Показатели качества зерна
Качество зерна определяют разными методами, которые подразделяются на две группы: органолептический метод — качество определяют при помощи органов чувств и аналитический (или лабораторный) для определения качества с помощью различных приборов.
Органолептически определяются цвет, запах и вкус зерна. Эти показатели характеризуют его свежесть, и по ним можно судить о состоянии зерна, его стойкости при хранении и т. д.
Цвет и блеск. У многих культур этот показатель является устойчивым ботаническим признаком. С цветом зерна связана технологическая оценка некоторых культур (проса, кукурузы, гороха) при переработке их в крупу. Изменение цвета и потеря блеска могут быть связаны с неблагоприятными условиями созревания, уборки или хранения. Недозревшее зерно обычно имеет зеленоватую окраску, захваченное морозом — белесоватый оттенок и сетчатую поверхность. При неправильной сушке зерно темнеет. Зерно, подвергшееся самосогреванию, может иметь цвет от красно-бурого до черного. Испорченное зерно обычно теряет естественный блеск.
Цвет определяют при рассеянном дневном свете сравнением исследуемого зерна с установленными образцами или по описанию этого признака в стандартах на отдельные культуры.
Запах зерна. Является также показателем свежести. Здоровое зерно каждой культуры имеет свой специфический запах. У большинства культур запах слабый, едва уловимый. У эфиромасличных культур запах резкий, специфический. Отклонение запаха от свойственного данной культуре может быть: а) вследствие сорбционных свойств зерна. В этом случае зерно приобретает посторонние запахи от поглощения паров и газов (запах донника, полыни, чеснока, нефтепродуктов и т. д.); б) вследствие неправильного хранения, что приводит к изменениям химического состава зерна. Эти запахи могут быть вызваны физиологическими и микробиологическими процессами. Зерно с наличием солодового, затхлого, плесенно-затхлого и гнилостного запахов относится к дефектному. Использование такого зерна на продовольственные и кормовые цели ограничено.
Зерно с солодовым запахом можно использовать при выработке муки в подсортировке в небольшом количестве к зерну нормального качества.
Зерно с затхлым и плесенно-затхлым запахом непригодно для продовольственных и кормовых целей.
Зерно с гнилостнозатхлым запахом характеризует полную его порчу.
Запах определяется как в целом, так и в размолотом зерне. Для усиления запаха зерно помещают в стакан и заливают горячей (60—70°С) водой, затем покрывают стеклом и через 2—3 мин определяют запах. Для усиления запаха можно зерно прогревать паром в течение 2—3 мин в сетке над кипящей водой.
В практике хранения зерна запах положен в основу определения степени его порчи (степени дефектности). Установлено четыре степени дефектности зерна.
1-я степень — зерно с солодовым запахом. Нестойко без соответствующей обработки к дальнейшему хранению. Однако вполне пригодно к производственному использованию (в подсортировке к нормальному зерну);
2-я степень — зерно с плесенно-затхлым запахом. Такое зерно, в зависимости от степени поражения плесенными грибками, после соответствующей обработки его поверхности может быть приведено в состояние пригодности для продовольственного использования;
3-я степень — зерно с гнилостно-затхлым запахом. Может быть использовано только на технические цели;
4-я степень — зерно с совершенно изменившейся оболочкой, доведенной до буро-черного или черного цвета. Может быть использовано только для технических целей.
Степень дефектности может быть определена по содержанию аммиака, количество которого достигает в 1-й степени от 5 до 15 мг%, во 2-й — от 15 до 40 мг%, в 3-й — от 40 до 100 мг% и в 4-й — выше 100 мг%.
Вкус зерна. Этот показатель выражен очень слабо. Зерно злаковых культур имеет пресный, эфиромасличных культур — пряный вкус.
Наличие сладкого, горького или кислого вкуса указывает на изменение химического состава зерна.
Сладкий вкус зерно приобретает, как правило, при прорастании вследствие ферментативного разложения крахмала до сахаров.
Горький вкус чаще всего обусловлен наличием в зерне соцветий полыни, содержащих горький глюкозид абсентин. Такое зерно перед переработкой необходимо подвергать мойке.
Кислый вкус зерно приобретает вследствие разложения крахмала до сахаров и сбраживания последних соответствующими микроорганизмами в органические кислоты.
Вкус определяют органолептическим методом — дегустацией, разжевывая 2 г размолотого зерна без примесей.
В лабораторных условиях с применением приборов определяют зольность, влажность, засоренность, выравненность, объемную массу, зараженность зерна вредителями хлебных запасов, пленчатость (у крупяных культур) и другие показатели качества зерновой массы.
