупи на товарні сорти не поділяють.

Ячмінні крупи. Залежно від технології виготовлення крупи з ячменю поділяють на перлові і ячні.

Перлові крупи – це ядро зерна ячменю, вивільнене від квіткових плівок і відшліфоване. Виготовляють перлові крупи п’яти номерів – від 1 до 5. Крупи № 1 мають найбільші розміри (3–3,5 мм), а № 5 – найменші (менші від 1,5 мм). Крупи № 1 і № 2 – це відшліфовані цілі зерна ячменю, а № 3, 4 і 5 – подрібнені, відшліфовані його частинки. Форма перлових крупів № 1 і № 2 –видовжена, колір білий або жовтуватий. Крупи № 3, 4 і 5 мають округлу форму і білий колір з темними смужками на місці борозенки. Випускають також перлові крупи із скороченим часом варіння, швидкорозварювані і такі, що не потребують варіння.

Ячмінні крупи – це частинки подрібненого ядра різного розміру і форми. Для їх виготовлення використовують склоподібний ячмінь. Залежно від розміру крупинок ячні крупи поділяють на три номери: 1, 2 і 3. Крупинки мають неправильну форму, гострі грані і жовтувато-сірий колір. Найбільші розміри крупинок у крупах № 1.

Ячмінні крупи варять 40–50 хв, перлові – значно довше – 60–90 хв. Тривалість варіння залежить від розміру крупинок. Крупи № 1 варять довше, ніж крупи № 2, а крупи № 2 – довше, ніж крупи № 3. Ячні і перлові крупи збільшуються в об’ємі у 5–6 разів. У кулінарії їх використовують для приготування каш і супів. Каші з ячних крупів мають в’язку консистенцію, а з перлових – розсипчасту; недоліком перших є те, що вони твердіють після охолодження.

Вівсяні крупи. Залежно від технології виробництва розрізняють вівсяні крупи неподрібнені і плющені. Неподрібнені пропарені крупи мають вигляд шеретованих зерен вівса з гладенькою поверхнею. При пропарюванні вони набувають світло-кремового забарвлення. Плющену крупу виготовляють із неподрібнених пропарених крупів пропусканням через рифлені вальці. Такі крупи мають вигляд пластівців 1–1,2 мм завтовшки. На поверхні крупинок помітно рисунок від вальців. Вівсяні крупи характеризуються високими поживними властивостями, добре засвоюються і використовуються для дієтичного харчування. Смакові якості вівсяних каш невисокі. Плющені крупи порівняно з неподрібненими швидше варяться. Крупи пропарені неподрібнені шліфовані і плющені залежно від якості поділяють на три сорти – вищий, перший і другий.

Виробляють також вівсяні крупи для дитячого харчування. Це неподрібнені крупи, одержані із зерна, вирощеного на полях без використання пестицидів.

Кукурудзяні крупи. Виготовляють два види кукурудзяних крупів: шліфовані і подрібнені. Шліфовані крупи – це частинки ядра кукурудзи різної форми, одержані після відокремлення плодових оболонок і зародка, зашліфовані, з заокругленими гранями. Залежно від розміру крупинок кукурудзяні крупи поділяють на п’ять номерів. Найбільші за розміром крупи № 1, найменші – № 5. Крупи подрібнені поділяються на три різновиди: великі, середні і дрібні.

Кукурудзяні крупи варять довго – близько 1 год. При варінні вони збільшуються в об’ємі в 3–4 рази. Каші мають тверду консистенцію і специфічний присмак, що є їхнім недоліком. Кукурудзяні крупи на товарні сорти не поділяються.

Рисові крупи. Залежно від технології виготовлення розрізняють шліфовані неподрібнені і подрібнені рисові крупи. Рис шліфований – це оброблені на шліфувальних машинах зерна шеретованого рису. Він має дещо шорстку поверхню, інколи із залишками насіннєвих оболонок. Рис подрібнений шліфований – це побічний продукт виробництва шліфованого рису, додатково оброблений на шліфувальних машинах. Крупа має биті ядра рису розміром менше 2/3 цілого ядра. Тривалість варіння рисових круп – 30–40 хв. Крупи характеризуються добрим смаком, приємним зовнішнім виглядом, високою засвоюваністю, вони широко використовуються для дитячого і дієтичного харчування. Шліфовані неподрібнені рисові крупи поділяють на сорти: екстра, вищий, 1-й, 2-й, 3-й. Подрібнений рис на товарні сорти не поділяють. Крупи рисові екстра мають білий колір, крупи вищого, 1-го, 2-го, 3-го сортів та дроблені – білий з різними відтінками.

Крупи з проса. Із зерна проса виготовляють пшоно. Ця крупа буває тільки одного різновиду – пшоно шліфоване, яке має колір від білого до жовтого. Кращими споживними властивостями характеризуються крупи жовтого кольору. Вони мають склоподібне ядро і високі смакові якості. Каша з таких крупів розсипчаста. Крупи білого кольору мають борошнисте ядро. Тривалість варіння пшона – 40–50 хв. Крупи при варінні збільшуються в об’ємі в 6–7 разів. Шліфоване пшоно поділяють на три сорти: вищий, 1-й та 2-й. Випускають також пшоно шліфоване швидкорозварюване.

Гречані крупи. Залежно від технології виготовлення гречані крупи поділяють на ядрицю (звичайну і швидкорозварювану) та проділ (звичайний і швидкорозварюваний). Крупа ядриця – це цілі ядра гречки, вивільнені від плодових оболонок. Колір крупи зеленкуватий або кремовий. Проділ – це подрібнені крупи, які утворюються при виготовленні ядриці. Швидкорозварювані гречані крупи виготовляють термічною обробкою звичайних гречаних крупів. Тривалість варіння крупи ядриці звичайної – від 30 до 40 хв, швидкорозварюваної – 15–20 хв. Крупа ядриця при варінні значно збільшується в об’ємі – у 5–6 разів. Це підвищує поживні властивості цих крупів. Проділ вариться швидше ядриці (близько 20 хв), однак він характеризується гіршими споживними властивостями. Каша, виготовлена з проділу, має в’язку консистенцію. Ядрицю звичайну і швидкорозварювану поділяють на три товарні сорти: 1-й, 2-й, 3-й. Проділ на сорти не поділяють. Випускають також гречані крупи, що не потребують варіння. Із зерна, вирощеного на полях без використання пестицидів, виготовляють гречану ядрицю для дитячого харчування.

Крупи з гороху. Існують такі різновиди крупів гороху – горох лущений цілий полірований; горох лущений колотий полірований.

Крупи з квасолі. Насіння квасолі використовують для харчових цілей без попередньої машинної обробки, крім видалення сторонніх домішок. Колір насіння квасолі визначає її використання в кулінарії: як правило, з білонасінної квасолі готують перші страви, з кольорової – другі.

Одержання, крупи на крупорушках сільськогосподарського типу. Процес переробки зерна на крупорушках сільськогосподарського типу – це ряд послідовних операцій: очищення партії зерна від домішок, сортування зерна за крупністю, лущення та відокремлення ядра від плівок, обробка ядра, сортування готової продукції.

Для очищення зерна від домішок застосовують зерноочисні машини, робота яких ґрунтується на використанні різних властивостей зерна і домішок. До таких машин належать: повітряні сепаратори (для виділення домішок, які відрізняються від зерна аеродинамічними властивостями); повітряно-решітні сепаратори (для виділення домішок, які відрізняються від зерна розмірами та аеродинамічними властивостями); трієри (установки для виділення домішок, які відрізняються від зерна за довжиною); каменевідбірні машини; магнітні колонки; оббивальні машини.

У технологічному процесі істотне значення має сортування зерна після очищення перед лущенням. Під час сортування партію очищеного зерна розділяють на фракції за крупністю, що полегшує відокремлення із зерна зовнішніх оболонок в лущильних машинах. Чим краще розсортоване зерно, тим вищий ефект роботи машин, оскільки за крупністю зерна встановлюють режим лущення. Крім того, попереднє сортування зерна на фракції підвищує ефективність продуктів лущення, зокрема, виділення ядра. На кількість фракцій, на які сортують зернову суміш, впливають характер і форма робочої зони лущильних машин та умови сортування.

Лущення (шеретування) зерна в круп’яному виробництві – основна технологічна операція виробництва крупи. Від його ефективності залежать вихід і якість виробленої крупи. Основною задачею лущення зерна є максимальне руйнування зовнішнього покриття ядро у лущильній машині при збереженні цілісності ядра.

Відмінність фізико-механічних властивостей круп’яного зерна потребує відповідної дії на нього робочих органів, чим і пояснюється різноманітність конструкцій лущильних машин.

Існує три способи дії робочих органів на зерно, внаслідок чого відбуваються руйнування і виділення оболонок.

Перший спосіб лущення ґрунтується на стисканні зерна та наступному сколюванні квіткових плівок. Це відбувається між двома достатньо жорсткими робочими поверхнями, відстань між якими менша за розміри зерна, що забезпечує його стискання. Коловий рух робочих поверхонь, одна з яких нерухома, а друга рухома або, навпаки, обидві поверхні рухомі, але рухаються з різними швидкостями, приводить до сколювання оболонок та вивільнення ядра. Такий спосіб луження ефективний для зерна, у якого оболонки не зрощені з ядром – рис, просо, овес, гречка. Основними машинами, в яких використано цей спосіб, є лущильні посади або вальцьодекові верстати.

Другий спосіб лущення ґрунтується на відокремленні плівок внаслідок одноразових або багаторазових ударів зернівки об тверду поверхню. Зерно через приймальний патрубок потрапляє на обертові бичі, які відкидають зерно на абразивну поверхню. При ударі об абразивну поверхню в зернах частково відокремлюються плодова оболонка, борідка та зародок. Змінюючи кут нахилу обертових бичів, можна прискорити або сповільнити проходження зернівки в машині, а змінивши відстань між бичами та абразивною поверхнею, змінити інтенсивність лущення зерна.

Цей спосіб найбільше використовується для лущення зерна, в якого плівки не зрослися з ядром, а ядро достатньо пластичне і не руйнується при ударі (овес, ячмінь), а також для лущення зерна з крихким ядром при одержанні подрібненої крупи – перлової, ячної. Машини, які працюють за цим способом лущення, називаються оббивальними.

Третій спосіб ґрунтується на поступовому стиранні оболонок у результаті тертя зерна об шорстку рухому поверхню. Цей спосіб використовують для лущення зерна, в якого плівки щільно зрослися з ядром – горох, рис, пшениця, кукурудза. Основна машина – лущильна шліфувальна.

Після лущення зерна одержують суміш різних продуктів, які умовно поділяють на п’ять фракцій: перша (основна) – лущене зерно, або ядро;друга – зерно, що залишається нелущеним; третя – відокремлені зовнішні плівки; четверта – подрібнене ядро; п’ята – борошенце, тобто частина ядра і плівок, подрібнених на дрібні часточки.

Борошенце і подрібнене ядро видаляють при сортуванні на решетах, а лушпиння відвіюють за допомогою аспіраторів. Важливою технологічною операцією в процесі виробництва крупи є розділення суміші лущеного і нелущеного зерна – круповідокремлення. В круповідокремлювальних машинах використовують різницю в масі лущених і нелущених зерен, що забезпечує можливість самосортування суміші, за якого лущене зерно опускається в нижні шари суміші, а нелушене – знаходиться на поверхні.

Як правило, лущене зерно (ядро), за винятком ядра гречки, – це напівфабрикат. Ядро стає крупою після його шліфування та полірування, тобто відокремлення оболонок, що залишилися, і частини алейронового шару. Процес шліфування полягає в поступовому стиранні зовнішніх частин ядра внаслідок інтенсивного тертя об абразивну або іншу жорстку поверхню та взаємного тертя ядер. Полірування переважно поліпшує зовнішній вигляд крупи, під час якого з поверхні ядра видаляється борошенце, що залишилося після шліфування, згладжуються подряпини, крупа стає більш світлою.

Для полірування застосовують ті самі машини, що й для шліфування, але використовується дрібніший абразивний матеріал.

На сучасних круп’яних заводах поряд з механічною обробкою зерна застосовують обробку водою і парою. При гідротермічній обробці зерна полегшується відокремлення оболонок при лущенні, знижується подрібнення ядра, поліпшуються споживчі якості крупи, скорочується тривалість її варіння, консистенція каші стає більш розсипчастою, підвищується стійкість крупи при зберіганні в результаті інактивації ферментів, які викликають псування крупи.

Найпоширенішими способами гідротермічної обробки є: пропарювання – сушіння – охолоджування, зволоження – відволожування.

Перший спосіб застосовують для обробітку зерна гречки, вівса і гороху. Особливістю цього способу є використання високої температури (> 100°С) для нагрівання зерна при пропарюванні. Одночасно відбуваються зволоження і прогрівання зерна, часткова клейстеризація деякої частини крохмалю, а також пластифікація ядра, яке стає менш крихким та менше подрібнюється під час лущення та шліфування.

Наступне після пропарювання зерна сушіння збезводнює більше зовнішні клітини, які, втрачаючи вологу, стають більш крихкими і легше розколюються при лущенні. Крім того, в процесі пропарювання і сушіння зерна відбуваються диференційні зміни, які сприяють відокремлюванню оболонок.

Охолодження після сушіння додатково знижує вологість зерна, тому слід враховувати, що холодні оболонки стають більш крихкими.

Другий спосіб гідротермічної обробки – зволоження – відволоження – застосовують переважно для зерна пшениці та кукурудзи. Зерно зволожують до 15–16 % або в спеціальних апаратах, або в пропарниках безперервної дії за низького тиску пари. Зволожене зерно відволожують у бункерах протягом 8 год.

Вимоги до якості крупи. Якість одержаної крупи визначається її хімічним складом, технологічними та споживчими властивостями. Особливістю хімічного складу крупи є підвищений вміст вуглеводів (65–77% на суху речовину), білка, чим пояснюється висока енергетична цінність (1,3–1,5 МДж в 100 г крупи).

Якість різних видів круп оцінюють за такими показниками: смак, запах, колір, вологість, вміст різних домішок, у тому числі і металомагнітних домішок, вирівняність за крупністю, вмістом, доброякісністю ядра і нелущених зерен. Для окремих видів круп додатково визначають зольність (кукурудзяна крупа та вівсяні пластівці), кислотність (вівсяні пластівці), вміст зародка (кукурудзяна крупа).

Смак, запах і колір крупи характеризують її свіжість. Ці показники визначають органолептично. Колір крупи повинен відповідати кольору ядра переробленого зерна.

Ядриця і проділ гречаної крупи, що швидко розварюються, мають коричневий колір завдяки термічній обробці зерна. Однак колір, смак і запах крупи змінюються після пліснявіння або самозігрівання. За тривалого зберігання крупа набуває гіркого або кислого смаку внаслідок згіркнення та пересихання.

