Дослідження основних процесів, які відбуваються в зерні при зберіганні

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

1. Фізіологічні і біохімічні процеси, які відбуваються в зерні при зберіганні

Сировина пивоварної промисловості значний час зберігається на складах. Дуже важливо при цьому не допустити його псування і значних втрат цінних речовин. Особливої уваги при зберіганні потребує рослинна сировина (зернові злаки, картопля, цукровий буряк).

Під час зберігання зерна в ньому відбувається цілий ряд перетворень - процесів. Оскільки зернова маса складається із живих компонентів, життєдіяльність їх проявляється у диханні, післязбиральному дозріванні і проростанні.

Дихання - найважливіший фізіологічний процес, що лежить у основі обміну речовин живих організмів (метаболізму).

Дихання може бути аеробним і анаеробним (без доступу кисню).

зерновий самозігрівання рослинний

C6H12O6 + 6O2 = 6CO2 + 6H2O + 2822 кДж - аеробне дихання

C6H12O6 > 2C2H5OН + 2CO2 + 118 кДж - анаеробне дихання

Анаеробне дихання небажане тому, що накопичення спирту веде до загибелі зародка, таке зерно в подальшому не проростає. Тому необхідно забезпечувати саме аеробний тип дихання і зберігати шпаруватість зерна, регулярно зернову масу провітрювати для видалення СО2, який накопичується згодом в шпаринах.

Проте і інтенсивність аеробного дихання повинна бути мінімальною, інтенсивне дихання веде до значної втрати вуглеводів, накопичення СО2 та виділення значної кількості теплоти і вологи, а це знову ж веде до можливості самозігрівання і псування зерна. Таким чином, забезпечити зберігання зерна можна за умов створення анабіозу, тобто стану зниження життєдіяльності.

В ході зберігання відбувається процес дозрівання зерна, оскільки зерно збирають у стадії технічної зрілості. Тому перші 1,5 - 2 місяця зерно дозріває, при цьому в окремій зернівці проходять дуже складні біохімічні процеси наслідком яких є зменшення у зерні інтенсивність дихання і активність ферментів, збільшення кількості складних речовин - білків, крохмалю та інших за рахунок зменшення простих - амінокислот, моносахаридів. Таким чином, на першому етапі зберігання в зерні продовжуються процеси синтезу таких складних речовин як крохмаль, білки із цукрів і амінокислот. Хімічний склад зерна при цьому змінюється: зменшується кількість простих речовин і збільшується кількість складних.

При збиранні зерна в стадії технічної зрілості оболонки зерен є непроникливими для кисню і зерно погано проростає, а при дозріванні все змінюється: йдуть процеси синтезу (або синтетичні), швидкість яких швидше швидкості процесу розпаду. В перший період процеси утворення крохмалю, білків йдуть дуже інтенсивно і зернові маси можуть "відпотівати", оскільки відбувається значне виділення вологи. Це важливо і треба враховувати при зберіганні. В цей час зерно не можна закладати товстим шаром. Відпотівання може відбуватись і за рахунок часткової втрати вологи, що раніше була зв'язана. Явище втрати зв'язаної вологи називається сінерезіс.

Зерно - живий організм, його життєдіяльність проявляється в першу чергу у вигляді дихання. У сухому зерні дихання мінімальне, життєві процеси зведені до мінімуму, дуже повільно йде процес обміну речовин і таким чином підтримується життя зародкових клітин. Уже з'ясовано, що дихання повинно бути аеробним і супроводжується витратою складових речовин зерна (це втрати), поглинанням кисню, виділенням діоксиду вуглецю, вологи і теплоти. Волога утримується зерном, вологість зерна при цьому зростає, що небажано, оскільки може привести до зігрівання зернової маси за рахунок інтенсифікації дихання. Тобто бажано мати мінімальне дихання зерна.

Фактори, які впливають на інтенсивність дихання.

Вологість зерна. Вологість зерна, при якій в ньому з'являється вільна волога (слабо або зовсім не утримується волога білками і крохмалем, яка може переміщатися з клітини у клітину і приймає участь у реакціях гідролізу) і різко зростає інтенсивність дихання називається критичною. Вона становить для всіх злакових культур 14,5 -15,5 %. Тому зерно, яке призначене для зберігання, повинно мати вологість нижче критичної . При вологості 10 - 12% зерно знаходиться в стані глибокого спокою, а сире зерно дихає в 20 - 30 разів інтенсивніше. Розрізняють за вологістю такі категорії зерна (для жита, пшениці, ячменю): сухе (до 14%), середньої сухості (14-15,5%), вологе (від 15,5 до 17%), сире (більше 17%).

З підвищенням вологості зерна інтенсивність дихання збільшується і збільшуються втрати сухих речовин.

Температура зернової маси. Оскільки процес дихання - це хімічний процес і відповідно із ростом температури швидкість реакції зростає.

При 0°С зерно майже не дихає. Найбільша інтенсивність дихання зерна при температурі 50-55°С. Подальше підвищення температури приводить до порушення нормальної будови і функціонування протоплазми, до коагуляції білків, інактивації ферментів і , до відмирання зерна. Цей фактор враховують при зберіганні зерна. Таким чином, для зменшення інтенсивності дихання треба зменшувати температуру зернової маси.

Аерація зерна. Наявність кисню, який є учасником процесу стимулює процес дихання. Проте, якщо кисню не достатньо, розпочинається анаеробне дихання з утворенням спирту, а це може сприяти загибелі зародків. Тому аерація зернової маси повинна бути достатньою для забезпечення аеробного дихання і не більше, а також для відведення накопиченого диоксиду вуглецю і теплоти.

Якість самого зерна.

Якщо зерно недозріле, щупле, морозобійне, пошкоджене дихає більш інтенсивно, ніж нормальне зерно.

Післязбиральне дозрівання зерна.

Свіжозібране зерно погано проростає, що враховується у виробництві солоду. Клітинні оболонки зародку недостатньо зрілого зерна майже непроникні для цінних речовин. Таке зерно має низьку енергію і здатність до проростання, і тому його на виробництві не використовують. Тому свіжо зібране зерно направляють на зберігання, де проходить дозрівання зерна, тобто повна фізіологічна зрілість зерна. У процесі самодозрівання, яке триває 1,5-2 місяці наступає повна фізіологічна зрілість і зерно переходить у стан спокою.

Післязбиральне дозрівання характеризується рядом біохімічних процесів, які протікають в клітинах і тканинах зерна. При дозріванні знижується вологість зерна, проходить синтез білків і амінокислот, а крохмалю із цукрів. В результаті цих процесів зменшується кількість амідного азоту і інших водорозчинних речовин.

При зберіганні свіжозібраного зерна в великій масі поверхня зерна стає вологою, тобто зерно “відпотіває”.

Вода, яка виділилася при цьому залишається в зерновій масі і може конденсуватися, що призводить до збільшення відносної вологи повітря в міжзернових просторах.

З метою запобігання відпотівання проводять сильне провітрювання зернової маси сухих повітрям, зниження висоти насипу зернової маси; в елеваторах зернову масу переміщають з силоса в силос і одночасно пропускають її через зерноочисні машини.

Зміни хімічного складу зерна при зберіганні/

Під час зберігання зерна проходить гідроліз частини крохмалю до олігосахаридів і моносахаридів, білків - до розчинних з'єднань. Під час зберігання потрібно регулярно вимірювати температуру зерна, провітрювати і підтримувати мінімальну його вологість.

2. Роль мікроорганізмів при зберіганні рослинної сировини

Зернова маса вміщує значну кількість мікроорганізмів, які представлені різноманітними бактеріями, дріжджами, плісеневими грибами і актиноміцетами. В 1г зерна виявлено від десятків тисяч до мільйона різних мікроорганізмів.

Мікрофлору рослинної сировини можна розділити на епіфітну і фітопатогенну. Епіфітні мікроорганізми знаходяться на поверхні сировини і живляться продуктами життєдіяльності рослин, які виділяють їх на поверхні своїх тканей. Фітопатогенні - проникають у внутрішню частину рослин і, розвиваючись, викликають захворювання рослин, пригнічують їх(наприклад гриби інфікують зерно і ведуть до зараження пшениці сажкою, також гриби викликають фузаріоз жита і інших культур).

На здоровій рослинній сировині знаходяться епіфітні мікроорганізми. Це дріжджі, спори плісняви, бактерій. Життєдіяльність мікроорганізмів призводить до підвищення температури зернової маси при зберіганні, оскільки зерно має низьку теплопровідність, також мікроорганізми підвищують вологість зернової маси. В результаті життєдіяльності м/о проходять втрати цінних речовин і погіршується його якість.

Особливо інтенсивно розвиваються мікроорганізми при підвищеній вологості зерна, сприяючи псуванню зерна, самозігріванню.

Самозігрівання зерна.

Самозігріванням зернової маси називають підвищення її температури (до 55-65°С) внаслідок поганої теплопровідності і дихання зерна, а також дихання всіх її живих компонентів. Виникненню самозігрівання і інтенсивності його протікання сприяє присутність насіння бур'янів, пилу, а також зараженість зерна м/о, комахами. Вологість насіння бур'янів зазвичай більша і дихання більш інтенсивне, ніж у основного зерна, що прискорює накопичення тепла. Крім того, комахи та кліщі руйнуючи покривні тканини зерна, сприяють розмноженню плісеневих грибів і інших м/о, що в свою чергу прискорює процес самозігрівання. Розрізняють три (інколи чотири) стадії самозігрівання.

Перша стадія - характеризується підвищенням температури до 24-30°С. Відпотівання і сторонніх запахів немає, колір зерна не змінюється, сипучість зберігається. Якість зерна в основному зберігається.

Друга стадія - триває від 3 до 7 днів спостерігається підвищення температури до 34-38°С. В зерні з'являється солодовий запах або запах печеного хліба. Зерно відпотіває, тобто покривається краплями води і сипучість його знижується. Проходить потемніння плівок, поверхня зерна набуває матовий відтінок. Проходить наростання кислотності і спирту, починається процес теплової денатурації білків.

Третя стадія - характеризується підвищенням температури до 50°С і вище, різким зниженням сипучості зерна, появою сильного гнилісного, затхлого і запліснявілого запаху.. Оболонки зерен жита і пшениці чорніють, а плівки ячменю і вівса мов піджарюються і червоніють. Потемніння зерна обумовлюється реакціями меланоїдиноутворенням. Зерно ущільнюється у глиби. Під дією ферментів зерна і мікроорганізмів відбувається розпад органічних речовин зерна. Змінюється і характер розпаду органічних речовин: виділяється аміак і інші продукти глибокого розпаду білкових речовин (гниття). При досягненні 50єС нагрівання уповільнюється, тому що основна кількість мікроорганізмів відмирає і послаблюється життєдіяльність зерна.

В процесі самозігрівання зерна проходить втрати вуглеводів і інших речовин, погіршується якість зерна. Зерно, яке знаходиться у другій і третій стадіях самозігрівання, для пивоварного виробництва непридатне. Але таке зерно може використовуватися в якості сировини для спиртового виробництва. Для попередження самозігрівання проводять сушку, провітрювання і охолодження зернової маси.

Четверта стадія - нагрівання до 70єС, спостерігається обвуглювання зерна, що пояснюється життєдіяльністю термофільних бактерій.

Таким чином самозігрівання веде до значних втрат вуглеводів, білків, інших речовин, і відбувається псування зерна.

Для запобігання самозігрівання необхідно вести постійний контроль за його вологістю і температурою, проводити своєчасну підсушку зерна, провітрювання і охолодження зернової маси.

Основна причина виникнення самозігрівання - це різноманітні фактори підвищення вологи зерна, яка сприяє інтенсивності дихання зерна, накопичення додаткової вологи, накопичення теплоти в зерновій масі. Сприяють протіканню самозігрівання наявність сторонньої мікрофлори і смітної домішки.

Размещено на Allbest.ru