Реферат: Учебное пособие по дисциплине для студентов специальности 270500 «Технология бродильных производств и виноделие» Кемерово 2004

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
КЕМЕРОВСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ ПИЩЕВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ


Л.В. ПЕРМЯКОВА, Т.Ф. КИСЕЛЕВА


ОБЩАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ОТРАСЛИ


Учебное пособие по дисциплине для студентов специальности 270500 «Технология бродильных производств и виноделие»


Кемерово 2004


УДК663.1 (075)
Печатается по решению Редакционно-издательского совета Кемеровского технологического института пищевой промышленности в авторской редакции


Рецензенты: главный технолог ОАО «Экстра-Сиб» Е.А. Курчаков

Зав. Лабораторией ОАО «Новокемеровский пивобезалкогольный завод» Г.П. Лосенкова


Пермякова Л.В., Киселева Т.Ф. Общая технология отрасли: Учебно-методический комплекс. - Кемеровский технологический институт пищевой промышленности. Кемерово.2004. – 79 с.


Учебно-методический комплекс предназначен для изучения теоретической части дисциплины «Общая технология отрасли» студентами специальности 2705 «Технология бродильных производств и виноделие»


Ил.22__, табл.__ 0, библ.назв.__15


ISBN 5-89289-235-2


О


^ ISBN 5-89289-235-2 © Кемеровский технологический
институт пищевой

промышленности, 2004


ОГЛАВЛЕНИЕ

с.


Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

Рабочая программа . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

Цели и задачи дисциплины . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

Содержание дисциплины . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

Конспект лекций . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

2.1 Сырье бродильных производств . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

2.2 Вода в бродильных производствах . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

2.3 Основные технологические и экономические понятия . . . . . . 31

2.4 Основные закономерности размножения и роста культур

микроорганизмов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . 34

2.5 Спиртовое брожение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44

2.6 Ферменты зерновых культур и микроорганизмов . .. . 54
2.7 Гидролитические ферменты . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
3. Методические указания по изучению дисциплины . . . . . . . . . . 72

4. Методические указания к выполнению контрольных работ . . . . 72

5. Вопросы к экзамену . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77

Библиографический список . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79

ВВЕДЕНИЕ

С курса «Общая технология отрасли» начинается изучение блока дисциплин по специальности 270500 «Технология бродильных производств и виноделие».

Методический комплекс по данной дисциплине включает рабочую программу, конспект лекций с контрольными вопросами, методические указания к изучению курса и выполнению контрольных работ, перечень контрольных работ, тестовые задания, вопросы к экзамену. Комплекс предназначен для студентов специальности 270500 всех форм обучения.

Рабочая программа по общей технологии отрасли наряду с лекционным курсом предусматривает лабораторный практикум, проведение которого осуществляется на базе лабораторий кафедры «Технология бродильных производств и консервирования». Для подготовки к лабораторным занятиям необходимо воспользоваться литературой /9/.


^ 1. РАБОЧАЯ ПРОГРАММА

1.1 ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ


Цель преподавания дисциплины
Цель дисциплины «Общая технология отрасли» - изучение химических, физико-химических, биохимических и микробиологических процессов, лежащих в основе переработки растительного сырья в пищевые продукты.
^ Задачи дисциплины

Основными задачами изучения дисциплины являются:

изучение основных видов сырья, используемого в бродильных производствах;

ознакомление с научными основами технологических процессов в различных отраслях бродильной промышленности.

Изучение материала дисциплины «Общая технология отрасли» базируется на знаниях, полученных в курсе «Биохимия», «Микробиология», «Процессы и аппараты пищевых производств», блока химических дисциплин.

^ Знания и умения, которыми должны овладеть студенты после изучения дисциплины

В результате изучения дисциплины студенты должны З Н А Т Ь:

- основное растительное сырье, перерабатываемое в различных отраслях бродильной промышленности, его химический состав, показатели качества;

- общие технологические принципы и процессы, лежащие в основе получения различных напитков брожения.

У М Е Т Ь:

дать характеристику сырью, используемому в производстве продуктов брожения;

- выявлять особенности отдельных технологических процессов переработки различных видов сырья в напитках брожения.

^ 1.2 СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ Введение
Содержание и задачи дисциплины. Понятие о пищевой технологии. Классификация отраслей бродильной промышленности. Краткая характеристика отдельных отраслей бродильных производств.

Литература /2, 35/.

