s

Cerealele

Capitolul 1 CEREALELE 1.1. Cultura cerealelor în lume 1.2. Sistematica cerealelor 1.3. Zonarea cerealelor în România 1.4. Standarde de calitate 1.5. Depozitarea cerealelor

1.1.

Cultura cerealelor în lume

Cerealele reprezintă grupa fitotehnică de plante cu cel mai mare areal de răspândire în toate zonele de cultură pe glob, implicit şi în România. Această grupă cuprinde: grâul, secara, orzul, ovăzul, porumbul, orezul, sorgul, meiul, care fac parte din familia Gramineae şi hrişca, ce face parte din familia Polygonaceae. Suprafaţa cultivată pe glob este de 710…740 mil. ha, ceea ce reprezintă circa 50% din suprafaţa arabilă a lumii (estimată de F.A.O. la 1,4…1,6 miliarde ha). Producţia mondială de cereale este de cca. 2000 mil. t (tabelul 1.1.), principalele cereale produse la nivel mondial fiind grâul, porumbul şi orezul (tabelul 1.2.). În UE-25 cea mai mare producţie este cea de grâu, urmată de cele orz şi porumb (tabelul 1.3.). Secara şi ovăzul sunt şi ele cereale importante, în UE-25 producându-se cantităţi importante, dacă le raportăm la producţia realizată la nivel mondial. Principalele culturi cerealiere din România (tabelul 1.4.) sunt porumbul (58,1% din suprafaţa arabilă în 2003) şi grâul (31,3%). Tabelul 1.1. Situaţia producţiei, exportului şi importului de cereale în perioada 2000-2006 Ţara / Regiunea SUA Canada Argentina Brazilia Africa de Sud India China Australia CSI Rusia Ucraina UE-25 Total în lume

2000 / 01 340 51 36 52 11 193 345 33 113 n.a. 23 258 1.841

2001 / 02 321 43 35 47 13 198 340 37 154 82 38 255 1.871

2002 / 03 294 36 32 57 12 169 343 17 158 84 38 265 1.817

Tehnologii generale în industria alimentară – Industria morăritului

2003 / 04 345 50 33 59 12 191 324 41 117 65 19 232 1.859

2004 / 05 386 52 41 53 15 189 355 33 150 75 41 289 2.035

2005 / 06 346 49 36 60 12 190 358 32 145 75 35 257 1.946 1

Cerealele

Tabelul 1.2. Producţia principalelor cereale (mil. t) produse la nivel mondial în perioada 2000-2006 Cereala Grâu total Grâu dur Porumb Orz Secară Ovăz Orez

2000 / 01 582* 33,5 588,5 132,9 19,1 26 398,2

2001 / 02 581 31,8 599 141,5 22,6 27 399

2002 / 03 567 34,6 601,7 133,9 20,3 25,7 377,2

2003 / 04 554 37,6 523,7 142,5 14,0 26,6 391,2

2004 / 05 624 41,3 708,9 153,0 17,0 25,7 401,1

2005 / 06 611 35,1 671,9 133,8 23,1 23,6 406,1

Tabelul 1.3. Producţia principalelor cereale (mil. t) produse la nivelul UE-25 în perioada 2000-2006 Cereala Total cereale Grâu Orz Porumb Secară Ovăz

2000 / 01

2001 / 02

2002 / 03

2003 / 04

2004 / 05

2005 / 06

254,033

254,192

258,101

228,459

284,481

252,308

123,011 58,018 43,433 10,389 8,558

113,794 57,352 48,467 12,014 8,299

123,135 56,304 46,790 9,267 9,234

106,736 54,650 39,326 7,005 8,613

135,668 61,644 52,847 9,995 8,637

122,469 52,714 47,295 7,772 7,595

Tabelul 1.4. Producţia principalelor cereale (mil. t) produse în România, în perioada 2000-2003 Cereala Total cereale Grâu şi secară Orz Ovăz Porumb Sorg Orez

2000 / 01 10.477,5 4.456,2 867,0 243,8 4.897,6 1,5 3,6

2001 / 02 18.870,9 7.763,8 1.580,0 382,4 9.119,2 5,6 1,5

2002 / 03 14.356,5 4.441,1 1.160,4 327,4 8.399,8 2,6 0,6

2003 / 04 12.964,4 2.496,4 540,8 323,1 9.577,0 5,0 0,3

1.2. Sistematica cerealelor Grâul Aparţine genului Triticum, clasa Monocotyledonopsida, ordinul Graminalis, familia Gramineae. Genul Triticum cuprinde un număr mare de forme sălbatice şi cultivate, clasificate pe baza anumitor criterii. Cea mai frecventă clasificare este cea genetică, după numărul de cromozomi: ¬ grupa diploidă (2n = 14 cromozomi) – Triticum monococcum, ¬ grupa tetraploidă (2n = 28 cromozomi) – Triticum timopheevi, Triticum turgidum, ¬ grupa hexaploidă (2n = 42 cromozomi) – Triticum aestivum (cuprinde 5 subspecii, printre care şi ssp. vulgare (grâul comun). Tehnologii generale în industria alimentară – Industria morăritului

2

Cerealele

În prezent se cunosc trei criterii de clasificare a grâului: • duritatea bobului ¬ grâu dur – necesită pentru măcinare o cantitate mai mare de energie decât grâul moale, deoarece fiecare bob necesită o cantitate mai mare de energie pentru sfărâmare, ¬ grâu moale. • prezenţa sau absenţa pigmenţilor roşiatici în învelişurile exterioare ale bobului ¬ grâu roşu, ¬ grâu alb. • perioada de însămânţare ¬ grâu de iarnă – este însămânţat toamna, încolţeşte primăvara, se recoltează vara, ¬ grâu de primăvară – este însămânţat primăvara, se recoltează spre sfârşitul verii sau toamna. În ţara noastră se cultivă doar soiuri româneşti, recomandate pentru fiecare zonă geografică. Aceste soiri se grupează după potenţialul genetic al calităţii de panificaţie, în baza recomandărilor făcute de “Institutul de testare şi înregistrare a soiurilor” din subordinea Ministerului Agriculturii, Pădurilor şi Dezvoltării Rurale. Secara Secara face parte din familia Gramineae, genul Secale L., Secale cereale fiind specia cultivată în general, dar cantităţi mici de Secale fragile sunt cultivate în sud-vestul Asiei. Secara cultivată este considerată o cultură destul de omogenă, toate soiurile aparţinând unei singure varietăţi – vulgare. În prezent lista oficială a soiurilor şi hibrizilor de plante de cultură de la noi din ţară cuprinde 11 soiuri de secară, din care unul, soiul Ergot, este cultivat numai pentru producerea scleroţilor de Claviceps purpurea. Porumbul Face parte din familia Gramineae, subfamilia Panicoidae, tribul Maydeae, specia Zea mays. Din acelaşi trib, pe lângă genul Zea, fac parte 8 genuri, din care importante pentru filogenia porumbului sunt două: Euchlena şi Tripsarum, ambele răspândite în America. În funcţie de structura endospermului şi caracterele ştiuletelui, specia Zea mays cuprinde mai multe convarietăţi: • Zea mays indurata – porumbul cu bobul tare, neted, lucios, cu zona coronară rotundiformă. Partea periferică a bobului este cornoasă, iar la interior este amidonoasă. Boabele au diferite culori: albe, galbene, portocalii, roşii. Provine din zona muntoasă a Americii Centrale. • Zea mays identata – porumbul dinte de cal, cu boabe mari care în zona coronară prezintă o adâncitură. În secţiune boabele au zona tare (cornoasă), dispusă periferic, iar zona coronară şi mijlocul sunt ocupate de stratul amidonos, care la maturitate se contractă determinând formarea adânciturii. Originea acestei convarietăţi este Mexicul, în prezent fiind predominant în lume. • Zea mays aorista – porumbul cu bob mic, cornos, utilizat pentru floricele. • Zea mays saccharata – porumbul zaharat, cu boabe zbârcite şi sticloase. • Zea mays amylacea – porumbul amidonos cu boabe mari, rotundiforme, cu endospermul amidonos predominant şi foarte puţin endosperm cornos, în zona coronară. Este răspândit în Peru şi Bolivia. • Zea mays amyleosaccharata – partea inferioară a boabelor amidonoasă, iar cea superioară cornoasă. Este răspândit în Peru şi Bolivia.