Влажность. Влажностью зерна называется содержание в нем гигроскопической воды, выраженное в процентах к массе навески зерна, взятой для анализа.
В зерне всегда содержится некоторое количество воды. Содержание воды в зерне колеблется в широких пределах и от этого зависит стойкость его при хранении.
Вода содержится в зерне в свободном и химически связанном виде. Свободной называется вода, находящаяся на поверхности зерна и заполняющая сравнительно крупные поры.
Связанной называется влага, находящаяся в мельчайших порах (капиллярах), а также адсорбированная на поверхности частиц белков и пигментов. Связанная вода по своим свойствам значительно отличается от свободной — она не растворяет кристаллических веществ (сахар и др.), имеет больший удельный вес, замерзает только при очень низкой температуре. Свободная вода, находящаяся в механической связи с частями зерна, содержится главным образом в оболочках. Она способствует активизации всех физиологических процессов в зерне, что влияет на стойкость его при хранении. Повышенное количество свободной воды требует обязательного просушивания зерна.
В зависимости от количества влаги различают четыре состояния зерна по влажности: зерно сухое, средней сухости, влажное и сырое (табл. 3).
Анализируя данные таблицы, можно отметить, что содержание воды для различных состояний не для всех культур одинаково. Это зависит от химического состава зерна.
Влажность зерна определяют следующими методами.
Основной метод — высушивание навесок размолотого зерна в электросушильных шкафах СЭШ-1, СЭШ-3м (рис. 13) при температуре 130°С в течение 40 мин. Этот метод обязателен при арбитражных анализах влажности, контрольной проверке сушильных шкафов и влагомеров.
Электрометрический метод — анализ выполняют при помощи электровлагомеров (ВП-4, ВП4-0, ВЭ:2м). На рисунке 14 показан влагомер ВП4-0. Прибор основан на принципе электропроводности спрессованной зерновой массы. С изменением влажности зерновой массы изменяется ее электропроводность. Этот метод менее точен, но широко применяется на хлебоприемных предприятиях во время поступления зерна нового урожая,. так как позволяет быстро определить состояние зерна по влажности.
Метод определения влажности с предварительным подсушиванием зерна применяется в тех случаях, когда содержание, влаги в зерне превышает 18%. Навески неразмолотого зерна массой 20 г подсушивают в сушильном шкафу при температуре 105°С в течение 30 мин, затем подсушенное зерно охлаждают, взвешивают и размалывают. Затем определяют влажность основным методом. При определении общей влажности зерна учитывают массу навески до и после предварительного подсушивания.
При образцовом методе определения влажности используют образцовую вакуумно-тепловую установку ОВЗ-1, предназначенную для градуировки, определения погрешности действующих и аттестации вновь разрабатываемых рабочих средств измерения влажности. Влажность измеряют согласно ГОСТ «Зерно и продукты его переработки. Метод измерения влажности на образцовой вакуумно-тепловой установке ОВЗ-1».
Засоренность зерна. В зерновой массе, кроме зерна основной культуры, содержатся посторонние примеси, которые снижают качество вырабатываемой продукции, а некоторые из них являются вредными для человека и животных. Для определения состава примесей проводят анализ зерна на засоренность, которая является одним из основных показателей качества зерна. Засоренностью называется содержание примесей в партии зерна, выраженное в процентах к массе навески.
Для определения засоренности из средней пробы выделяют навеску, масса которой зависит от вида культуры (для пшеницы, ржи, ячменя, овса, гречихи, риса — 50 г; для проса — 25 г и т. д.).
При анализе знаковых и бобовых культур примеси подразделяют на две основные фракции: сорную и зерновую.
К сорной примеси относят примеси, снижающие качество вырабатываемой продукции и ее выход:
1) минеральную примесь — песок, кусочки земли, гальку;
2) органическую — частицы стеблей, листьев, колосков и т. д.;
3) проход соответствующего сита (для пшеницы и ржи с отверстиями ∅ 1 мм; для ячменя — ∅ 1,5 мм; для гречихи — ∅ 3 мм и т. д.);
4) сорные семена — семена сорных и культурных растений, не относимых к зерну анализируемой партии;
5) зерна основной культуры с явно испорченным эндоспермом (зерна, обуглившиеся при сушке, загнившие, заплесневевшие, а также полностью изъеденные вредителями);
6) вредная примесь — семена и плоды, содержащие ядовитые вещества.