^ Сырье бродильных производств. Характеристика сырья, его классификация. Экономические и технологические требования, предъявляемые к сырью. Виды растительного сырья, используемые в различных бродильных производствах.

^ Зерновое сырье: виды зерновых культур (ячмень, рожь, пшеница, кукуруза, овес, просо, рис), их краткая характеристика. Особенности строения (на примере ячменя), значение составных частей. Химический состав отдельных видов зерновых культур: содержание воды, крахмала, белка, некрахмальных полисахаридов, жира, минеральных веществ, витаминов, ферментов, технологическая роль основных компонентов сырья.

Оценка зернового сырья. Показатели общего значения (влажность, засоренность), технологического значения (способность и энергия прорастания, крупность, крахмалистость, содержание белка, экстрактивность).

Хранение зерна. Физические свойства зерновых масс: гигроскопичность, теплопроводность, сыпучесть, скважистость, парусность. Их значение при хранении и переработке зерна.

Основные биохимические процессы, происходящие при хранении: послеуборочное дозревание, дыхание, самосогревание. Свободная и связанная влага в зерне. Влияние засоренности и зараженности на сохранность зерна.

Режимы и способы хранения зерновых масс, их сравнительная характеристика.

Картофель: характеристика, строение клубня, химический состав, способы и режимы хранения.

^ Меласса: характеристика, химический состав. Показатели качества, признаки дефектности. Доставка, прием и хранение мелассы.

Виноград: строение грозди, химический состав. Показатели технической зрелости. Сорта винограда.

^ Специфическое сырье. Хмель. Ботаническая характеристика. Строение хмелевой шишки. Химический состав хмеля. Специфические вещества хмеля: горькие вещества, хмелевое масло, фенольные вещества. Их характеристика, местонахождение в хмелевой шишке, технологическая роль в производстве пива. Требования ГОСТа к качеству хмеля.

Показатели технической зрелости хмеля. Условия и способы хранения хмеля. Продукты переработки хмеля (молотый, гранулированный, брикетированный, экстракты), их сравнительная характеристика.

Литература /2, 19, 28, 35, 37/.

^ Вода в бродильных производствах. Воздух.

Природная вода: характеристика, химический состав, примеси. Основные показатели качества воды: органолептические (цвет, прозрачность, вкус, запах), физико-химические (жесткость общая, временная, постоянная; щелочность, окисляемость, сухой остаток, рН), биологические (общее микробное число, коли-титр, коли-индекс). Характеристика показателей, единицы измерения.

Производственное назначение воды. Требования к воде в производстве этилового спирта, пива, солода, ликероводочных и безалкогольных напитков, хлебопекарных дрожжей. Числовые значения основных показателей воды в отдельных производствах.

Водоподготовка в бродильных производствах: отстаивание, фильтрация, коагуляция, деодорация, обезжелезивание, умягчение, обеззараживание. Сущность способов и их сравнительная характеристика.

Характеристика и классификация сточных вод бродильных производств по категориям. Основные показатели: ХПК, БПК, сухой остаток, рН. Очистка сточных вод. Пути экономии воды в производстве.

Роль, назначение и требования к воздуху в бродильных производствах. Способы очистки, кондиционирования и обеззараживания воздуха.

Литература /2, 9, 10, 14, 22, 24, 32, 35/.

^ Основные технологические и экономические понятия. Технологический процесс и операция. Периодические и непрерывные процессы. Технологическая схема производства. Технологический режим, инструкция, регламент. Производственная мощность, производительность аппарата, коэффициент использования оборудования. Теоретический и практический выход продукта. Производственные потери и отходы производства. Комплексное использование отходов производства.

Автоматизация технологических процессов. Принципиальная технологическая и аппаратурно-технологическая схемы производства.

Литература /2, 35/.

^ Основные закономерности роста и размножения культур микроорганизмов. Микроорганизмы, используемые в бродильных производствах. Стадии развития культур микроорганизмов. Способы культивирования (поверхностный, глубинный, периодический, непрерывный): сущность, сравнительная характеристика.

Факторы, влияющие на рост и размножение микроорганизмов (влажность, температура, рН, окислительно-восстановительный потенциал, давление, концентрация сухих веществ среды, присутствие ингибиторов активаторов, других микроорганизмов и их взаимоотношения (симбиоз, метабиоз, антагонизм).

