Способ определения технологических качеств зерна Советский патент 1992 года по МПК G01N33/10 

Изобретение относится к пищевой промышленности, в частности к анализу сырья и материалов, преимущественно зерна и муки, и может быть использовано в лабораториях селекционных и опытных станций, хлебоприемных пунктов, элеваторов и хлебопекарных предприятий.

Известен способ определения технологических качеств зерна по физическим свойствам теста, в соответствии с которым деформируют навеску при одноосном сжатии под действием центробежной силы. При этом частицы навески нагружены неравномерно, размер центробежной силы изменяется по

толщине слоя навески теста и в завиимости от степени перемещения частиц при деформировании. Физико-механические (реологические) свойства теста определяются имущественно клейковинным комплексом, основной вклад в его качество вноят белки глютениновой фракции и их взаимодействие с белками глиадиновой ракции при формировании комплекса клейковины.

Известен способ определения технологических качеств зерна по физическим свойствам теста, который преусматривает размол зерна в муку, замешивание теста заданной влажности с последующим деформированием навески теста при одноосном сжатии под действием груза постоянной массы в течение заданного интервала времени.

Недостатком этого способа является высокая трудоемкость оценки технологического качества зерна с учетом, например, качества клейковины по величине сопротивления навески теста деформированию из-за неоднозначности соотношения модулей сдвига клейковины и теста.

Цель изобретения - упрощение способа и сокращение времени.

Поставленная цель достигается тем, что деформирует навеску теста при одноосном сжатии под действием груза постоянной массы в течение заданного интервала времени до момента достижения деформационного упрочнения навески теста под действием груза, массу которого устанавливают из соотношения

м-к «

где М - масса груза,

(1)

г:

г;

m - масса навески теста,

/)

Mg/m. - коэффициент пропорциональности, устанавливаемый с учетом вида продукта помола зерна по результатам испытания навесок теста массой т для принятых в качестве базовых проб зерна и (или) муки, преимущественно с клейковиной хорошего качества; размер массы груза, установленный из условия достижения при деформировании навески теста для принятых в качестве базовых проб зерна и (или) муки,преимущественно с клейковиной хорошего качества,

М 0

5

0

ориентационного упрочнения теста,

а технологическое качество зерна устанавливают с учетом качества клейковины по величине сопротивления навески теста деформированию под действием груза массой М в момент достижения деформационного упрочнения. Влажность навески теста и время деформирования устанавливают в пределах диапазона соответственно kQ-k$% и 60-120 с.

На фиг. 1 и 2 представлены экспериментальные кривые зависимости сопротивляемости навесок теста деформированию Н от массы груза М, где Н - высота навески через 60 с после начала сжатия под действием груза массой М.

Кривые построены по результатам испытания на устройстве ИДК-0,5/0,2 навесок теста массой 0,5 г, замешанных из цельноизмель енного зерна при

5 влажности теста ,,0%, характеристика зерна пшеницы по качеству (количеству) клейковины для кривых: 1-45 ед. ИДК - 1 (20,0%); 2 - 85 ед. ИДК-1 (21,4%); 3-75 ед. ИДК - 1 (23,0%); 4-95 ед. ИДК - 1 (36,0%) , с учетом качества клейковины при испытании на устройстве ИДК-1 навесок теста из муки разных видов помола в зависимости от времени деформирования теста; в таблице 2 результаты определений технологического качества зерна с учетом качества клейковины разными способа ми при испытании селекционных образцов пшеницы с различным содержанием клейковины в зерне.

Соотношение (1) основано на условиях подобия при моделировании равновесия однородных упругих систем. Если формировать навеску в виде шари5 ка диаметром D, то при одинаковых видах помола и принятой влажности

0

5

0

const, и из

теста его плотность

условий подобия справедливо равенство

М

-(2-)

% V

(2)

5

где D - диаметр шарика, сформированного из навески теста массой ТПЈ,

известного соотношения для

Для

массы шара m D3p/6 следует 5-

Ds- Ч

(3)

После замены в (2) отношения диаметров на отношение масс из (3) полуМ ,га «/ чают ЈЈL.- что тождественно

(1).