Вологість крупи нормується для кожного виду, %: вівсяної – 12,5, рисової – 15,5. Її встановлюють, виходячи із споживчих властивостей та умов зберігання. Зараженість крупи не допускається. Вміст різних домішок визначають для всіх видів круп. До домішок відносять: металомагнітну, сміттєву, пошкоджені ядра, запах крупи, нелущені зерна, борошняну та ін. Кількість доброякісного ядра нормується стандартом і є основною ознакою сорту крупи. Наприклад, в ядриці першого сорту стандартом передбачено вміст доброякісного ядра 99,2 %, для другого сорту – 98,4, в проділі – 98,3 %.

Для кожного виду крупи нормується вміст нелущених зерен, тобто не звільнених від квіткових (рис, просо, овес, ячмінь), плодових (гречка) і насіннєвих (горох) оболонок. Вони погіршують якість крупи, товарний вигляд та споживчі властивості, збільшують кількість незасвоюваної клітковини та зольних речовин.

Кулінарні властивості крупи оцінюють за якістю каші – за кольором, смаком, структурою, тривалістю варіння, коефіцієнтом розварюваності (відношення об’єму каші до об’єму крупи до варіння), консистенцією (розсипчаста, в’язка).

Зберігання круп. Зберігання крупи має свої особливості. Розміри часточок крупи значно більші порівняно з часточками борошна. Крім того, у них менша щільність порівняно із зерном, що є наслідком механічної дії під час переробки.

На початкових стадіях зберігання крупи біохімічні процеси більш інтенсивно проходять у периферійних її частинах. У крупи відсутній період дозрівання, який характерний для пшеничного борошна. В крупі, на відміну від борошна, інтенсивніше відбуваються процеси окислення, тому що в ній міститься більше ліпідів. Продукти окислення ліпідів, взаємодіючи з іншими речовинами крупи, утворюють різні комплекси та сполуки, внаслідок чого крупа гіркне, тривалість її зберігання знижується.

Під час зберігання крупи на процеси окислення впливають також її хімічний склад, активність ферментів та умови зберігання, здебільшого вологість і температура. Найшвидше піддається псуванню крупа з вівса і проса, особливо та, яка не пройшла гідротермічної обробки. Збагачені крупи залежно від їх складу і температурних умов можуть зберігатися 4 міс і більше.

Для всіх видів круп при зберіганні характерне значне збільшення кислотності, яка є показником якості (свіжості) крупи. Вона (кислотність) корелює з кислотним числом жиру та зміною смакових якостей каші.

Крупу з пшениці, гречки, рису та гороху потрібно зберігати штабелями не більше 10 мішків за температури більше 10°С та вологості до 14%, а якщо вологість вища – штабель повинен бути заввишки до 8 мішків. Якщо крупу зберігають за температури нижче 10°С, то штабель можна збільшити до 12, а за температури 0°С і нижче – до 14 мішків.

Крупу вологістю 13%, в якій вміст жиру 6–8%, зберігають заввишки штабеля 8 мішків за температури вище 10°С або більше 10 мішків за температури нижче 10°С.

Температуру і відносну вологість повітря в складі перевіряють на висоті 1,5 м від підлоги, причому температуру повітря перевіряють один раз у 7 днів, а за систематичного провітрювання – щодня.

Температуру крупи вимірюють при її надходженні на склад, а потім один раз у 15 днів за температури повітря вище 10°С і один раз за місяць за температури нижче 10°С. Якщо вологість крупи 14–15%, а температура повітря вище 10°С температуру крупи контролюють кожні 5 днів.

Зараженість шкідниками, запах та смак контролюють один раз у місяць за температури нижче 10°С і один раз у 15 днів за температури зберігання вище 10°С. Вологість перевіряють один раз у місяць.

4.3. Виробництво хліба

Хліб – один із основних продуктів харчування людини. Потреба в хлібі становить у середньому від 300 до 500 г на добу і залежить від віку людини, характеру праці, національних особливостей та економічних факторів (табл. 4.4).

В Україні виробляється щорічно близько 6685 тис. т хліба та хлібобулочних виробів, що становить 128,6 кг на душу населення.

Цінність хліба полягає в тому, що він містить майже всі поживні речовини, необхідні людині. За правильної технології виробництва вся маса хліба (100%) є їстівною. Майже половину сухих речовин хліба становлять вуглеводи (45–55%), з яких основним є крохмаль. Залежно від сорту борошна хліб містить 5–8 % білків (табл. 4.5).

За рахунок житнього і пшеничного хліба людина задовольняє свою потребу в білках на 25–30%, у вуглеводах – на 30–40%.

Таблиця 4.4

Рекомендовані норми споживання хліба

Вік, роки	Споживання хліба, г/добу		Співвідношення споживання пшеничного і житнього хліба
	пшеничного	житнього
1 – 1,5	50	15	3,3 : 1
1,5 – 3	85	30	2,8 : 1
3 – 5	100	40	2,5 : 1
5 – 7	125	50	2,5 : 1
7 – 11	150	75	2,0 : 1
11 – 14	200	125	1,6 : 1
14 – 17	225	150	1,5 : 1
18 – 60	150 – 250	150 – 250	1 : 1
60 і старше	70 – 100	100 – 150	0,75…0,65 : 1

Таблиця 4.5

Середній хімічний склад хліба і хлібобулочних виробів, %

Продукт	Вода	Білки	Жири	Вугле-води	Кліт-ковина	Зола	Калорій-ність, кДж
Хліб пшеничний формовий із оббивного борошна	44,3	8,1	1,2	42,0	1,2	2,5	853
Хліб пшеничний формовий із борошна другого сорту	41,2	8,1	1,2	46,0	0,4	2,0	924
Хліб пшеничний подовий із борошна другого сорту	39,5	8,3	1,3	48,1	0,4	2,0	953
Хліб пшеничний формовий із борошна вищого сорту	37,8	7,6	0,6	52,3	0,1	0,3	979
Хліб пшеничний формовий із борошна першого сорту	39,5	7,6	0,9	49,7	0,2	0,3	949
Хліб житній простий формовий із оббивного борошна	47,5	6,5	1,0	40,1	1,3	2,5	798
Хліб житньо-пшеничний простий формовий із оббивного борошна	46,9	7,0	1,1	40,3	1,1	2,5	811
Батони із пшеничного борошна першого сорту	37,2	7,9	1,0	51,9	0,2	1,5	991
Булочки городські із пшеничного борошна першого сорту	34,3	7,7	2,4	53,4	0,2	1,6	1067

Біологічна цінність хліба зумовлюється повноцінністю білків, кількістю вітамінів, зольних елементів тощо. В 100 г хліба міститься 5–8 г білка.

Фізіологічна цінність білків хліба з борошна вищих сортів становить 20–25% норми. За даними ФАО, білки житнього хліба краще збалансовані порівняно з пшеничним.

Важливим показником біологічної цінності хліба є наявність у ньому вітамінів. Хліб – основне джерело вітамінів групи В, РР, Е. З мінеральних речовин у хлібі є фосфор, кальцій, залізо, магній та ін. За вмістом вітамінів і зольних елементів хліб із низькосортного борошна, і особливо оббивного, переважає хліб, випечений із борошна вищих сортів.

Хліб відрізняється від багатьох інших продуктів харчування тим, що він добре засвоюється. Висока засвоюваність речовин, що містяться в хлібі, пояснюється тим, що він має пористу, м’яку, еластичну та нелипку м’якушку, в якій знаходяться денатуровані білки, частково клейстеризований і розчинений крохмаль, сильно розм’якшені оболонкові часточки зерна. Тому всі компоненти хліба є легкодоступними для дії ферментів травного каналу.

Енергетична цінність хліба досить висока. Так, 100 г його залежно від виходу і сорту борошна та рецептури тіста дають організмові 798–1390 кДж, що покриває потребу в енергії приблизно на 35 %.

Виробництво хліба почалося давно. Вчені стверджують, що ще в часи мезоліту (10–15 тис. років тому) людина почала вирощувати злакові культури. Спочатку люди їли сире зерно, але з появою вогню вони з’ясували, що підігріте на ньому зерно має приємний смак. Так людяна стала випікати перепічки, a згодом і хліб.

З давніх часів хліб цінився дуже високо. В стародавньому Єгипті сонце, золото і хліб позначали однаково – колом з крапкою посередині. В Римі раб, який умів випікати хліб, коштував у десять разів дорожче за найкращого гладіатора.

Пройшло щe багато століть, перш ніж у тісто почали добавляти дріжджі, які перетворили жорстку перепічку на пишну і м’яку булку.

Хлібопекарські властивості борошна. Хлібопекарська якість пшеничного борошна переважно визначається такими його властивостями: 1) газоутворювальною здатністю; 2) можливістю утворювати тісто з певними структурно-механічними властивостями; 3) кольором борошна і здатністю його до потемніння в процесі виготовлення тіста.

Газоутворювальна здатність борошна характеризується кількістю вуглекислого газу, що виділяється за встановлений період часу при бродінні тіста, змішаного з певною кількістю борошна, води і дріжджів. Вона зумовлена вмістом у ньому власних цукрів та цукроутворювальною властивістю.

Відомо, що цукри в зерні розподіляються нерівномірно. Вміст цукрів у центральній частині (ендоспермі) зерна значно нижчий порівняно із зародком, алейроновим шаром з прилеглим до нього зовнішнім шаром. Тому, чим менший вихід даного сорту борошна, тим менше в ньому міститься часточок периферійних шарів зерна та менший вміст у борошні цукрів. Загальний вміст у пшеничному борошні зброджувальних дріжджами цукрів залежно від складу зерна і виходу борошна становить 0,7–1,8% на суху речовину. Найбільше міститься сахарози і мало редукуючих цукрів – глюкози, фруктози, мальтози.

Цукроутворювальна здатність борошна – це властивість приготовленої з нього водно-борошнистої суміші утворювати за відповідної температури і за встановлений час певну кількість мальтози, яка зумовлює дію амілолітичних ферментів борошна на крохмаль. Вона залежить як від кількості амілолітичних ферментів (і β-амілази), так і від розмірів, характеру складових частинок борошна і крохмальних зерен в цих частинках.

У нормальному, непророслому зерні міститься достатня кількість α-амілази, тому цукроутворювальна здатність борошна залежить від доступності дії ферментів на крохмаль борошна. Доступність, або “атакуємість”, борошна для дії ферментів залежить переважно від стану часточок борошна. Чим дрібніші часточки борошна і чим краще вони подрібнені, тим доступніші для дії на них α-амілази.

Встановлено, що в газоутворенні, що відбувається при бродінні тіста, беруть участь як власні цукри, так і цукри, які утворюються в тісті. Однак власні цукри борошна відіграють важливу роль тільки на початку бродіння тіста, тоді як успіх технологічного процесу виготовлення хліба зумовлюється газоутворенням наприкінці бродіння, під час розстоювання та на початку випічки.

Газоутворювальна властивість борошна впливає на об’ємний вихід хліба, пористість і колір.

На процес виробництва хліба крім газоутворювальної здатності значною мірою впливають структурно-механічні властивості тіста.

Властивість борошна утворювати після замішування, в ході бродіння, а також розстоювання тісто з певними структурно-механічними властивостями умовно називають силою борошна. Сильним вважають борошно, яке здатне поглинати при замішуванні тіста нормальної консистенції відносно велику кількість води.

Найбільший вплив на структурно-механічні властивості тіста мають білки зерна. Крім білків, на структурно-механічні властивості тіста впливають вміст (у пшеничному борошні близько 70%) та стан крохмалю, причому чим більше в борошні крохмалю, тим нижчий вміст білкових речовин, тим слабкіше борошно. З іншого боку, чим дрібніші крохмальні зерна, тим більша їх поверхня і тим більше води вони адсорбують при утворенні тіста.

На структурно-механічні властивості борошна впливають також ліпіди, які зміцнюють структуру білків.

Споживач, як правило, звертає увагу на колір м’якушки хліба із сортового пшеничного борошна, віддаючи перевагу хлібу із світлішою м’якушкою, колір якої залежить від кольору борошна. Колір борошна визначається кольором ендосперму зерна, з якого змелене борошно, а також кольором та кількістю в борошні периферійних часточок зерна.

Здатність борошна до потемніння під час переробки зумовлюється вмістом у ньому тирозину, при окисленні якого ферментом тирозиназою утворюються темнозабарвлені меланіни.

Житнє борошно. Хлібопекарська якість житнього борошна порівняно з пшеничним має ряд особливостей. Воно містить на 10–15 % менше білків, причому білки житнього борошна у звичайних умовах не утворюють клейковини і вона не відмивається. Для білків житнього борошна характерна більша частка водо- і солерозчинних фракцій, які здатні набухати до 50–52 % їх загальної маси.

Житнє борошно містить 80–85 % вуглеводів – крохмалю, цукрів, слизів (пентозанів) і клітковини. Воно характеризується нижчою температурою клейстеризації крохмалю та більшою кількістю ферментів, що забезпечує інтенсивний процес цукроутворення у тісті. В’язкі властивості житнього борошна – результат набухання крохмалю та гідратації слизу. Слизі жита дуже гідрофільні, їх об’єм при гідратації збільшується на 800 %. Житнє борошно відрізняється також підвищеним вмістом власних цукрів, тому цукро- і газоутворювальна його здатність завжди досить висока.

Хліб із житнього борошна – меншого об’єму, має темну м’якушку, яка більш липка. Темний колір зумовлюється тим, що периферійна частина зерна жита багата на фермент поліфенолоксидазу. При дії його на амінокислоту тирозин, яка є у великій кількості в житньому борошні, утворюються темнозабарвлені речовини – меланіни.

До цінних особливостей житнього борошна відносять також підвищений вміст у ньому йоду і фтору.

Технологія приготування хліба. Пшеничне тісто готують із борошна, води, солі, дріжджів, цукру, жирів та інших видів сировини. Перелік і співвідношення окремих видів сировини, що використовуються для виробництва хліба, називається рецептурою. В рецептурі хліба і хлібобулочних виробів кількість води, солі, дріжджів та іншої сировини виражають у кілограмах на 100 кг борошна.

Рецептура основних сортів пшеничного хліба і хлібобулочних виробів приблизно складається з таких видів сировини, кг: борошно – 100; вода – 40–70; дріжджі – 0,5–2,5; кухонна сіль – 1,3–2,5; цукор – 0–20; жир – 0–13. Рецептура деяких сортів хліба і хлібобулочних виробів передбачає використання інших видів сировини – яєць, ізюму, молока, маку, ванілі та ін.