Обмен веществ у микроорганизмов. Способы получения энергии: дыхание, брожение. Строение и химический состав биологических мембран, их свойства. Транспорт веществ в клетку (пассивный, активный, облегченная диффузия).

Производственная инфекция, ее источники. Способы дезинфекции оборудования, тары, производственных сред (физические и химические).

Литература /2, 7, 12, 35/.

^ Спиртовое брожение. Характеристика дрожжей, применяемых в бродильных производствах (верховые, низовые дрожжи, основные отличительные признаки). Строение и химический состав дрожжевой клетки. Метаболизм дрожжевой клетки. Чистая культура дрожжей (характеристика, культивирование).

Механизм и химизм спиртового брожения, дыхания. Основные, вторичные и побочные продукты спиртового брожения; их влияние на вкус и аромат продуктов брожения. Контроль спиртового брожения.

Расы дрожжей, применяемые в производстве спирта, пива, вина, хлебопекарных дрожжей и требования к ним.

Литература /2, 8, 11, 12, 15, 19, 35, 38/.

^ Ферменты микроорганизмов и зерновых культур. Характеристика ферментов и их свойства. Классификация. Пространственное строение ферментов и действие активных центров.

Факторы, влияющие на скорость ферментативных реакций (температура, рН, концентрация фермента и субстрата, присутствие активаторов и ингибиторов). Единицы выражения активности фермента.

Источники ферментов, сравнительная характеристика ферментов животного и растительного (микробного) происхождения.

Гидролитические ферменты: значение в технологии бродильных производств. Характеристика амилолитических, протеолитических, цитолитических, пектолитических ферментов. Ферментативный гидролиз крахмала, белков, некрахмальных полисахаридов: характеристика субстрата, механизм и оптимальные параметры (температура и рН) действия ферментов, продукты гидролиза. Требования к ферментативному гидролизу основных веществ сырья в производстве спирта, пива, вина.

Ферментные препараты: отличия от ферментов, микроорганизмы-продуценты, номенклатура, промышленное производство, применение в бродильных производствах.

Литература /2, 10, 11, 16, 35, 36/.


^ 2 КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ


ВВЕДЕНИЕ


Технология бродильных производств изучает методы и процессы переработки различных видов сырья в продукты брожения. Основным и общим процессом для всех бродильных отраслей является брожение.

Различают несколько видов брожения: спиртовое, молочнокислое, уксуснокислое, лимоннокислое и т.д., что определяется видом микроорганизма (дрожжи, бактерии, плесневые грибы), осуществляющего процесс. В зависимости от используемого микроорганизма все бродильные производства можно разделить на три группы:

производства, основанные на применении дрожжей (получение этилового спирта, пива, вина, кваса, выращивание хлебопекарных дрожжей. В эту группу относят также производство крепких алкогольных и безалкогольных напитков, так как основным сырьем является спирт или полуфабрикаты, содержащие его);

производства, основанные на использовании бактерий (получение ацетона, уксуса, молочной кислоты, бутилового спирта и др.);

производства, в основе которых лежит использование жизнедеятельности плесневых грибов (получение лимонной кислоты, фумаровой и т.д.).

Непосредственно к бродильной отрасли относится первая группа производств, две другие принадлежат к микробиологической промышленности.


^ 2.1 СЫРЬЕ БРОДИЛЬНЫХ ПРОИЗВОДСТВ


Общая характеристика сырья бродильных производств. Технико-экономические требования, предъявляемые к сырью

Строение зерна

Химический состав зерновых культур

Оценка зернового сырья

Физические показатели зерновой массы

Процессы, идущие при хранении зерновых масс

Режимы и способы хранения зерна

Картофель

Виноград

Меласса

Хмель


1 Общая характеристика сырья бродильных производств


Основным видом сырья в бродильных производствах является растительное.

Существуют различные классификации сырья: по консистенции, преобладанию какого-либо химического вещества, целевому назначению и др. В бродильной отрасли сырье классифицируют в зависимости от преимущественного содержания в нем какого-либо углевода. Исходя из этого, сырье подразделяется на:

крахмалсодержащее – зерновые злаки, картофель;

сахаросодержащее – меласса, виноград, сахарная свекла, плоды, ягоды;

содержащее клетчатку – древесина, сульфитный щелок;

специфическое – хмель и другое пряно-ароматическое сырье.

При производстве спирта используют ячмень, кукурузу, овес, просо, рожь, пшеницу, картофель, мелассу, сахарную свеклу, древесину, сульфитный щелок.