Навеску теста можно формировать в виде цилиндра. При постоянной величине отношения высоты цилиндра h к его диаметру D: h/D-C равенство (3) справедливо также для навесок теста в виде цилиндра диаметром D.

Размер массы груза М § устанавливают с учетом достижения ориентацион- ного упрочнения теста в диапазоне нагрузок ЛМ, в котором уровни сопротивляемости навески теста деформированию (Н) согласуются с уровнями оценок технологического качества зерна с учетом качества клейковины (кривые .

Известно явление деформационного упрочЛения в основе которого лежит ориентационное упрочнение, связанное с ориентацией молекул полимера в процессе деформирования. Под действием нагрузки цепные соединения в виде макромолекул глютенина ориентируются в направлении растягивающего напряжения (предполагается, что молекулярные единицы глютенина имеют каскадное строение и посредством S-S- связей соединены одна с другой, образуя макромолекулы). Ориентационное упрочнение сопутствует механическому стеклованию, а для линейных полимеро в стеклообразном состоянии наблюдается прямолинейная зависимость между энергией когезии молекул (Еког, ккал/моль) полимера и активацион- ,ным барьером ползучести , отнесенным « повторяющейся структурной единице полимера q« EKor/3, ккал/моль. При ориентационном упрочнении физические свойства теста проявляются в сопротивлении навески теста деформированию, которое не зависит от количества клейковины (реологический фактор) в навеске теста, а определяется размером когезии молекул клейковинных белков или активационным барьером q,. По физическому смыслу и размеру активационный барьер ползучести, отнесенный к мономерному звену полимера (тесто), связан со структурными особенностями клейковины, т.е. с качеством клейковины - признаком технологических (хлебопекарных) качеств зерна.

В качестве базовых проб зерна и (или) муки принимают преимущественно пробы с клейковиной хорошего качества (например, стандартная группа качества 1-я хорошая), для которой ориентацинное упрочнение теста проявляется в более узком диапазоне на- рузок (кривые 1 и 3) чем для та с клейковиной группы качества

2-я удовлетворительная слабая (кривые 2 и 0 . Показатель сопротивления теста деформированию может быть выражен в условных единицах стан,, дартной шкалы качества клейковины ИДК-1, в единицах длины (мм) или напряжения (Н/м2).

Время деформирования устанавливают в пределах диапазона 60-120 с,

20 при котором достигается относительное равновесие между внутренними силами сопротивления навески теста деформированию и сжимающей нагрузкой.

При времени деформирования менее

25 60 с могут ухудшаться условия для достижения деформационного упрочнения теста под действием нагрузки массой Н, а при времени более 12П результаты определений технологи, ческого качества зерна с учетом качества клейковины изменяются несущественно, а время определений возрастает. Влажность навески теста устанавливают в пределах диапазона +0- 43% в зависимости от вида продукта 5 помола и в связи с размерами частиц муки. При влажности менее 0 ухудшаются условия испытания теста из-за недостаточной равномерности замеса в связи с ухудшением условий гидра0 тации муки. При влажности более 3% снижается дифференциация сопротивления навесок теста деформированию при разном технологическом качестве зерна с учетом качества клейковины

5 из-за возможного увеличрмия содержания в тесте свободной воды.

Способ осуществляют следующим образом.

