Хранение сырья – составное звено технологии производства любого продукта. Задачами хранения являются: – сохранение сырья без потерь или с минимальными потерями; – сохранение или повышение качества сырья. Практическое осуществление этих задач обеспечивается совокупностью приемов, составляющих суть технологии хранения.
Важнейшие процессы, используемые при подготовке сырья к хранению и в процессе хранения: – очистка от примесей, сортировка по партиям, затаривание и формирование пакетов, контейнеров, штабелей, кагатов, буртов; – сушка (например, зерна и семян) или консервирование (напри-мер, плодов и овощей); – создание и автоматическое поддержание оптимальных параметров окружающей среды (например, состав, относительная влажность, температура газовой среды и т.д.); – защита запасов от проникновения и развития различных вредителей (насекомых, грызунов, птиц и т.д.).
Биохимические процессы, происходящие в сырье при хранении – подготовка сырья к подаче его в производство.
Зерна злаков, семена масличных культур, клубни картофеля, корни сахарной свеклы являются живыми организмами. Часть крахмала зерновых злаков и клубней картофеля, клубней сахарной свеклы при хранении подвергается ферментативному гидролизу. При этом крахмал превращается в гексозы.
Зерно, предназначенное для производства солода, следует обязательно хранить с доступом воздуха. Без доступа воздуха можно хранить только зерно и семена, предназначенные для переработки без проращивания. Недозрелые и поврежденные морозом зерна обладают большей интенсивностью дыхания, чем нормально вызревшие.
Зерно, подмоченное при уборке или во время транспортировки, даже после высушивания обладает при хранении большей интенсивностью дыхания, чем неподмоченное такой же влажности. Выполненное и крупное зерно дышит менее интенсивно, чем щуплое, мелкое.
Нарушение целостности зерна – повреждение его оболочки, раздробление на части – приводит к повышению интенсивности дыхания. Зерновая масса, содержащая много неполноценных зерен (подмоченных и с другими дефектами), обладает повышенной интенсивностью дыхания, менее устойчива при хранении и требует весьма тщательного наблюдения. Интенсивное дыхание может привести к ухудшению качества и порче зерна.
Растительное сырье, убранное в стадии технической зрелости, еще не обладает всеми показателями вполне зрелого сырья. Свежеубранное растительное сырье отличается низкой энергией и способностью к прорастанию. Оно должно пройти послеуборочное дозревание, в результате которого наступают полная физиологическая зрелость и состояние покоя.
Семена и плодовая оболочка свежеубранного зерна непроницаемы для кислорода, растворенного в воде, что является причиной плохой прорастаемости свежеубранного зерна. При послеуборочном дозревании оболочка становится проницаемой для кислорода, он получает доступ к зародышу, и зерно после дозревания хорошо прорастает.
Длительность послеуборочного дозревания при благоприятных условиях составляет: для картофеля и свеклы – 1,25...1,5 мес., зерновых злаков – 1,5...2 мес.
Зерна кукурузы оказываются физиологически зрелыми сразу же после удаления из них свободной влаги. После периода послеуборочного дозревания клубни картофеля, корни свеклы, зерновые злаки и масличные семена находятся в состоянии покоя. Это состояние характеризуется тем, что растения не прорастают. Для периода покоя необходима низкая температура. Длительность периода покоя картофеля в значительной степени зависит от сорта.
Клубни некоторых сортов картофеля начинают прорастать сразу же после выкапывания их из земли. В то же время известны сорта, обладающие очень длительным периодом покоя. Влажностные условия хранения значительно ускоряют прорастание клубней картофеля, особенно при температуре 22°С.
Корни сахарной свеклы при пониженной температуре при хранении в течение 60 сут не прорастали, при температуре 10°C за этот же срок прорастало 13,5% корней.
Зерновые злаки при влажности 11...14%, очищенные от примесей, обеззараженные и охлажденные, могут находиться в состоянии покоя несколько лет. Для прорастания зерна требуется значительная влажность. Даже максимально возможная равновесная влажность (30....36%) недостаточна для прорастания зерна. Прорастание зерна является следствием проникновения в него капельной влаги. Такая влага может попасть в зерновую массу, если ее подмочить при перевозках, при плохой гидроизоляции хранилищ, а также образуется в ней в результате конденсации паров из воздуха межзерновых пространств. Прорастание растительного сырья приводит к значительным потерям сухих веществ и ухудшает его качество.