^ В виноделии – плоды, ягоды, виноград.

В пивоварении – ячмень, хмель. Кроме этого при приготовлении некоторых сортов пива используют рис, пшеницу, кукурузу и другие злаки.

При производстве хлебопекарных дрожжей – мелассу.
^ При производстве кваса – рожь.
В производстве безалкогольных напитков – плоды, ягоды.

К растительному сырью, используемому в бродильных производствах, предъявляют следующие технико-экономические требования:

- оно должно ежегодно воспроизводиться в необходимых количествах;

- быть доступным и дешевым;

- сырье должно содержать значительное количество основного компонента (например, углеводов);

- в случае необходимости хорошо выдерживать хранение.
^ 2 Строение зерна
Все зерновые культуры различаются по строению, но, тем не менее содержат одинаковые анатомические части. Строение зерна рассмотрим на примере ячменя.

Зерно покрыто плотной мякинной оболочкой (7). ^ Мякинная оболочка выполняет защитную функцию – предохраняет зерно от повреждения и высыхания. Она состоит из двух частей: брюшной и спинной. Спинная оболочка переходит в ость (6) и отбивается при молотьбе. Под мякинной находятся плодовая и семенная (8) оболочки. Семенная оболочка полупроницаема: пропускает воду, но задерживает растворенные в ней вещества и микроорганизмы. Оболочки состоят из веществ, которые нерастворимы в воде и трудно разрушаются механическим или химическим путем. Это: целлюлоза, гемицеллюлоза, которые пропитаны минеральными веществами.

У некоторых зерновых культур мякинная оболочка удаляется при молотьбе. Такие культуры называются голозерными. К ним относятся: рожь, пшеница, кукуруза. Зерновые культуры, у которых мякинная оболочка срослась с зерном и не отделяется при обмолоте, называются пленчатыми (ячмень, овес, просо, рис).

Технологическое применение оболочки находят в производстве пива при фильтрации затора, где они являются основой фильтрующего слоя.

Прилегающий к семенной оболочке слой называется алейроновым (10). Он состоит из прямоугольных толстостенных клеток. Содержит белки и жиры. В период проращивания в этом слое образуется большая часть гидролитических ферментов.

Внутренняя часть зерна, или мучнистое ядро, носит название эндосперм (9). Является кладовой питательных веществ. Состоит из крупных клеток с находящимися в них зернами крахмала (11). Промежутки между ними заполнены белком и гемицеллюлозой. Эндосперм составляет основную часть экстракта. Между содержащими крахмал тканями эндосперма и зародышем находится толстый слой пустых, сдавленных клеток – слой растворенного эндосперма (12). Содержимое этих клеток было использовано зародышем на стадии созревания зерна. Чем лучше зерно развито, тем толще этот слой.

В нижней части зерна расположен зародыш (5). Это живая часть зерна. Содержит белки, жиры, витамины, ферменты. В нем имеются элементы будущих органов растения: зародышевый листок и корешок (1,2,3). Зародышевый листок – зачаток стеблей. Из зародышевого корешка формируется корневая система. Часть зародыша, прилегающая к эндосперму, называется щитком (4). Его основная функция – передача питательных веществ от эндосперма к зародышу.

^ 3 Химический состав зерна
Химический состав злаков зависит от сорта, почвенно-климатических условий, используемых удобрений, условий выращивания и не является постоянным для данной культуры.

Важная составная часть зерна __ вода. Зерно злаков в среднем содержит 14-15 % воды и 85-86 % сухих веществ.

Сухие вещества представлены углеводами, белками, жирами, минеральными веществами.

К углеводам относятся: крахмал, целлюлоза, гемицеллюлозы, пектиновые и гумми-вещества, растворимые сахара.

Основная масса углеводов приходится на крахмал. Он содержится в эндосперме и алейроновом слое. Крахмальные зерна на 97 % состоят из чистого крахмала (С6Н10О5)п и 3 % примесей – минеральных веществ, остатков фосфорной кислоты, белков. Чистый крахмал представлен двумя полисахаридами: амилозой и амилопектином. Содержание крахмала (в %) составляет: в пшенице – 60 - 65; ржи – 60-73; ячмене– 55-65; овсе – около 50; просе – около 60; рисе – 75-80 .