Пример. Пробу зерна разма0 лывают в муку - цельноизмельченное зерно так, чтобы при просеивании через металлотканое сито N° 067 остаток на нем не превышал 1%, а проход через сито из капроновой ткани № 3

5 или шелковой ткани № 38 составил не менее 60%. Определяют влажность муки. Берут навеску муки, например, массой 10 г, добавляют к муке воду из расета получения теста влажностью 2% vi замешивают тесто на лабораторной тестомесилке ТШ-75. Затем берут навеску теста массой ,5 г, формуют из теста шарик и после отлежки в те- чение 20 мин при температуре воздуха , в лабораторном помещении деормируют навеску теста на устройстве ИДК-1 под действием груза массой К. где , ,5г/ 18 г. Величину коэффициента К принимают для продукта помола - цельно- измельченное зерно по результатам испытаний навесок теста массой rag для принятых в качестве базовых проб зерна с клейковиной хорошего качества (5-75 единиц ИДК-1: группа качества 1-я хорошая) и при этом размер массы груза М g. определяют из условия достижения ориентационного упрочнения теста. Например, при ,5 г устанавливают г. Отсюда .

Перед испытанием на пуансон (шток) устройства ИДК-1 устанавливают дополнительный груз массой 18 1-120 6А г (где 120 - масса пуансона). Деформирование навески теста на устройстве осуществляют в течение 90 с путем повторных нажатий на кнопку Пуск, не снимая теста с опорного столика устройства (при каждом нажатии на кнопку начинается отсчет выдержки времени 30 с, в течение которого пуансон давит на тесто). Если добавляют к муке воду из расчета получения теста другой влажности, например 3%, то размер массы груза М определяют из условия достижения ориентационного упрочнения теста при этой влажности. При ,5 г устанавливают, что г: , г, ,5 г.

Перед испытанием на пуансон (шток) устройства ИДК-1 устанавливают в этом случае дополнительный груз массой 11,5 г.

Технологическое качество зерна устанавливают с учетом качества клейковины по величине сопротивляемости навески теста деформированию под действием груза массой М, считывая показания в единицах ИДК-1 со шкалы . устройства.

П р и м е р 2. Пробу зерна размалывают в муку - лабораторный помол (70%) так, чтобы при просеивании через шелковое сито остаток на нем не превышал 2%, а проход через шелковое сито N 3 составил ,не ме1739285

10

н Б с р 1 т б ф к в щ у м

15 В п п с в

2Q х г п т

25 м M у П

в п р о п

у к н с з р

г ц п с п я му к

50 т бо в ла на ют те ду де ст

30

35

40

45

55

8

нее 75%. Определяют влажность муки. Берут навеску муки, например, массой 10 г, добавляют к муке воду из расчета получения теста влажностью ,5% и замешивают тесто на лабораторной тестомесилке ТЛ1-75. Затем берут навеску теста массой ,6 г, формуют из теста шарик и после отлежки в течение 20 мин при температуре воздуха в лабораторном помещении деформируют навеску теста на устройстве ИДК-1 под действием груза массой , где , а г.

5 Величину К принимают для продукта помола - лабораторный помол (70%) по результатам испытаний навесок теста массой rag для принятых в качестве базовых проб муки с клейковиной

хорошего качества (55-75 единиц ИДК-1: группа качества 1-я хорошая) и при этом размер массы груза Му определяют из условия достижения ориентационного упрочнения теста. Напри5 мер, при ,5 г устанавливают, что ,5 г: ,6; при ,65 г установлено, что ,5 г . Принимают .

Поскольку пуансон (шток) устройства ИДК-1 имеет массу г, его используют в качестве груза. Деформирование навески теста на устройстве осуществляют в течение 90 с путем повторных нажатий на кнопку .

Технологическое качество зерна устанавливают с учетом качества клейковины по величине сопротивляемости навески теста деформированию под действием груза массой М, считывая показания в единицах ИДК-1 со шкалы устройства.