Виробництво хліба складається з п’яти тісно пов’язаних між собою технологічних етапів: 1) підготовки сировини; 2) приготування і обробки тіста; 3) випікання; 4) охолодження; 5) зберігання хліба.

Підготовка сировини. Для одержання тіста нормальної консистенції потрібно, щоб сировина відповідала вимогам хлібопечення і була підготовлена належним чином. Підготовка борошна – це 1) складання сумішей, 2) проведення змішування, 3) просіювання і 4) магнітне очищення. Борошно просіюють на спеціальних машинах, на яких встановлюють магнітні ловушки. Просіювання запобігає попаданню в тісто різних домішок, а також випадковому зараженню шкідниками. Крім того, під час просіювання відбувається аерування часточок борошна – насичення їх киснем повітря, який на початку бродіння використовується дріжджами для аеробного дихання.

У хлібопеченні використовується вода, яка за якістю повинна відповідати вимогам питної води, не містити шкідливих домішок і хвороботворних мікроорганізмів, тому що багато з них зберігається при випіканні і хліб може стати джерелом захворювань. Оскільки в технологічному процесі хлібопечення велику роль відіграють процеси бродіння, кип’ячену воду використовувати не можна, тому що в ній майже немає розчиненого повітря, яке необхідне для життєдіяльності дріжджів.

Кухонна сіль також повинна відповідати вимогам стандарту на харчові цілі. Сіль, що застосовують у хлібопеченні, надає смаку хлібові, а також поліпшує фізичні властивості тіста. Підготовка солі полягає в попередньому розчиненні її у воді та фільтруванні розчину. При використанні крупнозернистої солі її перед розчиненням промивають. Сіль потрібно зберігати в сухому приміщенні з вологістю повітря не більше 75%.

Якість хліба залежить переважно від ступеня і правильності його розпушеності (пористості). При приготуванні тіста основними розпушувачами є дріжджі – одноклітинні мікроорганізми розміром до 10 мкм. Дріжджі належать до класу грибів. У виробничих умовах вони розмножуються брунькуванням. Оптимальна температура для розмножування – 26–28°С, однак за температури 58–68°С дріжджі гинуть. Дріжджі можуть розмножуватися як в аеробних, так і в анаеробних умовах, виділяючи в процесі життєдіяльності вуглекислий газ. Добре розподілені в масі тіста дріжджові клітини виділяють вуглекислий газ, насичують ним тісто, внаслідок чого створюється тиск газу та відбувається розпушування тіста.

У хлібопеченні застосовують пресовані, сухі та рідкі дріжджі. Пресовані дріжджі мають вологість до 35% і тому швидко псуються. Сухі дріжджі одержують висушуванням пресованих, у зв’язку з чим вони можуть зберігатися тривалий час. Основні вимоги, що ставляться до пресованих і сухих дріжджів, – наявність у них піднімальної сили, тобто здатності за певний час забезпечити до певного рівня підняття (розпушування) тіста.

Приготування рідких дріжджів на хлібопекарських підприємствах потребує мікробіологічного контролю, тому що потрібно стежити за складом мікрофлори, яка розвивається (дріжджів, молочнокислих бактерій).

У кондитерських виробах, що містять багато цукру, розрихлення тіста дріжджами неможливе внаслідок високого осмотичного тиску, який створюється в середовищі цукром і призводить до їх зневоднювання та плазмолізу. Тому тісто в таких виробах розрихлюють, добавляючи в нього гідрокарбонат натрію Na₂HCO₃ або карбонат амонію (NH₄)CO₃. Так, карбонат амонію розкладається в тісті з виділенням аміаку, вуглекислого газу і води:

(NH₄)₂CO₃ → 2NH₃ + CO₂ + H₂O.

Приготування тіста. Для приготування пшеничного тіста використовують два основних способи: опарний і безопарний.

Опарний спосіб передбачає приготування тіста за два прийоми: приготування опари та приготування тіста. Для приготування опари, як правило, використовують близько половини загальної кількості борошна, до 2/3 води і всю кількість дріжджів, необхідних для приготування хліба. За консистенцією опара рідкіша за тісто і має температуру 28–32°С. Тривалість бродіння опари – 3–4,5 год.

На готовій опарі замішують тісто. При замішуванні тіста в опару добавляють інгредієнти, що залишилися, та передбачені рецептурою цукор і жир. Тісто має початкову температуру 28–30°С. Бродіння тіста триває 1–1,45 год.

Безопарний спосіб передбачає внесення при замішуванні тіста всієї кількості борошна, води, солі і дріжджів. Початкова температура бродіння тіста – 28–30°С, тривалість бродіння 2–4 год.

Кожний з наведених способів приготування тіста має свої переваги і недоліки. Опарний спосіб більш тривалий, але двоступінчастий процес бродіння поліпшує пластичні властивості тіста, сприяє гідролізу компонентів борошна та нагромадженню більшої кількості речовин, які надають смаку та аромату хлібові.

Недоліком опарного способу є більша тривалість приготування тіста порівняно з безопарним та більша потреба в додатковому устаткуванні. Втрати сухої речовини борошна за опарного способу – вищі, що зменшує вихід хліба приблизно на 0,5%.

Краща пористість м’якушки, структура пор, їх тонкостінність також характерні для хліба, приготовленого опарним способом, тому що в тісті інтенсивніше відбуваються процеси набухання часточок борошна, пентазація білків тощо. Поліпшенню пластичних і смакових якостей тіста сприяє також значне накопичення молочної кислоти. За опарного способу скоринки хліба краще забарвлені (рожевуваті, світло-коричневі), гладенькі в результаті більшого вмісту в тісті декстринів та цукрів, а також утворення комплексних сполук – меланоїдів.

Іноді, як за опарного, так і безопарного способів приготування тіста, використовують закваски – водно-борошнисті суміші, в яких крохмаль борошна клейстеризований. Для приготування заквасок використовують борошно і воду у співвідношенні 1 : 3 – 1 : 2 (борошна береться 3–5% від його загальної кількості).

Особливості виготовлення житнього хліба пов’язані з відмінністю житнього борошна від пшеничного. У житнього борошна немає зв’язної клейковини, але в ньому міститься 2–3% сильнонабухаючих високомолекулярних пентозанів – слизів. Клейстеризація житнього крохмалю відбувається за більш низьких температур порівняно з пшеничним. У житньому борошні завжди є достатня кількість α-амілази в активному стані.

Крім того, речовини здатні значно пептизуватися й переходити у в’язкі колоїдні розчини.

Тому властивості і способи приготування житнього хліба, на відміну від пшеничного, зовсім інші. Відомо, що тільки багатоступінчасте виготовлення житнього тіста з багаторазовим додаванням до нього свіжих порцій борошна з одночасним тривалим бродінням дає змогу підвищити його газоутримувальну здатність і формостійкість.

Особливістю житнього тіста є висока кислотність (приблизно 12°С). Підвищена кислотність, зокрема вміст молочної кислоти, позитивно впливає на фізичні властивості житнього тіста, сприяє пептизації й одночасному набуханню частини білків.

Підвищена кислотність гальмує дію α-амілази при випіканні хліба, скорочує період утворення під її впливом декстринів, що запобігає підвищеній липкості й заминанню м’якушки готового хліба. Високої кислотності досягають замішуванням житнього тіста на густих і рідких заквасках з борошна, води і старої закваски або тіста. Вологість густих заквасок (так звані головки) дорівнює 50%, менш густих (кваси) – 60, рідких – 70–80%.

Закваски містять дріжджі і молочнокислі бактерії, які викликають бродіння тіста та утворення молочної та оцтової кислот. Співвідношення кількості дріжджів і молочнокислих бактерій в житньому тісті становить 1 : 100.

Дуже ефективним способом зміни складу та властивостей бродильної мікрофлори житніх заквасок, а відповідно і співвідношення в них різних продуктів бродіння, є зміна температури. Встановлено, що підвищення температури заквасок від 25 до 40°С підвищує накопичення кислот у заквасках, одночасно збільшуючи частку молочної кислоти в загальній кислотності тіста. З моменту замішування тіста починається його бродіння.

Сума процесів, які приводять тісто в результаті бродіння й обминок в стан, оптимальний для розділення і випікання, називається дозріванням тіста.

При бродінні тіста внаслідок дії ферментів дріжджів на вуглеводи утворюються етиловий спирт, вуглекислий газ, молочна й оцтова кислоти та інші продукти.

Дріжджі, що застосовуються в хлібопеченні, можуть зброджувати всі цукри тіста – глюкозу, фруктозу, мальтозу й сахарозу. Глюкоза і мальтоза зброджуються в тісті безпосередньо, а сахароза попередньо перетворюється на глюкозу і фруктозу. Молекула мальтози розкладається в тісті на дві молекули глюкози.

Процес спиртового і кислотного (переважно молочнокислого) бродіння тіста – це ланцюг складних біохімічних процесів, зумовлених взаємодією комплексу ферментів дріжджів і кислотоутворювальних бактерій та ферментів борошна. При цьому із тіста в клітини дріжджів і кислотоутворювальних бактерій надходять розчинні продукти, необхідні для їх життєдіяльності (бродіння, дихання, розмноження), а із клітин у тісто виділяються основні і побічні продукти бродіння.

Вуглеводно-амілазний комплекс тіста в процесі бродіння безперервно змінюється. Власні цукри борошна швидко зброджуються дріжджами, водночас із крохмалю борошна під дією α- і β-амілаз утворюється мальтоза.

Під час зброджування цукрів виділяються спирт і вуглекислий газ. Етиловий спирт, що частково утворюється, бере участь в утворенні аромату хліба.

Вуглекислий газ, намагаючись вивільнитися із в’язкого тіста, піднімає і розрихлює його, надаючи тісту пористої будови. Чим більше виділяється вуглекислого газу, тим пористішими будуть тісто і хліб. Величина газоутримувальної властивості хліба змінюється залежно від різних факторів, насамперед від вмісту клейковини та консистенції тіста.

У процесі бродіння відбувається підвищення кислотності тіста, що пов’язано з нагромадженням продуктів, які мають кислу реакцію. Збільшення кислотності опари в тісті під час бродіння проходить переважно в результаті утворення й накопичення деяких кислот.

В тісті, що вибродило, присутні молочна, оцтова, лимонна та інші органічні кислоти. Встановлено, що при приготуванні тіста збільшення його кислотності після бродіння приблизно на 2/3 зумовлене нагромадженням молочної кислоти. В нагромадженні цієї кислоти в тісті основну роль відіграють молочнокислі бактерії, частина яких міститься в борошні та в дріжджах.

Під час бродіння тіста вуглекислий газ, що нерівномірно розподіляється в ньому, утворює великі бульбашки. Для кращого розпушування всієї маси тіста та його аерації під час бродіння роблять одну-дві перебивки (обминки). Обминку проводять за допомогою тістомішальної машини, як правило, протягом 1,5–2,5 хв, що дає змогу поліпшити структуру та структурно-механічні властивості тіста й одержати хліб найбільшого об’єму з дрібною, тонкостінною і рівномірно пористою м’якушкою.

Для підвищення якості хліба широко застосовують хімічні добавки. Так, при переробці борошна з низькою якістю клейковини, наприклад із зерна, пошкодженого клопом-черепашкою, в нього добавляють бромат калію. Крім бромату калію, в хлібопеченні використовують аскорбінову кислоту і пероксид кальцію. При цьому збільшується об’єм хліба (на 10–40 %), підвищується пористість та структура м’якушки, яка стає світлішою.

Тісто, яке вибродило (дозріло), розділяють на шматки потрібної маси, округлюють, залишаючи для попереднього або остаточного розстоювання тістових заготовок. На заводах тісто розділяють на шматки за допомогою тістороздільних машин, після чого їх зразу округлюють. Ця операція при випіканні круглих, подових виробів є операцією кінцевого формування шматків тіста. Для багатьох інших виробів (батонів, рогаликів та ін.) округлювання є лише першою проміжною стадією формування виробів. У цьому випадку операція округлювання виробів має за мету поліпшити структуру тіста.

Між операцією округлювання і кінцевою операцією формування шматків пшеничного тіста відбувається попереднє або проміжне розстоювання. Округлені шматки тіста повинні знаходитися в стані спокою протягом 5–8 хв.

В результаті механічної дії, що відбувається при розділенні на шматки і наступному округлюванні тіста, в ньому виникає внутрішня напруга і частково руйнуються окремі ланки клейковини. В процесі попереднього розстоювання внутрішня напруга в тісті зменшується, а зруйновані ланки структури тіста частково відновлюються, внаслідок чого структурно-механічні властивості тіста, його структура і газоутримувальна здатність поліпшуються.

Після попереднього розстоювання округленим шматкам тіста надають форму, характерну для готових виробів відповідного сорту. Під час формування шматків тіста з них майже повністю витісняється вуглекислій газ. Якщо сформований шматок тіста посадити в піч, то випечений хліб матиме дуже погано розрихлену м’якушку та з розривами і тріщинами скоринку. Щоб цьому запобігти сформовані шматки тіста піддають остаточному розстоюванню.

Під час остаточного розстоювання в шматках тіста відбувається бродіння та виділяється вуглекислий газ, який розрихлює тісто, збільшуючи його об’єм. На відміну від попереднього розстоювання, остаточне розстоювання потрібно проводити за температури 35-40°С і відносної вологості повітря 75–85%.

Тривалість розстоювання сформованих шматків тіста становить 25–120 хв залежно від їх маси, рецептури тіста, властивостей борошна та ін. Порушення режиму розстоювання тіста перед випіканням призводить до одержання хліба низької якості. Якщо період розстоювання тіста скорочується, то верхня скоринка хліба буде дуже випуклою і відірваною від однієї або двох бічних стінок. Навпаки, передержування тіста при розстоюванні призводить до того, що хліб має плоску або ввігнуту форму з дуже нерівномірно пористою м’якушкою.

Випікання тіста. Процес прогрівання заготовок тіста після розстоювання, за якого відбувається перехід із стану тіста у стан хліба, називається випіканням.

Для випікання хліба і хлібних виробів використовують пекарні камери різних конструкцій з температурою тепловіддавальних поверхонь 300–400°С та пароповітряного середовища пекарної камери – 200–250°С.

В процесі випікання тісто, яке знаходиться в пекарній камері, швидко збільшується в об’ємі. Через деякий час приріст його об’єму різко сповільнюється, а потім припиняється.

Температура м’якушки наприкінці випікання не перевищує 100°С, тоді як температура поверхні швидко досягає 105°С і під кінець випікання збільшується до 180°С. Поверхня тіста інтенсивно прогрівається і через 1–2 хв втрачає майже всю вологу, досягаючи рівноважної вологості пекарної камери.