Во время хранения растительного сырья происходит гидролиз части крахмала до поли- и моносахаридов, протопектина и белков, растворимых в воде соединений. При хранении картофеля содержащийся в нем крахмал подвергается распаду. Образующиеся при этом сахара частично расходуются в процессе дыхания, а частично участвуют в синтезе крахмала. Распад и синтез крахмала катализируются ферментами. Превращения крахмал сахара и сахара крахмал при хранении картофеля в значительной степени зависят от температуры. При понижении температуры от 20 до 0°C скорость распада крахмал ®сахара уменьшается на 1/3, а скорость реакции сахара крахмал уменьшается в 20 раз. Этим объясняется то, что в условиях холодного хранения картофель приобретает сладковатый вкус.
В процессе хранения могут происходить как желательные, так и нежелательные химические изменения в сырье. При хранении муки наблюдается ее просветление (при длительном хранении), вызываемое ферментативным окислением кислородом воздуха пигментных веществ – каратиноидов и ксантофиллов. Осветление муки для производства хлеба желательно, а для производства макарон – нежелательно, так как невозможно получить изделия с желтовато-кремовым оттенком.
При длительном хранении происходит повышение кислотности муки и масличного сырья в результате гидролитического расщепления жиров и накопления жирных кислот, распада фосфорорганических соединений и накопления кислых фосфатов. Кроме того, жирные кислоты, по-видимому, сами окисляются кислородом воздуха, вследствие чего образуются перекиси и гидроперекиси, вредные для человека.
При хранении наблюдается существенное укрепление клейковины муки (увеличение ее упругости и сопротивления деформации, уменьшение растяжимости, а также расплываемости и т.п.). Это способствует улучшению физических свойств теста – снижению его разжижения, липкости, повышению упругости.
Нежелательным процессом является приобретение мукой горьковатого вкуса при хранении, происходящее в результате ферментативного гидролиза жиров, содержащихся в муке. Интенсивный процесс прогоркания протекает в летнее время при сравнительно высоких температурах в складах (25...35°С).
На поверхности плодов, семян, зерна находится значительное количество микроорганизмов. В 1 г зерновой массы обнаруживается от нескольких десятков тысяч до сотен тысяч или миллионов различных микроорганизмов. Микрофлора представлена различными бактериями, плесневыми грибами. Количественно преобладают бактерии.
Микрофлору растительного сырья можно разделить на эпифитную и фитопатогенную. Эпифитные микроорганизмы находятся на поверхности сырья и питаются продуктами жизнедеятельности растений, выделяемыми на поверхность своих тканей. Фитопатогенные микроорганизмы проникают во внутренние части растений и, развиваясь, вызывают заболевания растений, угнетают и губят их.
На здоровых клубнях картофеля, корнях сахарной свеклы, зерновых злаках находятся эпифитные микроорганизмы. При нормальных условиях хранения они развиваются незначительно, но на поврежденных плодах – интенсивно. Повышение температуры и влажности сырья усиливает развитие микрофлоры. В результате жизнедеятельности микроорганизмов происходят потери ценных веществ сырья и ухудшается его качество.
Жизнедеятельность насекомых и клещей сопровождается выделением теплоты. Кроме того, насекомые и клещи, разрушая покровные ткани зерна, способствуют развитию плесневых грибов и других микроорганизмов что, в свою очередь, ускоряет процесс самосогревания зерновой массы. Начальный период самосогревания зерна характеризуется повышением температуры до 24…30°С. Партии зерна приобретают явно выраженный амбарный запах: в них появляются потемневшие зерна, а на зернах образуется конденсированная влага.
Применяя охлаждение зерна, вентилирование, сушку, можно ликвидировать процесс самосогревания и почти полностью сохранить все показатели качества зерна. Если процесс самосогревания не остановлен, то в дальнейшем он развивается интенсивно. Температура зерновой массы повышается до 34...38°С. Развитие процесса самосогревания существенно влияет на качество и свойства зерновой массы: понижается текучесть, зерно отпотевает, появляются посторонние запахи. Происходят значительные потери массы зерна. Дальнейшее развитие процесса самосогревания приводит к запущенным формам самосогревания. Температура повышается до 50°С и более, резко снижается сыпучесть зерна, происходит его интенсивное потемнение, отдельные зерна оказываются проплесневевшими или прогнившими, от зерна исходит сильный затхлый или гнилостный запах.
Режим хранения – совокупность параметров и условий внешней среды, включающих газовый состав, температуру и относительную влажность воздуха. На практике сложились три способа хранения зерна: – в сухом состоянии, т.е. при влажности зерна ниже критического значения; – в охлажденном состоянии; – без доступа воздуха.
Лекция №8