Tehnologii generale în industria alimentară – Industria morăritului

3

Cerealele

•

Zea mays ceratina – are bobul cornos, opac, cu aspect ceros, în loc de amidon conţine eritrodextrină. Răspândit în Asia şi Filipine. • Zea mays tunicata – are bobul îmbrăcat. Varietăţile de porumb se deosebesc după culoarea boabelor şi culoarea paleelor. În prezent, soiurile de porumb sunt puţin răspândite în cultură. Se folosesc pe scară largă hibrizii, introducerea lor în cultură a început în SUA în 1933, iar în ţara noastră după 1954. După modul de obţinere hibrizii pot fi: • simpli (H.S.), • dubli (H.D.), • triliniari (H.T.). Clasificarea hibrizilor în sistemul FAO, în funcţie de perioada de vegetaţie, cuprinde 9 grupe, fiecare având ca etalon durata de vegetaţie a unui hibrid american. Din cele 9 grupe, importanţă prezintă doar 6. Pentru constanţă în realizarea producţiilor, fiecare cultivator ar trebui să folosească 3-4 hibrizi diferiţi ca perioadă de vegetaţie. La alegerea acestora trebuie să se urmărească: ¬ să fie adaptat condiţiilor zonei în care urmează a fi cultivat, ¬ să ajungă la maturitate înainte de venirea brumelor de toamnă şi, pentru siguranţă în acest sens, să aibă necesarul de unităţi termice mai mic cu 150 faţă de potenţialul zonei, ¬ să fie rezistent la secetă, boli, dăunători, ¬ să aibă o bună rezistenţă la frângere şi o inserţie uniformă a ştiuleţilor. Orzul Specia de orz cultivată Hordeum sativum Jessen (Hordeum vulgare L.) cuprinde următoarele convarietăţi: • Convarietatea hexastichon Alef. – orzuri cu câte trei spiculeţe fertile la un călcâi al rahisului, • Convarietatea intermedium Körn – spiculeţe centrale fertile şi laterale total sau parţial sterile, • Convarietatea distichon Alef – spiculeţe centrale fertile şi laterale sterile, • Convarietatea deficiens Voss – spiculeţe centrale fertile şi laterale incomplete şi sterile Apar şi forme intermediare între covarietăţile menţionate, acestea fiind considerate convarietate aparte – convarietatea labile. Cele patru covarietăţi principale au numeroase varietăţi deosebite după caracterele plevelor, aristelor şi boabelor. În cultură sunt soiuri care se încadrează în varietăţile aparţinând la două convarietăţi: hexastichon şi distichon. Soiurile cultivate la noi în ţară se încadrează în: ¬ Convar. distichon: var. nutans (spic lax) şi var. erectum (spic dens), ¬ Convar. hexastichon var. pallidum (spic lax) şi var. parallelum (spic dens). Cele patru varietăţi menţionate au bobul gălbui, îmbrăcat în palee de culoare gălbuie şi au ariste aspre. Ovăzul Genul Avena face parte din tribul Avena Ness şi cuprinde numeroase specii grupate în două secţii: Avenastrum Koch (perene) şi Euavena Griseb (anuale, sălbatice şi cultivate). Cele mai importante specii: Avena sativa – cultivată şi Avena fatua L. – sălbatică. Avena sativa cuprinde numeroase varietăţi, din care mai importante sunt: mutica (spiculeţ nearistat şi boabe albe), aristata (spiculeţ aristat, palee albe), aurea (spiculeţe nearistate, boabe galbene). Tehnologii generale în industria alimentară – Industria morăritului

4

Cerealele

Sorgul Aparţine tribului Andropogoneae, genul Sorghum Adams, care cuprinde 31 de specii anuale şi perene. Sorgul cultivat aparţine speciei Sorghum vulgare Pers., sin. Sorghum bicolor (L) Moench., care se împarte, în raport cu modul de utilizare, în patru grupe: • Sorgul pentru boabe – cuprinde varietăţile: ¬ cafra (centru şi estul Africii), ¬ shallu (India, Africa de vest), ¬ hegarii (Sudan), ¬ durra (Africa centrală şi orientală), ¬ milo (Africa centrală şi orientală). • Sorgul pentru mături Sorghum vulgare var. tehnicum, • Sorgul zaharat Sorghum vulgare var. saccharatum, • Sorgul pentru furaj Sorghum vulgare var. sudanense. Pentru boabe se cultivă hibrizi de sorg. La noi în ţară se cultivă hibrizi simpli, cu panicul semicompact (cei pentru boabe), coacere rapidă şi uniformă. Meiul Majoritatea speciilor aparţin genurilor Setaria, Pennisetum, Eragrostis, Eleusine. Principala specie de mei cultivată este Panicum miliaceum. În prezent, în ţara noastră există în cultură soiuri româneşti şi străine, cu diverse recomandări – rezistente la secetă şi cădere, zonelor cu resurse termice şi hidrice sau zonelor cu deficit termic. Hrişca Aparţine din punct de veder botanic familiei Polygonaceae – Fagopyrum esculentum Moench., sin. Fapyrum sagittatum Gilib. Orezul Cel cultivat aparţine genului Oryza, specia Oryza sativa (orezul comun), care cuprinde 3 subspecii: • ssp. brevis – boabe scurte, de 3-4 mm lungime, • ssp. indica – boabe subţiri şi lungi, • ssp. japonica – boabe mari, ceva mai scurte, pline. Soiurile cultivate în prezent la noi în ţară aparţin ssp. japonica var. Italica; sunt soiuri precoce, caracterizate prin panicule nearistate, palee galbene, cariopse albe.

1.3.

Zonarea cerealelor în România

Suprafaţa cultivată şi producţia de cereale nu este uniform repartizată pe teritoriul ţării. Această situaţie este determinată de condiţiile pedo-climatice diferite existente în diferite zone ale ţării. Grâul Suprafaţa cultivată este repartizată în trei zone: zona de câmpie (zona I) cu 52 – 56%, zona colinară (zona II) cu 27 – 30% şi zona montană (zona III) cu 14 – 17% din suprafaţa totală. În 1998, în zona I producţia de grâu reprezintă 60,5% în zona a II-a 28,5% şi în zona a IIIa 11% din producţia totală.