У зв’язку з поганою вологопровідністю та великою різницею температур поверхневих і внутрішніх шарів тіста (явище термовологопровідності), надходження вологи до її поверхні відстає від інтенсивності збезводнювання поверхневих шарів. Тому поверхнева зона випаровування поступово поглиблюється всередину хліба.

Частина вологи, що утворюється в зоні випаровування, внаслідок незадовільного проходження крізь щільну скоринку переміщується від поверхні до центру. Тому наприкінці випікання вологість м’якушки приблизно на 2% перевищує початкову вологість тіста.

У тісті, щойно посадженому в піч, продовжуються мікробіологічні процеси та діяльність ферментів, що є наслідком бродіння, викликаного дріжджами й кислотоутворювальними бактеріями, в результаті чого утворюється незначна кількість спирту, вуглекислого газу, молочної та інших кислот.

У процесі збільшення температури до 50–60°С посилюється розкладання крохмалю на декстрини і цукри у зв’язку з підвищенням активності ферментів. При подальшому підвищенні температури ферменти припиняють свою діяльність, крохмаль клейстеризується, поглинаючи воду, а білки клейковини коагулюють. Одночасно змінюються фізичні властивості хліба – він швидко збільшується в об’ємі. Збільшення об’єму пояснюється тим, що в цей період дріжджі та інші види газоутворювальної мікрофлори виділяють ще деяку кількість вуглекислого газу, та тепловим розширенням бульбашок повітря, що знаходиться в тісті. Коагуляція білків і клейстеризація крохмалю формують пористу структуру тіста, перешкоджають його подальшому розтягуванню і водночас не дають порам спадати після звітрювання газу.

Отже, процес випікання хліба пов’язаний з коагуляцією білків, головним чином клейковини, і частковою клейстеризацією крохмалю.

Під час випікання хліба його поверхню зволожують. При конденсації пари, на поверхні хліба відбуваються інтенсивна клейстеризація крохмалю та розчинення декстринів. Рідкий крохмальний клейстер, який містить розчинні декстрини, ніби заливає тонким шаром усю поверхню хліба, вирівнюючи пори і нерівності. Шар рідкого клейстеру дуже швидко збезводнюється, утворюючи на поверхні хліба скоринку, яка після інтенсивної теплової дії має глянцевий вигляд.

Тривалість випікання – 8–12 хв для дрібноштучних виробів і до 80 хв для хліба масою 1 кг і більше. Залежно від виду хлібних виробів температура випікання становить 210–280°С.

Рис. 23. Процес випікання хліба

Момент готовності хліба встановлюють, як правило, органолептично або визначенням температури центральної частини м’якушки, яка для більшості хлібних виробів повинна бути 93–97°С. Температуру вимірюють термовимірювачем марки ТХ.

Перетворення тіста на хліб супроводжується втратою маси, яка називається упіканням. Упікання відбувається внаслідок часткового випаровування з тіста води і продуктів бродіння (етилового спирту, вуглекислого газу, летких кислот тощо). Величина упікання визначається як різниця між масою тіста перед посадкою в піч і масою готового гарячого хлібного виробу і коливається в межах від 6 до 14%.

Показники якості хліба. Якість хлібобулочних виробів нормується державними стандартами. На кожний вид хліба існують певні технічні умови. Затверджені також методи визначення їх якості.

Якість хлібобулочних виробів оцінюють за 1) органолептичними показниками; 2) масою виробів та фізико-хімічнипми показниками (вологість, кислотність, пористість). Органолептично визначають форму хліба, колір і зовнішній вигляд скоринки, смак і запах, еластичність, пористість, свіжість м’якушки. Смак, свіжість, запах, хрускіт (його наявність або відсутність) визначають дегустацією; колір м’якушки, пористість, промішування – візуально на зрізі хліба; еластичність м’якушки – надавлюванням пальцем на зріз хліба; повну масу виробів – одночасним зважуванням не менше 10 виробів.

Крім основних фізико-хімічних показників – вологості, кислотності, пористості – інколи визначають набухливість, вміст жиру і цукру. Якість оцінюють за середньою пробою.

Вологість – важливий показник якості хлібних виробів. За підвищеної вологості м’якушка хліба липка, волога на дотик, нееластична, після легкого надавлювання пальцями вона не набуває початкової форми, хліб важкий. За пониженого вмісту вологи пористість виробів незадовільна, м’якушка ущільнена.

Серед різних хлібних виробів більш високу вологість мають житні сорти хліба (48–51%), а більш низьку – пшеничні з борошна високої якості (43–45%).

Кислотність хліба – результат бродіння тіста. Кислоти, що містяться в хлібних виробах, позитивно впливають на властивості хліба, його смак. Кислотність хліба виражається градусами кислотності, яка для житніх сортів не перевищує 12, житньо-пшеничних – 11 і пшеничних – 3–4°.

Пористість хліба – це відношення об’єму пор м’якушки до загального об’єму м’якушки, виражене у відсотках. Для житнього хліба пористість повинна бути не менше 45–48 %, а для пшеничного – 63–72%.

4.4. Виробництво макаронів

Макаронні вироби – це висушене пшеничне тісто у формі трубочок, стрічок та різних фігурок. Це один з найбільш поширених продуктів харчування у світі. В Україні середнє споживання макаронів на особу близько до фізіологічної норми і становить 7 кг на рік.

Залежно від якості та сорту борошна, з якого виготовлені макаронні вироби, їх поділяють відповідно до стандартів на групи А, Б, В і сорти вищий, перший і другий:

група А – вироби з макаронного борошна вищого, першого та другого сортів твердої пшениці;

група Б – вироби з макаронного борошна вищого або першого сортів м’якої склоподібної пшениці;

група В – вироби з хлібопекарського пшеничного борошна вищого та першого сортів.

Сорти макаронних виробів вищий, перший та другий відповідають сорту борошна, з якого вони виготовлені.

При виготовленні макаронних виробів із застосуванням смакових добавок або збагачувачів групу та сорт виробу доповнюють назвою смакової добавки або збагачувача: група А вищий сорт яєчні, група А другий сорт томатні тощо.

Крім того, макаронні вироби класифікують за способом формування, формою та довжиною. Залежно від способу формування їх підрозділяють на різані, пресові та штамповані.

Залежно від форми макаронні вироби поділяють на види: трубчасті, ниткоподібні, стрічкові та фігурні. Вироби всіх типів можуть бути довгими та короткими. Кожен тип виробів залежно від форми, довжини, ширини, товщини поділяють на підтипи.

Трубчасті вироби ділять на три підтипи: макарони, ріжки, пера. Макарони – трубки з прямим зрізом або хвилеподібним (при різанні висушених макаронів). Залежно від довжини макарони можуть бути короткими (15–20 см) та довгими (більше 20 см). Ріжки – зігнуті або прямі трубки з прямим зрізом довжиною від 1,5 до 4 см. Пера – трубки з косим зрізом. Довжина від гострого кута до тупого – від 3 до 10 см. Трубчасті вироби кожного підтипу за розмірами поперечного перерізу поділяють на види: соломку (крім пера) – до 4 мм, звичайні – 4,1–7, любительські –
7,1 мм та більше. Форма перетину трубчастих виробів може бути кругла, квадратна, рифлена тощо. Товщина стінок трубчастих виробів до 2 мм включно. Трубчасті вироби використовують для приготування других страв.

Ниткоподібні вироби (вермішель). Залежно від розміру поперечного перерізу (мм, не більше) можуть бути трьох видів: паутинка – до 0,8, звичайна – 0,9–1,5, любительська – 1,6–3,5. За довжиною розрізняють вермішель довгу (більше 20 см) та коротку (не менше 1,5 см). Довгу вермішель іноземного виробництва звичайно називають спагетті. Вермішель використовують як супові засипки.

Стрічкові вироби (локшина) виробляють двох видів, які розрізняються за шириною: вузькі – до 7 мм включно та широкі – 7,1–25 мм. Товщина локшини до 2 мм включно. Локшину застосовують як для гарнірів, так і в якості супової засипки.

Фігурні вироби випускають у вигляді алфавіту, шестерень, зірочок, черепашок, зерен тощо. Залежно від способу формування вироби можуть бути пресованими та штампованими. У всіх цих виробів товщина будь-якої частини в зламі не повинна перевищувати 1,5 мм для штампованих і 3 мм для пресованих. Використовують їх для засипання супів та як гарнір.

Сировина для виробництва макаронних виробів. Сировину, що використовується для виробництва макаронних виробів, поділяють на основну та додаткову.

Основна сировина. Це макаронна крупка (вищий сорт) та напівкрупка (перший сорт), одержувані з твердих та м’яких склоподібних пшениць з високим вмістом якісної клейковини. В окремих випадках допускається використання хлібопекарського борошна.

Макаронне борошно істотно відрізняється від хлібопекарського. Вона повинна мати крупчасту структуру з частинками розміром 200–350 мкм, більшими у крупки в порівнянні з напівкрупкою, високим вмістом клейковини. Колір макаронної крупки – кремовий з жовтуватим відтінком, у напівкрупок – світло-кремовий. Колір крупки з м’якої склоподібної пшениці білий з жовтуватим відтінком, а напівкрупок – білий з кремовим відтінком.

Більш крупніше борошно повільніше поглинає воду та дає більш пластичне тісто. Зі зменшенням розміру частинок борошна збільшується міцність та зменшується пластичність тіста. Тісто з хлібопекарського борошна виходить більш міцне, ніж з крупки та напівкрупки, і вироби з такого тіста мають шорстку поверхню та гірші кулінарні властивості.

Крім крупності помелу борошна, важливим фактором є однорідність часток за розміром, що обумовлює рівномірне їх набухання при приготуванні тіста. Борошно, що використовується в макаронному виробництві, не повинне містити в значних кількостях вільні амінокислоти, й мати активну поліфенолоксидазу (тирозиназу), що викликає потемніння тіста та погіршення якості готових виробів.

Високу якість виробу забезпечує борошно, що містить від 11 до 13,5% білка. Вміст сирої клейковини в крупці повинен бути не менше 30%, в напівкрупці з твердої пшениці – 32 і в крупці та напівкрупці з м’якої склоподібної пшениці – 28 і 30%. Борошно з низьким вмістом клейковини дає вироби неміцні, які кришаться. Якість клейковини повинна бути не нижче II групи. Липка, сильнотягуча клейковина збільшує пластичність виробів і знижує їх пружність та міцність.

Вода, яка використовується в макаронному виробництві, може бути будь-якого ступеня жорсткості, але повинна відповідати вимогам ДСТУ на питну воду.

Додаткова сировина. В якості додаткової сировини застосовують збагачувальні добавки, які поділяють на дві групи: збагачувальні, що підвищують харчову цінність виробів та смакові, що впливають на смак і колір. До першої групи належать білкові збагачувачі: свіжі яйця 1-ї та 2-ї категорій, яйцепродукти (меланж, яєчний порошок), клейковина пшеничного борошна, казеїн, сухе незбиране молоко, молочна сироватка, сир, вітаміни.

Яйцепродукти додають з розрахунку 10–15 кг меланжу чи 3–4 кг яєчного порошку, а також 250–280 свіжих яєць на 100 кг борошна. Сухе молоко, цільне та знежирене вносять з розрахунку 3–8 кг на 100 кг борошна. Використання пшеничної клейковини дозволяє на 30–40% збільшити вміст білкових речовин у виробах. Клейковина не повинна містити сторонніх речовин і бути піддана впливу протеолітичних ферментів та високих температур. Як білкові добавки застосовують також вторинні продукти інших харчових виробництв, а саме: концентрати та ізоляти білків сої, гороху, соняшнику тощо; продукти переробки знежиреного молока; білкову суміш, що складається з сухого знежиреного молока та сухої знебарвленої крові забійних тварин.

Введені збагачувачі не повинні погіршувати структурно-механічні та фізико-хімічні властивості тіста та готових виробів. Введений білок повинен добре розчинятися у воді, створювати однорідну структуру в процесі тістоутворення та коагулювати під час варіння, не переходити у варильну воду. Для збагачення макаронних виробів вітамінами використовують термостійкі водорозчинні вітаміни В₁ В₂, РР.

В якості смакових добавок при виробництві макаронних виробів використовують овочеві та фруктові соки, пасти, порошки. За кордоном широко застосовують поверхнево-активні речовини (ПАР), які сприяють підвищенню якості макаронних виробів. Вони менше злипаються при сушінні та краще зберігають форму під час варіння.

Основи технології виробництва макаронних виробів. Технологія виробництва макаронних виробів включає наступні операції: підготовку сировини до виробництва, приготування тіста, формування, сушіння, охолодження, пакування, маркування, транспортування та зберігання готових виробів.

Підготовка сировини полягає у змішуванні (якщо потрібно) борошна різних партій, просіювання, магнітного очищення та зважування. Воду підігрівають до заданої температури. Збагачувальні добавки розводять водою у співвідношенні, передбаченому рецептурою. Курячі яйця перед використанням попередньо миють, а меланж розморожують.

Приготування макаронного тіста ведуть в тістомісилках шнекового преса, куди безперервним струменем спеціальними дозаторами подають борошно та воду. Залежно від температури води розрізняють заміси тіста: гарячі (температура +75 ... +83°С), теплі (+50 ... +65°С) та холодні (нижче 30°С). Найбільш поширений теплий заміс. Гарячий заміс переважає за підвищеного вмісту в борошні надмірно пружної клейковини, холодний – за дуже низького вмісту слабкої клейковини або при використанні теплого борошна (у літній період).

Залежно від вологості тісто може бути м’яким (вологість 31,1–32,5%), середнім (29,1–31%) та твердим (28–29%). Найчастіше використовують середній заміс, рідше – м’який та твердий. При м’якому замісі сирі вироби легко мнуться і злипаються, тому його використовують тільки для виготовлення гнучких виробів (фігурне укладання в моток, бантик). При твердому замісі виходить малозв’язне, важкооброблюване тісто, яке можна використовувати для штампованих виробів складної форми. При приготуванні тіста з добавками враховують їх вологість. Якщо вологість добавок вище, ніж муки, витрату води на заміс тіста знижують.

Тривалість замісу макаронного тіста – 8–20 хв. Більшої тривалості замісу (не менше 20 хв) вимагає тісто, що готується з крупки або напівкрупки, так як волога всередину щільних крупчастих часток проникає значно повільніше, ніж всередину дрібних частинок хлібопекарського борошна.

Макаронне тісто готують у дві фази: спочатку відбувається змочування частинок водою (адсорбування), а потім – вбирання, коли вода в результаті осмосу проникає всередину частинок борошна. За рахунок гідратації клейковини йде набухання частинок. Отримане на цьому етапі тісто має вигляд дрібної пухкої крупки, що для формування виробів не придатна. Таке тісто потребує механічної обробки. Тому з тістозмішувача воно потрапляє в шнекову камеру преса, де завдяки інтенсивному впливу гвинтових лопастей шнека стає зв’язним, щільним, пластичним. На властивості тіста впливає тиск в шнековій камері преса: з його підвищенням збільшуються щільність та міцність тіста й зменшується його пластичність. При цьому навіть з борошна м’яких пшениць виходять макаронні вироби жовтого кольору зі склоподібним зламом.

У тісті не повинно бути бульбашок повітря, які під час сушіння напівфабрикатів розширюються і руйнують мікроструктуру виробів, що погіршує їх колір, зовнішній вигляд та кулінарні властивості. Для видалення пухирців повітря механічну обробку тіста проводять у вакуумі. Під механічним і тепловим впливом змінюються властивості клейковини та крохмалю. Тісто набуває пластичної структури. Проте тривала механічна обробка може сильно підвищити температуру тіста, що призводить до значної денатурації клейковини та часткової клейстерізації крохмалю. Тісто стає менш зв’язним, знижується міцність сирих виробів, зростає відсоток обривів. Під час сушіння та зберігання утворюється багато лому й крихти.

На реологічні властивості тіста впливають білкові збагачувачі, підвищуючи його пружність та знижуючи пластичність. Для усунення цих небажаних змін в тісто вносять поверхнево-активні речовини або на 0,5–1% підвищують вологість та застосовують більш інтенсивну та тривалу механічну обробку. Після механічної обробки тісто стає пружно-пластичною в’язкою масою.

Формування макаронних виробів найчастіше здійснюють пресуванням. Після механічної обробки тісто поступово просувається шнеком в тубусну камеру, що закінчується матрицею, яка є частиною формуючого шнекового преса.

Основна величина, що характеризує режим пресування, – тиск, який створюється робочими органами преса, що впливає на швидкість випресованих виробів. Остання визначається пластичністю тіста, що залежить від його вологості та температури. Зі збільшенням вологості та температури тіста збільшується і швидкість випресовування. Однак при температурі вище +50 ... +55°С тісто стає більш крутим та швидкість пресування падає. Крім зниження швидкості випресовування, з перегрітого в в шнековій камері тіста виходять білясті вироби внаслідок втрати клейковиною клейких властивостей та виходу крохмалю на поверхню продукту. Поверхня виробів стає шорсткою зі задирками та надривами через низьку пластичність тіста. Занадто низька температура тіста теж небажана, тому що затримується процес гідратації клейковини, тісто втрачає пластичність, стає більш пружним, що також збільшує шорсткість виробів. Оптимальна температура тіста перед матрицею – близько 50°С. При такій температурі тісто стає пластичним, відбувається затягування задирок і поверхня виробів виходить більш гладкою.

Вихідні з матриці пасма ниток, стрічок, трубок обдувають повітрям для зниження пластичності сформованих виробів та нарізають на відрізки потрібної довжини. Сформовані сирі вироби повинні мати гладку поверхню, жовтий, кремовий або білуватий колір, однотонний по всій поверхні, добре зберігати форму – не м’ятися, не кришитися, не злипатися. Шорсткість виробів залежить не тільки від пластичності тіста, але й від ступеня прилипання його до поверхні формуючої щілини. Найбільш сильно тісто прилипає до нержавіючої сталі, менше – до латуні та ще менше – до бронзи. При використанні матриць з фторопластовими вставками виходять вироби з гладкою поверхнею.

Сирі макаронні вироби довго зберігати не можна через те, що в протікають біохімічні і мікробіологічні процеси. Для виключення цих процесів вироби піддають сушінню.

Сушіння – одина з найважливіших операцій макаронного виробництва. Макаронне тісто під час сушіння втрачає пластичність і за певної вологості стає крихким. Змінюються його структурно-механічні властивості у зв’язку з поступовим перетворенням клейковини в міцну, тверду, склоподібну масу. Вироби ущільнюються, зменшується їх розмір – відбувається усадка. Видаляти вологу слід поступово, оскільки надмірно інтенсивне сушіння призводить до нерівномірної усадки, викликаючи розтріскування та викривлення виробів. Макаронні вироби можна висушувати до 20%-ї вологості за жорстких режимів, не побоюючись появи в них тріщин. За досягнення продуктом цієї вологості подальше висушування необхідно проводити при м’яких режимах, поволі видаляючи вологу. Особливо обережно це слід робити на останніх етапах сушки – за досягнення виробами вологості 16% і менше. Занадто тривала сушка може призвести до потемніння виробів в результаті дії ферментів ліпоксигенази та поліфенолоксидази, утворення меланоїдів, а також до закисання та пліснявіння. Тому дотримання режимів сушіння має дуже велике значення для якості готової продукції.

Режим сушіння складається з температури, вологості та швидкості руху повітря, часу сушіння, чергування сушіння та охолодження й залежить від виду виробів, які отримуємо. Короткорізані вироби сушать у конвеєрних стрічкових сушарках насипом при температурі +50 ... +70°С протягом 20–90 хв. Довгі вироби укладають у касети або підвішують на сушильні жердини та сушать при температурі 30–50°С протягом 16–40 год у шафових або тунельних сушарках з чергуванням сушіння та відволоження для вирівнювання вологи зовнішніх й внутрішніх шарів виробів.

Для інтенсифікації процесу сушіння застосовують термообробку сирих виробів пароповітряною сумішшю протягом 2 хв (трубчасті вироби) або сухою парою (короткорізані вироби) протягом 30 с. Гідротермічна обробка виробів перед сушінням значно скорочує процес обезводнення, так як дозволяє застосовувати жорсткі режими сушіння без побоювання появи тріщин. Якість готових виробів за такого способу сушіння поліпшується, структура виробів зміцнюється. У процесі сушіння вологість доводять до 13%. Вироби, призначені для тривалого зберігання або транспортування у віддалені райони, висушують до 11%.

Охолодження висушених виробів здійснюють в стабілізаторах-охолоджувачах, де вони повільно охолоджуються повітрям, що має температуру +25 ... +30°С і відносну вологість 60–65%. У виробах вирівнюється вологість та знижуються внутрішні напруги зсуву, які можуть залишитися за швидкого охолодження продукту, що іноді призводить до розтріскування та утворення подрібненої маси й крихти після упаковки.

Упаковка, маркування, транспортування та зберігання макаронних виробів здійснюються після їх охолодження. Макаронні вироби випускають фасованими та ваговими (насипом). Фасування в споживчу тару проводять на автоматах або вручну. Фасують їх масою нетто не більше 1 кг в пачки, барвисто оформлені коробки з картону або в пакети з паперу, целофану, поліетилену та інших пакувальних матеріалів і плівок, дозволених Міністерством охорони здоров’я для цих цілей.

Упаковку фасованих та вагових виробів проводять у транспортну тару місткістю не більше 30 кг: ящики дерев’яні, дощаті, фанерні, з плетеного шпону і з литого картону, вистелені обгортковим папером. Фасовані вироби допускається упаковувати в ящики, не вистилаючи їх папером, а вагові вироби – тільки в нові ящики з гофрованого або литого картону. Зазор між виробами та стінками ящиків заповнюють чистим м’ятим папером. При укладанні макаронів, висушених в касетах, між їх торцями прокладають вертикальний прошарок паперу. У деяких випадках, коли макаронні вироби призначені для реалізації в прилеглих районах або при транспортуванні їх на відстань не більше 500 км, їх можна упаковувати в чотиришарові паперові мішки масою нетто не більше 20 кг. У пакувальній одиниці повинні бути макаронні вироби одного типу та виду.

Маркування наносять на кожен пакет або пачку. Вона повинна містити наступні дані, що характеризують продукцію: найменування продукту (вид, сорт, номер, група, клас), найменування, місцезнаходження (адреса) виробника, пакувальника, експортера, імпортера, найменування країни та місця походження; товарний знак виробника (за наявності); масу нетто, склад продукту; для вітамінізованого пшеничного хлібопекарського борошна слово “вітамінізований” (великим шрифтом); харчову цінність, вміст вітамінів; умови зберігання, термін зберігання; позначення нормативного або технічного документа, згідно з яким виготовлений та може бути ідентифікований продукт; інформацію про сертифікацію. Маркування на упакованих макаронних виробах, крім зазначеної інформації, повинне містити відомості про барвники, ароматизатори, харчові та інші добавки, якщо їх застосовували. Для неупакованих макаронних виробів вказана інформація повинна бути представлена в торговельному залі.

На кожен мішок з макаронними виробами пришивають маркувальний ярлик з тією ж інформацією, що і на споживчій тарі.

Транспортування макаронних виробів здійснюють всіма видами транспорту в критих засобах відповідно до правил перевезення вантажів, що діють на кожному виді транспорту, а також в універсальних контейнерах. Транспортування продукції повітряним транспортом допускається тільки в контейнерах, ящиках.

Зберігання макаронних виробів здійснюють в сухих, добре вентильованих, не заражених шкідниками хлібних запасів складах з дотриманням санітарних правил. Макаронні вироби зберігають фізичні властивості, притаманні зерну: високу гігроскопічність, погану теплопровідність, сипучість, скважистість. У цих продуктах інтенсивно протікають окислювально-відновні та мікробіологічні процеси. Оптимальними умовами для зберігання макаронних виробів вважаються відносна вологість повітря 60–70% та низька температура. Чим вона нижча, тим повільніше протікають всі процеси, які погіршують якість продукції. Зберігання продуктів при низьких температурах (близько 0°С і нижче) виключає зараження їх амбарними шкідниками та самозігрівання. При цьому не виникають пліснявіння й прокисання продуктів і різко сповільнюються прогіркання та погіршення споживчих властивостей.

Тривале зберігання макаронних виробів здійснюють в основному в неопалюваних складах, тому температура в них залежить від сезону. У магазинах зберігають невеликі партії макаронних виробів, що забезпечують безперебійне постачання населення протягом 10–45 діб. Це опалювальні приміщення. Температура при цьому не повинна перевищувати 12–18 ^оС.

У магазинах необхідно суворо стежити за товарним сусідством, виключаючи спільне зберігання будь-яких пахучих товарів (мила, прянощів, риби тощо). Продукти переробки зерна легко поглинають та міцно утримують сторонні запахи.

Встановлено граничні терміни зберігання макаронних виробів: з пшеничним зародком – 3 міс, молочних та соєвих – 5, яєчних та томатних – 12, морквяних, шпинатових і без додаткової сировини – 24 міс.

4.5. Технологія переробка олійних культур

Рослинні жири мають велике значення завдяки їх різноманітному і широкому застосуванню в різних галузях народного господарства. Надзвичайно висока їх харчова цінність, оскільки вони легко засвоюються організмом людини і є високоенергетичним продуктом.

Слід зазначити, що термін “жир” є більш загальний і застосовується частіше, а термін “олія” вказує на те, що рослинний жир перебуває в рідкому стані. Олію споживають безпосередньо в їжу, використовують у хлібопеченні, а також у кондитерському виробництві.

Олія – джерело одержання мийних засобів, оліфи, лаків і фарб. Технічні рослинні жири використовують при виробництві пластичних мас, лінолеуму, клейончастих матеріалів, виготовленні охолоджуючих рідин, технологічних змазок.

Білки олійних культур використовують для підвищення біологічної цінності багатьох харчових продуктів, а також як основний компонент комбікормів для тварин.

Основного сировиною виробництва олії на території України є насіння соняшнику, льону, озимого ріпаку, гірчиці, сої тощо. Провідна роль серед олійних культур належить соняшнику. Виробництво соняшникової олії становить понад 1 млн т. Насіння соняшнику містить до 57% олії, а ядро – до 65%.

При переробці 100 т насіння соняшнику одержують близько 47 т олії, 30 шроту, 20 т плодових оболонок. Плодові і насінні оболонки насіння складаються переважно з целюлози, тому вони є сировиною для гідролізного виробництва.

Особливістю харчових рослинних жирів є те, що в них, крім тригліцеринів, є фосфоліпіди, жиророзчинні вітаміни (А, Е, D, К), речовини, що містять фосфор та ін. Фосфоліпіди мають значну біологічну активність, беруть участь у процесі обміну та сприяють підвищенню всмоктування поживних речовин у кишковину. Особливо багаті на фосфоліпіди соняшникова, кукурудзяна та соєва олії. Крім того, в насінні олійних культур є макро-, мікро- й ультрамікроелементи, сумарний вміст яких майже вдвічі перевищує їх кількість у насінні інших культур.

Вміст олії в насінні деяких культур залежить від видових та сортових особливостей, умов вирощування, строків і способів збирання, а також способів переробки.

Середній вміст олії та інших компонентів у насінні олійних культур подано в табл. 4.6.

Таблиця 4.6

Хімічний склад насіння олійних культур, % (на суху речовину)

Культура	Олія	Азотисті речовини	Вугле-води	Клітко-вина	Зольні елементи
Соняшник	33-57	15	20	21	3
Льон олійний	36-47	22	20	8	4
Коноплі	30-38	21	19	13	5
Соя	14-25	42	25	5	-
Ріпак озимий	42-51	19	20	7	3

За хімічним складом жири є сумішшю складних ефірів триатомного спирту гліцерину та високомолекулярних жирних кислот.

Із загальної кількості жирних кислот (близько 60) до складу олії входить 6–8. Усі жирні кислоти, що входять до складу жирів, поділяють на дві групи: насичені, тобто такі, які не містять подвійних зв’язків, і ненасичені, які містять подвійні зв’язки.

Властивість жирів визначається якісним складом жирних кислот, їх кількісним співвідношенням та процентним вмістом вільних, не зв’язаних з гліцерином жирних кислот.

Рослинні олії містять ненасичені жирні кислоти, тому вони в більшості випадків є рідкими за звичайної температури (соняшникова, лляна та ін.). Тваринні жири, навпаки, за звичайної температури є твердими, тому що до їх складу входять переважно насичені жирні кислоти. На відміну від насичених кислот, відносно стійких до різної взаємодії, ненасичені кислоти, маючи вільні ненасичені зв’язки, можуть приєднувати кисень та окислятися (тобто гіркнуть), а також відновлюватися за місцем подвійних зв’язків.

Загальною реакцією, характерною для жирів, є гідроліз на гліцерин і жирні кислоти, що відбувається в рослинній клітині під дією ферменту ліпази, а у виробничих умовах – під дією лугів і кислот.

Особливості зберігання насіння олійних культур і вимоги до його якості. Для насіння олійних культур характерним є високий вміст жиру. Запасні речовини, які використовуються зародком при проростанні, відкладаються в насінні олійних культур не у вигляді крохмалю, як в зернових культурах, а у вигляді жирів. Високий вміст жиру в насінні олійних культур відіграє важливу роль при визначенні режимів їх зберігання. Сухе і зріле насіння під час зберігання за низьких температур знаходиться у стані спокою, а при підвищенні вологості і температури переходить у стан інтенсивної життєдіяльності.

