Wykłady ze zbóż

Znaczenie gospodarcze zbóż i charakterystyka roślin zbożowych.

Ziarno zbóż posiada duże znaczenie gospodarcze w świecie. W krajach rozwijających się gospodarczo zboża dostarczają ok. 60% wartości energetycznej przeciętnej racji pokarmowej, to ¾ naszej ilości. W krajach rozwiniętych gospodarczo wskaźnik ten jest mniejszy wynosi 36% duży procent tej liczby jest przeznaczony na wyrób pasz. Ogólna zasada przedstawia się następująco: im kraj uboższy tym więcej zużytkowuje przetworów zbożowych, ale zawsze należy uwzględnić potrzeby konsumenta.

Spożycie pieczywa- chleba w krajach:

Polska - 75kg/osobę

Anglia - 53kg/osobę

Francja - 56kg/osobę

Niemcy - 80g/osobę

Bułgaria 150kg/osobę

Produkcja zbóż w Polsce w 2003r.

	Powierzchnia zasiewów w tys ha	Plony dt/ha	Zbiory tys ton
zboża	8,163	28,7	23,391
Zboża podstawowe	6,316	-	-
pszenica	2,308	34	7,858
Pszenica ozima	1,848	-	-
Pszenica jara	460	-	-
Żyto	1,479	21,4	3,172
Jęczmień	1,016	27,9	2,454
Jęczmień ozimy	109	-	-
Jęczmień jary	907	-	-
Owies	527	22,4	1,182
Pszenżyto	986	28,5	2,812
Kukurydza- ziarno	356	52,9	1,884
Gryka, proso	37	11,8	44

Obszar orny jest dużo mniejszy niż 10 lat temu, kiedy wynosił on ok. 10tys ha.

Przychód i rozchód zbóż podstawowych GUS/2004

	1990/91	2001/02	2002/03
Przychód	28304	26902	28804
Zbiory	27681	26902	26878
Import	479	975	817
Zmniejszenie zapasów	144	-	1169
Rozchód	28304	30391	28864
Siew	1896	1826	1803
Spasienie	18082	16600	17616
Spożycie:	5524	5792	5628
Spożycie naturalne	1228	-	-
przemysł	523	1101	1161
Ubytki i straty	1277	1379	1256
Eksport	480	145	1204
Zwiększenie zapasów	522	1208	-

Straty związane są ze złą gospodarką przechowywania. Ubytki powstają wtedy, gdy ziarno przechowywane jest w złych warunkach: dużej wilgotności, temp.

Taksonomia zbóż

Budowa źdźbła rośliny zbożowej:

Łodyga- jest pusta w środku, ma kolanka

Kłosy- żyto, pszenica, jęczmień, pszenżyto

Wiecha- owies (kwiatostan męski)

Kolba- kukurydza (kwiatostan żeński)

Forma wygląd wymiary są różne: baryłkowate, jajowate, owalne, wydłużone, orzeszkowate-gryka.

Kukurydza ma różne formy: zwykła, mączysta, koński ząb, (pastewna) pękająca (popcorn).

Budowa anatomiczna i morfologiczna ziarna.

Okrywa owocowo-nasienna: nieprzepuszczalna dla gazów, przepuszczalna dla wody i tlenu co jest ważne w okresie dojrzewania. Przy zbiorze ziarna zdarza się ze okrywa o-n ulega uszkodzeniu, ziarno wtedy zaczyna mocniej oddychać, traci sucha masę, drobnoustroje maja łatwy dostęp do bielma.

Zarodek: najważniejsza część ziarniaka z punktu widzenia fizjologicznego..

Komórki aleuronowe: warstwa nierównomierna na całej powierzchni co stwarza problemy przy przemiale.

Procentowy udział różnych części w ziarniaku:

największą okrywę o-n ma żyto 11,1-14,4%

największe bielmo ma pszenica 83-92%

największy zarodek ma kukurydza 7,8-12%

Rozmieszczenie składników chemicznych w pszenicy w %:

Część ziarniaka	Białko	Cukry	Skrobia	Błonnik	Pentozany	Tłuszcze	Składniki min (popiół)
Okrywa owocowa: zewnętrzna wewnętrzna Okrywa nasienna	1-20	-	-	1-27	14-48	0,2-1,0	0,9-20
Warstwa aleuronowa	28,8	4,2	-	16,2	36,7	7,9	10,5
Zarodek	24-34	25,0	-	2,5	3,5	16-28	3,6-9,5
Bielmo	13-15	Ślady 0,2	72-80	0,3-0,5	3,3-4,0	0,8-1,6	0,4-0,6
Całe ziarno	16,1	4,3	63,1	2,8	8,1	2,2	2,2

Wahania zawartości poszczególnych składników chemicznych w ziarnie uzależnione są od wielu czynników np. białko od nawożenia azotowego, które wpływa na plon i jakość ziarna. Przenawożenia natomiast może wpływać na wydelikacenie wypłowienie i powoduje choroby i namnażają się grzyby powodujące choroby.

Średnia zawartość niektórych składników chemicznych w ziarnie zbóż

Wariant doświadczenia	Plon ziarna [t/ha]	Zawartość białka [%]	Gluten mokry [%]	Szklistość ziarna [%]
Bez nawożenia	2,22	10,3	30,6	68
N30P90K40	3,07	14,6	39,0	87
N60P120K40	3,69	16,3	45,6	99
N90P180K60	3,95	16,9	47,0	100

Wpływ pogody na ziarno:

Klimat kontynentalny- (sucho, ciepło, brak opadów) wykształca się więcej białka, ziarno jest lepsze pod względem piekarskim, wypiekowym.

Klimat morski- (wilgotny, chłodny) wytwarza się więcej skrobi.

Pogoda w Polsce:

Gdy jest sucho i ciepło- skraca się okres wegetacji, zmniejsza się masa, rodzą się niewykształcone ziarna, jest większa ilość białka i więcej pośladu mniejsza masa objętościowa- ziarno niedorodne.

Gdy są opady- gdy występują one w czasie dojrzałości mlecznej, wtedy w ziarnie występuje napełnianie się ziarna składniki chemiczne. Deszcz wypłukuje związki proste.

Gdy opady występują w późniejszym okresie w dojrzałości pełnej, ziarno jest już wykształcone, to wtedy grozi to porastaniem ziarna „na pniu” czernieniem kłosów, ziarno osiąga wilgotność nawet do 30%.

Porastanie- kiełkowanie może być jawne lub ukryte. W czasie tym dochodzi do działania enzymów amylolitycznych α-amylazy i rozkład skrobi do maltozy tj proteolityczny rozkład Białkę. Materiał taki nie nadaje się do przemiału wykorzystuje się do w mieszaninie w stosunku 1:4. ziarno porastające można zahamować poprzez suszenie, natomiast zaszłych zmian biochemicznych już nie cofniemy.

Skład chemiczny ziarna zbóż

Na jakość ziarna wpływają następujące cechy:

• cechy genetyczne

• warunki pogody

• nawożenie azotowe

• termin siewu

• technologia zbioru

• zastosowanie właściwej ochrony roślin- pestycydów, insektycydów, herbicydów

• warunki panujące w czasie zbioru i podczas przechowywania

• proces przemiału ziarna

	Woda	Białko %	Tłuszcz	Węglowodany	Błonnik
97%	13,5	9,8	2,8	70,3	1,9
72%	13,5	9,3	2,1	73,9	0,5
50%	13,5	8,7	1,7	75,2	0,4

Cukry proste zawarte w ziarnie zboża:

Pentozy: L-arabinoza

D-ksyloza

D-ryboza

Heksozy: D-fruktoza

D- glukoza

Cukry złożone zawarte w ziarnie zboża:

kilkocukry: dwucukry: maltoza, sacharoza

trójcukry: rafinoza

wielocukry właściwe: pentozany: arabiniany, ksylany

heksozany: skrobia, celuloza

wielocukry kwaśne: pektyny, hemicelulozy, gumy, śluzy

Cukrowce: dominuje skrobia 40-80%

Błonnik, celuloza 2-14%

Pentozany 12-15%

Hemicelulozowe cukry 2-5%

Skrobia

Ziarno skrobi zbudowane jest z miceli: frakcji A- zewnętrznej- amylopektyna i frakcji B -wewnętrznej- amyloza.

W pszenicy amyloza stanowi 19-24%, reszta to amylopektyna. Ryż, proso, kukurydza głównie zawiera amylopektynę.

Właściwości fizyko-chemiczne skrobi:

• zdolność do pochłaniania wody

• nie rozpuszcza się w wodzie zimnej

• pęcznieje i klepkuje pod wpływem temperatury, a także traci strukturę krystaliczną

• posiada zdolność do klepkowania: pszenica 58-68%

żyto 57-70%

jęczmień 51-61%

owies 53-59%

• amylopektyna wraz z jodem barwi się na niebiesko

• amyloza rozpuszcza się w wodzie, a w temp 70-80°C nie klepkuje

• amylopektyna klepkuje przy podgrzewaniu i tworzy kleik, substancje o właściwościach gumy

• duże ziarna skrobi klepkują szybciej nawet przy niższej temperaturze

• stopień uszkodzenia skrobi ma miejsce w rozkładzie enzymatycznym- zdolność do scukrzania

Błonnik- celuloza

Występuje głównie w okrywie owocowo-nasiennej, przechodzi do otrąb w czasie przemiału. Błonnik obejmuje: oligosacharydy, polisacharydy, ligniny. Bierze udział w procesach trawiennych człowieka, powiększa objętość pokarmu jest wypełniaczem, przyspiesza perystaltykę jelit, absorbuje metale ciężkie z pokarmu, obniża cholesterol, poziom glukozy we krwi, zmniejsza ryzyko zawałów.

Pentozany

Odgrywają istotna rolę w procesie tworzenia ciasta, wpływ wyraża się skróceniem optymalnego czasu miesienia ciasta.

Ilość pentozanów w zbożu [%]: pszenica 4,9-75

żyto 10,2

owies 14,4

jęczmień 5,9-6,2

sorgo 3,4-4,6

w ziarnie ilość pentozanów przedstawia się następująco: okrywa o-n 23,7

całe ziarno 7

zarodek 4,9

bielmo 2,6

Zawartość cukrów ulega zmianom w różnych procesach życia ziarna:

porastanie- wzrost maltozy 60x

nawilżanie, pęcznienie, kiełkowanie- wzrost sacharozy 2x, fruktozy i glukozy 4x

Najwięcej sacharozy jest w ziarnie pszenicy 2-3%, pozostałe cukry stanowią śladowe ilości.

Białko

Jego ilość zależy od: gatunku, odmiany, nawożenia, warunków pogody. (opisane wyżej)

Gluten stanowi bardzo ważny wskaźnik określający jakość ziarna, stanowi kompleks połączonej gliadyny z gluteniną. Gliadyna w połączeniu z wodą pęcznieje dając lepką, kleista masę. Glutenina jest sprężysta, nie rozciąga się.

Gluten to zespół białek, określamy go przemywając wodą ciasto. Silnie uwodniony żel w nim jest 55-65% wody, 75-80% białka, 8% tłuszczu, 10% cukru, 2% soli mineralnych.

Gluten cechuje sprężystość, rozciągliwość, spoistość. Właściwy wypiek zależy od ilości i jakości glutenu zawartego w mące. Ciastu pszennemu nadaje odpowiednią konsystencję, ma zdolność do zatrzymywania gazów przez ciasto, po wypieczeniu miękisz jest porowaty. W zależności od właściwości fizycznych gluten dzieli się na: mocny- wolno chłonie wodę, elastyczny mało rozpływany i gluten słaby- szybko chłonie wodę, bardzo rozpływany.

Ziarno porośnięte lub niedojrzała zawiera małe ilości glutenu.

Ilość i jakość zależy od ilości gliadyny i gluteiny, rodzaju wody zużytej do przemywania, pH, zawartość soli mineralnych w wodzie, czasu i techniki przemywania.

Tłuszcze- lipidy

Dzielimy je na trzy grupy: lipidy niepolarne 1,3-1,9%

glikolipidy 0,26-0,44%

fosfolipidy 0,77-1,22

Najwięcej lipidów jest w warstwie komórek aleuronowych i w zarodku.

Podstawowy skład kwasów tłuszczowych w ziarnie pszenicy:

Kw palmitynowy 14-20%

Kw stearynowy 2%

Kw oleinowy 9-12%

Kw linolowy 64-68% - łatwo ulega utlenieniu, skutkiem jest jełczenie mąki i przetworów, kaszy otrębów. Korzystne działanie to bielenie mąki.powstałe nadtlenki utleniaja ksantofile i karotenoidy.

Kw linolenowy 4-7%

W ziarnie zawartych jest ok. 70% NNKT , bardzo cennych.

Glikolipidy biorą udział w kształtowaniu właściwości reologicznych glutenu pszennego.

Popiół- sole mineralne

Zawartość ich wynosi 1,2-3%, ilość zależy od warunków pogody, warunków glebowych. Przy wyższej wilgotności gleby i silnym nasłonecznieniu zawartość popiołu w ziarnie będzie wyższa.

Rozmieszczenie składników mineralnych w ziarnie:

• bielmo 0,5

• bielmo zewnętrzne 0,8

• bielmo średnie 0,7

• warstwa komórek aleuronowych 0,5-1,1

• okrywa owocowo-nasienna 8-24

Im wyższy jest wyciąg mąki (dużo otrąb) tym wyższa zawartość soli mineralnych.

Mąka typ 55- zawartość popiołu w 100kg mąki wynosi 500g.

W ziarnie zbóż mamy najwięcej: fosforu 60%, potasu 30%, siarki, sodu wapnia, żelaza. Z mikroelementów można wyliczyć: Zn, Fe, I, Co, Mn, Cu, Md, Cr, Si, Sn.

Niedobór mikro- i makroelementów w glebie odbija się na roślinie- zbożu. Zboża jare mają więcej składników mineralnych niż zboża ozime. Pszenica szklista ma więcej niż mączysta.

Witaminy

Wpływają do ziarna ze starzejących się liści. Poziom witamin jest różny, zależy od fazy rozwojowej: witamina B wzrasta w fazie dojrzałości pełnej

B₁ prawie ulega zniszczeniu w czasie wypieku

C nie ma jej w ziarnie, ujawnia się przy kiełkowaniu

Witamin A,D,E,K nie ma w ziarnie.

Enzymy

Gdy ziarno jest w termoanabiozie (niska temp i wilgotność) enzymy są nieaktywne. Spośród enzymów w ziarnie największe znaczenie mają: amylazy, proteazy, lipazy, fosfatazy, oksydazy.

Amylazy to enzymy rozkładające skrobię. Znajdują się głównie w bielmie i zarodku (tarczka), nie ma ich w warstwie komórek aleuronowych.

α-amylaza - endoenzym który występuje w ziarnie podczas kiełkowania i porastania na pniu. Aktywność α-amylaz powoduje szereg niekorzystnych zmian w ziarnie: rozkłada skrobię do maltozy, działają tez enzymy proteolityczne które rozkładają białko przez co zmniejsza się ilość glutenu. Z ziarna porośniętego nie uzyskamy dobrego chleba.

β-amylaza - jest niezbędna do wytworzenia dostarczającej ilości cukrów potrzebnych drożdżom do fermentacji.

Proteazy - enzymy proteolityczne, powodują rozkład związków białkowych w momencie porastania ziarna. Występują w zarodku i w warstwie komórek aleuronowych. Aktywność ich wzrasta w czasie kiełkowania i porastania. Dodatek polepszaczy do chleba powodują osłabienie enzymów proteolitycznych.

Lipazy - grupa esteraz, występują w zarodku i w warstwie komórek aleuronowych. Aktywność ich wzrasta przy kiełkowaniu a są bardzo aktywne w czasie złego przechowywania ziarna, gdy jest wilgotne wzrasta ilość wolnych kwasów tłuszczowych, wzrasta kwasowość ziarna. Ziarno ulega zepsuciu.

Lipoksydazy - występują w zarodkach. Ich działanie polega na katalizowaniu utleniania tłuszczów przy mieleniu. Niekorzystna rola to jełczenie produktów zbożowych. Pszenica zwyczajna ma ich więcej niż pszenica twarda.

Fosfatazy- grupa esteraz występująca głównie w warstwie komórek aleuronowych i bielmie. Główne znaczenie w fizjologii żywienia- mitoza. Mało jest w owsie, dużo w życie.

Glicerofosfataza - występuje w zarodku, w warstwie komórek aleuronowych. Bierze udział w procesie oddychania ziarna, fermentacji, przy syntezie skrobi. Aktywność wzrasta przy samozagrzewaniu ziarna.