Tehnologii generale în industria alimentară – Industria morăritului

5

Cerealele

Porumbul Principalul criteriu de zonare îl reprezintă constanta termică. Aceasta, în cazul porumbului, se obţine prin însumarea temperaturilor mai mari de 10ºC pe întreaga perioada de vegetaţie. Pe baza analizării datelor climatologice medii pe perioade lungi de timp, s-au stabilit în ţara noastră trei zone de cultură pentru porumb: • Zona I cuprinde arealele cu suma temperaturilor biologic active de 1400-1600ºC: Câmpia din sudul ţării, Dobrogea şi partea de sud a Podişului Moldovei, Câmpia de Vest, până la sud de Oradea. • Zona a II-a de cultură cuprinde suprafeţele cu resurse termice cuprinse între 12001400ºC. Zona include cea mai mare parte a Podişului Moldovei, o mică parte din zona de trecere de la Câmpia de Sud spre zona colinară a Carpaţilor Meridionali şi Câmpia din Nord-Vestul ţării. • Zona a III-a de favorabilitate are în vedere suprafeţele cu suma temperaturilor biologic active de 800-1200ºC. sunt cuprinse zonele subcolinare ale Carpaţilor Meridionali şi Orientali, podişul Transilvaniei, iar în nord depresiunea Maramureşului. Secara Poate fi cultivată în zone care sunt în general neprielnice altor cereale, fiind extrem de rezistentă iarna şi valorificând foarte bine solurile nisipoase sau acide, cu fertilitate redusă, zone cu climă rece şi umedă sau secetoase. În funcţie de gradul de satisfacere a cerinţelor agrobiologice ale secarei, în ţara noastră sunt delimitate următoarele zone mari de cultură: • Zona foarte favorabilă ocupă zonele submontane şi regiunile colinare limitrofe acestora, din Moldova, Muntenia, Oltenia şi Transilvania. Zona este caracterizată printr-un climat mai umed şi mai răcoros, cu soluri ce prezintă fertilitate naturală scăzută. • Zona favorabilă ocupă suprafeţele colinare şi de podiş din Moldova, din partea de nord a Olteniei şi a Munteniei precum şi partea centrală şi de vest a Podişului Transilvaniei. Zona prezintă un climat relativ mai călduros şi mai puţin umed decât cel din zonele submontane, soluri cu fertilitate mijlocie, erodate sau supuse eroziunii. • Zona puţin favorabilă cuprinde Câmpia Română, Bărăganul, Dobrogea şi Câmpia Banatului. Condiţiile de climă şi sol sunt foarte favorabile dar cultura secarei este limitată, în aceste zone cultivându-se alte cereale de toamnă care realizează producţii mai mari şi mai eficiente. În ultimii ani în ţara noastră s-au cultivat 30-45000 ha, suprafeţe răspândite în zonele umede şi răcoroase, pe soluri acide – 20000 ha, în zonele nisipoase – 15000 ha şi pe suprafeţe mai mici în alte zone – 5000 ha. Orzul Orzul de toamnă se cultivă în zonele de stepă şi silvostepă, iar orzoaica de primăvară în zonele răcoroase şi umede. Cele mai bune zone de cultură a orzului sunt: Câmpia de Vest, sudul Olteniei şi Munteniei, Câmpia Bărăganului, Dobrogea, Silvostepa Moldovei şi Transilvaniei. Ovăzul Zonele cele mai favorabile pentru cultura ovăzului sunt: Podişul Transilvaniei, Câmpia de Vest, Podişul Getic şi Depresiunea Jijiei.

Tehnologii generale în industria alimentară – Industria morăritului

6

Cerealele

Sorgul Zonele cele mai favorabile sunt în câmpiile din sudul Munteniei şi Olteniei, Câmpia Banatului şi Câmpia Centrală a Moldovei, având, în mare parte, acelaşi areal de răspândire ca şi porumbul. Orezul Condiţii favorabile de cultivare sunt întâlnite în areale restrânse: • Zona favorabilă I este situată în lungul Dunării, în incintele îndiguite, pe o fâşie cu lăţimea de cca. 20 km la nord de Dunăre, de la Calafat la Brăila, în zona de influenţă a izotermei de vară de 22ºC, • Zona favorabilă II este situată în luncile râurilor Siret, Buzău, Ialomiţa, Olt, precum şi în Banat, în vestul judeţului Timiş, delimitată de izoterma de vară de 21ºC. Meiul În cultură principală pentru boabe este recomandat în zonele de câmpie din sud, Câmpia Transilvaniei şi în Moldova. În cultură succesivă pentru furaj, se recomandă a fi cultivat în câmpiile din sud şi vest.

1.4. Standarde de calitate Existenţa unui număr mare de tipuri de grâu a impus dezvoltarea sistemului de clasificare a grâului. Grâul se clasifică după particularităţile botanice şi biologice, culoare şi sticlozitate în grade, clase şi subclase, tipuri şi subtipuri. În SUA există opt clase de grâu definite în Grain Standards of the United States: HRS, HRW, SRW, durum, alb tare, alb moale, grâu neclasat şi amestec de grâu (tabelul 1.7.). Fiecare clasă este împărţită în subclase, iar subclasele se împart în cinci grade. Gradele au la bază puritatea grâului, procentul de boabe deteriorate sau defecte şi de impurităţi. Tabelul 1.7. Principalele clase de grâu din SUA Clasa HRD grâu tare, roşu, de iarnă SRW grâu moale, roşu, de iarnă HRS grâu tare, roşu, de primăvară grâu tare, alb

grâu moale, alb

Caracteristici generale conţinut mare de proteine, gluten puternic, capacitatea mare de absorbţie a apei conţinut redus de proteine, gluten slab, capacitatea mică de absorbţie a apei conţinut foarte mare de proteine, gluten puternic, capacitatea mare de absorbţie a apei conţinut mare de proteine, gluten puternic, capacitatea mare de absorbţie a apei, învelişurile nu au pigmenţi conţinut redus de proteine, gluten slab, capacitatea mică de absorbţie a apei, învelişurile nu au pigmenţi

Tehnologii generale în industria alimentară – Industria morăritului

Utilizări generale pâine şi produse de panificaţie prăjituri, pişcoturi, produse de patiserie, plăcintărie, biscuiţi, crackers pâine, cornuri, produse de panificaţie pâine şi produse de panificaţie

tăiţei, crackers, vafele

7

Cerealele

Clasa grâu dur

Caracteristici generale conţinut mare de proteine, gluten puternic, capacitatea mare de absorbţie a apei

Utilizări generale paste făinoase

În Canada grâul se clasifică în şapte clase şi 19 grade; în Argentina există două tipuri majore de grâu şi patru grade iar în Australia există şapte tipuri şi trei grade majore. În Rusia grâul este împărţit în tipuri şi subtipuri iar grâul colectat se împarte pe clase în funcţie de o serie de indici: starea sănătăţii, sticlozitatea, conţinutul şi calitatea glutenului, masa hectolitrică, impurităţi, boabe încolţite. Secara cultivată în diferite zone ale lumii este clasificată pe tipuri sau grade. În fiecare din cazuri clasificarea este făcută pe baza unor caracteristici fizice ale boabelor şi ale masei de cereale în ansamblu, acest lucru facilitând comerţul cu secară. În C.E.E. pentru fiecare campanie agricolă sunt stabiliţi indicii minimi de calitate (tabelul 1.8.). Tabelul 1.8. Condiţii minime de calitate pentru secară C.E.E. Indici de calitate Umiditate, % max Corpuri străine, % max, din care: - boabe sparte - corpuri străine albe, din care: boabe arse prin uscare - boabe germinate (încolţite) - alte impurităţi , din care: seminţe străine (buruieni) Ergot, % max Masa hectolitrică, kg/hl

Condiţii admisibile 14,5 12 5 5 3 6 3 0,1 0,05 68

Există ţări în Europa, în a căror standard de secară sunt incluse şi valori minime ale unor indici prin care se apreciază calitatea de panificaţie a acesteia (spre exemplu cifra de cădere). În România cerealele sunt clasificate pe grade (trei grade pentru grâul din clasele A ş B, grâul dur şi porumb, şi două grade pentru secară). Factorii de gradare sunt conţinutul de impurităţi, de boabe cu defecte, spărturi. Condiţiile minime de calitate pentru grâul destinat consumului uman şi care face obiectul unor tranzacţii comerciale sunt prevăzute în SR ISO 7970/2001 (tabelul 1.9.). Tabelul 1.9. Caracteristici de calitate pentru grâu Caracteristici Generale şi senzoriale

Sanitare

Valori maxime sau minime admise Boabe sănătoase, curate, fără mirosuri străine sau alte mirosuri care să indice alterarea acestora. Seminţele nu trebuie să conţină aditivi, substanţe toxice, reziduuri de pesticide sau alţi contaminanţi care pot afecta sănătatea umană. Nivelurile maxime admise sunt în concordanţă cu cele stabilite de FAO/OMS Codex Alimentarius Comission.

Tehnologii generale în industria alimentară – Industria morăritului

8

Cerealele

Caracteristici

Valori maxime sau minime admise Grâul trebuie să fie liber de insecte vii.

Fizico-chimice Umiditate Densitate volumică Impurităţi Boabe sparte Boabe şiştave Boabe avariate Boabe atacate de dăunători Alte cereale Corpuri străine Corpuri străine anorganice Seminţe dăunătoare şi/sau toxice, boabe cu mălură şi cornul secarei Seminţe toxice Cornul secarei Cifra de cădere

≤ 15,5% (pentru anumite destinaţii legate de climă, durată dd etransport şi depozitare sunt necesare valori mai scăzute) ≥ 70 kg/hl 7 8 1 2 3 2 0,5 0,5 0,05 0,05 ≥ 160 s

Condiţiile de calitate pentru secară sunt precizate în STAS 984-72. Acest standard face referiri la masa hectolitrică (min 70kg/hl), conţinutul de grâu (max 10%), conţinutul de impurităţi (max 4%). Porumbul folosit la obţinerea mălaiului are indicii de calitate precizaţi în SR 5446/1994 (tabelul 1.10.) Tabelul 1.10. Caracteristici de calitate pentru porumb Condiţii tehnice Aspect Culoare Miros Gust Umiditate, % Corpuri străine (tot ceea ce nu este porumb), % max, din care: - corpuri inerte (minerale şi organice), % max - seminţe de alte plante de cultură Boabe de porumb cu defecte, % max, din care: - boabe de porumb alterate, % max - boabe de porumb arse-încinse, % max

Categoria I II caracteristic porumbului sănătos de la alb-gălbuie la galben-portocalie, caracteristică soiului sau hibridului respectiv caracteristic, fără miros de încins, mucegai sau alte mirosuri străine dulceag 17 17 2,0 1,5 0,5

0,5

0,5 3,0

0,5 5,0

1,0 nu se admite

1,0 1,0

Tehnologii generale în industria alimentară – Industria morăritului

9

Cerealele

Condiţii tehnice Spărturile mici de porumb care trec prin ciurul nr. 4R, STAS 1078 şi rămân pe ciurul nr. 2R, STAS 1078, % max Spărturile mari de porumb care rămân pe ciurul nr. 4R, STAS 1078, % max Indice de plutire, % max Infestare cu dăunători ai produselor depozitate (exemplare adulte vii)

Categoria I

II

2,5

3,0

2,0

8,0

50

65 nu se admite

1.5. Depozitarea cerealelor Depozitarea cerealelor se realizează în silozuri sau magazii, dar practicile moderne includ utilizarea silozurilor etanşe, care pot fi tratate cu bioxid de carbon sau azot pentru reducerea infestării şi încetinirea respiraţiei. Spaţiile de depozitare a cerealelor trebuie să îndeplinească anumite condiţii: • să fie uşor accesibile, • să ofere un spaţiu de depozitare uscat, • să permită aerarea mecanică a produselor depozitate, • să permită controlul cerealelor în timpul depozitării. În timpul depozitării în masa de cereale au loc o serie de procese fizice şi biochimice: maturizarea după recoltare, respiraţia, încingerea şi germinarea. Cele mai multe procese conduc la degradarea calităţii cerealelor, la pierderi în greutate. Ansamblul de măsuri tehnice care se aplică pentru dirijarea proceselor fizice şi biochimice din masa de boabe, în scopul păstrării în bune condiţii a acestora, reprezintă conservarea cerealelor. Perioada în care seminţele îşi menţin însuşirile germinative, tehnologice şi alimentare se numeşte longevitate. Longevitatea tehnologică depinde de condiţiile de depozitare şi de calitatea iniţială a produselor. În condiţii normale de depozitare cerealele îşi menţin puterea de germinaţie timp de 5-10 ani. ¬ Maturizarea după recoltare În condiţii corespunzătoare de conservare, în prima etapă a depozitării se înregistrează o creştere a capacităţii de germinaţie şi se îmbunătăţesc însuşirile tehnologice ale cerealelor. Complexul de procese care au loc în cereale în timpul conservării şi care duc la îmbunătăţirea însuşirilor tehnologice şi seminale poartă denumirea de maturizare după recoltare. În momentul în care devin mature din punct de vedere fiziologic şi intră în stare de repaus, activitatea enzimatică şi intensitatea respiraţiei cerealelor scade. Factori care influenţează maturizarea după recoltare sunt umiditatea şi temperatura (valorile pozitive ale temperaturii, şi mai ales valorile de 15-30ºC, favorizează procesul de maturizare). ¬ Respiraţia masei de boabe Cerealele sunt organisme vii. Ele respiră, iar în anumite condiţii germinează. Procesele de respiraţie ale boabelor au loc la nivelul fiecărei celule şi servesc drept sursă de energie. Cu toate acestea, dacă nu este menţinută la un nivel scăzut, respiraţia poate produce cantităţi importante de căldură. O altă consecinţă importantă a respiraţiei o reprezintă Tehnologii generale în industria alimentară – Industria morăritului

10

Cerealele

pierderile în greutate a substanţei uscate din boabe; mărimea pierderilor depinde de umiditatea şi temperatura masei de boabe, de durata de conservare. ¬ Încingerea masei de boabe Degajările de căldură, cumulate cu conductivitatea şi difuzivitatea termică scăzute ale masei de cereale, duc la acumularea căldurii şi la producerea încingerii, cu efecte negative asupra calităţii şi cantităţii de cereale depozitate. Factorii care influenţează respiraţia sunt: umiditatea, temperatura şi disponibilitatea oxigenului. În timpul procesului de încingere, temperatura masei de boabe creşte, ajungând până la 55-65ºC şi, în unele situaţii, până la 70-75ºC. În aceste condiţii în masa de boabe au loc modificări profunde, care duc la pierderea însuşirilor tehnologice şi seminale şi la transformarea acesteia într-un monolit de culoare închisă. Variaţia temperaturii în timpul procesului nu este constantă în timp: • în prima parte viteza de creştere este mai mică datorită procesului de respiraţie. Pe măsura creşterii temperaturii masei de boabe cantitatea de căldură formată depăşeşte cantitatea de căldură cedată în spaţiul înconjurător, ducând la apariţia focarelor de încingere. Căldura acumulată se transmite în porţiunile vecine, are loc activarea proceselor fiziologice şi apariţia de noi focare de încingere. • intensitatea respiraţiei creşte brusc în momentul în care temperatura masei de boabe atinge limita maximă pentru microflora mezofilă (25-30ºC). Din acest moment intensitatea respiraţiei creşte brusc, temperatura masei de boabe ajunge la 50-60ºC. • procesul de încingere încetează în momentul în care temperatura atinge valorile la care funcţiile vitale ale microflorei mezofile încetează. ¬ Germinarea boabelor în timpul conservării Se produce în cazul absorbţiei de apă capilară, care permite depăşirea procesului de îmbibare cu apă şi începerea germinării (chiar la umiditatea maximă de echilibru de 3236% germinarea nu este posibilă).

Tehnologii generale în industria alimentară – Industria morăritului

11

Structura anatomică a cerealelor

Capitolul 2 STRUCTURA ANATOMICĂ A CEREALELOR Boabele de cereale au o compoziţie anatomică asemănătoare. Structura şi compoziţia anatomică a boabelor de cereale sunt prezentate în figura 2.1., respectiv tabelul 2.1. Tabelul 2.1. Compoziţia anatomică a principalelor cereale Partea anatomică Bobul întreg Învelişul floral Pedicel Învelişul fructului Învelişul seminal Stratul aleuronic Endospermul Germenul

Grâu 100 4,4 2,1 8,3 82,4 2,8

Secară 100 4,8-5,5 1,9-2,8 10-13 75-79 3,4-4

Porumb 100 0,8-1,4 4,4-6,2 79,7-83,5 10,2-14,1

Ovăz 100 27 3,19 2-2,4 12,8-14 49,6-52 3-4

Orez 100 18-22 1,2-1,5 4-6 66-70 4-6

Grâul (figura 2.2.) are formă ovoidală cu o lungime ce depinde de varietate şi soi, precum şi de localizarea lui în spic şi de dezvoltarea acestuia. Suprafaţa bobului pe faţa dorsală este netedă, cu excepţia zonei de ataşare în spic, unde învelişul fructului este zbârcit, peste locul unde este situat embrionul. Bobul de grâu are pe suprafaţa ventrală un şănţuleţ, care la majoritatea boabelor, poate pătrunde până aproape de centrul bobului. • Pericarpul Formează un strat subţire, protector care acoperă întreg bobul. ¬ Pericarpul extern Suprafaţa exterioară a pericarpului este acoperită de un strat de celule, epiderma, cu excepţia regiunii de ataşare. Celulele sunt alungite, dar în dreptul bărbiţei sunt la fel de lungi şi de largi. Deasupra epidermei, în exteriorul bobului există o cuticulă subţire, relativ impermeabilă la apă, care însă ca urmare a frecărilor, lovirilor, poate fi deteriorată, spartă. Hypoderma este un strat de celule foarte comprimat de celulele epidermei. Stratul cu resturi de celule cu pereţi subţiri (celule interioare hypodermei) uşurează migrarea apei şi favorizează separarea pericarpului exterior de cel interior. La capătul opus zonei de ataşare multe din celulele epidermei sunt modificate formând fire care alcătuiesc bărbiţa. ¬ Pericarpul intern Stratul de celule intermediare este prezent mai ales la capetele bobului: bărbiţa 1-2 rânduri de celule turtite, embrionul 1-2 rânduri de celule late şi unite între ele. Stratul de celule oblice este dispus pe cea mai mare parte a suprafeţei bobului (celule alungite, strâns unite, formează şiruri ce merg pe toată lungimea bobului). Stratul de celule tubulare dispuse paralel cu axa longitudinală a bobului şi au spaţii libere între ele.