К зерновой примеси относят:
1) зерна основной культуры битые; изъеденные вредителями, если осталось менее половины зерна; проросшие с ростком, вышедшим наружу или утратившие росток; деформированные и изменившие цвет; раздутые при сушке (они увеличены в объеме); поврежденные неправильной сушкой и самосогреванием с измененным цветом оболочек и с затронутым ядром; щуплые, недоразвитые (зерна мелкие, со слабо развитым эндоспермом); морозобойные зерна; зеленые зерна основной культуры (недозревшие); раздавленные зерна;
2) зерна других культур, не относящиеся к основному зерну (например, рожь и ячмень в пшенице).
При анализе зерна на содержание примесей берут комплект сит (рис. 15) и собирают его снизу вверх в следующем порядке: поддон; сито для отделения сорной примеси (например, для пшеницы ∅ 1 мм); сито для выделения мелкого зерна, щуплого, недоразвитого (для пшеницы сито 1,7X20 мм); сито для облегчения разборки (для пшеницы 2,5x20 мм, 2,0X20 мм); крышка.
Навеску в наборе сит просеивают вручную в течение 3 мин. После просеивания навеску разбирают. Проход нижнего сита не разбирают. Его относят к сорной примеси. На содержание сорной и зерновой примесей разбирают проход сита, взятого для выделения мелкого зерна, а также сход всех остальных сит. Каждую фракцию примесей взвешивают и выражают в процентах к массе взятой навески.
Содержание мелкого зерна определяют взвешиванием прохода сита (для пшеницы 1,7X20 мм), установленного в комплекте.
В партиях зерна, поступающих на хлебоприемные и зерноперерабатывающие предприятия, содержится некоторое количество примесей, которые снижают качество зерна, ухудшают условия его хранения, а также отрицательно влияют на качество вырабатываемых продуктов. Семена некоторых сорняков содержат ядовитые вещества, которые могут вызвать отравление организма человека и животных. Поэтому содержание примесей в перерабатываемых партиях зерна ограничивается стандартом.
Из вредных примесей, встречающихся в партиях зерна, можно выделить три группы:
а) грибы (ликозы), относящиеся к микроорганизмам,— головня и спорынья (рис. 16 и 17);
б) примеси животного происхождения — угрица (рис. 18);
в) семена ядовитых сорняков (рис. 19) — триходесма инканум, гелиотроп опушенноплодный, плевел опьяняющий, вязель разноцветный, горчак розовый, горчаксофора, мышатник, дурман обыкновенный, белена черная.
Паразитические грибы — головня и спорынья не только вызывают заболевание злаковых культур, что ведет к значительной потере урожая, но и резко снижают качество зерна, а также представляют опасность для здоровья человека.
Известно много видов головни — пыльная, твердая, стеблевая, пузырчатая. Пыльная головня (см. рис. 16) чаще всего повреждает пшеницу, ячмень, просо. Поражает весь колос, от которого остается голый стержень черного цвета от спор головни. Ветер переносит споры на цветки здоровых колосьев. Споры прорастают и образуют в зерне грибницу. При посеве такого зерна урожая не будет.
Твердая головня чаще всего поражает пшеницу, но может поражать и. другие культуры (ячмень, рожь, овес). Поражая завязь цветка, грибница начинает развиваться вместо зерна и формировать мешочек со спорами черно-бурого цвета. Мешочек имеет овальную форму, а по размеру близок к зерну пшеницы.
Зерно, на поверхности которого обнаружены споры головни, называется головневым. Оно имеет неприятный селедочный запах.
Если споры головни обнаружены на поверхности зерна, то такое зерно называется мараным, а если в бородке — синегузочным. Содержание головни в зерне строго нормируется стандартом.
Пузырчатая головня поражает кукурузу. На стебле и початках образуются вздутия, прикрытые пленкой и наполненные внутри черными спорами. При созревании спор пленка лопается, разносимые ветром споры поражают другие растения.
Спорынья (см. рис. 17) — паразитический гриб, поражающий чаще всего рожь. Поражение растения происходит спорами, попавшими на цветок. Развивающаяся из споры грибница поражает завязь цветка — вместо зерна развивается рожок (склероций) черно-фиолетового цвета длиной 5—20 мм. Рожки спорыньи содержат ядовитые вещества, вызывающие заболевание, называемое эрготизмом,
Угрица (см. рис. 18) — паразит животного происхождения, относящийся к классу круглых червей. Встречается в южных районах в озимой пшенице в виде галлов темно-коричневого цвета, напоминающих недоразвитые зерна пшеницы. В разрезе галлы белого цвета. Внутри галлов находятся мелкие червячки — нематоды размером до 0,5 мм. В пораженных завязях цветка вместо зерна пшеницы образуются галлы. На рисунке 20 приведены семена сорных трав, засоряющих зерновые массы.