Peroksydaza - polepsza właściwości mąki, występuje w zarodku, jest bardzo odporny na wysoką temperaturę. Zboża ozime maja więcej niż jare.

Tyrozynaza- oksydaza, występuje głównie w okrywie owocowo-nasiennej, powoduje ciemnienie ciasta i makaronu. Przemiana tyrozynazy w melaninę.

Składnikiem ziarna jest także woda, bierze ona udział we wszystkich procesach fizyko-chemicznych, biochemicznych, dojrzewaniu i kiełkowaniu.

Ziarno uważa się za suche gdy zawartość wody nie przekracza 14,5%, wilgotne do 18% a mokre powyżej 18%.

W ziarnie głównie u żyta są też alkilorezorcyny które mają szkodliwy wpływ na świeżość. Występują w okrywie owocowo-nasiennej i w warstwie komórek aleuronowych. Mniej jest u pszenicy, ślady u owsa. Najwięcej jest w otrębach w czasie fermentacji ciasta następuje ich obniżenie.

Inhibitory enzymów to białka, które tworzą trwałe związki z enzymami w tych kompleksach enzymy zostają poddane właściwościom katalitycznym. Np. obecność inhibitora trypsyny ma duże znaczenie w życiu zwierząt. Inhibitory mogą występować w tkance zboża jako białka ochronne przed grzybami Fusarium.

Inhibitory enzymów są mało odporne na wysoka temperaturę, zwłaszcza w pszenżycie.

Właściwości masy zbożowej.

Masa zbożowa jest masą niejednorodną, zawiera zanieczyszczenia, bakterie, grzyby, szkodniki magazynowe, gryzonie, ptaki.

Najważniejsze właściwości masy zbożowej:

• sypkość

• porowatość

• zwartość

• samosortowanie się

• właściwości sorpcyjne

• właściwości higroskopijne

• właściwości cieplne

znajomość tych właściwości jest ważna przy projektowaniu, czyszczeniu, magazynowaniu i w suszarnictwie.

Sypkość

Jest to zdolność przemieszczania się ziarna w czasie przesypywania lub przesuwania się po pochyłej powierzchni ustawionej pod pewnym kątem do poziomu. Miara sypkości jest kąt usypu ziarna tj. kąt między podstawą a tworząca stożka przy swobodnym spadaniu ziarna na powierzchnie. Ziarno mokre ma większy kąt usypu niż ziarno suche.

Wielkość kąta usypu przy różnej wilgotności ziarna.

Ziarno	Wilgotność %	Kąt usypu
Żyto	11,1	23
	17,8	34
Pszenica	15,3	30
	22,1	38
Jęczmień	11,9	28
	17,8	32
	14,7	32
Owies	20,7	41
	12,7	20,1
Łubin	21,2	30,5

Kąt usypu zależy od powierzchni ziarna, wymiaru i kształtu

Ziarno	Kąt usypu
Pszenica, żyto	23-38
Jęczmień	28-45
Owies	31-54
Kukurydza	30-40
Ryż	37-45
Groch	22-28
Soja	24-32
Soczewica	25-30
Len	27-34
Słonecznik	31-43

W ziarnie przechowywanym nie wietrzonym zmniejsza się sypkość o porowatość na skutek dłuższego zleżenia.

Porowatość

Wyraża się wzorem p=V-V_z/V *100

V- objętość warstwy nasion (m³)

V_z- objętość nasion w warstwie

V-V_z - objętość przestrzeni międzyziarnowych

Porowatość wyraża się w procentowej objętości przestrzeni międzyziarnowych do całkowitej objętości zajmowanej przez masę nasion. Porowatość poszczególnych gatunków jest różna ok. 30-70%, największą mają zboża o niskiej masie objętościowej a najmniejszą o wysokiej masie objętościowej.

Ziarno	Masa 1m^3	Porowatość
Pszenica	730-840	35-45
Żyto	680-750	35-45
Kukurydza	680-820	35-55
Groch	750-800	40-45
Owies	400-550	50-70
Jęczmień	580-700	45-55

Porowatość jest cecha istotną w przechowalnictwie. Duża porowatość, aktywne wietrzenie, wtłaczanie do przestrzeni świeże powietrze zimne powoduje chłodzenie, suche powoduje ogrzanie i suszenie ziarna, zwalczanie szkodników- wprowadzamy gazy chemiczne (dezynsekcja i deratyzacja przeprowadzane przez wyspecjalizowane firmy)

Zwartość masy nasiennej

Z=V/W *100

V-objętość nasion i innych elementów warstw składowych

W- objętość całkowita warstwy wraz z powietrzem zawartym w przestrzeniach między nasionami

Im ziarno ściśle ułożone w masie tym mniejsza porowatość, im mniejsza zwartość to porowatość większa. Trzeba wietrzyć ziarno by nie nastąpiło zleżenie które zwiększa zwartość.

Samosortowanie

To zdolność do rozdzielenia się masy zbożowej na frakcje pod wpływem sił zewnętrznych w zależności od sił fizycznych i właściwości aerodynamicznej ziarna. Masa ziarna rozdziela się na frakcje różniące się kształtem, ciężarem. Ziarno traci jednolitość przy napełnianiu silosów, w czasie transportu, suszenia, czyszczenia.

Samosortowanie jest niebezpieczne, gdyż przy ścianach silosów znajdują się ziarna połamane i małe i może nastąpić samonagrzewanie się masy i zaczną rozwijać się drobnoustroje.

Próby pobrane od środka do ścian silosa	Masa objętościowa	Nasiona chwastów %	Inne zanieczyszczenia %	Lekkie zanieczyszczenia %	Ziarna uszkodzone %	Poślad %
1 środek	704	0,32	0,14	0,55	1,84	0,09
2	706,5	0,34	0,04	0,51	1,90	0,13
3	708,5	0,21	0,04	0,36	1,57	0,17
4	705,0	0,21	0,04	0,35	1,99	0,10
5	677,5	1,01	0,65	2,14	2,20	0,47

Właściwości sorpcyjne

To taka właściwość masy, która pozwala masie wchłonić przyswoić gazy, pary róznych gazów. Jeżeli w magazynie będą obce substancje to ziarno chłonie obce zapachy.

Właściwości higroskopijne

Higroskopijność to zdolność pochłaniania i wydzielania pary wodnej przez ziarna. Wynika to z budowy anatomicznej ziarna i rozmieszczenia składników ziarna. Higroskopijność poszczególnych części ziarna jest różna, najbardziej higroskopijny jest zarodek potem warstwa komórek aleuronowych, okrywa owocowo-nasienna, bielmo.

W zjawisku higroskopijności najważniejszą rolę odgrywają tłuszcze potem białka i cukry. Wilgotność ziarna przy przechowywaniu nie powinna być wyższa niż 14,5%, ziarno suche 13%. Powietrze atmosferyczne w zależności od ciśnienia i temperatury zawiera określona ilość pary wodnej. Ilość pary wodnej w powietrzu określamy jako wilgotność powietrza. W przechowalnictwie jest wilgotność względna- to stan nasycenia parą wodną zwana też aktywnością wodną powietrza.

Wilgotność względna powietrza to stosunek pary wodnej w powietrzu do ilości pary wodnej w stanie nasycenia. Ilość gramów pary wodnej znajdującej się w 1m³ powietrza.

Wraz ze wzrostem temperatury powietrza jego wilgotność względna maleje i odwrotnie. Przez ogrzewanie zmniejsza, a przez oziębianie zwiększa się wilgotność względna powietrza. Pomiaru wilgotności względnej powietrza dokonuje się za pomocą psychrometrów, higrografów, termohigrografów.

Pomiędzy masą nasion a otaczającym powietrzem następuje stała wymiana pary wodnej.

Wilgotność powietrza %
ziarno	30	40	60	90
Jęczmień	9,5	10,5	13,4	23,1
Owies	8,0	9,5	12,5	22,0
Pszenica	9,2	10,7	13,7	23,0

Wilgotność równoważna jest bardzo ważna bo ziarno ma intensywniejsze procesy oddychania. Im wyższa wilgotność to ziarno mocniej oddycha. Gwałtowne oddychanie prowadzi do ubytku suchej masy a wzrasta to w czasie. Im wyższa zawartość wody w ziarnie tym większy ubytek suchej masy. Wilgotność krytyczna w granicach 15-15,5% gdzie uwalnia się woda swobodna z ziarna. Bardzo niebezpieczne dla ziarna. W celu uniknięcia strat ilościowych i jakościowych trzeba przechowywać ziarno w magazynach o niskiej wilgotności i suchych 60-65% oraz aktywnie wietrzy ale wiedzieć kiedy.

Rozkład wilgoci w masie

Wilgotność w ziarnie rozkłada się nierównomiernie. Ma na to wpływ: różnica wielkości nasion, wilgotność w poszczególnych częściach ziarna, zmiany temperatury i wilgotności, wilgotność w magazynie, stan techniczny magazynu.

Ziarno poślednie, uszkodzone, połamane jest bardziej higroskopijne niż ziarno całe zdrowe. Temperatura masy nie jest jednakowa wtedy następuje przemieszczenie wilgotności od ciepłych do zimnych miejsc. Jest to niekorzystne i częste, ma miejsce przy zsypaniu ziarna na zimną posadzkę. Może wtedy nastąpić porastanie ziarna.

Właściwości cieplne

Ziarno podczas suszenia i przechowywania bierze udział w procesach wymiany ciepła i wody z otoczenia. Właściwości cieplne określone są przez ciepło właściwe i przewodność cieplną- mierzona przez współczynnik przewodności cieplnej.

Ciepło właściwe- to ilość ciepła potrzebna do podwyższenia temperatury 1kg ziarna o 1°C.

Przewodność cieplna- ciepło przenoszone w masie zbożowej przez konwekcję i przewodzenie.

Przewodzenie polega na przenoszeniu ciepła z ziarniaków o wyższej temperaturze do sąsiednich ziarniaków o niższej temperaturze.

Konwekcja odbywa się za pomocą powietrza zawartego w przestrzeniach międzyziarnowych. Pojedyncze ziarno jest złym przewodnikiem ciepła, złe też jest powietrze międzyziarnowe. Konwekcja ma dobre i złe strony. Korzystne gdyż można długo przechowywać ziarno ochłodzone do odpowiedniej temperatury. Złe: jest możliwość powstawania ognisk samozagrzewania.

Przewodność cieplną określamy za pomocą współczynnika przewodności cieplnej. Określa ona ilość ciepła jaka przechodzi w czasie 1 godz przez warstwę zboża o grubości 1m przy różnicy temperatury wynoszącej 1°C. przewodność cieplna masy ziarna jest tym mniejsza im ziarno jest drobniejsze, im mniejsza jest zawartość wody i im niższa temperatura masy ziarna. W temperaturze 20°C i dużej wilgotności przewodność cieplna jest stała.

Właściwości cieplne mają duże znaczenie przy samozagrzewaniu.

Przyczyną samozagrzewania jest wysoka wilgotność ziarna, nieukończony proces dojrzewania pożniwnego, wzmożona aktywność enzymatyczna, wysoka temperatura, duży udział nasion chwastów, porażenia przez grzyby.

Ziarno po zbiorze kombajnowym jest magazynowane, i wtedy następuje dojrzewanie pożniwne, ziarno oddycha zbyt gwałtownie (synereza, pocenie), następuje pleśnienie ziarna. Samonagrzewanie może nastąpić już na polu gdy jest wysoka temperatura i wysoka wilgotność. W czasie samozagrzewania zmienia się skład chemiczny i podwyższa się zawartość kwasów tłuszczowych, zmniejsza się ilość węglowodanów nierozpuszczalnych, a wzrasta ilość węglowodanów rozpuszczalnych, obniża się zdolność kiełkowania.

Aktywność enzymatyczna powoduje intensywne rozmnażanie się grzybów Aspergillus flavus, Aspergillus candidus, doprowadza to do wzrostu temperatury ziarna do ok. 50-60°C.

Samonagrzewanie

Ogniska samozagrzwalne:

W warstwie powierzchniowej, 1/3 w głąb pryzmy, przebiega to wiosna i jesienią. Ognisko poziome- w warstwach dolnych- gdy przesypujemy ciepłe ziarno na zimną posadzkę

Ognisko pionowe- samosortowanie

Samonagrzewanie dzieli się na trzy fazy:

1. temperatura ziarna podnosi się od 24 do 30°C, brak widocznych zmian. Na kukurydze i owsie powoduje ciemnienie w okolicy zarodka.

2. temperatura wzrasta 30-38°C ziarno jest wilgotniejsze, mniej sypkie, pojawia się stęchły zapach, ziarno ciemnieje, w okolicy zarodka tworzy się niebiesko-zielona murawka, są to grzyby Aspergillus i Penicilium.

3. temperatura wzrasta 50-60°C czasem nawet do 75°C zapach stęchły, fermentacyjny, całe ziarno porażone przez grzyby.

Ziarno samozagrzewalne nie nadaje się na przemiał, kasze, mąki i nie powinno być przeznaczone również na pasze gdyż grzyby przechowalnicze Aspergillus i Penicilium wytwarzają mykotoksyny, które są produktem przemiany materii grzybów i są silnie kancerogenne- rakotwórcze.

Grzyby z rodzaju Fusarium: F graminearum →zearalenon

F culmorum →trichotecyny

F arenaceum →wamitoksyna

→fumonizina

→fuzarenon

F sportotrichioides

Zearalenon w kukurydzy mg/kg: ziarno 3,5

kaszka 0,6

mąka 0,8

otręby 4,6

zarodek 7,0

wamitoksyna w pszenicy mg/kg ziarno 7,1

chleb 4,2

otręby 16,5

mąka 4,1

Jakość ziarna i metody oceny jakości

Jakość ziarna określają właściwości fizyczne ziarna:

• właściwości zewnętrzne ziarna (wygląd)

• cechy organoleptyczne (barwa, połysk, zapach, kształt, wymiary, charakter powierzchni)

• dorodność ziarna

• masa 1000 ziaren

• gęstość

• ciężar objętościowy

• właściwości mechaniczne

• właściwości aerodynamiczne

• właściwości elektryczne

• właściwości cieplne

Właściwości organoleptyczne ziarna: barwa, połysk, zapach.

Określone są przed dokonaniem szczegółowej oceny laboratoryjnej.

Barwa

Jest związana z rozmieszczeniem barwników i ich ilością w okrywie nasiennej i w plewkach. Barwa jest cecha odmianową, najlepiej rozpoznać w świetle rozproszonym na kontrastowym tle. Barwa zależy od warunków pogody w czasie dojrzewania ziarna i od porażenia przez grzyby (grzyby czerniowe z rodzaju Alternaria i Cladosporium- nie obniżają jakości ziarna)

Połysk

Jest wskaźnikiem świeżych ziaren (świeże ziarno ma połysk). Połysk jest związany z gładkością, powierzchnia im gładsza tym lepszy połysk. Ziarno przechowywane, i przechowywane w złych warunkach staje się matowe.

Zapach

Kształtuje się w dużej mierze pod wpływem właściwości sorpcyjnych ziarna. Ziarno świeże ma zapach świeżej słomy. Jeżeli jest składowane w dobrych warunkach, niskiej wilgotności i temperaturze to zachowuje zapach słomy. Jeżeli jest przechowywane w złych warunkach w wyższej temperaturze i wilgotności w ziarnie zachodzą niekorzystne procesy:

• zapach spichrzowy- ziarno długo przebywa w magazynie i nie jest wietrzone, zapach ten jest usuwalny przez wietrzenie

• zapach grzybowy- stęchły pleśniowy- spowodowany przez lotne metabolity grzybów Asp, Penicilium, Fusarium, Alternaria. Zapachy te przechodzą do mąki.

• zapach miodowy- gdy ziarno porażone jest przez rozkruszki

• zapach mysi- świadczy o obecności gryzoni

• zapach śledziowy- świadczy o śnieci cuchnącej Tilletia tritici jest to grzyb który poraża mąkę. Po pęknięciu worka śnieci daje niemiły zapach.

• zapach słodowy- świadczy o tym że ziarno zaczyna porastać magazynie

• zapach jełki- występuje zasadniczo w mąkach kaszach na skutek jełczenia tłuszczów

• zapach czosnkowy- produkty zbożowe związane z obecnością bakterii

Zapachy są wynikiem procesów zachodzących w ziarnie i świadczą o jakości ziarna. Można określić zapach ziarna przez ogrzanie go w dłoni.

Właściwości zewnętrzne ziarna: kształt, wymiary geometryczne

Znajomość tych właściwości jest ważna przy czyszczeniu, sortowaniu, gdzie rozdział ziarna od chwastów odbywa się na zasadzie różnicy wymiarów.

Wymiary uzależnione są od warunków pogody, warunków agrotechnicznych, od właściwości odmian.

Warunki pogody- gdy nie ma opadów, jest susza roślina szybko się rozwija ziarno jest wtedy mniejsze i mniejsza jest masa objętościowa i masa 1000 ziaren. gdy jest okres chłodny i opadowy- ziarno jest większe.

Kształt informuje o dorodności ziarna, czyli o dorodności przerobowej. Z takiego ziarna uzyskamy więcej mąki.

Dorodność ziarna to cecha która określa ziarniaki dobrze wykształcone pod względem wymiarów i dobrze wypełnione.

W=100*c/c₁

W- dorodność (stopień wypełnienia) ziarniaków w %

c- średnia masa 1000 ziaren z całej partii

c₁- masa 1000 ziaren dobrze wypełnionych.

Masa 1000 ziaren

Masa oznacza ilość substancji znajdujących się w bielmie. Jest to cecha technologiczna. Im większa masa 1000 ziaren to ziarno dorodne, większa ilość substancji zapasowych. W technologii im większa masa 1000 ziaren tym wyższa zawartość skrobi i białka, świadczy to o dobrym wypełnieniu ziarna. Masa 1000 ziaren jest cechą odmianową. Zależy od warunków pogody, grubości okrywy owocowo-nasiennej, struktury bielma, wielkości ziarna, jego wilgotności, uszkodzenia ziarna. Im wyższa wilgotność ziarna tym większa masa 1000 ziaren, dlatego przelicza się na suchą masę. Masa 1000 ziaren to masa ziaren całych, nieuszkodzonych, bez uwzględnienia wilgoci po przeliczeniu na suchą masę.

Gęstość ziarna- ciężar właściwy, masa właściwa

To wskaźnik wartości, który mówi nam o zawartości składników pokarmowych w ziarnie. Gęstość zależy od zawartości wody, składu chemicznego i budowy ziarniaków, czyli im więcej skrobi, cukrów i białka w ziarnie tym gęstość większa. Gdy ziarno jest wilgotne to gęstość maleje. W poszczególnych częściach ziarno ma różną gęstość ze względu na różny skład chemiczny. Największą gęstość ma bielmo, najmniejsza- okrywa owocowo-nasienna. Gęstość będzie różna w poszczególnych fazach dojrzałości ziarna. Wzrasta wraz z dojrzałością.

Masa objętościowa- ciężar objętościowy, gęstość w stanie zsypnym

Na masę objętościową składa się masa ziaren zanieczyszczonych, powietrze pomiędzy ziarniakami. Zależy ona od: dorodności, kształtu, grubości okrywy o-n, rodzaju zanieczyszczeń i ich ilości.

Im większa ścisłość ułożenia ziarna w warstwie tym masa objętościowa większa.

Oblicza się to na wadze holenderskiej.

m_o= M/V kg/m³

M- masa nasion

V- objętość warstwy zajmowanej przez nasiona

Wyższa wilgotność ziarna tym masa objętościowa mniejsza i odwrotnie.

Właściwości mechaniczne ziarna

Właściwości te mają znaczenie przy procesach młocki, przemiału, obłuskiwania ziarna, gdzie ziarno jest narażone na obciążenia.

W ziarnie są trwałe uszkodzenia.

Właściwości te są określane tzw. wytrzymałością ziarna. Wytrzymałość ziarna jest miarą, która wyraża się naprężeniem powyżej którego ziarno ulega zniszczeniu. Najwyższą wytrzymałość ma bielmo, wytrzymałość okrywy uzależniona jest od wilgotności. Ziarno suche o małej wilgotności łatwo się łamie ulega uszkodzeniom. Plastyczność zwiększa się z wilgotnością ziarna. Wytrzymałość zależy od zwięzłości i sprężystości, zwiększa się w podwyższonej temperaturze, podczas obłuskiwania krojenia.

Właściwości aerodynamiczne

Charakteryzuje je żaglowość- to zdolność ziarna do stawiania oporu strumieniowi powietrza. Wykorzystuje się to przy czyszczeniu, sortowaniu, transporcie pneumatycznym. Na ziarno unoszące się w strumieniu powietrza działają siły ciężkości bezwładności i tarcia. Prędkość unoszenia się ziarna w strumieniu powietrza zależy od wymiarów ziarna jego masy i dorodności.

Właściwości elektryczne

Ziarno wykazuje własności przewodników prądu elektrycznego i złych przewodników czyli dielektryków. Przewodność elektryczna zwiększa się przy wilgotności ziarna 16%. Ta cecha jest wykorzystywana przy pomiarach wilgotności, suszeniu, zwalczaniu szkodników.

Właściwości produktów zbożowych

Sypkość

Mąka i otręby mają mniejszą sypkość niż ziarno, zależy to od granulacji i wilgotności. Sypkość w mące zanika przy wilgotności 16% w ziarnie nie. Kasze całe mają dużo większą sypkości niż ziarno.

Zwartość, porowatość

Drobne cząsteczki, duże ilości wolnych przestrzeni. Miarą porowatości jest gęstość w stanie usypu. Duży wpływ na to ma sposób napełniania worka, aby była lepsza zwartość worek powinien być ubijany. Zwartość i porowatość zależy również od sposobu ułożenia worków.

Właściwości sorpcyjne

Uważa się że mąka jest bardzo higroskopijna niż ziarno. Równoważna wilgotność mąki jest zawsze niższa niż ziarna. Wilgotność mąki zmienia się tylko w warstwach zewnętrznych worka. Mąki wysokiego wyciągu (razowe) są bardziej higroskopijne niż mąki niższego wyciągu. Największą higroskopijność mają otręby

Czynności przed przemiałem i przemiał właściwy

Historia technologii zboża: kamień, moździerz, stępa, kamiczne żarna kobrowe, złożenia kamieni młyńskich- mlewniki kamienne, mlewniki walcowe.

PZZ- Polskie Zakłady Zbożowe

Aktualnie jest wiele przedsiębiorstw zajmujących się przemiałem ziarna zbóż, największa spółka to Polskie Młyny S.A. która skupia wiele młynów (Brzeg, Bydgoszcz, Kielce). Jest ok. 800 mniejszych przedsiębiorstw, a ponad 50 dużych.

Młyny dzielą się na:

• handlowe- duże, przemiały powyżej 100 ton/dobę

• gospodarcze- małe, przemiały dla rolników (dla rolnika Antoniego )

Struktura zakładu przetwórczego- młyna

Magazyn zbożowy → czyszczarnia (przygotowanie ziarna do przemiału) → młyn właściwy → mieszalnia (komponowanie mąk) → magazyn produktów gotowych- pakownia.

Poza tym są jeszcze warsztaty, kotłownia i pomieszczenia administracyjne.

Etapy procesu technologicznego:

1. przyjęcie i magazynowanie zboża

2. przygotowanie ziarna do przemiału

3. przemiał właściwy

4. mieszanie, pakowanie i składowanie przetworów

Ad 1.

Przyjęcie i magazynowanie zboża

- odbiór właściwy- ważenie

- odbiór jakościowy- wstępna ocena organoleptyczna, badanie laboratoryjne próbek- zawartość zanieczyszczeń, wody, glutenu, badanie liczby opadania

- wstępne czyszczenie- usunięcie dużych zanieczyszczeń: kłosy, ziemia, kamienie, łęty.

- suszenie- ma na celu polepszenie warunków przechowywania

Ad 2.

Przygotowanie ziarna do przemiału

• sortowanie ziarna. Celem zabiegu jest wydzielenie części ziarna najdrobniejszego i połamanego przeznaczonego na cele paszowe. Stanowi to kilka do kilkunastu procent ogółu, reszta ziarna jest dorodna. W Polsce do ziarna paszowego zalicza się ziarno o grubości: 2,0-2,2mm dla pszenicy i 1,3-1,6 dla żyta.

• Zestawienie mieszanek przemiałowych. Cel: poprawa wartości wypiekowej produktów wyprodukowanych z mąki. Polega na mieszaniu ziarna: o różnej zawartości glutenu, wilgotności. Należy dokładnie wyliczyć jaką ilość poszczególnych mąk należy użyć. Odbywa się to w ten sposób ze z silosów pobiera się odpowiednie ilości mąk i mieszadłem ślimakowym się miesza.

• Czyszczenie I tzw. czarne. Cel: usunięcie zanieczyszczeń luźnych, nie związanych fizycznie z ziarnem. W masie zbożowej zanieczyszczeń jest dużo: patyki, kamienie, zanieczyszczenia szkodliwe, nieszkodliwe, użyteczne, nieużyteczne, metaliczne. Maszyny do czyszczenia ziarna omówione później.

• Kondycjonowanie ziarna

• Czyszczenie II tzw. białe

• Gniecenie ziarna

Maszyny do czyszczenia ziarna

Rozdzielanie mieszaniny cząstek:

• wg kształtu i wymiarów:

oddzielacze- separatory

sitowe

tryjery

• wg kształtu i charakteru powierzchni (współczynnik tarcia):

oddzielacze spiralne

oddzielacze wibracyjne

oddzielacze taśmowe

• wg cech aerodynamicznych:

oddzielacze powietrzne: pneumoseparatory

kanały aspiracyjne

wialnie zbożowe

• wg gęstości:

oddzielacze wibracyjno-pneumatyczne

• wg cech ferromagnetycznych:

magnesy stałe

elektromagnesy

Tryjer

Rozdziela ziarno według jego długości.

Dzieli się:

• pod względem technologicznym:

do wydzielania zanieczyszczeń podłużnoziarnowych- długich

do wydzielania zanieczyszczeń okrągłoziarnowych

kontrolne

• pod względem konstrukcyjnym:

cylindryczne

tarczowe

• pod względem kinematycznym:

wolnoobrotowe

szybkoobrotowe

ultra

W Polsce stosuje się tryjery cylindryczne. W tryjerach okrągłoziarnowych

(do pszenicy) do rynienki dostają się zanieczyszczenia natomiast w podłużnoziarnowych (do żyta) do rynienki dostaje się ziarno. Wgłębienia różnią się głębokością i średnicą.

Tryjery tarczowe nie są stosowane w Polsce ale są bardziej efektywniejsze. Elementem roboczym są tarcze umieszczone na osi, mają wgłębienia okrągłoziarnowe i podłużnoziarnowe.

Z reguły najpierw stosuje się tryjery okrągłoziarnowe, potem podłużnoziarnowe. W czyszczeniu żyta nie stosuje się tryjerów podłużnoziarnowych.

Rozdział zanieczyszczeń ferromagnetycznych

Zanieczyszczeń metalicznych w masie zbożowej jest bardzo dużo. Nie mogą one się dostać do urządzeń przemiałowych gdyż takie zanieczyszczenia powodują iskrzenie i wybuch gdy dostana się do elementu roboczego.

Elementami roboczymi maszyn do zanieczyszczeń metalicznych są magnesy i elektromagnesy. Im częściej są poustawiane te urządzenia tym lepszy efekt oczyszczania.

Urządzenia:

Magnes- ziarno przesypuje się a magnes wyłapuje zanieczyszczenia. Należy często czyścić te maszyny.

Separator magnetyczny bębnowy- samoczyszczący. Cylinder się obraca i zanieczyszczenia są przyciągane. Masa ziarna spada w dół, zanieczyszczenia są zeskrobywane i usuwane.

Separator bębnowy elektromagnetyczny. Część powierzchni cylindra wytwarza pole magnetyczne , które wyłapuje zanieczyszczenia.

W oczyszczalni są trzy podstawowe miejsca, gdzie powinny być zamontowane tego typu urządzenia:

• po wialni, separatorze sitowym

• przed maszynami do powierzchniowego czyszczenia ziarna

• przed przekazaniem do młyna właściwego

Oddzielacz wibracyjno-pneumatyczny, suchy oddzielacz kamieni.

Służy do oddzielania na sucho kamieni wymiarami zbliżonych do ziarna, ale różniących się gęstością właściwą.

Przebieg oddzielania: nachylona płaszczyzna dziurkowana do przepuszczania powietrza jest wprowadzona w drganie. Masa ziarna jest kierowana z góry i w wyniku strumienia powietrza i drgań dochodzi do rozdzielania masy na frakcje lżejszą i cięższą. Kamyk wędrują do góry a ziarno spada w dół. Parametry urządzenia musza być tak dobrane aby rozdział był skuteczny.

Maszyny nowej generacji stosowane w młynach:

• koncentrator

• kombinator (koncentrator + suchy oddzielacz kamieni)

• combi cleaner (kombajn czyszczący)

Koncentrator- oddziela masę zbożową na 3 frakcje: lekką, ciężką, mieszaną, w każda z nich jest kierowana na odpowiednie urządzenia i oczyszczana, dalej idą one do dalszego procesu. Dzięki zastosowaniu tego typu urządzeń skracamy czas prac technologicznych. Stosuje się maszyny kombinowane, łączone, wielofunkcyjne.

Kombajn czyszczący (four in one) spełnia funkcję czterech maszyn: separator sitowy, koncentrator, suchy oddzielacz kamieni, kanał powietrzny. Jest to oszczędność energii i miejsca w zakładzie a przy tym jest bardzo skuteczny i efektywny.

Czyszczenie białe

Czyszczenie ziarna które zawiera dużo mikroorganizmów w bruzdce, bródce, dużo kurzu, brudu nawet ziemi, sierści gryzoni i kończyn owadów.

Usunięcie zanieczyszczeń na ziarnie i zewnętrznej drzewnikowej okrywy owocowo-nasiennej.

W życie zarodek jest wystający i jest usuwany podczas czyszczenia białego, w pszenicy usuwany jest później.

Efekt technologiczny czyszczenia białego:

• zmniejsza się ilość popiołu w ziarnie (0,01%)

• (+) poprawa wyglądu mąki z ziarna dobrze oczyszczonego

• (+) stan higieniczny i sanitarny ziarna dobrze wpływa na czyszczenie

• (-) przyrost ziaren połamanych

Intensywność czyszczenia powierzchniowego ziarna mierzy się ilością obłuskowin- im jest ich więcej tym czyszczenie jest efektywniejsze.

Żyto czyści się intensywniej niż pszenicę dlatego że ma grubszą okrywę owocowo-nasienną i dlatego że usuwany jest zarodek. Żyto różni się składem chemicznym: jest bardziej elastyczne i jest mniej ziaren połamanych.

Pszenica- delikatne czyszczenie- ilość obłuskowin ok. 0,5%

Intensywne czyszczenie- ilość obłuskowin 1,5-2%

Intensywne czyszczenie prowadzi się gdy chcemy uzyskać mąki całoziarnowe- razowe, gdyż w nich mąkę stanowi całe ziarno i musi ono być czyste.

Maszyny czyszczące:

W starych technologiach stosowano: łuszczarkę + szczotkarkę

W nowych technologiach stosuje się maszynę szorującą (f łuszczarki) + kanał powietrzny, aspiracyjny (f czyszczarki).

Cylinder wykonany z odpowiedniego materiału obraca się z wirnikiem, powoduje to uderzenie ziarna o cylinder i następuje czyszczenie, ziarno ociera się tez o siebie.

Łuszczarka łagodnego działania- EUREKA

Stosuje się ją czasami pod koniec czyszczenia czarnego. Cylinder wykonany z siatki, ziarno cepami jest rzucane na jego powierzchnię, obłuskiwane, przesiewane przez siatkę i usuwane na zewnątrz.

Czyszczarka zamiast cepów ma szczotki czyszczące, które usuwają kurz pył i naskórek z ziarna.

Maszyna działowa

Może być pozioma lub pionowa. Cylinder wykonany z siatki drucianej, nieruchomy, w środku znajduje się wirnik który zajmuje dużą objętość cylindra. Masa wpada i wypełnia przestrzeń cylindra. Czyszczenie odbywa się w wyniku ocierania ziarna o ziarno i o wirnik. Obłuskowiny przedostają się przez siatkę, masa wpada w kanał powietrzny i dalej jest transportowana.

Po czyszczeniu białym następuje gniecenie ziarna.

Jest to zabieg stosowany przy czyszczeniu głównie żyta. Żyto różni się bruzdka, jest ona głębsza. Ziarno gniecie się i idzie na odsiewacz. Łatwo usunąć zarodek przy gnieceniu.

Gniecenie pszenicy- wspomaganie procesu rozdrabniania.

Kondycjonowanie

Jest to nawilżenie ziarna do odpowiedniej wilgotności, albo podsuszenie ziarna. Wszystkie zabiegi wodno- cieplne mające na celu poprawę właściwości fizycznych, strukturalnych i biochemicznych ziarna. Należy dobra odpowiedni czas do kondycjonowania ziarna.

Pszenica ma większa wilgotność niż żyto przy przemiale.

Pszenicę twardą szklistą przemielamy przy większej wilgotności niż mączystą i miękką.

14,5-15%- pszenica miękka, mączysta

15-17%- pszenica szklista, twarda

Żyto musi być bardziej suche niż pszenica, bo ono jest elastyczne. Ziarno mniej wilgotne wymaga mniejszego zużycia energii na gniecenie.

Czas leżakowania 2-48 godzin. Zasada: im ziarno bardziej twarde szkliste tym dłużej musi leżakować. Woda wolniej się wchłania. Zależy to również od użytego nawilżacza do nawilżania. Im nowsze techniki i technologie tym czas leżakowania jest krótszy.

W czasie leżakowania nastepuje poprawa właściwości ziarna, zawarte w ziarnie substancje hydrofilne: skrobia, białko pentozany pęcznieją i rozpychają się. Ziarno się kruszy bo bielmo się kruszy. Wilgotna okrywa + kruche bielmo= łatwy przemiał

Poprawa właściwości mechanicznych ziarna.

Pszenica mocna ma duzo dobrego glutenu który chłonie dużo wody. Gluten powoduje, że ciasto pszenne rośnie. Aby gluten był elastyczny dodajemy wody zaczynają działać enzymy proteolityczne i następuje poprawa jakości mąki.

Pszenica słaba ma również słaby gluten, jest mało spójny sprężysty. Dodanie wody powoduje ze enzymy są unieczynnione.

Kondycjonowanie:

• Zimne- woda o temp pokojowej ok. 20°C

• Cepłe- osłabienie glutenu, woda o temp 25°C

• Gorące- woda o temp nie wyższej niż 50°C

Sposoby dozowania wody do ziarna:

• Nawilżanie tradycyjne- wda rozpylona wnika w całą powierzchnię i w głąb. Stosuje się tu przenośniki ślimakowe i wężem się leje wodę.

• Nawilżacz czerpakowy-rzadziej stosowany i mgłowy- dwa talerze obracają się woda dozowana jest na dolny talerz i rozpylana jest w formie mgły. Ziarno pada na górny talerz i spada w dół. Wadą ich jest to że mogą zwiększyć wilgotność ziarna o 2-3%

• Intensywne nawilżacze- jednorodne nawilżanie zwiększa wilgotność do 5% a nawet do 7%

Działanie nawilżaczy intensywnych: rura- cylinder wykonany z metalu w środku wirnik, miernik kontrolny z automatycznym dozowaniem wody w odpowiednim czasie. Woda dozowana w postaci mgły, ziarno jest intensywnie mieszane i woda wciskana jest w ziarno. Następnie ziarno leżakuje.

Ziarno podczas leżakowania może zlegiwać i mogą zacząć intensywniej działać procesy enzymatyczne.

Leżakowanie ciągłe- ziarno ma być w ruchu cały czas, musi się przemieszczać. Trzeba utrzymać ten sam poziom ziarna w silosie w zależności od czasu leżakowania. Gdy ziarno ma krótko leżakować to poziom jest mniejszy i ziarno szybciej jest usuwane i jednocześnie napełniane, w celu utrzymania poziomu. Gdy ziarno ma długo leżakować, poziom ziarna jest większy i wylot jest mniejszy. W zależności od ilości ziarna można napełnić drugi silos.

Przy komorach silosowych montuje się stożki rozsypujące ziarno, natomiast przy wylocie zamontowane są dodatkowe otwory. Na silosach muszą być również zamontowane czujniki pomiaru poziomu.

Czas leżakowania zależy od:

• Jakości ziarna

• Właściwości surowca- szklistość, mączystość

• Rodzaju nawilżania i technik nawilżania

Przy nawilżaniu przez płuczkę ( dziś już się tego nie stosuje) ziarno jest całe pokryte warstewką woody, przy nawilżaniu intensywnym ziarno prawie całe jest mokre.

VIBRONET:

• Woda wprowadzana jest w drgania wibracyjne

• Obniza napięce powierzchniowe wody pod wpływem drgań

• Woda przechodzi w postaci cienkiego, aktywnego filmu, rozciągając się po całej powierzchni

• Woda bardzo szybko wnika we wszystkie mikropęknięcia, komory włosowe i natychmiast wypełnia bruzdkę (k 4h)

Przygotowanie żyta do przemiału:

• Czyszczenie czarne: wialnia lub separator sitowy z kanałem powietrznym; separator magnetyczny; tryjer okrągłoziarnowy; łuszczarka EUREKA

• Kondycjonowanie: nawilżacze; komora leżakowania; oddzielacz magnetyczny

• Czyszczenie białe: czyszczarki poziome lub pionowe; oddzielenie zarodków

• Gniecenie: dwa walce gniotące; nawilżanie przed młynem właściwym; krótkie leżakowanie

Przygotowanie pszenicy do przemiału:

• Czyszczenie czarne: wialnia lub separator sitowy z kanałem powietrznym; separator magnetyczny; bateria tryjerów: okrągłoziarnowe, podłużnoziarnowe, kontrolny

• Kondycjonowanie: nawilzanie; leżakowanie; kondycjonowanie krótkie

• Czyszczenie białe: nie uzyskujemy zarodków

• Gniecenie: nie stosuje się

Entoleter- sterylizator ziarna i mąki. Czyszczenie odbywa się tak że szkodniki są uśmiercane brutalnie tj. rzucane sa w dość dużą siła o ścianę urzączenia i martwe sa usuwane.

Budowa: dwa talerze połączone ze sobą, tulejami ziarno dostaje się między talerze i ruchem odśrodkowym obija się o powierzchnię zewnętrzną urządzenia.

Zastosowanie entoletera:

• Dezynsekcja ziarna i mąki

• Wybielanie kaszek i wymiałów

• Maszyna czyszcząca

• Obłuskiwanie owsa i gryki

Przemiał właściwy

Rozdrobnienie ziarna i sortowanie mlewa

Rodzaj przemiałów:

• Przemiał prosty: polega na rozdrobnieniu ziarna do cząstek o określonej wielkości bez wydzielania jakichkolwiek frakcji. Przemiał jednorazowy lub razowy. Ziarno kierowane na maszyny rozdrabniające i mielące.

• Przemiał złożony: stopniowe selektywne rozdrabnianie ziarna i mlewa podlegające sortowaniu. Wykorzystuje się przy tym różnice w częściach anatomicznych ziarna. Produktem końcowym są mąki gatunkowe (poznańska, wrocławska, krupczatka, tortowa itd.)

Sposoby przemiałów:

Pasaż przemiałowy to jednorazowe przejście ziarna przez maszynę sortującą i rozdrabniającą.

Młyn Quadrumat Junior- jednopasażowy; Quadrumat Senior- dwupasażowy.

Młyn wielopiętrowy: parter: mlewniki do rozdrabniania, mlewo jest transportowane pneumatycznie na samą górę, gdzie oddziela się ziarno rozdrobnione od powietrza, potem na sortowniki i różne frakcje są przeznaczone do innych celów.

Sposób zwrotkowy polega na tym, że ze zbiornika ziarno idzie na maszynę rozdrabniającą potem na sortowniki i powstają mlewy i kaszka. Grube części są znów zawracane na maszynę rozdrabniającą. Tyle ile razy zawracamy tyle mamy pasaży.

Przemiał półautomatyczny. Ze zbiornika ziarno idzie na maszyny rozdrabniające i sortujące i otrzymujemy mlewo. Grubsze części idą na kolejną maszynę i na kolejny sortownik. Siedem pasaży.

Przemiał automatyczny

System przemiału:

• System płaski

• System półpłaski

• System półwysoki

• System wysoki

Systemy różnią się intensywnością tzn szybkością rozdrobnienia ziarna do mąki. Najbardziej intensywny jest system płaski, najmniej system wysoki. Wzrasta ilość maszyn i urządzeń od płaskiego do wysokiego systemu. Produktu końcowego jest więcej z systemu wysokiego.

Zalecany jest intensywny półwysoki przemiał pszenicy.

Pszenice można tak jak żyto, ale żyto tak jak pszenicę nie, bo nie ma ono bielma kaszkowego, a ten sposób daje półprodukty np. kasze. Żyto należy intensywnie przemielać bo ma grubszą okrywę owocowo-nasienną zrośniętą z bielmem. Bielma jest mniej i nie ma bielma kaszkowego, ziarno jest bardziej elastyczne.

Nazwy międzyproduktów	Wielkość cząstek
Mąka	200
Miały	200-300
Kaszki	300-800
Kaszki otrębiaste	800-1400
Śruciny	Powyżej 1400

Kaszki otrębiaste- cząstki bielma z przylegającymi fragmentami okrywy. Gdy kaszka manna ma ciemna barwę tzn. że jest tam pewna ilość kaszek otrębowych lub fragmenty okrywy owocowo-nasiennej.

Złożony przemiał żyta i pszenicy.

Mielenie żyta składa się z dwóch faz: śrutowania i wymielania kaszek.

Śrutowanie np. z 6 pasaży. Otrzymuje się 50% mąki, z wymielenia 25% mąki. Mąka idzie do przesiewacza kontrolnego i w sumie mamy 75% mąki.

Mielenie pszenicy składa się z wielu faz: śrutowanie, sortowanie kaszek i miałów, czyszczenie kaszek i miałów, rozczynanie (rozdrobnienie) kaszek i ich wymielenie.

Cel śrutowania:

• W pszenicy: uzyskanie dużej ilości kaszek i dużej ilości mąki

• W życie: uzyskanie dużej ilości mąki małej ilości kaszek

Ilość pasaży śrutowych, rozczynowych, wymiału zależy od procesu technologicznego.

Na 3 pasażach śrutowych mamy kaszki, które się najpierw sortuje potem czyści na wialniach kaszkowych, służy to do czyszczenia, wzbogacania kaszek. Po sortowaniu mamy: czyste kaszki bielmowe, kaszki otrębiaste i otrąbki. Różnią się one ciężarem.

Czyszczenie na wialniach: wialnia to 4 złożone ze sobą sita wprawiane w ruch drgający, od spodu doprowadzane jest powietrze. Czyste kaszki jako najcięższe spadają, otrąbki porywane są przez powietrze, kaszki otrąbiaste to zlot na sicie, ale są jednak zbyt lekkie aby opadły całkiem. Rozczynanie to rozdrobnienie i wyodrębnienie z kaszek otrębiastych pokrywy. Po dwukrotnym czyszczeniu na wialni otrzymujemy kaszkę mannę. Kaszki średnie z 3 pierwszych pasaży śrutowych po dwukrotnym czyszczeniu to kasza manna. Uzyskuje się teoretycznie 83% mąki białej czystej. Im wyższy typ, tym więcej można uzyskać (praktycznie 78%) kaszy manny 2-3%

Zarodki pszenne uzyskuje się na pasażach rozczynowych. Najczęściej 4 pasaż rozczynowy to pasaż zarodkowy, bo tam zarodki są zgniecione w płatki i na odsiewaczu oddzielone, dlatego często gdy młyn odzyskuje zarodki pierwsze pasaże mają płaskie walce. W ziarnie jest 2,5% zarodków z czego 1% odzyskane. Zarodek ma rewelacyjne zawartości składników odżywczych głównie wit E tłuszczu. Stosuje się je do wyrobu farmaceutyków na cele paszowe.

Maszyny i urządzenia do przemiału właściwego

Maszyny do rozdrabniania:

Mlewnik walcowy- elementem roboczym jest para walców ułożonych poziomo i równolegle obracających się w przeciwnym kierunku. Powierzchnia walców może być gładka lub rowkowana. W mlewnikach przemysłowych występują zazwyczaj dwie pary walców. Ziarno wpada na wałki rozprowadzające, które rozprowadzają ziarno na całej długości walca mielącego, który ma średnicę 22-25cm a długość 80, 100, 120cm. Ziarno jest rozdrobnione w szczelinie mielącej- jest to najmniejsza odległość między walcami. Po rozdrobnieniu ziarno jest kierowane na inne urządzenia mielące, na sortownik i odsiewacz.

Powierzchnia walców jest czyszczona za pomocą szczotek lub zgarniaczy nozowych

Czynniki wpływające na efekt rozdrobnienia ziarna:

• Właściwości ziarna (wielkość szklistość, twardość, wytrzymałość, wilgotność)

• Parametry techniczne walców: średnica, wielkość szczeliny mielącej, charakter powierzchni, pochylenie rowków, ustawienie rowków, kąty rowka

• Parametry kinematyczne walców: prędkość odwodowa walców, stosunek prędkości obwodowych walca szybko i wolnobieżnego, wyprzedzenie

• Wielkość zasypu.

Strefa rozdrobnienia- jest to moment pochwycenia cząstki przez walce do szczeliny mielącej. Rozdrobnienie mlewa następuje pod wpływem ściskania, ścierania i ścinania. Im większa średnica walców przy tej samej szczelinie to strefa rozdrabniania się wydłuża.

Przy przemiale żyta stosuje się walce o większej średnicy, bo strefa musi być dłuższa.

Charakter powierzchni walców: gładki- zgniatanie, rowkowane- ścinanie ziarna.

Walce rowkowane stosowane są głównie w młynach. Na pasażach głównie śrutowych, na pasażach rozczynowych i wymiałowych stosuje się walce gładkie i rowkowane. Rowki walców krótszy odcinek- ostrze, dłuższy- grzbiet, wielkość rowka- ilość rowków na obwodzie 1cm walca.

Na dalszych walcach w mlewniku rowki są coraz częściej. Głębokość, wielkość rowka, pochylenie skręt rowka i walca wpływa na efekt rozdrabniania.

Ustawienie walców może być różne: ostrze- ostrze; grzbiet- grzbiet; ostrze- grzbiet, -grzbiet- ostrze.

Wyprzedzenie - stosunek prędkości obrotowej walców. Najczęściej jest 3:1, zdarza się 1:1. w zależności od dobrania parametrów efekt rozdrabniania jest różny.

Stosuje się też mlewniki ośmiowalcowe, żeby po rozdrobnieniu nie następowało sortowanie ale dalej się ziarno rozdrabnia i potem dopiero sortuje.

Sortowanie produktów rozdrobnionych odbywa się na sortownikach i odsiewaczach.

Pierwsze urządzenie odsiewające mąkę to Pytel.

Odsiewacze mogą być:

• Cylindryczne- szkielet cylindra jest opięty tkaniną

• Odśrodkowe- to odsiewacz cylindryczny z wirnikiem w środku, który rozrzuca mlewo, skuteczność jest duża

• Płaskie

Odsiewacze w młynach są przyczepione do sufitu na linach, poruszają się ruchem posuwisto- obrotowym.

Odsiewacz płaski- najczęściej stosowany, zawiera zestaw sit płaskich ułożonych w stosie. Ilość sit od kilku do kilkudziesięciu (24)

Odsiewacz klasyczny (krótka droga odsiewania- ramki kwadratowe)

Odsiewacz tradycyjny- prostokątne ramki

Odsiewacz szufladkowy- nowy rodzaj, każde sito stanowi szufladę co ułatwia wymmiane i czyszczenie.

Odsiewacze wielodziałowe

Na efekt sortowania mlewa wpływa to z czego i w jaki sposób jest wykonana tkanina.

Opięcia sit mogą być wykonane z: siatki drucianej, gazy wykonanej z tworzyw naturalnych- jedwab lub z tworzyw sztucznych- polietylen, nylon.

Gazy mączne maja cieńsze nitki w przeciwieństwie do gaz kaszkowych o grubych nitkach.

Grubość nitek jest ważna, sposób tkania również: najlepszy jest szwajcarski, potem francuski i angielski. Grubość nitek świadczy o wytrzymałości sita i wpływa na powierzchnie odsiewania (grube nici- mała powierzchnia odsiewania). Gazy są odpowiednio ponumerowane ale mogą mieć inną wielkość oczek w zależności od materiału z jakiego są wykonane czy to jedwab czy poliester.

Maszyny wspomagające proces przemiału- entoleter- skuteczność pracy tych maszyn jest duża. Uzupełniają one pracę mlewników walcowych rozczynowych i wymiarowych, z których otrzymuje się część mlewa w postaci płatkowanej. Skuteczność ich pracy zależy od energii kinetycznej jakiej nabiera produkt, czyli od prędkości obrotowej. Rozdrabnianie polega na wielokrotnym uderzaniu cząstek mlewa za pomocą stalowych elementów wirnika oraz rzucanie i ocieranie mlewa o nieruchomą ściane obudowy maszyny.

Otrębowy rzutnik kaszkowy- odzyskiwanie z otrąb resztek bielma.

Komponowanie mąki.

Jakość mąk pasażowych jest ważna pod względem zawartości popiołu. Mieszanie mąk ma na celu uzyskanie nowych o odpowiednich właściwościach.

Próba Pekora- porównywanie barwy mąki wzorcowej z barwą mąki utworzonej.

Wyciąg maki.

Zawartość popiołu w mące żytniej rośnie wraz z wyciągiem niż w mące pszennej.

Komponowanie

Typ mąki		Zawartość popiołu całkowitego %	Ilość glutenu nie mniej niż	Rozpływalność glutenu nie więcej niż	Liczba opadania nie mniej niż
450	Tortowa	Do 0,50	18	Nie normalizuje się
			Krupczatka		25	8	-
			Pięćseka		25	9	2,2
550	Luksusowa	0,5- 0,51	25	9	2,20
650		0,59-0,69	25	9	2,20
750	Chlebowa	0,7-0,78	25	9	2,20
1050		0,79-1,20	25	9	2,20
1400	Sitkowa	1,21-1,60	24	9	1,80
1850	Graham	1,61-2,00	Nie normalizuje się		1,80
2000	Razowa	Nie więcej niż 2,00					1,80
					Śruta chlebowa				1,50

Wzbogacanie mąki

Można dodać te składniki które były w ziarnie ale podczas przemiału były usunięte mogą to być: witaminy, składniki mineralne- jest to wzbogacanie wyrównawcze

Do mąki i innych przetworów można dodawać Wit ( max na 100g produktu)

Wit B₁- 0,7mg

B₂- 0,8mg

Niacyna PP- 9mg

B₁₂- 0,15mg

Kwas foliowy 100μg

B₆- 1,0mg

Węglan wapnia 120mg/100g produktu

Siarczan żelazawy do 3mg/100g produktu

Do wzbogacania mąki stosuje sięgatunki prefiksy (na bazie naturalnego nośnika np. maltodekstryny a ich skład uwzglednia dodatek witamin)

Rola polepszaczy: poprawa wartości wypiekowych mąki dodaje się np. suchy gluten pszenny, preparaty enzymatyczne, mieszanki do wypieków dostępne w sklepach.

	405	550	812	1200	2000
Woda	13,90	13,70	17,70	13,70	15,00
Białko	10,60	10,60	12,70	12,30	12,30
Tłuszcze	0,98	1,13	1,30	2,6	2,36
Węglowodany przyswajalne	72,80	71,30	67,6	63,70	59,80
Błonnik	40	4,2	-	-	-

Kaszarstwo

Kasza- całe lub pokrojone bielmo ziarna zbóż, kultur kaszarskich, często poddane obróbce hydrotermicznej i polerowaniu powierzchni.

Ze względu na stopień przerobu, kształt, wielkość cząstek wyróżnia się:

• Kasze uzyskane przez obłuskiwanie całego ziarna z zachowaniem jego kształtu (pęczak jęczmienny, kasza jaglana z prosa, kasza gryczana z gryki)

• Kasza uzyskana w wyniku krajania kaszy całej (kasze łamane jęczmienne, gryczane)

• Kasze uzyskane w wyniku dodatkowego obtaczania lub polerowania powyższej kaszy łamanej (kasze perłowe jęczmienne)

Z pszenicy otrzymujemy pęczak pszenny , obłuskany

Z prosa uzyskujemy kaszę jaglaną

Pęczak zwykły- obłuskiwany dwukrotnie

Pęczak obtaczany- obłuskiwany trzy lub czterokrotnie

Kasza łamana jęczmienna: gruba (3,5-1mm)

Średnia (2,25-0,5mm)

Drobna (1,75-0,5mm)

Kasza perłowa: drobna (przesiewana przez sita 1,8mm)

Średnia 2,2mm

Gruba 3mm

Kryteria oceny przydatności ziarna do produkcji kasz:

• Wielkość, dorodność

• Wyrównanie- bardzo wazna cecha pod względem wielkości, ziarno się sortuje pod względem wielkości, aby uzyskać jednakowy stopien obłuskiwania

• Konsystencja bielma- ziarno powinno mieć bielmo zbite, niekruche, odporne na działanie mechaniczne. Ocenia się szklistość, zawartość białka.

• Zawartość okrywy- jest to produkt który odrzucamy

• Stopień związania okrywy z bielmem- okrywa łatwo związana z bielmem korzystniej wpływa na obłuskiwanie.

Ocena surowca- tabela

Gryka- trzy listki okrywy luźno otaczają jądro i są z nim złączone tylko w jednym miejscu, bielmo kruche

Proso- ma plewkę kwiatową, luźno okrywającą jądro są z nim złączone tylko w jednym miejscu, bielmo nie jest kruche

Ryż- ma plewkę kwiatową otaczająca ziarno, ale nie są z nim zrośnięte, bielmo kruche

Owies- ma plewkę kwiatową, lekko oddziela się od bielma, które jest bardzo sprężyste

Jęczmień- ma plewkę kwiatową, silnie złączona z okrywą owocową i nasienną na całej powierzchni ziarna i głęboko sięgają w bruzdkę, jądro wytrzymałe.

Podstawowe etapy procesu technologicznego produkcji kasz

1. przygotowanie ziarna do przerobu

1. wydzielenie zanieczyszczeń, ziarn poślednich (maszyna ENTGRANER), oddzielenie ości

2. kondycjonowanie- nie zawsze proces nawilżania i leżakowania jest przeprowadzany. Proso nie wymaga tych operacji. Stosuje się obróbkę hydrotermiczną: parowanie prażenie ziarna gryki i owsa ma na celu wzmocnić bielmo i nadaje kaszy walorów smakowych i zapachowych. Wydajność kaszy gryczanej prażonej jest większa niż suchej. W ziarnie owsa obróbka hydrotermiczne aktywuje enzymy, kasza prażona i parowana jest łatwiej przyswajalna.

3. Sortowanie masy zbozowej wg wielkości

2. obróbka powierzchni ziarna

1. obłuskiwanie- zdarcie, obdarcie okrywy plewkowej

2. obtaczanie /

3. polerowanie / uszlachetniające zabiegi, usunięcie resztek plewki, połysk

3. sortowanie produktów po obróbce powierzchni

4. krajanie

5. sortowanie kasz

drobnica- części rozdrobnionego ziarniaka o wielkości 1-1,6mm

mączka- cząstki bielma i okrywy o wymiarach <1mm

łuska- jęczmienia, kukurydzy- pasza

prosa, gryki- ściółka, na cele techniczne (produkcja paliwa, drożdże paszowe)

owsa- nie jest dobrym surowcem na pasze, stosuje się do celów technicznych

Sortowanie mieszaniny na frakcje jednorodne

1. odsiewanie mączki i drobnicy-sortownice sitowe

2. oddzielenie łuski w strumieniu powietrza

3. oddzielenie ziaren obłuskanych od nieobłuskanych- sortownice sitowe, tryjery, oddzielacze wibracyjno-uderzeniowe, stoły Paddy

4. sortownice kasz- sortownice sitowe

Maszyny i urządzenia w kaszarstwie

Obłuskiwacz:

EKONOS- podstawowe urządzenie, może też czyścić powierzchnie ziarna przed przemiałem. Pionowy o działaniu ciągłym. Zasada działania: pionowy wał wydrążone na nim krążki działają jak pumeks, wirnik się obraca, wszystko to jest w obudowie. Ziarno zasypuje się z góry, rozsypuje się i spada. Ziarno ociera się i czyści, zanieczyszczenia uchodzą górą, obłuskane ziarna wypada dołem. Cały wał musi być wypełniony ziarnem żeby dobrze pracował. Prędkość przelotu ziarna wpływa na intensywność obłuskiwania i od materiału z którego są wykonane krążki.

CZOŁOWY (HOLENDER, PERLAK) różni się od ww tym że jest poziomy i o działaniu okresowym. Krą wysoki, powierzchnia wyłżona masą ziarna, obraca się, cylinder na dole obraca się w przeciwnym kierunku do ruchu kręgu. Wsypanie ziarna obłuskiwanie następuje koniec procesu ziarno jest wysypywane, wszystkie te czynności są zautomatyzowane. Stosuje się go do obtaczania lub polerowania.

Tarczowy- dolnobiegunowy- duże tarcze obracają się przez co następuje ściskanie ziarna.

Walcowo-klockowy

Stł Paddy- oddzielacz wibracyjno-uderzeniowy, podzielony jest na kanały i pod wpływem ruchu oddzielane SA ziarna pod wzgledm wielkości

Kasza Kus-kus- z semoliny albo z innych zbóż

Kasze instantyzowane- zalewa się gorącą wodą, obróbka hydrotermiczna składników zawartych w kaszy.

Makarony

Technologia produkcji makaronów

Rys historyczny

Nie można jednoznacznie powiedzieć gdzie i kiedy pierwszy raz przygotowano makaron. Ojczyzna makaronu jest Bliski Wschód i rejony Morza Śródziemnego. Dziś kolebką są Włochy.

Spożycie makaronu w Polsce

	1985	1989	1997	2001	2002
Makaron	1,56	1,68	3,24	4,2	4,32
Kasze i płatki	4,2	4,2	4,32	3,24	3,48
Pieczywo	88,6	83,0	79,3	78,6	76,0

Roczne spożycie makaron w Polsce wynosi około 4,3kg/ os co daje produkcję ok. 100-120tys ton

Kraj	Spożycie kg/rok/os
Włochy	28,2
Wenezuela	12,7
Tunezja	11,7
Peru / Szwajcaria	9,9 / 9,6
USA / Grecja	9,0 / 8,8
Francja / Argentyna	7,3 / 6,8
Portugalia / Kanada	6,5 / 6,3

Makaron (wg PN-A-74131: 1999) jest to produkt otrzymany z surowców pochodzących z przemiału ziarna pszenicy durum i/lub pszenicy zwyczajnej oraz wody, z dodatkiem lub bez dodatku jaj, uformowany i wysuszony.

Ww norma wyróżnia typy makaronów: popularny, wyborowy, ekstra

Popularny- produkt przemiału pszenicy zwyczajnej

Wyborowy- surowiec z pszenicy durum typ 950

Ekstra- surowiec z semoliny

Rodzaj makaronu uzależniony jest od zastosowania dodatkowych składników. Ze względu na kształt dzieli się makaron na formy długie (proste i zwijane) i krótkie

Surowce:

Podstawowe:

• semolina

• mąka makaronowa durum typ 950

• mąka makaronowa zwyczajna

• mąka makaronowa pszenna

• woda

dodatkowe:

• jaja (świeże, proszek jajeczny lub masa jajeczna)

• emulgatory do 1%

• izobaty białkowe (np. gluten pszenny)

• odtłuszczone mleko w proszku min 3,8% s.m.

• przetwory innych zbóż oraz strączkowych jadalnych min 12,5%

• dodatki owocowo-warzywne (szpinak, papryka, pomidor, marchew) min 3,5%

• substancje smakowe np. cebulowe

• substancje wzbogacające np. witaminy, sole mineralne

• barwniki: kurkuma, chlorofil, karoteny

Pszenica amber durum

produkowana na świecie w ilości ok. 30mln ton na 15mln ha co daje od 6-8% ogólnej ilości pszenicy. Produkuje się ją w rejonie Morza Śródziemnego, Kazachstanie, Ameryki Północnej, Kanadzie (najlepsza). Ma ona szkliste twarde bielmo, wysoka zawartość barwników karotenoidowych (luteina) białka ok. 15%

Kryteria oceny

• gęstość ziarna w stanie zsypnym, masa 1000 ziaren, szklistość, czystość ziarna

• właściwości przemiałowe: ilość uzyskanej semoliny

• zawartość popiołu oraz białka, liczba opadania

• cechy reologiczne i barwa makaronu

• zawartość barwników karotenoidowych

Semolina- produkt przemiału pszenicy amber durum

Ma większą granulacje 300-400μm

Przemiał Triticum durum na semolinę:

- niskie obciążenie walców

- odmienna charakterystyka powierzchni walców

- krótki etap rozczynania kaszek

- semoline uzyskuje się na wialniach kaszkowych

- uzyskuje się również 5-10% mąki z Triticum durum

Proces przemiału pszenicy twardej wspomaga się tzw obłuskiwaniem uzyskując:

- więcej semoliny

- poprawę jej barwy

- niższa zawartość popiołu

- mniejsza ilość pstrocin

Przy ocenie surowca do produkcji makaronów należy wziąć pod uwagę:

• zawartość popiołu (do 0,95% pszenicy zwyczajnej 0,5%)

• zawartość pstrocin (rozdrobnione cząstki okrywy owocowo-nasiennej w gotowym produkcie) do 20szt/100cm² w semolinie

• granulacja 200-300μm ilość cząstek drobniejszych niż 200μm nie była większa niż 10%

• barwa jasnożółta, podatność ciasta na ciemnienie- niska

• zawartość białka i glutenu (12-13% białka ogółem oraz nie mniej niż 30% glutenu mokrego a maksymalna rozpływalność 13mm)

• wilgotność do 16,0% (większa wilgotność- działanie enzymów)

• liczba opadania optymalna to 350-400s

• domieszki pszenicy zwyczajnej

• czystość mikrobiologiczna (do 10o tys zarodników bakterii i 1000 pleśni na gram)

Woda

Powinna spełniać wymagania wody zdatnej do picia pod względem mikrobiologicznym jak i zawierać mikroelementy

Woda powinna zawierać:

• do 200mg/l Ca i Mg

• 70-90mg siarczanów

• 25-30mg związków glinu

• Jak najmniejsza ilość soli żelaza

Temperatura wody 40-60ºC

Włosi makaron gotuja w wodzie mineralnej

Schemat technologiczny

1. przygotowanie surowców

2. dozowanie wody

3. tworzenie ciasta

4. kształtowanie makaronu

5. suszenie (najważniejsze)

6. stabilizacja

7. pakowanie

Dozowanie wody

Tradycyjne ciasto chlebowe ma wilgotność ok. 45-55% w cieście makaronowym ilość wody kształtuje się na poziomie 28-32%. Tak duży niedostatek wody i wysoka granulacja semoliny powoduje iż jest niemożliwe uzyskanie ciasta podobnego do chlebowego

Samo dozowanie wody powinno następować w taki sposób aby wszystkie cząstki były zwilżone w takim samym stopniu. Ważne jest o zwłaszcza w przypadku mąki pszennej o mniejszej granulacji.

Do form prostszych przewiduje się mniejszy dodatek wody niż dla bardziej skomplikowanych. Temp ok. 30ºC

Tworzenie ciasta

Wymieszanie surowców w mieszarkach, dozowanie wody ciągłym strumieniem lub w postaci mgły, miesi się wszystko. Przekazanie ciasta do odpowietrzania. Poprzez niedostateczna ilość wody ciasto makaronowe ma postać kruszonki. Przygotowane ciasto formowane jest w należyty sposób.

Formowanie

Może następować poprzez: krojenie, wykrawanie, tłoczenie.

Po wytłoczeniu następuje odcięcie go, wstępne osuszenie co ma zapobiec sklejaniu się makaronu.

Charakterystyka przepływu ciasta

Przez matryce może mieć charakterystykę:

- laminarny- cząstki ciasta, odpowiednia wielkość semoliny

- paraboliczny- cząstki mąki z pszenica zwyczajną

Na charakterystykę przepływu ma:

Wilgotność

Ciśnienia tłoczenia

Wielkość cząstek

Rodzaju wkładek

Krzywa suszenia

Woda związana adsorpcyjnie- związana przez pole elektryczne na powierzchni i wewnątrz miceli białkowych i kompleksów białkowo-skrobiowych

Woda związana osmotycznie- różnica stężeń substancji rozproszonych w wodzie i we wnętrzu miceli i na zewnątrz, związana przez micele białkowe

Łatwo usunąć wodę związaną osmotycznie nie zamieniając w parę wodną, migruje do cząstek bardzo suchych.

Etapy suszenia

Intensywne usunięcie wilgoci z powierzchni makaronu. Przeciwdziała sklejaniu się makaronu i zwiększa jego wytrzymałość na deformacje. Makaron umieszczany jest w bębnach, sitach, drążkach do 40% wody i osiągnięciu wilgoci 20%

Spoczynek- przez ok. 2h makaron jest poddawany owiewowi powietrza o temp 50-80ºC i właściwie dobranej wilgotności powyżej 85-90%. Odpowiednie parametry stwarzają prawidłowe warunki do migracji wody z warstw głębszych oraz powodują zwiększenie temp samego produktu.

Dosuszanie- utrata wody w tym etapie przebiega najwolniej co wynika z faktu iż sam produkt zawiera 20% wody. Parametry suszenia w tym etapie powinny być tak dobrane aby szybkość parowania wody w powierzchni makaronu była taka sama jak szybkość jej migracji z warstw głębszych. Odpowiednie rozwiązanie konstrukcji suszarek stwarza warunki do zachowania tej równowagi.

Stabilizacja

Wysuszony makaron zawiera ok. 14% wody dlatego też powstają w jego wnętrzu i na powierzchni naprężenia, które mogą być przyczyną wad gotowego produktu. Wady te są widoczne w postaci pęknięć na powierzchni makaronu.

Aby temu zapobiec pozostawia się makaron prze kilkanaście godzin w warunkach w których powoli i pod kontrolą dostosowuje się do temperatury otoczenia co częściowo rozładowuje naprężenia.

Producenci często osuszają makaron do 13% a sama stabilizacja przebiega w wyższej wilgotności. Warunki takie powodują sorpcję wody dzięki czemu można uzyskać lepszy efekt relaksacji makaronu oraz zmniejszenie naprężeń.

Kontrola końcowa makaronu

Obejmuje:

• cechy organoleptyczne przed i po ugotowaniu

• ilość produktu zdeformowanego tzw kruszki

• wilgotność nie większa niż 12% i zawartość popiołu rozpuszczalnego w 10% HCl

• obecność zanieczyszczeń mineralnych

• obecność szkodników i ich pozostałości

• obecność bakterii z rodzaju Salmonella i gronkowców chorobotwórczych

• wyciąg eterowy dla makaronów jajecznych

Makaron szybkogotujący

Taki makaron produkowany jest poprzez tłoczenie. Powinien charakteryzować się niska zawartością popiołu (0,4-0,5% mąka z pszenicy zwyczajnej, 0,8-0,9% przemiał amber durum) zawartość białka 10,5-11,5% oraz wodochłonnością na poziomie 62-63%, wysoką liczba opadania

W przypadku produktów ekstrudowanych zawartość białka powinna być wyższa 12-14,5% a ciasto powinno charakteryzować się lepkością do 300j.B.

Wady makaronów:

- białe plamki- semolina nie nasiąknięta wodą

- tłoczenie i suszenie musi być odpowiednio dobrane

- spaghetti musi być proste

Skład chemiczny (%)

Woda 12,5

Białko (N5,7) 10-13

Tłuszcze 0,5-1

Węglowodany 74-75

Sole min 0,6-1,0

100g ugotowanego makaronu zawiera:

11mg Ca

13mg Mg

79mg K

1,6mg Fe

TYLKO 1mg Na (lokuje się tylko na powierzchni makaronu)

Witaminy z gr B

Po zjedzeniu makaronu ilość glukozy we krwi nie wzrasta tak gwałtownie jak po zjedzeniu chleba, ziemniaków czy ryżu.

Piekarstwo

Surowce podstawowe:

• maka

• drożdże

• woda

• sól

surowce pomocnicze:

• cukier

• tłuszcz

• mleko i jego przetwory

• słód

• jaja

• inne dodatki

Mąki stosowane do wypieku to mąki chlebowe: pszenna, żytnia i pszenżytnia, poza tym stosuje się jeszcze mąki niechlebowe, czyli takie które nie tworzą typowego ciasta i są to: mąka jęczmienna, owsiana, kukurydziana, grochowa, sojowa, gryczana. Dodatek tych mąk wzbogaca ciasto w składniki odżywcze. Daje się je w niewielkich ilościach.

Skład chemiczny mąki zależy od:

• składników ziarna

• gatunku ziarna (mąka pszenna zawiera więcej białka, glutenu i tłuszczu, ale mniej pentozanów rozpuszczalnych czyli śluzów)

• typ maki (mąki z tego samego ziarna tez się różnią między sobą)

Wartość wypiekowa mąki- decyduje o niej zespół cech, który zapewnia:

• dobrą zdolność fermentacyjną mąki,

• dobrą strukturę ciasta,

• dużą wydajność ciasta,

• dobre zatrzymanie gazów w czasie fermentacji,

• dużą objętość chleba,

• dobry kształt chleba.

W piekarstwie wyróżnia się dwa pojęcia dotyczące jakości mąki:

Mąka mocna - o dużej zawartości glutenu i dużej zdolności pochłaniania wody. Otrzymuje się z niej dużo ciasta o dobrych właściwościach, a więc elastycznego o dużej tolerancji fermentacyjnej. Chleb z takiej maki powinien mieć dużą objętość, właściwy kształt i właściwą strukturę miękiszu.

Mąka słaba - o małej zawartości glutenu i małej zdolności pochłaniania wody, daje ciasto o małej wydajności, wykazuje zdolności do rozlewania, rozpływania. Chleb z takiej mąki będzie miał małą objętość, płaski, zła struktura miękiszu.

Poza ww mąkami wyróżnia się również mąki średnie.

Jakość mąki

Mąka pszenna: o wartości wypiekowej decyduje kompleks białkowo-proteolityczny, czyli ilość białek glutenowych, ilość glutenu, enzymy amylolityczne i i proteolityczne.

Mąka żytnia: o wartości wypiekowej decyduje kompleks węglowodanowo-amylazowy czyli skrobia i jej właściwości, aktywność amylolityczną, ilość pentozanów.

Ocena właściwości wypiekowych mąki:

Metody pośrednie:

• przemysłowe - handlowe

• laboratoryjne

Metody bezpośrednie:

• wypiek

metody przemysłowe: mamy mąkę o konkretnych właściwościach, dopasowujemy technologie wypieku, czas fermentacji, dodatki, temperatura fermentacji.

Metody laboratoryjne: porównujemy typy mąki, ustalamy jednakowe dla wszystkich mak parametry i badamy czy da się otrzymać z nich chleb i jakiej jakości.

Metody pośrednie:

• określają skład chemiczny mąki - metody chemiczne;

• metody aparaturowe - metody określające właściwości reologiczne ciasta.

Metody chemiczne:

• oznaczenie białka, glutenu

• metody fermentacji śruty pszennej wg Pelshenke

• metody sedymentacji Zeleny'ego

• ocena zdolności pęcznienia mąki w środowisku alkalicznym - metoda Yanazaki - służy do oceny maki herbatnikowej

• określenie jakości i ilości enzymu, zawartość cukrów, pentozanów rozpuszczalnych i nierozpuszczalnych w wodzie, zawartość tłuszczu i innych składników.

Metody aparaturowe umożliwiają charakterystykę właściwości fizycznych ciasta i mogą dotyczyć układów białkowo-proteolitycznego lub węglowodanowo-amylolitycznego:

• farinograf Brabendera

• ekstensograf Brabendera - bada rozciągliwość i sprężystość ciasta

• alveograf Chopina - badamy opór krążka ciasta pod wpływem ciśnienia (używany we Francji, bliskim Wschodzie, Afryce)

• amylograf Brabendera - określa właściwości skrobi (odpowiednikiem jest lepkościomierz)

• zymatoszygraf - służy do oceny procesów enzymatycznych zachodzących w cieście

• penetrometry - służą do określania pomiarów lepkości i gęstości ciasta, ściśliwości i elastyczności miękiszu chleba

• fermentografy Brabendera, Małasowskiego

• aparat Hagberga-Pertena - określa aktywność amylolityczną, metoda pośrednia oznaczania aktywności α-amylazy

• aparat Do Order - z ekstruderem wymiennym, z przystawkami, służy do oceny mąki makaronowej, kukurydzianej i wyrobów ciastkarskich

• maturograf - służy do określania czasu końcowej fermentacji, stałości ciasta końcowej fermentacji, elastyczności ciasta

Badania

Mąka pszenna- określenie zawartości białka, glutenu, rozpływalności, sedymentacji, oznaczenie farinograficzne, wypiek laboratoryjny.

Mąka żytnia- liczba opadania, zawartość białka, oznaczenie amylograficzne, wypiek laboratoryjny.

Mąka po przemiale powinna dojrzeć, ponieważ chleb ze świeżej mąki jest małej objętości, ma zły miękisz, popękania.

Podczas leżakowania, dojrzewania mąki zachodzą złożone procesy fizyczne i biochemiczne składników z mąki:

• zmiana barwy - bielenie mąki

• mąka pszenna przechodzi z odcienia żółtego w kredowo-biały

• mąka żytnia staje się sino-biała

W przechowywane mace zachodzi stale wymiana w wyniku oddychania cząstek, reakcji chemicznych z udziałem tlenu i oddychania drobnoustrojów i szkodników.

Nasila się przy dostępie tlenu i podwyższonej temperaturze i wilgotności. W czasie przechowywania zwiększ asie kwasowość mąki pod wpływem rodzimych enzymów- następuje hydroliza tłuszczów, organicznych fosforanów i białek. Następnie zwiększa się zawartość i zwięzłość glutenu, zmniejsza się jego rozciągliwość, to zjawisko występuje tym szybciej i silniej im jakość początkowa jest gorsza. Zmniejsza się podatność glutenu na działanie enzymów, czynnikiem decydującym jest działanie powietrza i oddziaływanie kwasów tłuszczowych powstałych z rozkładu tłuszczów. Utlenione białka polepszają swoje właściwości.

Naturalne dojrzewanie mąki pszennej trwa 5-6 tygodni, najbardziej intensywne przemiany występują w ciągu 10-12 dni po przemiale. Minimalny okres dojrzewania mąki pszennej to 2 tygodnie.

W mące żytniej proces ten zachodzi szybciej, okres dojrzewania trwa ok. 2 tygodnie, a minimalny okres to jeden tydzień. Zmniejsza się aktywność enzymów amylolitycznych a zwiększa się oporność skrobi na ich działanie.

Rozpuszczalność białek żytnich jak i pszennych zmniejsza się. Dojrzewanie przyspiesza się przez napowietrzanie.

Przygotowanie ciasta pszennego

Schemat:

• Mąkę przesiewamy i oczyszczamy z części metalicznych, mąka musi mieć odpowiednia temperaturę ok. 15ºC

• Sól dodajemy w postaci rozpuszczonej w wodzie

• Drożdże- rozpławione w wodzie

• Cukier rozpuszczony

• Tłuszcz rozpuszczony

dozowanie→mieszanie→fermentacja

Przygotowanie ciasta

Można przygotować je dwoma metodami:

• Bezpośrednia - jednofazowa

• Pośrednia - dwufazowa

• I podmłoda (rozczyn, zaczyn)

• II ciasto

Gdy mamy mąkę średnią lub słabą stosujemy metodę bezpośrednią.

Metoda bezpośrednia polega na jednorazowym dozowaniu i wymieszaniu wszystkich składników przewidzianych recepturą dla danego gatunku pieczywa. Dodatek drożdży wynosi 3% w stosunku do ilości maki.

Czas fermentacji zależy od:

• Intensywności miesienia

• Ilości dodanych drożdży

• Temperatury ciasta

• Konsystencji ciasta

Po ok. 1 godz ciasto uzyskuje maksymalna objętość, po czym zaczyna opadać, jest to wskaźnik biologicznej dojrzałości. Siła fermentacji drożdży gwałtownie słabnie wskutek hamującego oddziaływania produktów fermentacji. Należy wykonać zabieg przegniatania- przebijania. Polega to na krótkim miesieniu ciasta w celu usunięcia CO₂ i alkoholu. Dodaje się wtedy niewielka ilość mąki. Liczba przebić i czas zależy od jakości mąki i receptury ciasta. Mechaniczna obróbka w czasie przegniatania przyspiesza pęcznienie białek i poprawia właściwości ciasta z silnej mąki.

Gdy mąka jest słaba to właściwości fizyczne ciasta ulegają pogorszeniu.

Ostatnie przegniatanie następuje 20-30 min przed przekazaniem ciasta do dzielenia na kęsy.

Metoda dwufazowa

Stosuje się przy mące zawierającej silny gluten i w okresie letnim. Daje ona jakościowo lepsze pieczywo.

Zasada przygotowania podmłody:

Ze słabej maki i przy wyrobie pieczywa o małej masie przygotowuje się małą podmłodę używając 30-40% ogólnej ilości mąki, konsystencja podmłody na być luźna, ilość dodanej wody 70-80% całej ilości wody, temperatura 30-32ºC

Z mąki o średniej się sporządza się podmłodę o średniej wielkości, używając 40-50% mąki, konsystencja ma być gęściejsza od poprzedniej, ilość wody 55-60l/100kg mąki, temperatura fermentacji 28-29ºC.

Z mąki silnej i przy produkcji pieczywa o dużej masie jednostkowej sporządza się dużą podmłodę, biorąc 60-70% mąki, konsystencja sztywna, gęsta, ilość wody 45-50l/100kg mąki, temperatura 25-26ºC. fermentacja przebiega wolniej a przebijanie wykonuje się 2-3 razy.

Podmłoda mocna 10-30% mąki, wydajność 240-250, 1% drożdży fermentacja 8-12 godzin temperatura 20ºC.

Technologicznie dojrzała podmłoda ma płaską lub lekko zapadnięta powierzchnię, rozerwanie powoduje opadnięcie, kwasowość ma pożądany stopień 4ºkw.

Użycie niedojrzałej podmłody jest przyczyna wad- miękisz się kruszy, chleb ma małą objętość, nieodpowiednia porowatość pieczywa.

Stara podmłoda jest kwaśna, mazista, pieczywo z takiej podmłody jest płaskie, mało spulchnione, nierównomierne zabarwienie skórki.

Dodatek drożdży jest większy w metodzie jednofazowej, w dwufazowej wynosi on 2%

Procesy zachodzące w czasie sporządzania ciasta pszennego.

W czasie przygotowywania, od chwili dodania do mąki wody, drożdży i innych składników zachodzą procesy: fizyczne, koloidalne, biochemiczne, mikrobiologiczne.

Wiodaca rolę w tworzeniu ciasta pszennego odgrywają białkowe cząstki mąki. Białka nierozpuszczalne podczas miesienia tworzą gąbczasty szkielet, który jest niejako wypełniony ziarenkami skrobiowymi. Główna masę ciasta stanowi skrobia. Całe ziarenka skrobi wiążą ok. 40% wody, a uszkodzone nawet do 200%, stąd też mąka uszkodzona w czasie przemiału daje chleb o złych właściwościach: ciężki, o małej objętości, płaski, o nadmiernej wilgotności.

Ziarna skrobi i drobne cząstki otrąbiaste oraz białka nierozpuszczalne (pęczniejące i niepęczniejące) tworzą fazę twardą ciasta.

Fazę płynna stanowią rozpuszczone w wodzie składniki maki: białka, cukry, dekstryny, pentozany rozpuszczalne w wodzie czyli śluzy.

Faza płynna otacza niejako fazę twardą, jej większa część jest wchłaniana przez fazę twardą. Odbywa się to na zasadzie osmozy przez pęcznienie białek ciasta.

Faza gazowa to produkty fermentacji: co₂, powietrze, substancje lotne powstałe w czasie fermentacji ciasta.

Ciasto jest układem dyspersyjnym składającym się z trzech faz.

Jeśli przyjmiemy objętość ciasta za 100% to na fazę twardą przypada 38-43%, na fazę płynną ok. 47%, na fazę gazową ok. 10-15%. Naruszenie jednej z faz powoduje duże zmiany w strukturze ciasta - ciasto twarde, sztywne, lejące, rzadkie.

Procesy biochemiczne szczególnie uwydatniają się w ostatniej fazie miesienia. Wywołane są działaniem enzymów znajdujących się w mące i drożdżach. Są to głównie enzymy proteolityczne i amylolityczne, wynikiem ich działania jest dezagregacja i rozkład białek skrobi i innych substancji na które te enzymy działają. W wyniku tych działań zwiększa się ilość substancji mogących przechodzić do fazy płynnej ciasta.

Trzeba pamiętać o tlenie, który ma wpływ na proces proteolizy. W czasie procesu miesienia podnosi się temp ciasta tłumaczy się to wydzielaniem się ciepła w czasie hydratacji cząstek mąki i częściowym przejściem energii mechanicznej w energię cieplną.

Te procesy, które sprzyjają wiązaniu adsorpcyjnemu a szczególnie osmotycznemu wody, w związku z tym zwiększeniu ilości i objętości fazy twardej poprawiają właściwości fizyczne ciasta powodując jego gęściejszą konsystencję i zwiększają elastyczność. Ciast jest wtedy bardziej suche.

Natomiast te procesy, które powodują rozkład cząstek ciasta ich nieograniczone pęcznienie oraz peptyzację i rozpuszczalność doprowadzają do ilościowego zwiększenia fazy płynnej a w związku z tym do obniżenia właściwości fizycznych ciasta. Ciasto jest wtedy lepkie i marzące.