Tehnologii generale în industria alimentară – Industria morăritului

12

Structura anatomică a cerealelor

- pericarp (învelişul fructului) - epiderma (epicarp) - extern - hypoderma - rest de celule cu pereţi subţiri - intern

- strat de celule intermediare - strat de celule rotunde - strat de celule tubulare

- sămânţa

bobul de cereale (cariopsa)

- învelişul seminal (testa) şi stratul pigmentar - stratul nucellar (strat hyalin) - endosperm

- strat aleuronic - endosperm amidonos - scutellum

- plumula

- germene (embrion)

- epithelium - parenchyma - ţesut provascular

- ax embrionar

(acoperită de coleptil)

- rădăcini primare (acoperite de coleoriză)

- rădăcini secundare - epiblast

Figura 2.1. Structura anatomică a boabelor de grâu

1 1 2 3

2.2 2.3

6

6

7

2.1 4 5

7.1

8.1 8.2 8 8.3

Figura 2.2. Secţiune prin bobul de grâu 1-bărbiţă, 2-pericarp, 2.1-epicarp, 2.2-mezocarp, 2.3-endocarp, 3-înveliş seminal, 4-strat pigmentar, 5-strat hialin, 6-strat aleuronic, 7-endosperm, 7.1-celule mari în interiorul cărora se află granule de amidon, 8-embrion, 8.1-scutellum, 8.2-muguraş, 8.3-radicelă • Învelişul seminal şi stratul pigmentar Formează un înveliş complet împrejurul seminţei. Învelişul seminal (provine din ovarul florii) este strâns legat de stratul de celule tubulare şi stratul nucellar. Este format dintr-o cuticulă externă, un strat colorat şi cuticulă internă.

Tehnologii generale în industria alimentară – Industria morăritului

13

Structura anatomică a cerealelor

• Stratul hyalin Provine din pereţii ovarului florii. Se află între învelişul seminal şi stratul aleuronic şi este strâns unit cu amândouă. Îmbracă întreg bobul cu excepţia zonei în care se află embrionul. Este format din celule fără culoare, foarte puternic comprimate, cu pereţii îngroşaţi. •

Endospermul ¬ Stratul aleuronic Este format din celule mari, cubice cu pereţi îngroşaţi în care se găsesc numeroase grăuncioare foarte mici cu aleuronă şi picături de substanţe grase. Celulele stratului cu aleuronă conţin, de asemenea, multă plasmă, cu mici vacuole în care se acumulează proteinele. ¬ Endospermul amidonos Este partea anatomică principală a bobului de grâu. Celulele sale sunt umplute cu multe granule de amidon prinse într-o reţea proteică. Celulele endospermului sunt de trei tipuri: 3 periferice (lângă stratul aleuronic) – conţin granule de amidon de dimensiuni intermediare, 3 prismatice – conţin granule de amidon mari lenticulare, ovale până la circulare în contur 28-33 µm, max. 50 µm. Între granulele mari sunt numeroase granule mici, sferice 2-8 µm, 3 celule centrale – conţin celule mari şi celule mici, ocupă porţiunea centrală a bobului, granulele de amidon sunt ca cele de la celulele prismatice. În endospermul amidonos pot apare zone distincte sticloase şi făinoase. În zona sticloasă apar granule de amidon rotunde şi separate de o cantitate considerabilă de material proteic, în zona făinoasă ele sunt strâns legate pe multe laturi, astfel că lasă un spaţiu mai mic pentru materialul proteic, iar din cauza aceasta rămân şi spaţii libere. Pereţii celulelor endospermului sticlos sunt mai groşi decât la grânele moi. S-a constatat că în cazul grâului moale, la limita de separare dintre granulele de amidon şi proteine, se găseşte o fracţiune proteică denumită friabilină care reduce adezivitatea dintre cele două componente chimice. În cazul grâului dur această fracţiune proteică nu există. • Embrionul Este alcătuit este alcătuit din muguraş – situat la partea superioară, radicelă – aşezat la partea inferioară în continuarea hipocotilului şi scutellum – situat în partea dinspre endosperm. ¬ Muguraşul (plumula) Constă dintr-o tulpină apex şi mai multe frunze embrionare. Aceste frunze sunt îmbrăcate de coleptil, un înveliş sub formă de teacă. El este acoperit de o cuticulă foarte fină, cu excepţia vârfului, în dreptul căruia există un mic por, prin care frunzele ies afară în timpul germinării. Pe tulpina apex există noduri şi internoduri. Internodurile sunt extrem de scurte, din ele apar frunzele. ¬ Hipocotilul Leagă muguraşul din partea superioară cu radicela din partea inferioară şi cu scutellumul dinspre interior. ¬ Radicela (rădăciniţa) Constă dintr-o rădăciniţă principală şi 2-4 secundare. Vârful rădăciniţei este alcătuit din celule merismatice, protejate de celule mari, parenchimatice, care formează coleoriza. ¬ Scutellumul (scuteluţul)

Tehnologii generale în industria alimentară – Industria morăritului

14

Structura anatomică a cerealelor

Are formă de scut sau de disc şi constă din celule parenchimatice rotunjite, fiind înconjurat de un strat de celule cilindrice – epiteliul, la un cap mai rotunjite, iar la celălalt mai ascuţite, care pătrund în parenchimul endospermului. Porumbul are aceleaşi componente anatomice ca şi bobul de grâu. La pericarp, la marginea dintelui şi deasupra germenului, se găseşte regiunea de ataşare a mătăsii, care apare ca o protumberanţă a pericarpului. Ea conţine baza firului de mătase. În partea de jos a bobului se găseşte zona de ataşare a bobului la ştiulete (vârful bobului, pedicel). Tegumentul seminal acoperă în întregime germenul şi endospermul, cu excepţia porţiunii de la baza bobului. În zona de la baza bobului se continuă cu stratul hyalin. Acesta este format din două rânduri de celule, este împărţit în hyalinul superior şi hyalinul inferior, cu un spaţiu larg cu aer între ele. La ruperea vârfului partea inferioară a stratului hyalin se detaşează. Stratul aleuronic este un strat superficial, format dintr-un rând de celule mari care în apropierea germenului se micşorează treptat dar nu dispare complet. Acest strat poate fi puternic colorat în roşu sau albastru, sau poate fi incolor. În cazul porumbului se deosebesc două tipuri de endosperm (figura 2.3.): 3 endospermul cornos – textură tare, translucid, zona cornoasă se găseşte plasată pe părţile laterale şi la baza bobului, 3 endospermul făinos – textură moale, relativ opacă, zona făinoasă ocupă partea centrală a bobului. 1 2 3 4 5 6

Figura 2.3. Secţiune longitudinală prin bobul de porumb 1-înveliş pericarpic, 2-înveliş seminal, 3-strat aleuronic, 4-endosperm cornos, 5-endosperm făinos, 6-embrion, 7-vărful bobului