Целлюлоза (клетчатка) – полисахарид. Входит в состав оболочек и клеточных стенок. В воде не растворима. Стойка к действию ферментов. При проращивании зерна не изменяется, при затирании полностью переходит в дробину. Голозерные культуры содержат целлюлозы 2-3 %, пленчатые – 6-14 % .

Гемицеллюлозы и гумми-вещества – высокомолекулярные полисахариды, содержатся, в основном, в периферийных частях зерна, ближе к оболочкам. Состоят из гексозанов (глюканы, галактаны, маннаны) и пентозанов (арабана, ксилана). Мономерами их являются глюкоза, галактоза, манноза, арабиноза и ксилоза. Дрожжами сбраживается только глюкоза и манноза. Гемицеллюлозы в воде нерастворимы, но растворяются в разбавленных щелочах.

Гумми-вещества не отличаются от гемицеллюлоз по строению, но имеют меньшую молекулярную массу. Поэтому растворяются в горячей воде и дают вязкие растворы. Меньше всего гемицеллюлоз содержится в рисе и просе (около 2 %), больше всего - в овсе – 13 %. В остальных зерновых культурах – 7-11 %.

Слизи содержатся в зернах некоторых злаков. Это – полисахариды, в большинстве случаев растворимы в воде. Состоят в основном из пентозанов. Больше всего содержится во ржи (до 3 %).

Левулезаны – полисахариды, которые состоят из остатков фруктозы. Содержатся в зернах ржи, пшеницы, овса в количестве 2-3 %.

^ Пектиновые вещества – входят в состав клеточных стенок. Содержание их составляет 1-2 %. При гидролизе дают галактуроновую кислоту и метиловый спирт.

В зерне злаков (преимущественно в зародыше) содержатся также свободные сахара в количестве от 2 до 5 %. Преобладает сахароза. Кроме этого содержатся фруктоза, рафиноза, глюкоза. Сахара используются зародышем в качестве питательных веществ.

^ Азотистые вещества – подразделяются на белковый и небелковый азот. Белковый азот входит в состав белков и полипептидов. Существует зависимость: чем больше белка в зерне, тем меньше крахмала. Количество белка в зерновых составляет от 7 до 20 %. Больше всего белка в пшенице, меньше всего в кукурузе и рисе (7-9 %). Белковые вещества сосредоточены в зародыше, эндосперме и алейроновом слое. Это резервные белки, ферменты. Белки делятся на простые и сложные.

Простые белки:

альбумины – растворимы в воде;

глобулины - растворимы в солях;

проламины – растворимы в спирте;

глютелины – растворимы в щелочах.

Сложные белки – протеиды, наряду с белковой частью имеют небелковую группу.

^ Небелковый азот – аминный (представлен аминокислотами); аммиачный (солями органических кислот); минеральный (солями азотной кислоты); амидный (представлен амидами). Аминокислоты и другие формы небелкового азота являются питанием для дрожжей.

Суммарное содержание всех форм азота представляет собой общий азот. Азотистые вещества, которые при водной экстракции зерна переходят в раствор, называют растворимым азотом.

Жиры – содержатся, в основном, в зародыше и алейроновом слое. Используются зародышем как питательные вещества. Больше всего жира в овсе и кукурузе (до 5 %). В остальных зерновых культурах 2-3 %. Жир отрицательно влияет на сохранность зерна (прогоркает) и пеностойкость пива. Поэтому в пивоварении кукурузу используют только обезжиренную.

^ Минеральные вещества – содержатся от 1,5 до 6 %. Меньше всего во ржи. Больше всего в рисе. В основном это фосфаты.

Витамины – играют роль в поддержания жизненных процессов роста, брожения, в образовании ферментов. Содержатся в алейроновом слое и зародыше. Это витамины группы В, РР, биотин.

В зерне содержатся также ферменты, но их мало и находятся они в связанном состоянии.

^ 4 Оценка зернового сырья
Качество зерновых культур оценивают по показателям общего и специального (технологического) значения.

Общие показатели – влажность, засоренность, зараженность. Влияют на сохранность зерновой массы.

Влажность – важнейший показатель, с увеличением влажности снижается содержание сухих веществ в сырье, зерно плохо хранится, плесневеет, теряет всхожесть. По влажности зерно делят на четыре состояния:

сухое – до 14 %;

средней сухости– 14,5-15,5 %;

влажное – 15,5-17 %;

сырое – более 17 %.