Выравненность. Во многих культурах определяют выравненность зерна по крупности. Выравненными считают партии, однородные по крупности зерен. Для получения выравненных партий зерно пропускают через сортировки, где установлены соответствующие номера сит. Выравненность определяют просеиванием навески через набор сит или сравнением массы 1000 крупных зерен.
Для определения выравненности навеску массой 100 г просеивают на наборе сит (для пшеницы 2,5x20, 2,2x20, 2x20, 1,7х20 мм). В сходе каждого сита и в проходе нижнего сита выбирают сорную и зерновую примеси, примесь семян других культур и битые зерна, относимые к основному зерну. Остатки с каждого сита и мелкое зерно из прохода нижнего сита взвешивают и полученную массу выражают в процентах к навеске чистого целого зерна данной культуры.
Для определения выравненности другим способом берут 1000 зерен, взвешивают, рассыпают на доске и выбирают из них 100 крупных зерен, которые затем взвешивают. Вычисляют массу 1000 крупных зерен умножением массы 100 крупных зерен на 10. Находят разницу между массой 1000 зерен крупных и средних и выражают разницу в процентах к массе средних зерен. Если разница превышает 30%, то зерно имеет плохую выравненность.
Объемная масса зерна. Под объемной массой понимают массу 1 л зерна, выраженную в граммах, или массу 1 л, выраженную в килограммах.
Объемную массу определяют на литровой пурке ПХ-1 с падающим грузом (рис. 21). При оценке партий, предназначенных к отгрузке на экспорт, применяют двадцатилитровую пурку.
Объемную массу определяют в четырех зерновых культурах: в пшенице, ржи, ячмене и овсе. Она колеблется в широких пределах в зависимости от формы зерна, выполненности, влажности, наличия и состава примесей и других факторов. Зерна удлиненной формы укладываются плотнее, чем зерна шарообразные и округлые. Сухое зерно имеет большую объемную массу, чем влажное или сырое. Наличие органической примеси в зерне снижает объемную массу, минеральная примесь повышает ее. Выравненное зерно укладывается менее плотно в объеме, чем невыравненное.
Объемную массу определяют по зерну средней пробы после определения зараженности и выделения из нее навесок для анализа на влажность, засоренность и показателей свежести зерна.
Перед определением объемной массы зерна, поступающего во время заготовок, от него на лабораторном сепараторе ЗЛС отделяют примеси. Для анализа подготавливают пурку: проверяют ее, вынимают из мерки падающий груз и устанавливают мерку в гнездо на крышке ящика. В щель мерки вставляют нож и на него помещают груз. Затем на мерку устанавливают наполнитель. В цилиндр из ковша высыпают зерно и ставят его на наполнитель. Цилиндр в нижней части имеет воронку с задвижкой. Когда он заполняется зерном, заслонка должна быть закрыта. При открытии заслонки зерно из цилиндра пересыпается в наполнитель и цилиндр снимают. Осторожно вынимают нож из щели мерки. Груз и зерно падают в мерку. Груз вытесняет из мерки воздух через отверстия. Нож вновь вставляют в щель для отделения в мерке 1 л объема. Мерку вынимают из гнезда и, ,придерживая нож, ссыпают зерно, оставшееся на ноже. Нож вынимают и определяют на весах пурки массу зерна в мерке с точностью до 1 г. Результаты взвешивания показывают объемную массу зерна (натуру) в г/л.
Масса 1000 зерен. Этот показатель определяют при анализе продовольственного и семенного зерна. Чем больше масса 1000 зерен, тем более развит эндосперм и из такого зерна можно получить больший выход муки и крупы. У семенного зерна развитый эндосперм содержит большое количество питательных веществ.
Для определения массы 1000 зерен из навески, взятой для определения засоренности зерна, выделяют сорную и зерновую примеси. Зерно перемешивают, разравнивают на столе в виде квадрата, делят его диагоналями на четыре треугольника и из каждых двух противоположных треугольников отсчитыват без выбора по 500 зерен. Отобранные пробы взвешивают на технических весах, суммируют и пересчитывают массу 1000 зерен в граммах на сухое вещество по формуле:
где P — масса 1000 зерен при фактической влажности, г;
w — влажность, %.
Результаты будут верны, если расхождение между двумя пробами не будет превышать 5%.
В таблице 4 приведена масса 1000 зерен отдельных культур.
Пленчатость зерна. Количество цветочных пленок в овсе, рисе, просе, ячмене и плодовых оболочек в гречихе, выраженное в процентах к массе навески, называется пленчатостью.
Пленчатость является важным показателем при оценке качества крупяных культур. Чем больше пленчатость, тем меньше будет выход крупы при переработке зерна. У ячменя пленчатость не определяют.