7

În funcţie de varietatea de porumb cele două tipuri de endosperm se găsesc în anumite proporţii. În general porumbul amidonos are puţin endosperm cornos sau deloc, porumbul everta, pe de altă parte, conţine o cantitate mare de endosperm cornos, care formează o coajă groasă în jurul unui mic sâmbure central al endospermului făinos. Porumbul indentata (raport 2:1) şi indurata ocupă locuri intermediare între porumbul amidonos şi everta. Textura cornoasă are cu 1,5-2% mai multă proteină decât textura făinoasă. În toate celulele din endosperm se găsesc granule de amidon, cu excepţia zonei dintre stratul hyalin şi baza scutellumului, celulele de aici conţin un material fibros. Secara are aceeaşi structură anatomică ca şi grâul. Se remarcă faptul că membranele cu pereţi îngroşaţi, culoarea densă, cafenie a tegumentului seminal şi culoarea bobului în Tehnologii generale în industria alimentară – Industria morăritului

15

Structura anatomică a cerealelor

ansamblu fac ca sticlozitatea bobului să fie însă greu vizibilă de la suprafaţa acestuia. Sectoarele cu sticlozitate mai evidentă ale bobului de secară sunt distribuite fie uniform în tot endospermul, fie sub formă de inel la periferie, endospermul făinos existând în acest caz numai în partea centrală a bobului. Ovăzul are fructul îmbrăcat în palee: paleea inferioară acoperă cam ¾ din fruct, iar cea superioară restul. Plevele sunt diferit colorate (albicios-gălbui-brun-cenuşiu-negricios) şi nu sunt concrescute cu bobul decât la partea inferioară. Se deosebesc 5 tipuri de boabe, a căror formă rămâne neschimbată, indiferentă de condiţiile de vegetaţie (tipul suedez, german, sovietic, alungit, aciform). Bobul decojit este de 5-11 mm lungime, fusiform, cu şanţ pe partea inferioară. El este acoperit pe toată suprafaţa de perişori fini şi scurţi. Învelişul florar (pleve) este format din epidermă, hypodermă, parenchimul spongios, epiderma internă. Endospermul conţine granule de amidon simple, colţuroase 2-12 µm, multiple, rotunjite sau eliptice 15-20 µm, care conţin granule mici de 5-7 µm. Orezul are fructul de formă elipsoidală, învelit în palee, concrescute cu bobul. Paleele sunt eliminate prin decorticare, sunt formate din: fire de perişori ce apar atât la stratul de epidermă superior cât şi la cel interior, epiderma exterioară, hypoderma, epiderma interioară. Învelişul fructului nu apare concrescut cu învelişul floral decât în anumite puncte, ceea ce ajută la eliberarea boabelor din pleve. Învelişul seminal se separă foarte greu de pericarp, constituie o membrană de protecţie pentru corpul amidonos. Perispermul este format din celule colorate care conţin un pigment specific. Endospermul amidonos este format din granule de amidon în reţea proteică. La majoritatea soiurilor în interiorul bobului se află o zonă făinoasă aproape opacă denumită “pancia bianca”, zonă mai săracă în amidon, însă cu multă dextrină şi maltoză decât restul endospermului. Prezenţa acestei pete albe este considerată ca un defect şi se caută a se obţine soiuri la care această pată să fie mai mică sau chiar să fie lipsă.

Tehnologii generale în industria alimentară – Industria morăritului

16

Compoziţia chimică şi biochimică a cerealelor

Capitolul 2 COMPOZIŢIA CHIMICĂ ŞI BIOCHIMICĂ A CEREALELOR Compoziţia chimică a boabelor de cereale depinde de tipul cerealei dar şi de soi, varietate, formă, mărimea boabelor. Clima, compoziţia solului, fertilizatorii folosiţi, practicile agrotehnice influenţează, de asemenea, depunerea constituenţilor chimici în interiorul boabelor de cereale. Componentele chimice ale cerealelor se găsesc distribuite neuniform în diversele componente ale structurii anatomice ale boabelor. Datorită acestui fapt făina, obţinută prin măcinarea industrială a grâului şi a secarei, are o compoziţie ce depinde de gradul de extracţie (tabelul 3.1.). Tabelul 3.1. Compoziţia chimică a făinii de grâu şi a făinii de secară de diferite grade de extracţie Component, g/100g produs cu u=15% Proteine Lipide Amidon Fibre Tiamină, u.i./g Riboflavină, µg/g Cenuşă Potasiu Calciu Magneziu Fier Fosfor

Secară

Grâu Manitoba

100

85

75

60

100

85

75

42

7,98 1,98 69 1,56 1,45 2,9 1,72 412 31,5 92 2,7 359

7,3 1,64 73 0,84 0,98 2,0 1,04 203 26,1 45 1,97 193

6,67 1,33 75 0,48 0,8 1,4 0,72 172 19,5 26 1,72 129

5,64 1,01 78 0,22 0,85 0,51 140 15,3 16 1,32 78

13,64 2,49 63 2,15 1,18 1,7 1,53 312 27,6 141 3,81 350

13,57 1,7 67,2 0,33 0,92 1,0 0,75 146 18,5 61,8 188

13,1 1,32 69,5 0,1 0,29 0,7 0,44 87 13,1 30,4 109

11,8 0,86 71,2 urme 0,09 0,5 0,34 71 11,1 21,5 82

Substanţele proteice În structura proteinelor intră: albuminele, globulinele, prolaminele, glutelinele. Fiecare din aceste structuri pot fi formate din 1-4 componente distincte, separate prin diferite procedee, componente caracterizate de indicatori fizici. • Albuminele au caracter slab acid, solubile în apă şi în soluţii diluate de electroliţi. Cu apa formează soluţii coloidale, din care albuminele precipită sub acţiunea unor soluţii concentrate de sulfat de amoniu, clorură de sodiu, sulfat de magneziu, precum şi sub acţiunea căldurii. În grâu şi secară albuminele se găsesc sub formă liberă în stratul aleuronic şi în învelişul boabelor, şi sub formă de nucleat de albumină în embrion. În boabele de ovăz se găseşte în cantitate extrem de mică. • Globulinele sunt insolubile în apă dar se dizolvă cu uşurinţă în soluţii apoase de electroliţi (NaCl, Na2SO4) şi în baze diluate.

Tehnologii generale în industria alimentară – Industria morăritului

17

Compoziţia chimică şi biochimică a cerealelor

Din soluţiile saline, globulinele precipită atunci când se adaugă cantităţi mari de apă sau când se măreşte concentraţia soluţiei respective. O dată cu fierberea soluţiilor globulinele coagulează, însă mai greu decât albuminele. Globulinele se găsesc în grâu şi secară sub formă de nucleat de globulină în germene, iar sub formă liberă şi în celelalte părţi anatomice ale bobului. În ovăz acest tip de proteină se găseşte în cantitatea cea mai mare, faţă de celelalte holoproteine, în special în stratul aleuronic, învelişul seminal şi embrion. • Prolaminele sunt substanţe insolubile în apă, greu solubile în soluţii de săruri şi solubile în alcool de diferite concentraţii. Toate prolaminele sunt solubile în alcool etilic 5080%, cu excepţia prolaminei din porumb, care este solubilă în alcool 96%. Sunt de asemenea solubile în alcool metilic, propilic, benzilic. • Glutelinele ca şi prolaminele au caracter acid. Sunt proteine insolubile în apă, alcool şi soluţii de săruri, care însă se dizolvă în soluţii diluate de alcalii, din care pot fi precipitate printr-o slabă acidulare. Se găseşte repartizată neuniform în endosperm, conţinutul ei crescând de la centru către periferia endospermului. Prolaminele şi glutelinele participă la formarea glutenului în cazul grâului. Glutenul reprezintă masa proteică, cu proprietăţi vâsco-elastice, obţinută prin spălarea cu apă a aluatului din făină de grâu. 2/3 din gluten reprezintă apă iar 1/3 substanţă uscată glutenină, gliadină, substanţe minerale, amidon, albumine, globuline, lipide, glucide solubile. Amidonul şi lipidele se leagă prin legături destul de rezistente de proteinele din gluten şi conferă anumite caracteristici fizico-chimice acestuia. Glutenina şi gliadina se găsesc în raport de 3:1 şi prin determinări cantitative s-a constatat că aminoacizii care predomină în proteinele glutenice sunt acidul glutamic şi prolamina. Gliadina şi glutenina din secară nu formează gluten. Astfel, dacă se aplică şi la secară metoda de spălare a aluatului ca la făina de grâu, nu se obţine gluten. Explicaţia acestui fenomen este atribuită: • proporţiei oarecum diferită, în care se găsesc aminoacizii în compoziţia acestor două proteine, în comparaţie cu grâul, • proporţiei gluteninei şi a gliadinei în masa endospermului, diferită de cea din grâu, • prezenţei pentozanilor în proporţie mare, care împiedică formarea glutenului, • deosebirii pH-ului izoelectric a celor două proteine, şi influenţei pH-ului celorlalte combinaţii, • solubilităţii gliadinei şi gluteninei, datorită existenţei în aceste proteine a unui număr mai mare de grupări hidrofile, ceea ce dovedeşte uşoara lor solubilitate. Pe lângă incapacitatea formării glutenului, proteinele secarei nu au nici capacitatea de a absorbi şi menţine apa în aluat. Principala fracţiune proteică a bobului de porumb este prolamina sa – zeina. Raportul conţinutului de substanţe proteice din zona cornoasă, faţă de cele din zona făinoasă este 1,13. Conţinutul de proteine din principalele cereale este prezentat în tabelul 3.2. Proteinele sunt distribuite neuniform în părţile anatomice ale boabelor de cereale (tabelul 3.3.) Tabelul 3.2. Conţinutul de proteine din principalele cereale(% faţă de total) Cereala