Влага, которая находится в зерне, бывает свободная (которая перемещается из клетки в клетку и участвует в биохимических процессах) и связанная (связана с белками, крахмалом, она не перемещается из клетки в клетку и не участвует в биохимических процессах). С повышением влажности появляется свободная влага, которая активизирует гидролитические и дыхательные ферменты, происходит распад сухих веществ зерна. Влажность зерна, при которой появляется свободная влага, называется критической. Она находится в пределах 14,5-15,5 %. Для нормального процесса хранения зерно должно иметь влажность меньше критической.

Засоренность – наличие примесей в зерне. Примеси делят на сорные, вредные, зерновые. Наличие их в зерне нежелательно, так как затрудняет очистку, ухудшает хранение зерна.

Зараженность. Зерно может быть заражено насекомыми-вредителями (клещом, молью, долгоносиком, клопом-черепашкой и др.). Наиболее опасен долгоносик, образующий скрытую зараженность. Зерно, поврежденное долгоносиком, не принимают на хранение и переработку.

Показатели специального (технологического) значения связаны с производственным назначением культуры.

^ При переработке на спирт качество зерна не регламентируется. Основное требование – высокая крахмалистость (сумма крахмала и сахаров).

Зерновые культуры на спирт могут перерабатываться и в дефектном виде. Различают четыре степени дефектности зерна:

1 – зерно с солодовым запахом, подвергшееся самосогреванию;

2 – зерно с плесневело-затхлым запахом;

3 – зерно с гнилостно-затхлым запахом, подвергшееся разложению;

4 – зерно с изменившейся почерневшей оболочкой.

^ При производстве пива основным сырьем является ячмень. К пивоваренному ячменю предъявляют следующие требования: экстрактивность 78-82 %; содержание крахмала – 60 %; белка - не более 12 %; прорастаемость 90-95 %; влажность до 15,5 %; крупность 60-80 %;

^ Для получения солода используют различные зерновые культуры (ячмень, овес, просо, рожь, пшеницу). Основное требование к ним – высокая прорастаемость (90-95 %).
5 Физические показатели зерновой массы
При хранении зерна большую роль играют его физические и физико-химические свойства.

Теплопроводность – передача тепла от зерна к зерну перемещающимся внутри зерновой массы воздухом. Зерно имеет низкую теплопроводность. Это играет положительную и отрицательную роль.

Положительная роль – плохая теплопроводность позволяет длительное время сохранять даже в теплое время низкую температуру зерновой массы, что способствует лучшей сохранности зерна.

Отрицательная роль – это же свойство зерновой массы может привести при наличии благоприятных условий к самосогреванию, так как тепло, которое выделяется при дыхании зерна, накапливается в зерновой массе.

Гигроскопичность – способность зерна поглощать или отдавать влагу. Это объясняется капиллярно-пористой структурой зерна, а также наличием коллоидов (белков, углеводов), которые могут связывать большое количество воды. Влагообмен между зерном и воздухом может происходить в следующих направлениях:

если давление водяных паров зерна ниже, чем окружающего воздуха, то зерно поглощает влагу и его влажность повышается;

если давление водяных паров зерна выше, чем окружающего воздуха, то зерно отдает влагу и его влажность понижается;

если давление водяных паров зерна и воздуха одинаково, то влажность не меняется. Влагообмен между зерном и воздухом прекращается. Такая влажность называется равновесной.

Скважистость – отношение объема воздуха в межзерновом пространстве к общему объему зерновой массы. Это обеспечивает дыхание зерна, позволяет продувать зерновую массу воздухом.

Сыпучесть – характеризует способность зерна перемещаться под собственным весом. Этим свойством обусловлено самосортирование зерна. Тяжелые зерна располагаются к центру падения у вершины конуса, а легкие – ближе к основанию образующей конуса. Угол между диаметром основания и образующей конуса называется углом естественного откоса. Для различных зерновых культур он различен. Это свойство учитывают при разгрузке зерна.
^ 6 Процессы, происходящие при хранении зерновых масс
Свежеубранное зерно имеет низкую прорастаемость и не пригодно для солодоращения. Поэтому оно должно пройти послеуборочное дозревание в течение 6-8 недель. При этом уменьшается влажность, процессы синтеза сложных органических веществ (крахмала, белков, жиров) преобладают над процессами гидролиза, активность ферментов и интенсивность дыхания снижаются. Зерно переходит в состояние покоя. Отрицательным моментом при хранении зерна является отпотевание из-за выделения свободной влаги. Она появляется при синтезе мальтозы из глюкозы (при этом выделяется вода), а также при дыхании.