Пленчатость колеблется в широких пределах и зависит от вида культуры, сорта, района, условий произрастания и от спелости зерна.
Овес содержит больше пленок, чем просо, гречиха и рис. Самая низкая пленчатость у ячменя. У неспелого зерна пленчатость больше. Чем крупнее зерно, тем меньше в нем пленчатость.
Содержание пленок в зерне и семенах отдельных культур колеблется в процентах в следующих пределах:
Пленчатость определяют снятием с зерна пленок вручную или на лабораторных шелушителях.
Для анализа берут по две навески (для гречихи и проса массой 2,5 г, для овса и риса — 5 г) из основного зерна,- оставшегося после определения засоренности и удаления из него битых и мелких зерен.
Снятые пленки взвешивают на технических весах и результат выражают в процентах по отношению к взятой навеске.
В семенах масличных культур определяют лузжистость, т. е. процентное содержание плодовых оболочек (лузги). Лузгу снимают вручную. Для анализа подсолнечника берут две навески массой по 10 г. Содержание лузги рассчитывают так же, как и пленок.
Зараженность и поврежденность зерна. Зерновая масса, продукты переработки зерна и комбикорма являются благоприятной средой для развития вредителей хлебных запасов. Партии зерна, в которых обнаружены вредители, называют зараженными. Зараженность определяют при оценке качества любой партии зерна, муки, крупы, комбикормов. При благоприятных условиях для развития (оптимальной температуре, влажности, доступе воздуха) вредители очень быстро размножаются, вызывая резкое снижение качества и потерю массы хранящихся продуктов. Благоприятными условиями для развития большинства вредителей являются: температура 20—30°С, влажность 15—20% (для амбарного долгоносика минимальная влажность 11—12%). Зараженные партии быстрее подвергаются самосогреванию. В партиях семенного зерна прежде всего снижается всхожесть. Контролю на зараженность подвергаются не только партии зерна, но и хранилища, оборудование (транспортное, зерноочистительное и т. д.), а также прилегающая территория. По форме и строению тела вредители делятся на три группы: а) клещи — паукообразные (рис. 22); б) жуки (рис. 23); в) бабочки (рис. 24).
Более подробно вопрос о зараженности зерна вредителями и мерах борьбы с ними освещен далее.
Различают скрытую и явную формы зараженности зерна. Для определения явной формы зараженности берут всю среднюю пробу зерна и просеивают на наборе сит (нижнее с отверстиями ∅ 1,5 мм, верхнее ∅ 2,5 мм) вручную в течение 2 мин при 120 круговых движений в минуту или механизированным способом на приборе ПОЗ-1 в течение минуты при 150 круговых движениях в минуту. После просеивания определяют зараженность в сходе с сита с отверстиями ∅ 2,5 мм. Для этого весь сход с сита разравнивают тонким слоем на разборной доске и выбирают вручную крупных вредителей — большого мучного хрущака и других. Проход через это сито (сход с сита 0 1,5 мм) просматривают на белой стороне дреки и выбирают более мелких насекомых — долгоносиков, малых мучных хрущаков. Проход через сито с отверстиями 0 1,5 мм просматривают на черной стороне доски через лупу с увеличением в 4—4,5 раза для обнаруживания клещей.
Зараженность выражают количеством экземпляров живых вредителей в 1 кг зерна, муки, крупы или комбикорма.
Для клещей и долгоносиков установлены три степени заражения.
Скрытую форму зараженности зерна долгоносиком определяют: а) раскалыванием по бороздке 50 целых зерен, отобранных без выбора из средней пробы. Зараженность зерна выражают в процентах к 50 взятым зернам; б) окрашиванием 15 г зерна 1%-ным раствором KMnO4. Места повреждения зерна (пробочки) окрашиваются в черный цвет. Зараженные зерна подсчитывают, делят на 3 и умножают на 200, чтобы пересчитать на 1 кг зерна.
Поврежденность гороха гороховой зерновкой в явной форме определяют в 100 г семян, выделенных из средней пробы. Поврежденные гороховой зерновкой семена будут иметь округлые отверстия ∅ 2—3 мм. Такие семена отбирают, взвешивают и их содержание выражают в процентах к взятой навеске.
Скрытую форму поврежденности семян гороха зерновкой определяют методом окрашивания 500 целых семян (отобранных из 100—150 г, выделенных из средней пробы) 1 %-ным раствором йода в йодистом калии. При этом входные отверстия личинок окрашиваются в черный цвет. Поврежденные зерна подсчитывают и устанавливают степень поврежденности:
