Отрасли пищевой промышленности, перерабатывающие растительное сырье, делятся на 2 группы:

‒ отрасли, занятые первичной переработкой сырья: мукомольно-крупяная, консервная, спиртовая, маслодобывающая и др.;

‒ отрасли, занятые вторичной переработкой сырья: хлебопекарная, дрожжевая, пивоваренная, жироперерабатывающая и др.

Разнообразное сырье, применяемое при производстве пищевых продуктов, целесообразно классифицировать по наиболее существенным признакам:

–  по консистенции: сочное сырье – сахарная свекла, картофель, все виды плодовоовощного сырья; жидкое сырье – вода, растительные масла, патока и др.; сухое сырье – зернобобовые, мука, сахар и др.

–  по преобладанию в сырьекакого-либо химического вещества: углеводосодержащее сырье – зерно злаков, картофель, свекла, плоды, ягоды; масличное сырье – семена масличных культур, плоды оливкового дерева и др.; белковое сырье – семена бобовых культур и др.; эфиромасличное сырье – семена эфиромасличных культур, лепестки роз и др.

Далее рассматриваются три основных вида сырья: зерномучное, плодовоовощное и вода.

Зерномучное сырье

Исходным сырьем для получения муки, круп являются зерна мятликовых (злаковых) и семена других культур. Их характеризуют следующие показатели:

–  культура (ботанический род зерна, например, пшеница, рожь, рис и др.);

–  партия (любое количество однородного по качеству зерна);

–  зерновка (единичное зерно);

–  зерновая масса (совокупность любого количества индивидуальных зерен и различных включений).

По химическому составу зерно и семена можно разделить на группы: крахмалосодержащие, белковые, масличные.

К крахмалосодержащему зерну относятся зерно злаков и семена гречихи. Углеводов в них содержится 70–80 %, белков 10–16 %, жиров 1–6 %.

К группе белковых относятся семена бобовых, содержащих 25–30 % белков, 60–75 % углеводов.

К группе масличных относятся семена и плоды масличных культур. Они содержат 25–50 % жира и 20–40 % белков.

В зависимости от целевого назначения зерно и семена делят на мукомольные, крупяные, технические и фуражные.

Зерно пшеницы и ржи используют в основном для получения хлебопекарной муки, а из зерна твердой пшеницы изготавливают макаронную муку.

К крупяным культурам относятся: зерно и семена гречихи, проса, риса, фасоли и др.

К семенам масличных относятся: подсолнечник, лен, хлопковые семена, они являются техническими культурами.

Универсальное применение нашли зерна ячменя, кукурузы, овса. Из кукурузы получают муку и крупу, крахмал, глюкозу, кукурузные деликатесы и масло. Ячмень – сырье для получения пива, солода, спирта и крупы. Овес – сырье для производства толокна, крупы и муки. Зерна и семена этих культур кроме того используют для получения комбикормов, в микробиологической промышленности – для приготовления питательных сред при выращивании микроорганизмов.

Строение зерна

Строение зерновки пшеницы является типичным для основных хлебных культур (рожь, ячмень, овес и т. п.) с небольшими изменениями (рис. 1.1).

Зерновка имеет следующие размеры (мм): длина 4,2−8,6; ширина 1,6−4,0 и толщина 1,5−3,8.

По форме зерновка пшеницы может быть овальной, овально-удлиненной, яйцевидной. Зерновка пшеницы состоит из трех основных частей – зародыша (8), который находится в нижней части зерна, эндосперма (5) и оболочек, имеющих различное биологические назначение.

Из зародыша при соответствующих условиях развивается растение. В нижней части зародыша расположен его зародышевый корешок (9), в верхней части – почечка (7). Часть зародыша, плотно прилегающая к эндосперму, – щиток (6), служащий для передачи питательных веществ из эндосперма в зародыш при прорастании зерна.

Функция оболочек заключается в защите семени от воздействия внешней среды, механических и химических повреждений. Оболочки делятся на плодовую и семенную (1−3), состоящие из нескольких слоев.