Total proteine

Grâu

10-15

Secară

9-14

Albumine 3-5 leucozină

Globuline 6-10 edestină

5-10

5-10

Tehnologii generale în industria alimentară – Industria morăritului

Prolamine 40-50 gliadină 30-50 gliadină

Gluteline 30-40 glutenină 30-50 glutenină 18

Compoziţia chimică şi biochimică a cerealelor

Cereala

Total proteine

Albumine

Globuline

Porumb

7-13

0

5-6

Ovăz

8-14

1

80-85 avenalină

Prolamine 50-55 zeină 10-15 avenină

Orez

8-10

urme

2-8

1-5

Gluteline 30-45 glutenină 8-10 80-90 orizenină

Tabelul 3.3. Variaţia conţinutului de substanţe proteice în părţile anatomice ale grâului, porumbului şi secarei Părţi anatomice Învelişul pericarpic Învelişul seminal Strat aleuronic Endosperm Scutellum Ax embrionar Pedicel

Grâu % substanţe % din total proteice proteină 5,9 1,97 17,8 1,48 31,7 19,95 11,02 68,93 13,3 4,04 39,9 3,63 -

Porumb % substanţe % din total proteice proteină 3,7

2,0

9,4

74,8

11,8

22,4

9,2

0,8

Glucidele reprezintă principalele componente chimice ale boabelor de cereale. În structura glucidelor întâlnim atât glucide simple cât şi poliglucide (tabelul 3.4.). În structura poliglucidelor intră: glucofructanii, pentozanii, celuloza şi amidonul. Tabelul 3.4. Conţinutul mediu de glucide la principalele cereale (% s.u.) Cereala Grâu Secară Porumb Ovăz Orez

Glucide simple, % s.u. 0,22 3,90 2,03 1,95 -

Amidon, % s.u. Celuloză, % s.u. 64,20 2,90 66,80 2,16 70,64 2,34 62,31 9,97 74,10 4,00

Pentozani, % s.u. 8,20 10,50 7,10 16,00 -

• Glucidele simple Se găsesc în cantităţi foarte mici, dar importante pentru declanşarea proceselor fermentative (tabelul 3.5.). Tabelul 3.5. Distribuţia glucidelor simple în părţile anatomice ale bobului de grâu Componente anatomice Bobul întreg Endosperm Învelişuri Germene

Glucide simple, % faţă de total glucide 3,4 1,5 7,6 36,4

Tehnologii generale în industria alimentară – Industria morăritului

19

Compoziţia chimică şi biochimică a cerealelor

• Glucofructanii Sunt poliglucide neomogene, nereducătoare, solubile în apă, care conţin fructoză. După natura legăturilor care predomină aceştia pot fi de tip inulină (legături 1-2 glicozidice), sau de tip fleinic (legături 2-6 glicozidice). Fructanii de tip fleinic şi inulinic se găsesc în spicele necoapte de grâu, orz, secară. Fleinele din spicele necoapte de secară se numesc secaline, cele din grâu – pirozine. Conţinutul de fructani depinde de anul de cultură – la secară 4,8-6,5% (făină de secară 3,1-4,5%, tărâţe de secară 6,6%). În urma procesului de panificaţie conţinutul de fructani se reduce – în pâine 2,5-2,8%. • Pentozanii Sunt polizaharide neamidonoase care intră în constituţia pereţilor celulari ai cerealelor. Fracţiunile de produse obţinute prin măcinarea cerealelor (grâu, secară) au un conţinut în pentozani proporţional cu cantitatea de pereţi celulari prezenţi în fiecare ţesut. Astfel tărâţele (tegumentul) sunt mai bogate în pentozani decât făinurile (endospermul amidonos), conţinutul lor fiind de 20-30%, respectiv 1,5-3%. Bobul de ovăz are circa 14% pentozani, arabani, xilani. Concentraţia cea mai mare se găseşte în învelişuri, ceea ce fac din acestea o materie importantă pentru fabricarea furfurolului. • β-glucanii Ca şi pentozanii, sunt concentraţi în straturile exterioare ale bobului, aproximativ 70% din fracţiunea totală fiind în aceste straturi. • Celuloza Este un poliglucid omogen, format din resturi de D-glucopiranoză legate 1,4-glucozidic. Cea mai mare cantitate se găseşte în înveliş şi embrion. Este repartizată neuniform în diferite părţi anatomice ale bobului, proporţii mai mari fiind în învelişuri, strat aleuronic, embrion. • Amidonul Reprezintă partea glucidică cea mai importantă a gramineelor. În boabele de cereale amidonul se află sub formă de granule de diferite dimensiuni şi forme. Granula de amidon în majoritatea cazurilor este aproape sferică sau ovoidală, cu dimensiuni de la 2-170 µm, având o caracteristică de structură. Lipidele sunt concentrate în germene, stratul aleuronic şi endosperm. La nivelul gemenului – scutellumul conţine cea mai mare cantitate de lipide, ajungând uneori până la 40-45%. Tegumentul şi stratul aleuronic conţin 2,4-3,6% lipide. Dintre lipide predomină trigliceridele, dar mai există şi acizi graşi liberi, steroli, digliceride, monogliceride, esteri stearici ai glucidelor, fosfolipide şi glicolipide. Conţinutul total de lipide, dar şi de lipide libere şi legate, din principalele cereale sunt prezentate în tabelul 3.6. Tabelul 3.6. Conţinutul de lipide în principalele cereale Cereala Grâu Secară Porumb Ovăz Orez

