Анализ качества зерна: ПЧП, приборы для измерения деформации клейковины и отмывания клейковины
Качество зерна, особенно пшеницы, является ключевым фактором, определяющим его ценность, возможности переработки и конечный продукт (мука, хлеб). Для всесторонней оценки качества зерна и муки в лабораторных условиях используются специализированные приборы и методы. Среди них особо выделяются приборы определения числа падения (ПЧП), измерители деформации клейковины (ИДК) и устройства для отмывания клейковины. Эти инструменты позволяют получить критически важные данные для хлебопекарной, мукомольной и других отраслей.
ПЧП (Прибор числа падения): Оценка активности альфа-амилазы
Прибор числа падения (ПЧП) -- это лабораторное оборудование, предназначенное для определения активности фермента альфа-амилазы в зерне (цельном или молотом) и муке. Активность этого фермента является важнейшим показателем качества зерна, особенно пшеницы и ржи, так как она влияет на процессы клейстеризации крахмала и, следовательно, на хлебопекарные свойства муки.
Принцип действия:
Метод определения числа падения основан на способности альфа-амилазы разжижать клейстеризованный крахмал. Процедура выглядит следующим образом:
- Приготовление суспензии: Образец молотого зерна или муки смешивается с дистиллированной водой в специальной вискозиметрической пробирке.
- Нагрев и клейстеризация: Пробирка помещается в кипящую водяную баню прибора. При нагревании крахмал в суспензии клейстеризуется, и масса становится более вязкой.
- Перемешивание и падение штока: После определенного времени перемешивания шток-мешалка освобождается и начинает опускаться под собственным весом. Скорость падения штока зависит от вязкости суспензии, которая, в свою очередь, определяется степенью разжижения крахмала под действием альфа-амилазы.
- Измерение: ПЧП автоматически измеряет время (в секундах) от начала падения штока до момента, когда он достигает дна пробирки. Это время и называется числом падения.
Интерпретация результатов:
● Высокое число падения (длинное время): Указывает на низкую активность альфа-амилазы. Такое зерно и мука имеют хорошие хлебопекарные свойства, так как крахмал не будет чрезмерно разжижаться, обеспечивая стабильную структуру теста и хлеба.
● Низкое число падения (короткое время): Свидетельствует о высокой активности альфа-амилазы. Это характерно для проросшего или поврежденного зерна. Мука из такого зерна дает липкое, расплывающееся тесто, а хлеб получается низкого объема, темного цвета и влажный.
Применение:
● Оценка качества пшеницы и ржи: Критически важно для мукомольных и хлебопекарных предприятий.
● Контроль проросшего зерна: Позволяет выявить поврежденные партии, что предотвращает использование некачественного сырья.
● Ценообразование на зерно: Число падения является одним из важных показателей при формировании цены.
● Селекция новых сортов: Помогает выводить сорта с оптимальной активностью ферментов.
Приборы для измерения деформации клейковины (ИДК): Оценка "силы" клейковины
Клейковина -- это белковый комплекс, образующийся при отмывании теста из пшеничной муки водой. Она является важнейшим компонентом пшеничной муки, определяющим ее хлебопекарные свойства: способность удерживать углекислый газ, влиять на объем и пористость хлеба. Измеритель деформации клейковины (ИДК) -- это прибор, который оценивает качество (силу) клейковины по величине ее деформации под действием стандартной нагрузки.
Принцип действия:
- Получение клейковины: Из образца муки или измельченного зерна отмывается сырая клейковина (об этом ниже).
- Формование образца: Отмытая клейковина формуется в стандартный цилиндрический образец.
- Измерение деформации: Сформованный шарик клейковины помещается между двумя параллельными плоскостями ИДК. Прибор прикладывает определенную нагрузку (стандартизированный вес) к образцу клейковины в течение заданного времени (обычно 30 секунд).