С6Н12О6 + 6О2 6СО2 + 6Н2О + 2822 кДж

Появление влаги усиливает жизнедеятельность микроорганизмов и насекомых.

Лучше всего хранится сухое зерно, так как все жизненные процессы сведены к минимуму. Но и в этих условиях зерно все же дышит. Влага и тепло, которые выделяются при дыхании, могут явиться причиной самосогревания зерна – повышение температуры зерновой массы за счет тепла, выделяющегося при дыхании.


Различают три стадии самосогревания.

1.Температура повышается до 25-30 оС, посторонних запахов нет. Качество зерна не меняется.

2. Температура повышается до 38 оС. Появляется солодовый запах или запах печеного хлеба. Зерно темнеет, отпотевает, при сжатии в руке слипается, накапливаются спирты, эфиры.

3.Температура повышается до 50 оС и выше. Снижается сыпучесть, появляется гнилостный запах, цвет становится темно-коричневым. Зерно слеживается в глыбы. Начинается гниение зерна.

Зерно 2 и 3 стадии самосогревания не пригодно для производства солода, но его можно использовать в производстве спирта. Для предотвращения отпотевания проводят активное вентилирование – продувают зерно воздухом. Оптимальная температура для хранения зерна – 8-10 оС.
^ 7 Способы и режимы хранения зерна
Так как зерно перерабатывается в течение всего года, то его хранят длительное время. Существует три основные способа хранения зерна:

Напольное – в мешках или тонким слоем на полу высотой до 2 м.

Закромное– хранение в отгороженном месте (закроме) высотой до 5 м.

Силосное – зернохранилище состоит из рабочей башни, где зерно очищается, и силосов, где оно хранится. Силоса – емкости из железобетона круглого или квадратного сечения высотой до 30 м. Силосные хранилища с механизацией приема, перемещения, очистки и сортировки зерна называются элеваторами. Преимущества использования данного способа хранения – механизация процессов, устранение внешних воздействий, защита от грызунов. Недостаток – нельзя хранить сырое зерно.

Различают три режима хранения зерновых масс:

в сухом состоянии, т.е. с влажностью ниже критической. В этом случае зерно может храниться 4-5 лет в складах амбарного типа и 2-3 года в силосах элеваторов;

в охлажденном состоянии, когда температура зерна понижена до пределов, тормозящих его жизненные функции. Для охлаждения зерновой массы используют сезонные и суточные перепады температур наружного воздуха;

без доступа воздуха – в герметично закрытых емкостях. Удаление воздуха из межзернового пространства достигается самоконсервацией за счет выделяющегося при дыхании зерна СО2; вакуумированием зерна; введением в массу диоксида углерода или азота, вытесняющих воздух.

В нашей стране первые два режима являются основными для хранения зерна. При хранении контролируют температуру зерна. Зимой температура зерна может быть на 2-3 оС выше температуры наружного воздуха, летом - не выше 20 оС.

Перед закладкой на хранение зерно подсушивают (если оно влажное), очищают от примесей, обрабатывают химическими средствами для уничтожения вредителей.

8 Картофель
Картофель – основное сырье для производства спирта. Принадлежит к семейству пасленовых, к группе корнеплодов. Клубень картофеля имеет следующее строение:

Снаружи покрыт кожицей – эпидермисом (1). Она защищает клубень от механических повреждений. На ней видны глазки и поры. Под кожицей содержится несколько рядов клеток пробкового слоя – перидерма (2), который защищает клубень от высыхания, сосудисто-волокнистые кольца (4), от которых отходят пучки к глазкам. Кожица и пробковый слой не содержат крахмала. Далее следует внутренняя часть клубня – внешняя сердцевина паренхима (3) и внутренняя сердцевина (5), которые состоят из клеток, заполненных клеточным соком. В нем плавают крахмальные зерна.

Химический состав картофеля зависит от сорта, способов возделывания, почвенно-климатических условий, длительности и условий хранения. В среднем химический состав картофеля следующий: влажность 75 %; сухие вещества 25 %. Сухие вещества представлены: крахмалом (14-20 %); сахарами (до 1 %); целлюлозой (1 %); пентозанами и пектиновыми веществами (до 1,5 %); азотистыми веществами (2 %); минеральными веществами (1 %).