Dojrzewanie ciasta

Zaczyna się od miesienia do pierwszego etapu wypieku. Jest to suma procesów zachodzących w czasie fermentacji i przegniatania ciasta, które doprowadzają ciasto do stanu optymalnego i wtedy ciasto nadaje się do dzielenia na kęsy a potem do formowania i wypieku.

Gotowe ciasto do dzielenia powinno się odznaczać:

• intensywnym wydzieleniem gazu CO₂ w uformowanym kęsie ciasta

• optymalnymi właściwościami ciasta zapewniającymi po dzieleniu i formowaniu oraz innych operacjach zatrzymujących CO₂ a tym samym kształtu

• dostateczną ilością cukrów i substancji hydrolizy białek zapewniających normalną barwę skórki pieczywa

• niezbędną ilością substancji warunkujących specyficzny smak i aromat chleba.

Procesy mikrobiologiczne

Zachodzą pod wpływem drożdży i bakterii kwasotwórczych, głównie fermentacji mlekowej.

Drożdże warunkują fermentację alkoholową, czyli przy enzymatycznym rozkładzie cukrów wytwarza się przy działaniu drożdży CO₂. stosowane w piekarstwie drożdże mogą przerabiać glukozę, fruktozę i maltozę.

Wytwarzanie CO₂ w cieście jest stopniowe, maksymalnie występuje po 4,5-5 godz, potem jest spadek gdyż wyczerpuje się pożywka dla drożdży. Fermentacja mlekowa w cieście pszennym wywoływana jest przez bakterie kwasu mlekowego wnoszone z mąką, czasem z drożdżami. Natężenie fermentacji mlekowe jest dużo mniejsze niż alkoholowej. Fermentacje mlekową można uintensywniać przez: podniesienie temperatury fermentacji. Optimum wyższe dla bakterii mlekowych niż drożdży.

Sposoby przyspieszenia procesu fermentacji

Prowadzi się je różnymi sposobami:

• Zwiększenie ilości drożdży prasowanych lub stosowanie ich w rzadkich roztworach

• Dodatek drożdży rozaktywowanych- rozmnożonych

• Zastosowanie zamiast drożdży prasowanych pepermenty (namnożone drożdże oprócz wody mają specjalne pożywki, sole min i inne dodatki)

• Podwyższenie temperatury ciasta, czas fermentacji

• Oddziaływania mechaniczne na ciasto

Dla mąki pszennej optimum energii niezbędnej dla wykonania procesu miesienia:

• dla mąki słabej 15-25J/g ciasta

• dla mąki mocnej 40-50J/g ciasta

• dla mąki średniej 25-40J/g ciasta

intensywna obróbka ciasta prowadzi do znacznych zmian w składzie ciasta właściwości białek. Intensywne miesienie pozwala na skrócenie głównej fermentacji ciasta a nawet do wyeliminowania tego procesu. Intensywne dłuższe miesienie powoduje jednak że ciasto robi się rzadsze przez rozbicie szkieletu glutenowego.

Przegniatanie ciasta

Jest to niezbędny zabieg stosowany przy porcjowym przygotowaniu ciasta, krótkotrwały proces trwający 1,5-2,5min polegający na powtórnym miesieniu w mieszarce. Celem jego jest polepszenie struktury i fizycznych właściwości ciasta prowadzących do uzyskania pieczywa o dużej objętości, cienkościennej równomiernej porowatości miękiszu.

Ciasto pszenne jest przegniatane najczęściej raz lub dwa razy.

Ilość przegniatań zależy od:

• siły mąki - im mąka silniejsza tym ilość przegniatań większa

• długości fermentacji - im czas fermentacji dłuższy tym ilość przegniatań większa

• wyciągu mąki - im jest większy tym ilość przegniatań mniejsza.

Ostatnie przegniatanie następuje nie później niż 20-30 min przed dzieleniem na kęsy.

Interakcje- współdziałania zachodzące pomiędzy poszczególnymi składnikami ciasta

Woda

Jest rozpuszczalnikiem wszystkich rozpuszczalnych składników mąki, powoduje pęcznienie składników strukturotwórczych: skrobi, nierozpuszczalne białka, gumy i służy, jest niezbędnym czynnikiem fermentacji ciasta i półproduktów. Służy do równomiernego rozprowadzania surowców i ich składników w cieście. Ilość wody może się wahać, najmniej wody dodaje się na obwarzanki, najwięcej na chleb foremkowy.

Ilość dodawanej wody zależy od:

• wyciągu maki

• wilgotności maki

• jakości maki

im rzadsze, luźniejsze ciasto tym następuje szybsze namazanie komórek drożdżowych i szybsza fermentacja.

Cukier

Wpływa na ilość wchłanianej wody: im więcej dodajemy cukru tym mniej dodajemy wody.

Dodatek do 10% wpływa dodatnio na proces fermentacji i powstawanie CO₂ w cieście. Przy większym dodatku cukru wydłuża się proces fermentacji. Cukier działa odwadniająco na ciasto powodując jego rozrzedzenie. Cukier oddziaływuje korzystnie na smak, objętość, strukturę miękiszu, porowatość miękiszu, a skórka staje się bardziej rumiana.

Tłuszcz

Wpływa korzystnie na właściwości fizyczne ciasta. Poszczególne włókna siatki glutenowej zwiększają zdolność do rozciągania bez rwania się pod wpływem powiększających się pęcherzyków kęsów. Dlatego zwiększa się zdolność ciasta do zaczynu. Ponad to tłuszcz zmniejsza lepkość ciasta, co ułatwia formowanie i dzielenie. Wpływa na zwiększoną objętość, poprawia strukturę i porowatość miękiszu.

Dodatek tłuszczu powyżej 10%zmniejsza fermentację, aktywność drożdży i zdolność wytwarzania CO₂. nadmiar tłuszczu rozrzedza ciasto w związku z tym utrudnia utrzymanie właściwości kształtu wyrobów. Takie produkty maja niewłaściwa strukturę miękiszu o małych i niedostatecznie wykształconych porach.

Gdy jest dużo cukru i tłuszczu wtedy następuje osłabienie fermentacji i plazmoliza komórek drożdżowych.

Sól

Stosujemy od 0 do 2,5% jest to składnik smakowy. wpływa ona na procesy biochemiczne, koloidalne i mikrobiologiczne zachodzące w cieście. Sól obniża aktywność amylaz w cieście i zwiększa temperaturę kleikowania skrobi, poprawia właściwości fizyczne ciasta, sól wzmacnia strukturę glutenu powodując że pod koniec fermentacji ciasto staje się sztywniejsze i bardziej elastyczne. Przy większym dodatku soli niż 1% maleje intensywność rozmnażania drożdży, 2-3% fermentacja alkoholowa przebiega wolniej.

Czynnikiem, który służy do regulacji procesu wytwarzania ciasta jest temperatura.

W miarę zwiększania temperatury stwarzane są korzystne warunki dla działalności bakterii kwasotwórczych, podwyższona temperatura do 33-35ºC powoduje zwiększenie rozciągliwości i rozpływalności glutenu. Następuje szybszy proces pęcznienia i peptyzacji koloidów.

Przygotowanie ciasta żytniego.

Mąka żytnia:

• jest bardziej podatna na działanie amylaz,

• białka mają zdolność dużej peptyzacji,

• zawiera więcej białek rozpuszczalnych w wodzie,

• zawiera więcej pentozanów rozpuszczalnych i nierozpuszczalnych w wodzie, które silnie pęcznieją w wodzie

Ciasto żytnie nie ma szkieletu glutenowego, białka żytnie pęcznieją nieograniczenie a następnie, zachodzi ich peptyzacja i przejście w lepki roztwór, który stanowi podstawę fazy płynnej ciasta. W tej fazie są rozłożone śluzy, rozpuszczone cukry, dekstryny, znajdują się tez ziarenka skrobi, niedużą ilość białek i drobne otrąbki. Ciasto żytnie odznacza się dużą zwięzłością a małą rozciągliwością i sprężystością.

Właściwości ciasta żytniego zależą od fazy płynnej, różnica żeby uzyskać pieczywo żytnie to taka, że ciasto musimy ukwasić, bo w środowisku kwaśnym białka i węglowodany nieskrobiowe zawarte w mące żytniej są w stanie spęcznieć i utworzyć strukturę ciasta.

Ukwaszenie ciasta może zachodzić na dwa sposoby:

I sposób naturalny, na drodze fermentacji mlekowej wywodzącej się samoczynnej fermentacji ciasta żytniego sporządzonego z mąki i wody.

W czasie fermentacji mlekowej będą dostarczane kwasy organiczne głównie mlekowy i octowy. One to głównie kształtują nam nie tylko strukturę pieczywa ale też cechy smakowe i zapachowe, tworzą aromat chleba.

Typowa metoda pięciofazowa:

• zaczątek

• przedkwas

• półkwas

• kwas

• ciasto

mąka 1kg

woda 1kg

rozczyn 2kg fermentuje 24godz w temp 24-26ºC

odrzucamy 1kg

zaczyn 1kg

mąka 0,5kg

woda 1kg

2,5kg fermentuje 12godz w temp 25-27ºC

odrzucam 2kg

zaczyn 0,5kg

mąka 0,5kg

woda 1kg

2kg fermentuje 12godz w temp 32-35ºC

odrzucam 1kg

1kg zaczątek fermentuje 8godz przed przerobieniem na przedkwas

Jeżeli do zaczynu dodamy mąkę i wodę w stosunku 1:1 czas fermentacji wynosi 5-9godz, temp 24-26ºC w tym czasie następuje namnożenie drożdży i bakterii. Sprzyja temu luźna konsystencja i niska temperatura. Zapach przedkwasu jest drożdżowy z odcieniem słabo kwasowym. Struktura będzie porowata z porami o cienkich ściankach.

Półkwas - do przedkwasu dodamy mąkę i wodę w stosunku 2:1 ma to na celu intensywne namnożenie bakterii mlekowych, a tym samym silne ukwaszenie. Osiąga się to przez sporządzenie gęstego ciasta i prowadzenie fermentacji w wyższej temp 26-28ºC, w ciągu ok. 6godz. Półkwas dobrze prowadzony powinien charakteryzować się zapachem kwasowym, alkoholowym. Struktura powinna być gąbczasta, konsystencja średnio ścisła.

Kwas - dodanie mąki i wody w stosunku 1:1 ma na celu namnożenie się drożdży i bakterii kwasu mlekowego, konsystencja luźna, temp 28-30ºC czas 3godz. Kwas powinien mieć intensywny zapach kwasowo-alkoholowy. Struktura gąbczasta z równomiernymi porami.

Ciasto - ilość mąki i wody w stosunku 2:1 w części wody rozpuszczamy sól, można również rozpławić drożdże, ale ich dodatek nie jest konieczny. Temp fermentacji 29-31ºC a czas krótki, czyli 20-30min. ciasto powinno mieć zapach słabo kwasowy, struktura wyraźnie gąbczasta z drobnymi równomiernymi porami o cienkich ściankach, a konsystencja dość ścisła.

Część kwasu może iść jako forma zaczątku dalej do procesu przedkwasu itd.

Przygotowanie ciasta żytniego na tzw. żurkach - metoda skrócona.

Żurek - wtedy jak mamy przygotowany zaczątek, gdy wprowadzamy z półkwasu żurek luźny, półkwas o wydajności 400 (1 część mąki 3 części wody) który fermentuje w czasie 16-25godz w temp 24-26°C

Schemat: żurek - 16-25h, temp 24-26°C→kwas - 3h→ciasto - 20-30min

Żurek i przechodzenie żurku na żurek może trwać kilka dni konieczne jest odnowienie żurku 1 raz w tygodniu, wyprowadzenie zaczątku.

Fazowe wyprowadzenie żurku awaryjne: mąka żytnia +woda+sól+kwas mlekowy, fermentuje 1,5-2godz, przegniatamy i dzielimy na kęsy.

Chleb tak charakteryzuje się gorszą jakością aromatu i smaku.

Startery fermentacji- wyselekcjonowane bakterie kwasu mlekowego, koncentrat zawiera 10¹⁰szt/1g tych bakterii jeżeli zastosujemy te startery wtedy fermentacja musi trwać 16-20godz.

Żubrowniki- urządzenia do przygotowania żurku.

Metody przygotowania ciasta na chleb mieszany

Surowce: mąka pszenna i mąka żytnia

Przy przewadze mąki pszennej lub przy takim samym stosunku mówimy, że jest to chleb pszenno-żytni, ale ilość mąki żytniej musi wynosić 15% by mówić o chlebie mieszanym.

W zależności od prowadzenia fermentacji możemy uzyskać ciasto mieszane bardziej żytnie lub pszenne.

• Ciasto na chleb mieszany ma drożdżach- przy małej ilości mąki żytniej.

• Przygotowanie ciasta mieszanego na zakwasie przy wydajności kwasu co najmniej 200 z dodatkiem drożdży do kwasu lub ciasta

• Na kwasie i podmłodzie

• Na półkwasach o bardzo luźnej konsystencji, tzw żurkach.

Gotowe ciasto do pieczenia.

Po fermentacji głównej dzieli się je na kęsy, fermentacja zachodzi dalej, to powinno być bardzo szybko żeby nie zachodziło zbyt wielkie ukwaszenie ciasta. Takie dzielenie dzieży dla ciasta żytniego należy przeprowadzić w ciągu 30min, na chleb mieszany 35min, na pieczywo pszenne 20min.

Podczas dzielenia należy wziąć pod uwagę ubytki wypiekowe oraz ubytki magazynowe w związku z tym kęs ciasta powinien ważyć więcej 2,3 kg na 2kg bochenek.

Dzielenie mechaniczne wykonywane za pomocą tzw. dzielarek które ze względu na sposób dzielenia dzielimy na trzy grupy:

- dzieląc kęsy ciasta ze względu na masę ciasta

- dzieląc kęsy ciasta ze względu na objętość kęsa

- dzieląc kęsy ciasta ze względu na ciężar objętościowy kęsa.

Dzielenie ciasta na bułki za pomocą krajalnic wieńcowych dzielą ciasto na bułki o wadze od 30 do 120g.

Podstawową operacją przy kształtowaniu to zaokrąglanie i wydłużanie między dwoma powierzchniami roboczymi, które się przemieszczają względem siebie. Jedne zaokrąglane a drugie wydłużane.

Podczas formowania:

• Wygładzane są nierówności ciasta, powstałe przy dzieleniu

• Na powierzchni jest warstwa zapobiegająca wydostawaniu się CO₂ z wnętrza ciasta, w związku z tym ciasto zwiększa swoją objętość i zapewnia to równomierną porowatość.

Różnice między ciastem żytnim a ciastem pszennym:

Ciasto pszenne jest sprężyste w związku z tym wymaga bardziej intensywniejszego oddziaływania elementów roboczych niż ciasto żytnie. Przy cieście pszennym gdy chcemy otrzymać okrągłe bochenki to dwukrotnie zaokrąglamy, jeśli pieczywo jest o wydłużonym kształcie najpierw musimy zaokrąglić, potem rozwalcować i dopiero później zwinięte i wydłużone. Ciasto żytnie formuje się w zależności od kształtu za pomocą zaokrąglarki lub wydłużaki nie wymaga ono rozwalcowywania.

Rozrost końcowy- ostatnia fermentacja w komorach fermentacyjnych w odpowiedniej temperaturze 30°C i wilgotności - 75-85%. Gdy naciśniemy mokrym palcem i ciasto szybko powraca to pierwotnego wyglądu to jeszcze nie jest gotowe, gdy po naciśnięciu powoli wraca do swojej formy to jest gotowe do wypieku. Jeśli nie chce powrócić do swojej formy to wtedy chleb będzie płaski. Czas jest bardzo różny, w zależności od jakości mąki, wilgotności, temperatury fermentacji, masy kęsów, ukształtowania, trwa od 25 do 120 min.

Modelowanie kęsów, nacinanie kęsów.

Za pomocą zwykłych noży- umoczony w wodzie lub oleju aby ciasto się nie rozrywało.

Są też specjalne matryce np. do nacinania kajzerek, kształtowanie uatrakcyjnianie, wyróżnienie chleba, przylepianie karteczek z nazwa piekarni.

Odroczony wypiek chleba może odbywać się na dwa sposoby:

- zamrożone kęsy chleba

Mieszanie bez fermentacji, nie ma fermentacji w dzieży. Rozmrażanie w temp 2-4°C by powoli się rozmrażał aby w kęsach mogła zachodzić fermentacja w normalnych warunkach

Mąka o większej ilości glutenu 30% a w chlebie 25%- mąka pszenna, liczba opadania dla mąki żytniej 150s.