Зберігати насіння олійних культур складніше, ніж зерно злакових, оскільки у них високий вміст жиру, який не здатний зв’язувати та утримувати вологу так само, як білки і крохмаль. Крім того, на збереження насіння олійних культур значно впливає підвищений вміст лущеного і битого насіння. Таке насіння швидко пліснявіє, у нього пошкоджується зародок, жир швидко згіркає, тому що до нього надходить велика кількість повітря через відсутність плодової оболонки. Бите і лущене насіння відносять до олійної домішки.

Особливість зберігання насіння соняшнику полягає в тому, що нерівномірна за вологістю маса, яка надходить від комбайнів, у результаті високої інтенсивності дихання швидко зігрівається. На відміну від зернових, самозігрівання соняшнику відбувається в чотири стадії: перша – відмічається за підвищення температури насіння від 15 до 25°С. Колір, запах та сипкість насіння не змінюються; друга – відмічається підвищенням температури до 40°С в результаті дихання насіння та бурхливого розвитку мікрофлори. При цьому насіння стає дефектним, покривається плісенню, має затхлий запах, гіркий смак, втрачає блиск, зростає кислотність, знижується схожість, втрачається сипкість і насип ущільнюється, третя – температура збільшується від 40 до 55°С, розвиваються термофільні бактерії, посилюються гіркий смак та затхлий запах, оболонки темніють, ядро жовтіє, схожість досить низька, кислотність зростає до 15–16 мг КОН на 1 г жиру; четверта – температура підвищується до 55°С і більше в результаті активної діяльності термофільних бактерій та процесів, що розвиваються, кислотність зростає до 30–35 мг КОН на 1 г жиру. Дефектність насіння становить 100%.

Насіння соняшнику надійно зберігається лише за вологості менше 7% та температури не вище 10°С. За вологості 8 % та температури 20°С насіння зберігається 1,5 місяці, за 10°С – 4,5, за 1°С – понад 6 міс.

Особливо швидко псується травмоване насіння соняшнику (найбільше травмуються високоолійні сорти). При збиранні смітна домішка має вологість удвічі більшу, ніж маса соняшнику, на ній багато мікрофлори, тому навіть короткочасне зберігання насіння повинно здійснюватися в умовах режиму охолодження, причому охолодження ефективне лише тоді, коли застосовуються холодильні машини ХМВ-1-30, Г-100 (Німеччина).

Насіння соняшнику добре зберігається в регульованому газовому середовищі: кисню – 1 %, вуглекислого газу – 1,5–2%, решта – азот. У такому середовищі гідролітичні процеси не припиняються, однак інтенсивність їх є нижчою, і насіння з вологістю 8% та дещо підвищеним кислотним числом (1,3 мг КОН) і температурою 5–10°С можна без псування зберігати 4 міс, а за вологістю 10% – лише 50–60 діб.

У насінні олійних культур підвищеної вологості самозігрівання протікає особливо швидко. Це пояснюється тим, що дихання насіння відбувається переважно за рахунок жирів, які при окисленні виділяють більше теплоти, ніж вуглеводи. Самозігрівання насіння різко знижує його якість, ядро темніє, олія згіркає і якість її значно знижується. Під час розміщення олійних культур для зберігання особлива увага приділяється насінню ріпаку, сої і рицини. Основна умова забезпечення їх збереження – доведення до сухого стану.

Технологія одержання олії. У світовій практиці виробництва рослинної олії існує два різних способи: механічний, або пресовий, і розчинення олії в летких органічних розчинниках, або метод екстракції. Ці два способи використовуються в технології виробництва рослинної олії самостійно або одночасно.

Забезпечення оптимальних умов переробки насіння олійних культур досягається очищенням його від сторонніх органічних та мінеральних домішок. Цей процес ґрунтується на різниці в розмірах, формі, густині та аеродинамічних властивостях насіння і домішок. Для очищення насіння застосовують сепаратори різної конструкції з відкритим або закритим повітряним циклом.

Для збереження якості насіння олійних культур, а також стабілізації технологічного процесу добування олії (шеретування, відокремлення від оболонок і подрібнення ядра та ін.), крім очищення насіння від домішок, необхідне кондиціювання їх за вологістю.

Оптимальна вологість насіння олійних культур для якісного зберігання вважається та, яка приблизно на 2 % нижча за критичну. Водночас для нормального ведення технологічного процесу для більшості насіння (винятком є насіння бавовнику, яке перед надходженням на виробництво зволожують до 10–11%) вологість його повинна бути нижча, ніж при зберіганні.

Якщо вологість насіння олійних культур перед переробкою потрібно зменшити, застосовують теплове його сушіння або активне вентилювання. Для сушіння використовують шахтні, барабанні та газові рециркуляційні сушарки (ДСП-12, ДСП-24, ДСП-32, ДСП-50, “Цілинна-50”, ВТІ-8, ВТІ-15).

Основними компонентами насіння олійних культур з точки зору технології їх переробки є ядро й оболонки. В одних видів насіння (льон, соя, рицина) є тільки насіннєва оболонка, в інших (соняшник) – насіннєва і плодова оболонки. За технологічною термінологією оболонки, як насіннєві, так і плодові, називають лузгою.

Одним із основних процесів отримання олії з насіння соняшника, що забезпечують відокремлення оболонок від ядра, є шеретування. Для шеретування насіння соняшнику і сої застосовують насіннєрушильні машини МНР та відцентрові машини А1-МРЦ. У машинах марки МНР насіння шеретується внаслідок ударів об била барабана, які закріплені на обертальному барабані, або повторному ударі об деку. Основними робочими органами відцентрової машини є ротор та дека. Насіння за рахунок відцентрової сили відкидається на деку і, ударяючись об неї, розколюється.

В результаті шеретування одержують суміш, яка називається рушанкою і складається з цілого ядра, оболонки, січки (частинки ядра), цілого і не повністю шеретованого насіння. За технологічними нормами якість рушанки повинна відповідати таким вимогам: нешеретованого насіння – не більше 5%, а січки – не більше 3% від маси ядра.

Після шеретування рушанку розділяють на фракції: ядро, оболонки, ціле насіння і недошеретоване. Оболонки видаляються із виробництва, ядро направляється на подрібнення, а недорушанка та ціле насіння надходять на повторне шеретування.

Наступним етапом є сепарація рушанки, метою якої є максимальне відокремлення плодових і насінних оболонок від ядра за мінімальних втрат олії. Для цього використовують аспіраційну віяльну машину МІС-50 продуктивністю 50 т/добу. Вона складається з розсівника та аспіраційного корпусу. Розсівник складається з набору сит, призначених для сортування рушанки на сім сортів (фракцій). Після розподілення рушанки за розміром на ситах її розділяють за густиною, змінюючи швидкість повітряних потоків.

Процес подрібнення ядра насіння значною мірою впливає на вихід олії і продуктивність обладнання. Головна задача подрібнення ядра насіння – максимально можливе руйнування структури клітин. Для подрібнення використовують п’ятивальцьовий верстат – вальцівка марки BС-5. Ядро насіння соняшнику подрібнюється за чотири проходи через вальцьові верстати.

На якість подрібнення ядра значно впливає вологість насіння. Максимальне руйнування структури клітин ядра відбувається за вологості його 5,5–6%. Подрібнене на вальцівках ядро називають м’яткою. Її не можна зберігати тривалий час, тому що ферменти клітин (ліпази) швидко розкладають жири, гідролізуючи їх на гліцерин і вільні жирні кислоти та погіршуючи властивості олії.

Олія в м’ятці розподілена у вигляді тонких плівок на поверхні часточок подрібненого ядра або насіння й утримується на ній силами молекулярної взаємодії, величина яких перевищує тиск, що створюють преси для віджимання олії. Для зменшення сил, що зв’язують олію з поверхнею м’ятки, застосовують волого-теплову обробку, що називається підсмажуванням. Волого-теплова обробка здійснюється в спеціальних апаратах – жаровнях.

Продукт, одержаний після волого-теплової обробки, називається м’язгою. В промисловості відомі два типи підсмажування: вологе та сухе.

Для добування олії пресовим способом раніше застосовували гідравлічні преси, недоліком яких було недостатньо повне віджимання олії, в результаті чого в шротах вміст олії становив 7–8%.

На сучасних заводах застосовують шнекові преси, основним робочим органом яких є шнековий вал і зеєрний циліндр. Залежно від тиску, який створюється в зеєрному просторі, на матеріал, що пресується, а також від вмісту олії, яка залишається в макусі, на олійних заводах застосовують різні типи шнекових пресів. За своїм призначенням вони поділяються на преси для попереднього відділення олії (форпреси), преси глибокого, або кінцевого, відділення олії (експелери) та преси подвійної дії (в одному агрегаті здійснюється попереднє і кінцеве відділення олії).

Екстракційний спосіб добування олії може застосовуватись як в чистому вигляді, так і в комбінації з форпресовим. Прикладом екстракційного способу добування олії в чистому вигляді є пряма екстракція “сирої м’ятки” при переробці сої.

Для добування олії з насіння соняшнику і льону застосовують схему форпресування – екстракцію, тобто на першому етапі застосовують преси неглибокого одержання олії.

На олійних заводах для виділення олії екстракційним способом як розчинник використовують бензин, а в останні роки – суміш бутан-пропану, яка за нормальних умов газоподібна.

Після форпресування макуху направляють на екстракцію для остаточного добування олії. Для збільшення поверхні дотику між розчинником та подрібненою сировиною (макуховою крупкою) останню пропускають через спарену плющильну вальцівку з гладенькими вальцями і одержують пластини завтовшки 0,2–0,4 мм.

Для добування олії за екстракційного способу використовують два варіанти: настоювання і послідовне знежирювання.

При настоюванні матеріал заливають розчинником, через деякий час олія переходить у розчинник та утворюється розчин (місцела), який потім зливають. Знежирений матеріал знову заливається чистим розчинником і так повторюється доти, поки не буде добута майже вся олія.

При послідовному знежирюванні чистий розчинник безперервно надходить на максимально знежирений матеріал.

Місцела, яку одержують після екстракції, складається із леткого розчинника, олії та твердих часточок. Щоб видалити з неї тверду фракцію та розділити на олію і розчинник, часточки твердої фракції відокремлюють від місцели відстоюванням, центрифугуванням або фільтрацією.

Нині екстракційний спосіб добування олії на заводах України є провідним, тому що він забезпечує вихід олії більший, порівняно з пресовим.

Рослинна олія – складна багатокомпонентна система, в якій, окрім гліцеридів, містяться механічні домішки та деякі інші речовини. Тому для одержання олії високої якості потрібно ретельно її очищати. Очищення умовно поділяють на первинне та глибоке – рафінацію.

Залежно від ступеня очищення та цільового призначення рослинна олія буває нерафінована (очищена від механічних домішок), гідратована (очищена від фосфатидів), рафінована (очищена від фосфатидів, вільних жирних кислот, барвників), рафіновано-дезодорована (рафінована олія, очищена від ароматичних та смакових речовин, пестицидів і канцерогенів).

Найпоширенішим способом очищення олії є фільтрація на спеціальних фільтрпресах. Перевагою цього способу є можливість відділення тих механічних домішок, густина яких не відрізняється від густини олії. Олію фільтрують через спеціальну тканину або тканину з фільтрувальним папером у фільтрпресах рамного чи камерного типу.

Неприємний запах і смак видаляються з олії дезодорацією. Для цього в спеціальних апаратах періодичної або безперервної дії через шар олії пропускають перегріту, дуже розріджену водяну пару, що в техніці має назву дистиляції.

Показники якості олії. Вміст, властивість і якість олії є основними ознаками якості насіння олійних культур. Якість і склад олії значною мірою залежать від географічних районів вирощування, грунтово-кліматичних умов, сорту та агротехніки.

Для характеристики властивостей і якості олії найчастіше використовують такі показники, як число омилення, йодне і кислотне числа (табл. 4.7).

Таблиця 4.7

Якість олії в насінні олійних культур

Культура	Число омилення, мг КОН на 1 г олії	Йодне число, г йоду на 100 г олії	Кислотне число, мг КОН на 1 г олії
Соняшник	183-196	119-144	0,1-2,4
Соя	190-217	107-137	0,0-5,7
Ріпак	168-185	94-112	0,1-110
Льон олійний	186-195	165-192	0,6-3,5

Якість олії визначають як органолептичними методами, так і інструментальними (кислотне і йодне числа, число омилення).

Важливими ознаками олії, що характеризують її якість, є запах, колір і прозорість. Харчова олія повинна бути цілком прозорою, мати світло-жовтий колір та характерний запах. Олію вважають прозорою, якщо вона не мутна. Однією з ознак якості олії є кількість відстою (нежирних домішок).

Число омилення – кількість міліграмів їдкого калію КОН, необхідна для нейтралізації вільних і зв’язаних з гліцерином жирних кислот, одержаних при омиленні 1 г жиру.

Кислотне число – кількість міліграмів їдкого калію КОН, необхідна для нейтралізації вільних жирних кислот, що містяться в 1 г жиру. Кислотне число – важливий показник властивостей і стану жиру, оскільки воно може легко збільшуватися при зберіганні як жиру, так і багатих на жир харчових продуктів.

Йодне число – кількість грамів йоду, яка зв’язується з 100 г жиру. Воно дає змогу оцінити якість олії, її придатність для використання. Оскільки приєднання йоду відбувається у місці подвійних зв’язків у молекулах ненасичених жирних кислот, йодне число дає уявлення про вміст у жиру цих кислот. Чим вище йодне число, тим легше окислюється жир, тому він більш придатний для виготовлення лаків, фарб, оліфи і менш придатний для вживання в їжу.

На можливості швидкого окислення ненасичених жирних кислот ґрунтується визначення здатності олії до висихання. За здатністю до висихання олії поділяють на такі групи: швидковисихаючі – лляна, конопляна. Йодне число – 130–295. До складу входять гліцерин, лінолева (50–60%) та ліноленова (17–45%) кислоти; напіввисихаючі і слабковисихаючі – соняшникова, соєва, кукурудзяна. Йодне число – від 85 до 130. До складу входять переважно гліцериди лінолевої (40–57%) та олеїнової (28–50%) кислот; невисихаючі – арахісова, рицинова. Йодне число – до 85. У вмісті переважає олеїнова кислота (до 83%).