^ Из сахаров содержатся: сахароза, глюкоза, фруктоза. Преобладает сахароза.

Азотистые вещества представлены белками, аминокислотами, амидами и азотистыми основаниями.

^ Клеточный сок картофеля имеет слабокислую реакцию (рН 5,6-6,2) из-за наличия органических кислот (лимонной, щавелевой, яблочной).

Минеральные вещества представлены солями калия и фосфорной кислоты.

В картофеле содержится витамин С (до 25 мг%) и небольшое количество витаминов группы В.

Известно более 2000 сортов картофеля. Для переработки на спирт применяют высококрахмалистые сорта, с высокой урожайностью, устойчивые к хранению и стойкие против заболеваний.

Хранение картофеля на спиртовых заводах осуществляют в буртах или кагатах, которые располагаются недалеко от завода, либо в картофелехранилищах. Бурты – конические, кагаты - в виде трапеции, представляют собой кучи картофеля шириной до 4 м. Длина бурта 20-25 м. Сверху бурты закрывают соломой и землей. В бурты для длительного хранения укладывают только здоровый и сухой картофель, влажный – подсушивают на воздухе. Картофель пониженного качества перерабатывают в первую очередь или закладывают в бурты для кратковременного хранения. Для вентиляции при хранении служат горизонтальные дырчатые трубы. Их устанавливают вдоль основания бурта.

Температурный режим хранения зависит от периода хранения. Различают следующие периоды хранения: начальный, охлаждение, зимний, весенний.

В начальный период – происходит дозревание клубней и заживление механических повреждений. Под поврежденной кожицей образуется защитный слой, который предотвращает потерю влаги. Этот слой непроницаем для микроорганизмов. Продолжительность периода 10-15 дней, температура 15-20 оС.

^ Период охлаждения – в этот момент картофель постепенно охлаждают до температуры 2 оС. Для снижения температуры проводят интенсивное вентилирование. Длительность периода 20-30 дней.

^ Зимний период – картофель находится в состоянии покоя. Температура хранения 2-4 оС. При температуре 0 оС происходит гидролиз крахмала и образование сахаров (накапливается сахароза). При температуре минус 6 оС картофель погибает.

^ Весенний период – усиливается дыхание, клубни прорастают. Процесс прорастания задерживают обработкой специальными химическими веществами.

При хранении картофеля уменьшается его масса за счет испарения воды и расхода крахмала на дыхание.
9 Виноград

Виноград – это основное сырье для производства вина. Представляет собой лиану, относится к семейству виноградных. Соцветие – сложная кисть. Плоды винограда, собранные в кисть, представляют собой гроздь. Гроздь (рисунок 3) состоит из механически прочного остова - гребня (1) и нежных плодов - ягод(2), прикрепленных к гребню. Ягода (рисунок 4) состоит из кожицы (1), мякоти (2) и семян (3)




^ Механический состав грозди составляет (в среднем):

масса гребней – 3-7 % от массы зрелой грозди;

мякоть с соком – 75-85 % от массы ягод;

кожица - 15-20 % от массы ягод;

семена – 3-6 % от массы ягод.

^ Химический состав мякоти винограда сложен и представлен различными группами органических и неорганических соединений. В среднем химический состав винограда следующий:

вода 55-85 %;

сахара (преобладают глюкоза и фруктоза) – 10-30 %;

органические кислоты (в основном винная, яблочная) – 0,5-1,5 %;

азотистые вещества (преобладает небелковый азот) 0,1-0,9 %;

пектиновые вещества 0,1-0,3 %;

минеральные вещества (больше всего калия, фосфора, кальция, магния) до 0,5 %.

В кожице винограда сосредоточены красящие вещества, фенольные соединения, клетчатка, эфирные масла.

Семена содержат фенольные вещества, клетчатку, жирное масло, смолистые вещества с неприятным вкусом.

Виноград богат витаминами: С, каротином, В1, В2 и др.

Собирают виноград в период технической зрелости, когда накапливаются в определенном соотношении сахара и органические кислоты, что обеспечивает получение определенных типов вин.

Все технические сорта винограда делят на универсальные и специальные. Универсальные сорта (Совиньон, Ркацители, Каберне Совиньон и др.) распространены в различных районах виноделия, позволяют готовить разные типы вин (от натуральных до специальных). Специальные сорта используют только для выработки определенных типов вин (шампанских, хереса, десертных и др.).