По химическому составу оболочки состоят в основном из неусвояемых веществ – клетчатки и полуклетчатки, характеризуются высоким содержанием минеральных веществ и витаминов.

Внутренняя часть зерновки называется эндоспермом. Эндосперм содержит запасные питательные вещества, необходимые для развития молодого растения. Эндосперм состоит из двух частей: наружной – алейронового слоя (4) и внутренней – мучнистого ядра.

Периферический слой, прилегающий к семенной оболочке и состоящий из резко очерченных, крупных клеток с сильно утолщенными стенками – это алейроновый слой. Его клетки наполнены белковыми веществами и богаты жиром. Алейроновый слой выполняет две функции: является защитным слоем мучнистого ядра и служит запасом питательных веществ для зародыша. При переработке зерна на муку этот слой вместе с оболочками отделяется в виде отрубей.

Расположенные под алейроновым слоем крупные тонкостенные клетки разнообразной формы занимают всю внутреннюю часть эндосперма. Мучнистое ядро состоит из крупных тонкостенных многогранных клеток, плотно заполненных зернами крахмала, белковыми и другими веществами. Стенки клеток мучнистого ядра состоят из клетчатки, гемицеллюлозы и минеральных веществ, склеены между собой пектином и водорастворимыми белками. В периферийной части зерна формируется белка больше, чем в центральной. Белковые молекулы со сферической или близкой к сферической формой образуют глобулярные белки, а нитевидные, палочковидные – фибриллярные. Альбумины и глобулины синтезируются в зерне пшеницы на ранних стадиях формирования, интенсивное накопление глиадина и глютенина наблюдается в молочной стадии спелости и продолжается до конца созревания.

Зародыш – зачаток будущего растения, состоящий из почечки, корешка и щитка. Зародыш характеризуется высоким содержанием ценных питательных веществ: аминокислот, сахаров, липидов, минеральных веществ, витаминов и ферментов. Содержание зародыша колеблется в пределах от 1,6 до 3,5 % от массы сухих веществ зерна пшеницы. Присутствие в муке зародыша нежелательно, так как зародыш трудно подвергается измельчению, а содержащийся в нем жир быстро прогоркает, ускоряет порчу муки при хранении.

Свойства зерновой массы

Свойства зерновой массы можно объединить в три группы: физические свойства, параметры, определяющие состав, и физиологические свойства.

Физические свойства характеризуются сыпучестью, скважистостью, сорбционной способностью, теплофизическими и аэродинамическими свойствами.

Сыпучесть – подвижность зерновой массы, позволяющая заполнять емкости любой конфигурации зерновой массой, свободно вытекать из емкости через отверстия. При встряхивании зерновая масса сортируется: более легкая всплывает, а тяжелая – оседает вниз.

Скважистость – наличие в зерновой массе межзернового пространства (скважин), заполненных воздухом. Определяется отношением объема скважин к объему зерновой массы, выраженной в процентах. Величина скважистости от 30 % у проса до 80 % у семян подсолнечника. Благодаря скважистости зерновая масса хорошо обдувается воздухом при вентилировании и газируется при дезинсекции с целью уничтожения амбарных вредителей.

Сорбционная способность – проявляется при поглощении зерном паров воды и летучих веществ. Она обусловлена скважистостью зерновой массы и капиллярно-пористой коллоидной структурой зерновки. Сорбционные свойства зерна играют большую роль в процессах влагообмена зерна с соприкасающимся воздухом при хранении. Сорбционная способность характеризуется сорбционной емкостью.

Теплофизические свойства характеризуются теплоемкостью и теплопроводностью зерновой массы. Удельная теплоемкость абсолютно сухого зерна составляет примерно 1,5 кДж/(кг К), т.е. почти в 3 раза меньше, чем у воды (4,19) и в 1,5 раза больше, чем у воздуха (1,01). Таким образом, зерновая масса обладает большой тепловой инерцией. Положительное значение этого свойства заключается в том, что холодом можно консервировать зерно. Охлажденное зимой зерно длительное время остается холодным в теплое время года. Отрицательная роль – в результате развития микробиологических процессов в зерновой массе могут возникать очаги самовозгорания.