- odroczony wypiek zapieczonych kęsów ciasta

Nie ma wymagań co do surowca, normalny cykl tylko przerywamy wypiek gdy wytworzy się skórka, chłodzimy, mrozimy, rozmrażamy w temp 2-4°C i dopiekamy.

Sposób ten to oszczędność na pracy w nocy, wykorzystywany gdy mamy przestoje, podwyższa koszty chłodzenia. Nie trzeba mrozić, można schłodzić ale tylko na 24 godz i w takim stanie przetrzymywać.

Zmiany i procesy zachodzące przy wypieku.

Temperatura pieca 220-240°C wypieku w zależności od systemu wypieku.

Gdy ciasto osiągnie temp 35°C powstają optymalne warunki dla rozwoju drobnoustrojów, działalność drożdży w tej temperaturze jest maksymalna, a do 40°C bardzo intensywna, przekroczenie temp 45°C w przypadku drożdży i 54°C w przypadku bakterii kwasu mlekowego powoduje zahamowanie ich działania.

Nagrzanie kęsa do temp 60°C prowadzi do zaniku życia drobnoustrojów.

Przetrwalniki przetrwają temp nawet 90°C (pałeczki ziemniaczane).

Działanie amylaz - hydroliza skrobi, tworzenie dekstryn, maltozy i cukrów fermentowanych przez drożdże.

Ciasto żytnie jest jeszcze hydroliza kwasowa skrobi. Enzymy proteolityczne, ich działanie najaktywniejsze są w temp 45°C pH 4,0-5,5, inaktywacja tych enzymów następuje w temp 80-85°C. ułatwione działanie proteaz jest gdy białko denaturowane.

Szybsze nagrzanie kęsów powoduje wcześniejszą inaktywację enzymów. W związku z tym wtedy gdy produkujemy ciasto z mąki porośniętej, wtedy jest szybsze nagrzewanie i zinaktywwowanie enzymów.

Procesy biochemiczne wpływające na smak i aromat pieczywa - zmiany w samej skórce pieczywa decydujące o kolorze, smaku i aromacie.

Powstają ciemno zabarwione substancje, tzw. melanoidy, powstają w wyniku reakcji utleniająco-redukujących pomiędzy cukrami i produktami proteolizy białka. Jest to reakcja Maillarda - wczesny rozpad białek i cukrów, aby uzyskać ładny kolor. Smak i aromat kształtuje się podczas fermentacji i wypieku. Substancje zapachowe i smakowe to złożony kompleks około 70 związków: aldehydy, ketony, estry, alkohole i kwasy organiczne, powstają podczas fermentacji ciasta.

Pieczywo o większej masie ma lepszy aromat i smak, bo ich ilość jest proporcjonalna do długości wypieku.

Procesy koloidalne

Gluten wykazuje maksymalne pęcznienie w temp 50°C, denaturacja białek w temp 60-70°C.

W czasie gdy białka denaturują wyzwala się woda, którą wchłonęły w czasie pęcznienia.

Intensywność pęcznienia skrobi jest największa w temp około 60°C i zaczyna wtedy kleikować. Woda zaczyna przenikać w głąb ziaren skrobiowych, narusza ich strukturę, amyloza zostaje rozpuszczona i niezależnie od stopnia uszkodzenia skrobi przenika przez nią lub pozostaje.

Skrobia do kleikowania korzysta również z wody, którą oddają białka denaturujące. By skrobia w pełni skleikowała potrzebuje 3 części wagowe wody na 1 część wagową skrobi.

Nie ma tyle wody, stąd niepełne skleikowanie skrobi, uszkodzona skrobia (w przemiale, przez enzymy ta która została wyprodukowana z ziarna porośniętego) szybciej kleikuje.

Wypiek pszenny powinien odbywać się w dwóch okresach:

Pierwszy okres ma dwie fazy.

Pierwsza faza przebiega przy wysokiej wilgotności komory wypiekowej - 80% wilgotności i niskiej temp wypieku 100-120ºC, czas tej fazy 1-3 min, temp wewnątrz kęsa 35-45°C. w tej fazie następuje szybki wzrost objętości kęsa, w wyniku intensywnego rozwoju i działania mikroorganizmów, oraz rozszerzania pęcherzyków gazu. Faza kończy się gdy wytworzy się cienka skórka.

Druga faza trwa do osiągnięcia wewnątrz kęsa temp 50-60°C. Ta faza przebiega w warunkach najbardziej wysokiej temperatury 240-280ºC przy niższej wilgotności niż w pierwszej fazie.

Drugi okres

Okres dopiekania w obniżonej temp powinno być ono stopniowe, by przy końcu wypieku temp wynosiła 180-210°C, wilgotność względna niższa niż w pierwszym okresie.

Wypiek żytni powinien być prowadzony w odpowiednich warunkach.

Pierwszy okres - musi być temp około 300°C a wilgotność komory wypiekowej niska, bo ciasto ma tendencje do siadania i trzeba szybko zapiec powierzchnię. Obj pieczywa żytniego mało się zwiększa przy pieczeniu.

Drugi okres - dopiekanie w niższej temp przy końcu wypieku, temp 170-180°C. temperatura w kęsie poniżej 100°C około 95°C. na zewnątrz na skórce powyżej 100°C. tuż pod skórką może osiągać 100°C.

Czas wypieku: małe chlebki 240°C - 25 min

Chleb 0,6-0,7 kg - 45 min

Na trzonie kęsy musza być ułożone w odpowiedniej odległości, by się nie zrosły lub nie pękały z boku. Chleb po wyjęciu studzi się na deskach lub przez zimny strumień powietrza. Dopiero gdy przestygnie pakujemy go w pojemniki.

Łańcuch od ziarna do chleba jest bardzo długi, nie należy układać chleba w stertach i/lub gorącego, bo nie będzie nadawał się do spożycia.

Czerstwienie pieczywa.

Pieczywo najlepiej czerstwieje w temp około 60°C, a najlepiej jest je zamrozić.

Starzenie pieczywa rozpoczyna się zaraz po wyjęciu z pieca. Wtedy ubywa wody, zaczyna czerstwieć, zanika zapach, skórka z chrupkiej twardej, błyszczącej staje się matowa, miękka ciągliwa. Gdy naciśniemy opór jest większy, miękisz staje się twardy, zbity, kruszący się, sąto zmiany organoleptyczne.

Metody oznaczania zmian.

Zmiany w pieczywie objawiają się przez zmniejszenie zdolności wody przez miękisz, zmniejszenie rozpuszczalności skrobi w wodzie, podatność skrobi na działanie enzymów, wzrost krystalizacji skrobi.

Nie jest dokładnie wytłumaczony proces starzenia pieczywa. Powodem może być skrobia, wpływ glutenu, głównie rolę w procesie zmian w pieczywie związane głównie ze skrobią a szczególnie z procesem jej retrogradacji.

Badania Katz'a

Jest on zwolennikiem, że to właśnie skrobia jest przyczyną czerstwienia. W czasie wypieku skrobia klepkuje, pochłania wodę wkutek tego przechodzi z wyjściowego krystalicznego stanu w zmieniony bardziej bezpostaciowy amorficzny stan. W czasie przechowywania chleba zachodzi retrogradacja skrobi, jest to częściowo odwracalny proces polegający na przejściu skrobi w stan krystaliczny, więc taki jaki ma skrobia w cieście przy wypieku, przy tym zmniejsza się rozpuszczalność skrobi i zachodzi częściowe wydzielenie wody, którą wchłaniają białka miękiszu.

Wykryto w innych badaniach, że występuje spektrum A, które jest typowe dla mąki i ziarna - budowa krystaliczna skrobi.

Spektrum V - typowe dla świeżego chleba. Skrobia częściowo amorficzna, bezpostaciowa, częściowo krystaliczna, ale o odmiennej budowie niż w ziarnie i mące.

Spektrum B - typowe dla czerstwego chleba, występują elementy spektrum A i V. im bardziej chleb jest czerstwy, tym spektrum B jest bardziej bliższe spektrum A. spektrum B jest nazywane jako spektrum retrogradacji skrobi.

Teoria czerstwienia wg prof. Baneckiego

Uważał on, że na proces czerstwienia wpływa nie tyle skrobia, co białko, a zwłaszcza gluten.

Czerstwienie pieczywa, o dużej zawartości glutenu zachodzi 2X wolniej niż w pieczywie o niskiej zawartości glutenu. Twierdzi on, że w 80% za czerstwienie odpowiada gluten, a w 20% skrobia.

Zakłada występowanie interakcji pomiędzy napęcznianymi ziarnami skrobi, a ciągłą fazą glutenową na drodze tworzenia stosunkowo słabo sieciujących wiązań wodorowych, które podczas starzenia się pieczywa, kiedy miękisz traci energie dynamiczna stają się liczniejsze i mocniejsze zwiększając w ten sposób twardość miękiszu.

Wg autorów tego modelu za ilość wiązań między skrobią a glutenem odpowiedzialna jest skrobia, a dokładnie jej stopień pęcznienia i klepkowania. W tym modelu twardnienia ważna jest ilość i stopień polimeryzacji dekstryn tworzonych przez amylazy działających na skrobię zarówno podczas fermentacji ciasta, jak i podczas wypieku. Wielkocząsteczkowe dekstryny o DP 12-15 reszt glukozowych mogą tworzyć sieć lub wiązania wodorowe z włóknami białek zwiększając tym samym twardnienie miękiszu. Natomiast dekstryny o średniej długości łańcucha o DP 3-9 jednostek glukozy efektywnie hamują twardnienie ponieważ utrudniają powstawanie krzyżowych wiązań pomiędzy włóknami białek.

W czasie wypieku ziarenko skrobi pszennej ulegają pęcznieniu, podczas którego część liniowej frakcji rozpuszcza się i dyfunduje na zewnątrz ziarenek do otaczającego swego środowiska wodnego. Te fragmenty amylozy zaczynają koncentrować się w małych ilościach wody, znajdującej się między ziarenkami skrobi, co powoduje retrogradację liniowych cząsteczek już podczas wypieku lub chłodzenia po wypieku.

Wobec tego przyczyny twardnienia miękiszu upatruje się w fizycznych zmianach frakcji amylopektyny, która zachodzi w wyniku tworzenia się wiązań pomiędzy rozgałęzieniami.

Krystalizacja żeli jest powodowana przez retrogradację zarówno amylozy jak i amylopektyny podczas pierwszej doby przechowywania, przy czym tylko amylopektyna kontroluje proces retrogradacji.

Nasz wpływ na czerstwienie pieczywa:

- miesienie - zbyt długie , intensywne lub zbyt krótkie wpływa na przyspieszenie czerstwienia

- czas fermentacji - wydłużony czas fermentacji sprzyja wydłużeniu okresu trwałości, opóźnia czerstwienie

- czas wypieku - wolny czas wypieku, niższa temp wpływa na przyspieszenie czerstwienia, natomiast szybsze pieczenie wydłuża okres trwałości (ale w granicach rozsądku). Czas i temp muszą być zsynchronizowane.

Pieczywo pszenne szybciej czerstwieje niż żytnie, gdyż zawarte w żytnim pentozany spowalniają czerstwienie

Wady pieczywa

Wady mogą dotyczyć: kształt, skórki, miękiszu, smaku i zapachu. Przyczyną ich może być zła jakość mąki, błędy w toku procesu produkcyjnego w czasie p[przygotowania ciasta, fermentacji, wypieku, wady powstające w czasie magazynowania i transportu.

Wady ze względu na złą jakość mąki:

- obcy zapach i smak

- wilgotne warunki przechowywania (stęchły smak i zapach)

- słabe zabrazowienie skórki lub nadmierne zbrązowienie (z porośniętej mąki)

- pękanie miękiszu

- wilgotny miękisz

- chleb płaski o małej objętości i porowatości

Z mąki porośniętej otrzymujemy pieczywo:

- nieprawidłowe zabarwienie skórki

- miękisz wilgotny i zakalcowaty o wadliwym spulchnieniu

- słodki zapach

Mąka taka cechuje się:

- wysoką aktywnością amylazy ( oznaczanie liczby opadania)

- wysoka zawartość substancji rozpuszczalnych w wodzie ( zwiększona ilość dekstryn, cukrów, substancji azotowych)

- obniżona zawartość skrobi - podatna na działanie enzymów

- podwyższone działanie innych enzymów

Zakalec powstaje po wyjęciu pieczywa z pieca. Woda gromadzi się w chlebie, bo nie wszystka zdąży wyparować. Nie przedostaje się przez miękisz i zostaje najczęściej w dolnej części pieczywa.

Przyczyna zakalca może być: nieprawidłowa fermentacja, wadliwa jakość mąki. Ma on postać smugi wodnej lub pierścienia wodnego.

Wady wynikające ze złego przygotowania cista:

- użycie młodych, niedojrzałych kwasów - spulchnienie ciasta zbyt duże powoduje niedostateczną zdolność utrzymywania CO₂. otrzymujemy chleb płaski o małej objętości z pęknięciami i pęcherzami na skórce. Miękisz ma dużą wilgotność, wadliwe spulchnienie, mogą występować smugi wodne, miękisz może się kruszyć

- użycie starego kwasu - powoduje powstawanie wad, w pieczywie takim jest nadmierna ilość kwasów lotnych i niepożądany kwas masłowy. Pieczywo będzie kwaśne, będą występowały duże zmiany smakowo-zapachowe co dyskwalifikuje pieczywo. W miękiszu tworzą się pęcherze i dziury, często powstają pęcherze pod skórka, odstaje, chleb jest płaski i o małej objętości.

- luźne ciasto - ma małą zwięzłość w toku produkcji uzyskuje tendencje do rozlewania i słabo rośnie.

- sztywne ciasto - konsystencja gęsta, fermentacja przebiega powoli, klepkowanie skrobi zachodzi w sposób ograniczony z powodu małej ilości wody w cieście. Chleb jest o małej objętości o charakterystycznym zaokrągleniu u odstawy, miękisz zbity, niedostatecznie spulchniony, mogą być pęknięcia pionowe miękiszu. Taki chleb szybciej czerstwieje.

Temperatura wody, ciasta

- temperatura zbyt niska powoduje, że proces tworzenia jest spowolniony, fermentacja pęcznienie składników koloidalnych jest niedostateczna, fermentacja przebiega wolniej. Chleb ma wilgotny miękisz, smugi, nierówną porowatość.

- temperatura za wysoka - osłabienie mikroflory, opóźniony proces fermentacji, wady podobne do ciasta sporządzonego ze starego kwasu.

Wilgotność komory fermentacyjnej musi być odpowiednia 75-80%

- zbyt niska powoduje obsychanie kęsów ciasta, skórzenie powierzchni ciasta. W czasie wypieku skórka łatwo pęka, powstają pęknięcia o silnym zabarwieniu.

Wypiek

- temp niska - chleb będzie rozlany, płaski, o grubej skórce, zabarwienie jasne, blade, skórka twarda z drobnymi licznymi pęknięciami.

- temp wysoka - prowadzi do szybkiego utworzenia skórki, okrągły kształt, mała objętość, skórka z pęcherzami, miękisz niedostatecznie wypieczony, smugi wodne.

- małe zaparowanie - skórka sztywna, mało rozciągliwa, chropowata, blada, bez połysku. Niedokładne dotarcie temperatury między bochenki.

Wady mikrobiologiczne.

Spowodowane są działalnością bakterii tlenowych, przetrwalnikujących Bacillus Suptilis, które rozkładają skrobię.

Choroba ziemniaczana - powoduje ją pałeczka ziemniaczana, występuje w polu na ziarnach i z nimi dostaje się do mąki i chleba. Rozwija się w cieście: w pieczywie pszennym po pewnym czasie, kilkanaście godzin, uaktywnia się i daje nieprzyjemny zapach, obwódka stała. Rozkłada skrobię, upłynnia ją daje miękisz ciągliwy. Nie nadaje się do spożycia.

Można się jej pozbyć. Mąkę zakażoną daje się na produkcje pieczywa mieszanego, gdyż w obecności kwasu pałeczka się nie rozwija. Dlatego w lecie do pieczywa pszennego wskazany jest dodatek kwasu mlekowego.

Gdy w piekarni jest ta laseczka należy cały zakład dokładnie wydezynfekować 5% kwasem octowym.

Pleśnie - biorą się z otoczenia, szybko się rozmnażają. W chlebie krojonym i pakowanym jest duże ryzyko pleśni. Aby zapobiec namnażaniu się pleśni stosuje się gazy obojętne, i sterylizację chleba.

---