- Определение единиц ИДК: Прибор измеряет величину деформации (сжатия) клейковины под этой нагрузкой и выражает ее в условных единицах ИДК. Чем меньше деформация, тем "сильнее" клейковина (меньше единиц ИДК). Чем больше деформация, тем "слабее" клейковина (больше единиц ИДК).
Интерпретация результатов:
● Низкие значения ИДК (менее 50-60 ед.): Характеризуют сильную клейковину. Такая мука способна давать объемный, пористый хлеб.
● Средние значения ИДК (60-80 ед.): Указывают на среднюю клейковину.
● Высокие значения ИДК (более 80 ед.): Свидетельствуют о слабой клейковине. Мука со слабой клейковиной дает расплывчатое тесто и хлеб низкого объема.
Применение:
● Классификация пшеницы: Позволяет отнести пшеницу к определенному классу в зависимости от силы клейковины.
● Контроль качества муки: Используется на мукомольных заводах и хлебопекарнях для оценки пригодности муки.
● Оптимизация смешивания муки: Помогает смешивать муку с разной силой клейковины для получения оптимальных хлебопекарных свойств.
● Селекционная работа.
Устройства для отмывания клейковины: Получение чистого образца
Прежде чем измерить качество клейковины на ИДК, ее необходимо отмыть от крахмала и других компонентов зерна. Исторически это делалось вручную, но сегодня широко используются устройства для механизированного отмывания клейковины.
Принцип действия:
Механизированные устройства для отмывания клейковины (например, типа МОК) работают следующим образом:
- Приготовление теста: Из навески муки (или измельченного зерна) и воды замешивается небольшая порция теста.
- Отмывание: Образец теста помещается в отмывочную камеру прибора. Специальный вращающийся рабочий орган (шнек, мешалка) механически воздействует на тесто, постоянно омываемое струей воды.
- Разделение: В процессе отмывания крахмал и растворимые вещества вымываются водой и удаляются через специальное сито или ловушку, а нерастворимая упругая и эластичная масса -- сырая клейковина -- остается.
- Сбор и отжим: Отмытая клейковина собирается и отжимается (часто также механизировано в приборе) для удаления излишков воды.
Преимущества механизированного отмывания:
● Стандартизация процесса: Обеспечивает высокую воспроизводимость результатов, минимизируя человеческий фактор.
● Экономия времени: Значительно ускоряет процесс отмывания по сравнению с ручным методом.
● Повышение точности: За счет контролируемых условий и равномерного воздействия.
● Снижение трудозатрат.
Применение:
● Подготовка образцов клейковины: Для дальнейшего определения ее количества и качества (на ИДК).
● Контроль качества муки и зерна на всех этапах производства и хранения.
Взаимосвязь и комплексный анализ
Все эти три типа приборов -- ПЧП, ИДК и устройства для отмывания клейковины -- тесно взаимосвязаны и являются частью комплексной системы оценки качества зерна и муки в зерновой и пищевой промышленности.
● ПЧП дает информацию об активности ферментов, влияющих на разжижение крахмала.
● Устройства для отмывания позволяют получить саму клейковину.
● ИДК оценивает ее физические свойства -- силу и эластичность.
Совокупность данных, полученных с помощью этих приборов, позволяет технологам принимать обоснованные решения о пригодности сырья для производства различных видов продукции, оптимизировать технологические процессы и обеспечивать стабильно высокое качество конечного продукта.
Качество зерна, особенно пшеницы, является ключевым фактором, определяющим его ценность, возможности переработки и конечный продукт (мука, хлеб). Для всесторонней оценки качества зерна и муки в лабораторных условиях используются специализированные приборы и методы. Среди них особо выделяются приборы определения числа падения (ПЧП), измерители деформации клейковины (ИДК) и устройства для отмывания клейковины. Эти инструменты позволяют получить критически важные данные для хлебопекарной, мукомольной и других отраслей.
КОМПЛЕКС ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ МАССОВОЙ ДОЛИ АЗОТА И БЕЛКА ПО КЬЕЛЬДАЛЮ «КЕЛЬТРАН» (KELTRUN)