П р и м е р 3. Пробу селекционного образца зерна размалывают в муку - цельноизмельченное зерно так, чтобы при просеивании через металлотканое сито № Об7 или шелковое сито № 38 проход составил не менее 60%. Опреде- яют влажность муки. Берут навеску муки массой не менее 1 г, добавляют к муке воду из расчета получения тес0 та влажностью k2% и замешивают на лабораторной тестомесилке ТЛ1-75 тесто в соответствии со способом замеса лабораторных проб теста. Затем берут навеску теста массой ,5 г, формуют из теста шарик и после отлежки в течение 1А мин при температуре воздуха 21Т2 С в лабораторном помещении деформируют навеску теста на устройстве ИКК - 0,5/0,2 под действием

0

5

0

5

груза массой .m2 5, где , а г. Величину К принимают для продукта помола - цельноизмельченное зерно по результатам испытаний навесок теста массой т$ для принятых в качестве базовых проб зерна с клейковиной хорошего качества ( единиц ИДК-1: группа качества 1-я хорошая) и при этом размер массы груза М,Ј определяют из условия достижения ориентационного упрочнения теста. Например, при ,5 г устанавливают, что г: . .

Перед испытанием на пуансон (шток) устройства ИКК-0,5/0,2 устанавливают дополнительный груз массой 32 г. (65-33 32 г, где 33 - масса пуансона устройства ИКК - 0,5/0,2 при испытании на нем навески клейковины массой 0,5 г). Деформирование навески теста на устройстве осуществляют в течение 60 с. Технологическое качество зерна устанавливают с учетом качества клейковины по величине сопротивляемости навески теста деформированию под действием груза массой М, считывая показания со шкалы индикатора устройства ИКК-0,5/0,2.

Показатель качества, в стандартных единицах ИДК-1 вычисляют по уравнению

Y 171-27,1 H,

где Y - показатель технологического

качества зерна с учетом качества клейковины, ИДК-1; Н - высота навески теста по шкале индикатора устройства ИКК 0,5/0,2, мм.

Ф.ормула изобретения 1. Способ определения технологических качеств зерна по физическим свойствам теста, предусматривающий размол зерна в муку, замешивание тес1739285

10

та заданной влажности с последующим деформированием навески теста при одноосном сжатии под действием груза постоянной массы в течение заданного интервала времени, отличающийся тем, что, с целью упрощения и сокращения времени, деформирование навески теста при одноосном сжатии осуществляют до момента достижения деформационного упрочнения навески теста под действием груза, массу М которого устанавливают из соотношения

f5

2/3

Г,

5

0

5

0

Mr- где га - масса навески теста, г;

К -2/э коэффициент пропорционалfanes сти, устанавливаемый с уче- 0 том вида продукта помола зерна по результатам испытания навесок теста массой ту для принятых в качестве базовых проб зерна и (или) муки преимущественно с клейковиной хорошего качества; размер массы груза, установленный из условия достижения при деформировании навески теста для принятых в качестве базовых проб зерна и(или) муки преимущественно с клейковиной хорошего качества, ориентационного упрочнения теста;

а технологическое качество зерна устанавливают с учетом качества клейковины по величине сопротивления навески теста деформированию под действием груза массой М в момент достижения деформационного упрочнения.

2. Способ по п. отличающийся тем, что влажность навески теста и время деформирования устанавливают в пределах диапазона 5 (соответственно kO - 43% и 60-120 с.

СопрыийъЯъмасть набесли геста pe xywu/jau0#t,so - ,л . лЛ

s - o i jОчЧач.

e HAK-f

Использование: селекционные станции и хлебоприемные пункты при определении качества зерна пшеницы и (или) хлебопекарной муки из него. Навеску теста влажностью 40,5-43% деформируют при одноосном сжатии под действием груза постоянной массы в течение 60-120 с. Массу груза определяют с учетом деформационного (ори- ентационного) упрочнения теста по расчетной формуле. О качестве клейковины судят по сопротивлению навески теста деформированию под действием груза с устанавливаемой по расчетной формуле массой. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. /

но us t/0

/0$ fM Bff

so

86 Sff-- 7S 10

6$

60

ss

50

tfl1-Ч«1 s

S0 SS 60 fS 70 S ft 8S 30 SS dff /0S/J0 /}j }&

0npefej e#ufi no wees™/ eo, tfrft-f

Фиг. 2

CKO bZeg.MjK-f

,9/10,01/