Відходи переробки насіння олійних культур і їх використання. Макуха і шрот – це побічні продукти, які одержують після добування олії з насіння олійних культур. Вони є високобілковим концентрованим кормом для всіх видів сільськогосподарських тварин і входять переважно до складу комбікормів. За загальною поживністю макуха і шрот прирівнюються до зернових культур, значно переважаючи їх за вмістом протеїну (табл. 4.8).

За амінокислотним складом, біохімічною цінністю білки макухи і шроту відрізняються від білків зернових злаків більшим вмістом лізину, метіоніну, цистину, триптофану, кальцію та фосфору, вітамінів групи В.

Вуглеводи макухи і шроту складаються переважно з клітковини, геміцелюлози, невеликої кількості цукрів і пектинових речовин, олії (до складу олії входять переважно ненасичені жирні кислоти). Вміст вітамінів та інших біологічно активних речовин залежить як від якості сировини, так і правильності ведення технологічного процесу.

За фізико-хімічними показниками макуха повинна відповідати певним нормам (табл. 4.9).

Зберігання макухи і шроту має свої особливості. Після виготовлення на виробництві вони мають дуже низьку вологість і високу температуру (у шроту – 100–105°С). Крім того, шрот містить деяку кількість розчинника. В такому вигляді макуха і шрот не придатні для тривалого зберігання тому, що олія швидко окислюється киснем повітря, продукт гіркне і його кормові якості різко знижуються. До того ж при розщепленні жиру виділяється теплота, що може призвести до самозігрівання і навіть до самозагоряння продукту.

Таблиця 4.8

Хімічний склад та поживність макухи і шроту, % (в середньому)

Види макухи і шроту	Кормові одиниці в 100 г	Сирий протеїн	Сирий жир	Клітковина	Мінеральні речовини			Амінокислоти
					кальцій	фосфор	натрій	лізин	метіонін + цистин
Макуха
соняшникова	110	39,8	7,5	13,3	0,30	0,82	0,94	1,31	1,54
лляна	113	31,0	9,9	9,4	0,31	0,71	0,06	1,12	0,89
соєва	125	38,2	7,9	5,3	0,43	0,89	0,05	2,78	1,19
ріпакова	100	33,0	9,0	13,2	0,71	1,00	0,07	1,58	1,33
кукурудзяна	108	18,0	6,5	5,4	0,05	0,36	0,04	0,71	0,57
Шрот
соняшниковий	104	38,6	3,6	14,1	0,33	0,82	0,94	1,38	1,84
лляний	103	33,3	1,9	9,7	0,33	0,74	0,14	1,18	1,08
соєвий	119	40,5	1,0	6,2	0,55	0,70	0,51	2,27	1,16
ріпаковий	90	38,3	2,3	12,0	0,66	0,93	0,02	1,69	1,95
кукурудзяний	116	18,0	3,7	7,6	0,05	0,36	0,03	0,94	0,72

Таблиця 4.9

Фізико-хімічні показники макухи

Показники	Соняшникова /звичайна/	Конопляна	Лляна	Ріпакова
Вологість, %, не більше	8	6-8	6-8	6-9
Сирий жир, %, не більше	7	8	7	7,2
Сирий протеїн, %, не менше	44	35	34	37
Зольні речовини, нерозчинні в 10 %-y розчині соляної кислоти, %, не більше	1,5	2	1,5	1,5
Лузга, %, не більше	15,5	-	-	-

Для підвищення стійкості макухи і шроту під час зберігання їх висушують та охолоджують, проводять відгонку розчинника. Вологість макухи і шроту відповідно до стандарту становить 6–10%. Температура повинна бути не більше 35°С, а влітку не перевищувати температури повітря більш як на 5°С. Вміст розчинника в шроті при його відвантаженні не повинен перевищувати 0,1%. Макуху і шрот зберігають насипом або в мішках у сухому темному й охолодженому приміщенні.

4.6. Основи виробництва біопалива

Нестача викопних енергетичних ресурсів у розвинених країнах світу веде до розширення ефективного використання альтернативних джерел енергії. Поряд з використанням енергії сонця і вітру, все більшого поширення набуває біонафта, різні тверді органічні матеріали та біогаз, які є продукцією сільськогосподарського виробництва. Перспективність нехарчового використання останньої випливає також з аналізу динаміки цін на енергетичну, промислову та сільськогосподарську продукції.

Аграрне виробництво із споживача традиційних видів енергії перетворюється у виробника їх зі значним потенціалом у майбутньому. У розвитку біоенергетики сільської місцевості у світі можна виділити три основні тенденції:

· скорочення загальних витрат енергії;

· збільшення використання відновлюваних джерел енергії;

· переважного застосування твердих видів біопалива.

Тверде біопаливо. Основними технологіями термічної переробки деревини та біомаси є пряме спалювання (найбільше вивчено і комерційно розвинене), газифікація (знаходиться на демонстраційному рівні розвитку) і піроліз (знаходиться на дослідному рівні розвитку). На сьогодні світовим лідером з використання соломи в енергетичних цілях є Данія, де знаходиться в експлуатації біля 8000 фермерських установок потужністю 0,1–1,0 МВТ, які споживають за рік 390 тис. т соломи і виробляють 5,6 ПДЖ енергії. Крім цього, в Данії експлуатується 62 теплових і 9 теплоелектричних станцій, які споживають 540 тис. т соломи щорічно. З метою отримання теплової енергії солому в Європі використовують Австрія, Швеція, Фінляндія, Франція, Чехія та інші країни.

В Україні надлишок соломи та стебел усіх культур складає 21,1 млн т. Однак використання біомаси в енергетичних цілях проходить тільки своє становлення. За останній час виконано декілька демонстраційних проектів у області біоенергетики. Установки, впроваджені в рамках цих проектів, є першим сучасним великомасштабним біоенергетичним обладнанням у нашій країні.

Перспективним напрямом є енергетичне використання біомаси в технологічних агрегатах, перш за все в сушарках. Досвід реалізації тепла генераторів, які використовують органічні відходи, показує високу рентабельність подібних технологій при сушінні деревини. Ефективне використання енергетичних котлів потребує розробки технологій підготовки біопалива, систем автоматичного управління процесом спалювання та спеціальних (керамічних) матеріалів камери згорання.

Особливу увагу слід звернути на вибір технології й обладнання для переробки біомаси, які визначають величину капітальних витрат. Мінімізація цих витрат можлива за модернізації існуючих на підприємствах енергоагрегатів заміною конструкції топки і відповідних газоочисних споруд. Подібний підхід реалізований у вітчизняній практиці на котлах ДКВР.

Рідке біопаливо. За прогнозами спеціалістів, у найближчому майбутньому передбачається покриття до 10% світових потреб у дизельному пальному за рахунок рослинного рідкого палива. Метилові ефіри використовуються як чисте паливо в Німеччині, Австрії і як 30, 20 і 5%- ні суміші з дизельним паливом у Франції, Швеції, США, Чехії та інших країнах. При цьому, наприклад, у США до 2012 року планується випускати щорічно близько 20 млн т рідкого палива. Виробництво рідкого біопалива проводять в єдиному технологічному процесі з насіння енергомістких культур або в два етапи переробки: насіння – в олію і олію – в біопаливо. Технологія випуску дизельного палива з ріпакової олії побудована на фізичній і хімічній переробці відфільтрованої олії до форми метилового ефіру. Під впливом каталізатора олія переетерифікується метанолом у метиловий ефір зі звільненням гліцерину. Вихідні компоненти практично не змішуються, тому після закінчення реакції відбувається гравітаційний розподіл суміші на два шари.

Експлуатаційні властивості рідкого біопалива також мають свої особливості. Воно абсолютно змішується з дизельним паливом. Ускладнений запуск двигуна виникає при температурі нижче + 5°С. Економічна ефективність біопалива в умовах нашої країни потребує комплексного врахування всіх прямих і побічних продуктів його виробництва. Щорічне виробництво ріпаку в Україні складає близько 300 тис. т. Цю кількість насіння можна розглядати як потенційний сировинний обсяг для початку виробництва близько 100 тис. т біопалива.

Виробництво етанолу. Етанол – це речовина універсального застосування, широко використовується в хімічній промисловості та у харчових виробництвах. Крім того, етанол – один з найбільш перспективних джерел енергії. Виробництво етанолу як палива для двигунів внутрішнього згоряння почалося в Бразилії під час нафтової кризи в 1970-х рр. Надалі його виробництво почалося в багатьох країнах.

Використання спирту як альтернативного палива для автомобілів було предметом дискусії з моменту їх винаходу. У наш час воно набуло особливої значимості у зв’язку з вичерпанням запасів викопного палива та серйозними екологічними наслідками його спалювання. У багатьох країнах проводяться дослідження для оцінки переваг етанолу в якості присадки до палива. Застосовуваний у якості присадки до палива метил-трет-бутиловий ефір є токсичним похідним метанолу й викликає значні забруднення повітря й ґрунтових вод. Тому виробники нафтопродуктів усе ширше заміняють його етил-трет-бутиловим ефіром, який синтезується з етанолу й зовсім безпечний для навколишнього середовища (дод. рис. 5).

Виробництво спирту для напоїв не менш важливе, як виробництво етанолу в якості палива. Ключовою відмінністю між цими двома галузями є вибір сировини для одержання кінцевого продукту. Від питного спирту потрібна особлива чистота й наявність екстрактивних речовин. У якості сировини для будь-якого спиртового шумування звичайно використовуються продукти, що містять вільні моно- і олігоцукри, крохмаль або целюлозу, такі як кукурудза, сорго, пшениця, ячмінь, жито, цукровий буряк, тростинний цукор, меляса й ряд фруктів, наприклад, виноград. Якщо глюкоза, що міститься в цукроносних рослинах, зброджується безпосередньо, то крохмаль зернових продуктів гідролізується. Для цього використовуються або хімічні (наприклад, кислотний гідроліз при високій температурі), або ферментативні методи (наприклад, солодження зерна). Для зброджування використовуються особливі раси або генно-інженерні штами Saccharomyces cerevisiae, найбільш стійкі до спирту, і здатні накопичувати до 15–20% етанолу в середовищі.

Незалежно від кінцевого призначення спирту його виробництво включає наступні технологічні етапи:

· вихідна сировина розмелюється й зазнає гідролізу;

· суміш цукрів зброджується дріжджами;

· брага надходить у перегінну колону, де відганяється спирт-сирець;

· спирт-сирець потім використовується для одержання чистого етанола шляхом ректифікації;

· сухий залишок, який не піддався ферментації, є побічним продуктом і може використовуватися в якості добрива. Барда, що залишилась після перегонки (дріжджовий осад), висушується й використовується як корм тваринам.

Ріпак як сировина для виробництва безпечного для навколишнього середовища біологічного пального. Європейські країни (ЄС) закуповують 47% витратної енергії, 75% з яких у вигляді нафти. Прогнози на майбутнє говорять про щорічне збільшення імпорту на 1,9%.

Сучасне пальне складає неабияку небезпеку для навколишнього середовища. Варто лише згадати про парниковий ефект, що виник у результаті збільшення СО₂ в атмосфері. Його концентрація збільшується щорічно на 1,5×10^-3 %/год і в 2050 році вдвічі перевищить концентрацію СО₂ в доіндустріальний період. Крім того, сірка, яка міститься в дизельному паливі, призводить до утворення великої кількості оксидів, котрі зумовлюють зникнення лісів. Розвинені країни гостро поставили проблему сірки, вбачаючи вирішення її необхідним для зменшення навантаження і збереження родючості удобрюваних сільськогосподарських угідь.

За вимогою ЄС у 1980 році була створена організація “Євробіодизель” (GEIE), яка зайняла одне із провідних місць в “енергетичній мережі” і вирішує питання виробництва палива з рослинних олій. Розвиток напряму з вирощування олійних як джерела палива отримало високу оцінку на ринку енергетичних ресурсів. Розвиток “енергетичної системи” за допомогою олійних дає унікальну можливість для історичної трансформації європейського сільського господарства з виробника продуктів харчування у виробника палива. Останнє характеризується високою конкурентоспроможністю на європейському ринку і, що дуже важливо, безпечністю для оточуючого середовища.

Ріпак вважається однією із найважливіших (після пальми та сої) олійною культурою в світі, яка є джерелом одержання рослинного масла. За останні 20 років за значенням і поширенням він випередив арахіс, зерна бавовни і навіть, як не дивно, соняшник. Цьому посприяло виведення сортів, які містять мало ерукової кислоти та глюкозинолатів. У Канаді сорти ріпаку, що задовольняють вимоги за вмістом цих речовин, називаються канола. Канадська Асоціація Канола має торгову марку, яка включає сорти ріпаку, які містять не більше 2% ерукової кислоти (С 22:1) у олії. Згідно з європейськими стандартами, вміст усіх глюкозинолатів не повинен перевищувати 20 мкмоль/г.

За даними ФАО посівні площі під ріпаком у світі щороку сягають 22–24 млн га. Понад дві третини його виробництва (70%) сконцентровано в Китаї, Індії й Канаді – по 5,6–6,1 млн га. Великі площі під ріпак відведено також у США, Австралії, Новій Зеландії, країнах Західної Європи, Польщі. Загалом 28 країн світу вважають ріпак основною олійною культурою. Як європейська олійна культура набув істотного поширення в середині ХІХ століття. Нині його посіви на європейському континенті сягають 3,3–3,5 млн га. До Західної України він був завезений з Німеччини, причому на початку минулого століття його посіви за площею значно перевищували посіви соняшнику.

Значне збільшення виробництва насіння ріпаку зумовлене широким спектром використання олії для продовольчих потреб, а макухи (шроту), як концентрованого кормового білка, для годівлі сільськогосподарських тварин. Інтерес до цієї культури викликаний також великою необхідністю в одержанні олії з високим вмістом ерукової кислоти для промислових (технічних, хімічних) потреб.

У Лісостепу України ріпак є поряд із соняшником і соєю основною олійною і білковою культурою. Як промислову культуру його почали інтенсивно впроваджувати лише останніми десятиріччями. Площа під ним зросла до 100 тис. га, а урожайність становила в середньому 15 ц/га. Окремі господарства отримують 30–35 ц/га насіння. У структурі посівних площ він займає 0,3–0,5%.

Незначні обсяги виробництва товарного насіння ріпаку зумовлені відсутністю державної системи заготівлі, матеріально-технічної бази, добрив, високоефективних пестицидів, техніки для вирощування, збирання і очистки урожаю, відсутністю переробної промисловості. Розрахунки свідчать, що площі посіву ріпаку в найближчі роки можна збільшити у 6–8 разів і довести до 500 тис. га і більше, а врожайність товарного насіння збільшити до 24–26 ц/га. Це дозволить виробляти 380–400 тис. т олії, 500–600 тис. т концентрованого кормового білка, який за протеїном у 8–10 разів перевищує комбікорми.

Олія, вироблена з вітчизняних сортів ріпаку, за вмістом основних жирних кислот прирівнюється до маслинової і придатна для використання безпосередньо в їжу, для виготовлення маргарину, майонезу, кулінарних жирів та інших високоякісних продуктів харчування.

Олія з високоерукових сортів ріпаку використовується для виробництва змащувальних матеріалів з високою стійкістю: гідравлічні мастила, змащувальні, охолоджувальні змащувальні, антикорозійні, для змащування пилових ланцюгів та пил, адгезійні, масла для видалення іржі, біодизельне паливо, пилезатримуючі масла в приміщеннях для зберігання зерна, моторне і трансмісійне масла, масла для м’яких мастил. У найближчому майбутньому більшість мінеральних масел можуть бути замінені рослинними.

Крім того, з олії ріпаку одержують гліцерин, метиловий ефір, жирні кислоти, з яких виготовляють кислоти, мила, спирти, сульфати, ефіри та аміни. Масло ріпаку може конкурувати з іншими рослинними оліями та тваринними жирами, які використовують для технічних цілей.

Заміна мінеральних масел на рослинні викликана екологічними проблемами. Ріпакова олія біологічно швидко розкладається і не несе в собі загрози для водоймищ: у ґрунті вона через 7 діб розкладається на 95% (мінеральне масло тільки на 16%).

Пальне одержують після видалення з олії гліцерину, який закоксовує форсунки паливної системи двигуна. Його ще називають ріпак-метилефіром (РМЕ). У країнах, які не мають власних запасів нафтопродуктів, взялись за спроби замінити дизельне пальне на РМЕ. До вирішення цих проектів включилися всесвітньо відомі фірми і компанії. У 1992 році французька компанія "Рено" випробувала новий автомобільний двигун, що працює на РМЕ. Оснащений ним автомобіль “Рено-21” пройшов 19 тис. км, показавши високу швидкість й економічність (витрата пального – 4 л на 100 км). Американська фірма “Нертон” також випробовує нові двигуни на пальному з ріпаку. В Бельгії й Нідерландах уже 80–85% громадського транспорту працює на біологічному пальному. Перша в Австрії фабрика комерційного виробництва біодизельного пального потужністю 500 т на рік була відкрита 1985 року. Через п’ять років його випуск зріс уже до 20 000 т. За даними Британської асоціації біопалив та олій (ВАВFО), 1995 року виробництво біодизельного пального в Європі сягало 327 000 т, а в найближчому майбутньому має зрости до 625 тис. т.

Ріпакова олія як біопаливо може використовуватися у вигляді чистої олії холодного пресування та етерифікованої. У першому випадку пальне підходить до двигунів з вихровою камерою, дообладнаних додатковою апаратурою для вприскування олії. На етерифікованій олії можуть працювати звичайні двигуни без переобладнання. Втрата потужності двигуна після переведення його на біопаливо становить лише 5–10%.

Одержану після пресування олію очищають від побічних продуктів, фосфатидів, надмірної вологи, проводячи часткове рафінування (гідратацію, лужне рафінування і відбілювання). На етапі етерифікації, який проходить за безперервного перемішування з обігріванням, за допомогою надмірного введення метанолу одержують потрібний продукт – РМЕ і як побічний – гліцерин, який, до речі, має досить високу ціну, чим дозволяє знизити загальні затрати на виробництво основного продукту.

Раніше РМЕ використовували як пальне для двигунів. За розробками останніх років рекомендується здійснити ще кілька технологічних операцій. У ході додаткових заходів (очищення, дистиляції і кондиціювання) РМЕ звільняють від надлишків метанолу, залишків каталізаторів, додають речовини, які підвищують якісні показники пального, його можливості працювати взимку тощо. Одержане в кінцевому підсумку пальне не тільки екологічно чисте, але конкурентоспроможне і надійне в роботі.

Використання ріпакової олії у виробництві пального для дизелів можливе трьома основними методами, які мають свої позитивні й негативні сторони. Перший метод – переетерифікація олії, тобто одержання метилефіру, високоякісного дизельного пального. Це технологія, що потребує відповідного хімічного обладнання. На будівництво підприємств і розробку обладнання (або його купівлю за кордоном) потрібен час і значні кошти.

Прикладом виробництва може служити виробництво екодизельного палива за направленою реакцією перетворення рослинної олії з метиловим спиртом у метилестер. Метилестер після рафінування може бути вико ристаний для дизельних моторів і теплових фабрик. Ця технологія розроблена інженерною групою “Балестра” (Італія). Промислове застосування процесу можливе з максимальною ефективністю незалежно від об’ємів і розмірів фабрики. Процес відбувається при температурі та під тиском, котрі не становлять ніякого ризику для оператора. Контроль за процесом відбувається автоматично в усіх фазах. Процес не призводить до істотної емісії будь-яких інших, крім природних (пари Н₂О), продуктів термічних процесів. Виробництво безвідходне, не дає рідких і твердих відходів. Продукт переробки “Екодизельне паливо” відповідає найбільш суворим європейським стандартам, а гліцерин – промислової та фармацевтичної якості.

Порівняльний аналіз якості вихлопних газів традиційного і дизельного палива показав істотну перевагу останнього з екологічної точки зору. Зокрема кількість димних часток знизилась більш як на 50%. Емісійні характеристики екодизеля підтверджують, що це прекрасне екологічно чисте паливо, особливо стосовно зниження колоїдних вуглеводних часток. Емісія оксидів сірки і ароматичних складових близька до нуля. Баланс СО₂ дорівнює нулю. Екологічна привабливість цього палива – очевидна.

Другий метод – використання ріпакової олії як пального для дизелів без переробки (не враховуючи необхідне очищення – наприклад, фільтрування). У цьому випадку необхідно розробити нові дизелі, освоїти їх виробництво або реконструювати дизелі, що були в експлуатації. Тобто знову потрібен час і великі кошти.

Третій метод – використання сумішей нафтового дизельного пального з ріпаковою олією у відповідних допустимих співвідношеннях або сумішей ріпакової олії з іншим вуглеводневим пальним.

Розроблена і освоєна у Національному технічному університеті України, Українському транспортному університеті та Київському ВО "Більшовик" екструзійна установка призначена для одержання олії з насіння ріпака, продуктивністю 10–12 кг за годину. Розроблено і освоєно спеціальний гідрозмішувач інтенсивної дії, на якому проведені відповідні експерименти, пов’язані з одержанням сумішей дизельного пального з ріпаковою олією. Продуктивність установки – 5–10 т суміші за годину.

З допомогою зазначених установок були виготовлені партії сумішей (10, 20, 30, 40% ріпакової олії в суміші з дизельним пальним) і проведено дослідження роботи тракторного дизеля Д-243. Стан суміші із в’язкістю, а також результати всебічних експериментів з заміром потужності, питомої витрати пального, складу продуктів згорання показують, що доцільно використовувати суміші з 20% ріпакової олії. При цьому енергетичні, економічні та екологічні показники роботи дизеля практично не змінюються у порівнянні з роботою на нафтовому дизельному пальному.

Слід зазначити, що з метою запобігання забрудненню системи живлення дизеля до і після змішування необхідно провести відстоювання і фільтрацію дизельного пального, ріпакової олії і їх суміші. Крім того, проводяться модельні експерименти з метою визначення можливості використання сумішей (25, 50% ріпакової олії) у газотурбінному циклі, що може стати основою створення відповідних установок з високим коефіцієнтом корисної дії.

Незаперечна цінність біодизеля в його екологічній чистоті й можливості одержання з відновлюваної сировини. У природних умовах біодизель та мастила з ріпака знешкоджуються мікроорганізмами впродовж 7–8 днів на 95%, а звичайні нафтопродукти – на 16%.

Порівняно зі звичайним дизелем він має ту перевагу, що завдяки високій частці ріпакової олії при його згорянні виділяється тільки така кількість СО₂, яку рослини взяли з атмосфери, що не впливає на клімат.

Використання ріпакової олії в звичайних дизельних двигунах, як правило, неможливе, оскільки вона за своїми властивостями сильно відрізняється від дизельного палива. Технічно це завдання можна вирішити двома шляхами: пристосувати паливо до двигуна або створити двигун, що працює на рослинному біопаливі.

Біодизель виробляється з будь-якої рослинної олії, яку можна отримати з насіння. При цьому його якість залежить лише, насамперед, від ступеня підготовки рослинної олії до виготовлення біодизелю.

Біогаз. Розвиток технологій та технічних засобів виробництва біогазу спрямований на комплексне вирішення проблем альтернативного енергозабезпечення тваринницьких ферм, виробництва високоякісних органічних добрив для кормовиробництва та утилізації органічних відходів при зниженні рівня емісій шкідливих речовин в навколишнє середовище. Розроблено та реалізовано концепцію технічного і технологічного вирішення проблеми сумісного використання органічних добрив та рослинної біомаси в біогазових реакторах.

Нове устаткування дозволяє отримувати високоякісний біогаз з органічних добрив із використанням зеленої маси таких відновлюваних енергетичних ресурсів, як силосна кукурудза, багаторічні трави, кормові буряки та гичка цукрових буряків. На нових тваринницьких фермах сучасним є спеціальний блок, що займається біоенергетикою. Це елемент, що дозволяє використати біогаз для енергозабезпечення потреб ферми, екологічно безпечно утилізувати органічні залишки і забезпечити кормовиробництво високоефективними твердими та рідкими біодобривами тощо.

Технологічний процес розпочинається в первинній місткості, де рідкі і тверді органічні добрива перемішуються до однорідної маси і подаються в реактор за допомогою помпи. Якщо суміш достатньо рідка, то від первинної місткості можна відмовитись, подаючи сировину безпосередньо в реактор. Це стає можливим при застосуванні суміші з сінажу кормових буряків. Бродіння проходить в реакторі, в якому підтримується постійна температура 35–45°С, при якій бактерії працюють найефективніше. З реактора суміш самопливом перетікає в місткість-сховище, де завершується бродіння. Це технологічна схема біогазової установки сховище – поточного типу.

Під час бродіння в реакторі до бродильної суміші постійно додається свіжа суміш, яка і витісняє перероблену в іншу місткість. За допомогою механічних змішувачів процес бродіння в реакторі розподіляється рівномірно за об’ємом. Бродильна суміш залишається в реакторі стільки часу, скільки це біологічно необхідно для розкладання органічних речовин бактеріями. За оптимальних умов органічні речовини розкладаються на 90–95% за 35–45 діб. Особливу увагу необхідно звертати на однорідність бродильної суміші. В реакторі бактерії повинні бути постійно забезпечені органічними речовинами, що потребує постійної подачі однорідної органічної суміші в реактор.

У сховищі перероблена суміш зберігається до весни як високоцінне біодобриво.

Біогаз має в своєму складі незначну кількість сірки, яка впливає на довговічність агрегатів установки. Для виділення сірки з біогазу на поверхню бродильної суміші в реакторі за допомогою невеликого компресора задувається свіже повітря. Це призводить до того, що спеціальні мікроорганізми перетворюють газоподібну сірку в твердий стан, після чого вона стає цінною складовою органічних добрив. Біогаз зберігається в гумовому сховищі з об’ємом добового виробітку. В силовій установці (двигун внутрішнього згорання + генератор) газ перетворюється в електричний струм і тепло. З енергії біогазу утворюється 30–35% електричного струму і 70–65% теплової енергії з загальним ККД 85–90%.

Перероблені в біогазовій установці органічні добрива зі свиноферми практично не мають неприємного запаху і є цінними для сільськогосподарських культур за вмістом поживних речовин. Але вони мають вищий вміст аміаку порівняно з первинною сировиною, що обумовлює проблему підвищеного виділення аміаку при внесенні добрив. При внесенні вироблених в біогазовому реакторі добрив звичайним способом (розкидачем з тарілчастим апаратом) втрати аміаку на 85% більші, ніж при їх локальному внесенні штанговим шланговим розкидачем безпосередньо на ґрунт.

Використання альтернативних джерел енергії в сільській місцевості дозволяє істотно здешевити процес агропромислового виробництва.

Запитання для самоконтролю

1. Яка відмінність у хімічному складі різних частин зернівки?

2. На чому ґрунтується принцип виробництва борошна?

3. Що таке вихід та сорти борошна ?

4. Особливості технології одержання пшеничного і житнього борошна.

5. Яка відмінність між драними і розмелювальними системами?

6. Назвіть устаткування для сортового помелу пшениці.

7. Режими і способи зберігання борошна, висівок, зародків.

8. Який хімічний склад пшеничного і житнього хліба?

9. Зазначте складові рецептури для випікання пшеничного хліба.

10. Які вимоги ставляться до якості води, кухонної солі, дріжджів для приготування тіста?

11. Від чого залежить високий об’єм хліба?

12. Яка відмінність між опарним і безопарним способами випікання хліба?

13. Що таке хліб? Який принцип консервування є основою його збереження?

14. Які процеси відбуваються в хлібі при його зберіганні?

15. Зазначте відмінність у підготовці зерна до помелу та одержання крупи.

16. Які показники якості зерна важливі для виготовлення крупи?

17. Назвіть основні показники якості зерна для одержання високого виходу крупи.

18. Які процеси входять до технології підготовки зерна для одержання крупи?

19. Технологічні схеми виробництва крупи з проса, гречки, ячменю, вівса, гороху, кукурудзи: в чому подібність їх і різниця?

20. Для якої крупи застосовують гідротермічну обробку зерна?

21. Назвіть основну та додаткову сировину, що використовується для виробництва макаронних виробів.

22. Охарактеризуйте логічний процес приготування макаронних виробів.

23. Які існують типи замісу макаронного тіста (за температурою та вологістю)?

24. Як формують макаронне тісто?

25. Назвіть особливості сушіння макаронних виробів.

26. Які вимоги висувають до якості макаронних виробів?

27. Від чого залежить втрата сухих речовин при варінні макаронних виробів?

28. У чому полягає відмінність між термінами «олія» та «жир»?

29. Які хімічні речовини входять до складу рослинних жирів?

30. Які основні елементи технологічного процесу виробництва соняшникової олії пресовим способом?

31. Які основні елементи технологічного процесу виробництва соняшникової олії екстрактивним способом?

32. Які види очищення застосовують при одержанні олії?

33. У чому відмінність між соняшниковим шротом і макухою?

34. Які є методи визначення якості олії?

35. Як зберігають олію, шрот, макуху?

36.У чому перспектива виробництва біопалива?

37. Які види рідкого біопалива є?

38. У чому особливість ріпаку як біокультури?

39. Куди використовується олія з високоерукових сортів ріпаку?

40. Вкажіть особливості виробництва біогазу.

Попередня тема

На початок

Наступна тема