libere 1,85 1,68 4,78 5,70 2,34

Conţinut de lipide, % legate 0,84 0,88 0,64 0,74 0,49

Tehnologii generale în industria alimentară – Industria morăritului

totale 2,69 2,56 5,42 6,44 2,83

20

Compoziţia chimică şi biochimică a cerealelor

Acizii graşi care se regăsesc cel mai frecvent în structura boabelor de cereale sunt: acidul palmitic, stearic, oleic, linoleic, linolenic. Dintre componentele nesaponificabile ale lipidelor s-au identificat tocoferolii şi sterolii. În compoziţia chimică a boabelor de grâu şi secară sunt prezente şi alte substanţe organice, cum ar fi fosfatidele. Dintre acestea mai importantă este lecitina, care are o valoare nutritivă foarte ridicată şi un rol important în cadrul metabolismului. Conţinutul în lecitină din bobul de secară ajunge la 0,57%, iar în embrion valoarea acestuia creşte foarte mult, până la 3%. Vitaminele sunt compuşi biologic conţinut activi, de natură organică, cu structură vitamine, % variabilă şi complexă, care sunt 100 necesari în cantităţi foarte mici pentru 90 desfăşurarea a multor procese metabolice. 80 Principalele vitamine prezente în 70 boabele de cereale sunt: B1, B2, B6, PP, biotina, acidul pantotenic, A, E. Au 60 fost efectuate cercetări pentru studiul 50 vitamina E conţinutului de vitamine B1, B6 în boabe acid pantotenic cu diferite grade de sticlozitate. 40 Conţinutul de vitamine este maxim în riboflavina 30 cazul grânelor cu sticlozitate ridicată. Distribuţia vitaminelor în boabele de acid folic 20 cereale este neuniformă, ceea ce face vitamina acid nicotinic biotina B6 ca şi făinurile cu grade diferite de 10 vitamina B1 extracţie să aibă conţinut diferit de 0 vitamine (figura 3.1.). Vitaminele se 10 90 80 70 60 50 40 găsesc îndeosebi în embrion şi în extracţie, % Figura 3.1. Variaţia conţinutului de vitamine stratul aleuronic. în funcţie de extracţie În urma cercetărilor întreprinse s-a semnalat prezenţa unor antivitamine, compuşi care determină o inhibare parţială sau totală a activităţii vitaminelor prin descompunerea, inactivarea, interferenţa sau împiedicarea asimilării acestora. S-a semnalat că la porumb acidul nicotinic se găseşte în stare legată, neasimilabilă, sub forma compuşilor de niacitină şi niacinogen, astfel că se creează o avitaminoză la consumul excesiv şi unilateral de porumb. Există de asemeni o tiaminază care împiedică utilizarea tiaminei prezentă în microflora intestinală la unele populaţii asiatice, astfel încât acestea nu asimilează tiamina din boabele de orez. Enzimele sunt distribuite neuniform în boabele cerealelor. Cele mai importante sunt: α, βamilaza, proteazele, lipaza, fitaza, celulaza, lipoxigenaza, tirozionaza. • α-Amilaza (α-1,4-glucan-4-glucohidrolaza) Este o endoenzimă care hidrolizează legăturile α-(1,4) glucozidice din lanţul moleculei de amidon, fără a ataca legăturile terminale. • β-Amilaza (β-1,4-glucan-maltohidrolaza) Este o enzimă acidorezistentă comparativ cu α-amilaza şi mai puţin stabilă la temperatură comparativ cu α-amilaza. β-amilaza este o exoenzimă care eliberează din amiloză maltoza, moleculă cu moleculă. Acelaşi lucru se întâmplă şi în cazul amilopectinei, dar numai până când enzima ajunge la o ramificaţie. β-amilaza nu poate trece peste aceste Tehnologii generale în industria alimentară – Industria morăritului

21

Compoziţia chimică şi biochimică a cerealelor

ramificaţii şi ca urmare acţiunea ei încetează. În aceste condiţii se formează maltoza în cantităţi mai mari şi dextrine limită. În făinuri provenite din boabe de grâu normale se găseşte în stare liberă activă numai βamilază (în cantitate suficientă), α-amilaza este numai sub formă de urme (grâul sticlos sau grâul recoltat în veri secetoase poate să nu conţină α-amilază). În făinurile provenite din grâne încolţite, atacate de ploşniţa grâului sau încinse la conservare se înregistrează o intensificare a activităţii celor două enzime: activitatea αamilazei creşte de circa 10000 ori şi activitatea β-amilazei de 3-4 ori. Cele două enzime amilolitice au localizare diferită în bobul de grâu: α-amilaza este localizată mai mult în stratul aleuronic şi în învelişul seminal (făinurile de extracţie mare au mai multă α-amilază). β-amilaza este localizată în endosperm şi mai puţin în stratul aleuronic şi învelişul seminal (făinurile de extracţie mică au mai multă β-amilază). • Enzimele proteolitice Grâul şi făina obţinută din acesta, conţin un complex de enzime proteolitice, din care a mică parte (10-25%) sunt extractibile (în mediul apos la pH-ul din aluat de 5,8) şi cedate aluatului. Această parte extractibilă a enzimelor proteolitice este formată din endopeptidaze care acţionează asupra glutenului prin hidroliza legăturilor peptidice din interiorul macromoleculei, cu formare de peptide, şi exopeptidaze care hidrolizează macromolecula de gluten atacând numai legăturile peptidice terminale cu formare de aminoacizi. Activitatea proteolitică a grâului depinde de starea lui fiziologică, de soi şi de condiţiile de cultură. Grâul matur şi sănătos are activitate proteolitică redusă. Prin atacul ploşniţei asupra grâului se introduce în bob un complex proteolitic, cu o activitate enzimatică pronunţată. Enzimele proteolitice se găsesc distribuite neuniform în bob. Cantitatea cea mai mare se găseşte în pericarp, învelişul seminal, stratul aleuronic şi embrion, în timp ce în endosperm se găseşte în cantitatea cea mai mică. Din această cauză activitatea proteolitică a făinurilor este influenţată de gradul de extracţie: făinurile de extracţie mare au activitate proteolitică mai mare, făinurile de extracţie slabă au activitate proteolitică mai slabă. În realizarea însuşirilor reologice specifice ale aluatului, enzimele proteolitice pot interveni în sens pozitiv sau pot avea urmări nefaste asupra calităţii produselor, funcţie de cantitatea de şi activitatea enzimei şi de rezistenţa proteinelor la atacul enzimei. • Lipazele Este enzima care hidrolizează esterii glicerinei cu acizi graşi cu catenă lungă. Sunt concentrate în scutellum, germene, stratul aleuronic şi în cantităţi mici în endosperm. Învelişurile conţin aproximativ 50% din lipaza totală, iar embrionul aproximativ 20%. Acţionează în timpul depozitării grâului şi făinii, eliberând acizi graşi liberi (pH optim = 7,4, t = 38ºC, inactivare la t>40ºC). • Fitaza Hidrolizează fitaţii şi acidul fitic la mezo-inozitol, acid fosforic. Activitatea optimă este la pH = 5-5,5 / 50-55ºC până la 70ºC. Se găseşte în bob alături de fitaţi. Activitatea fitazică la grâu şi secară este mai mare decât la ovăz, deşi conţinutul în fitaţi este aproximativ acelaşi. Prin germinarea grâului activitatea fitazei creşte de 6,5 ori. • Lipoxigenaza Catalizează peroxidarea acizilor graşi polinesaturaţi cu duble legături conjugate cis-cis 1,4pentadienice (acizii linoleic şi linolenic). Grâul conţine cantităţi mici de de lipozigenază, conţinutul variind cu soiul, condiţiile de cultură şi gradul de maturitate al bobului. Este localizată în special în scutellum şi embrion Tehnologii generale în industria alimentară – Industria morăritului

22

Compoziţia chimică şi biochimică a cerealelor

şi foarte puţin în endosperm. soiurile tari, roşii, sunt mai bogate în lipoxigenază decât cele moi, albe. • Tirozinaza Este concentrată în stratul aleuronic. Oxidează monofenolii la chinone. Determină închiderea culorii aluatului şi a pâinii de grâu, datorită aminoacizilor tirozina în prezenţa oxigenului. conţinut Substanţele minerale Cantitatea de substanţe minerale variază în mineral, % 100 funcţie de natura cerealei, de condiţiile de climă, 90 de sol, precum şi de metodele de cultură, fertilizare, de folosire a erbicidelor, irigaţii. 80 Substanţele minerale sunt repartizate neuniform 70 în părţile anatomice ale boabelor de cereale, motiv pentru care şi produsele de măciniş au 60 un conţinutul variabil de substanţe minerale 50 Na (figura 3.2.). În tabelul 3.7. este prezentată variaţia 40 conţinutului de substanţe minerale în părţile Ca anatomice ale principalelor cereale. Se constată 30 P existenţa unei cantităţi mari de substanţe K 20 minerale în embrion, strat aleuronic şi învelişuri. Fe Endospermul secarei are un conţinut mai mare 10 Mg de substanţe minerale decât cel al grâului. 0 Distribuţie neuniformă a substanţelor minerale 100 90 80 60 70 există şi în cadrul endospermului. extracţie, % În compoziţia cenuşii intră o serie de elemente, care se pot clasifica astfel: Figura 3.2. Variaţia conţinutului de ¬ Grupa I: C, O, H, N, S, P – care se substanţe minerale în funcţie de găsesc în proporţie de 95-98,5%, extracţie ¬ Grupa II: care se găsesc în proporţie de 1,5-5%, şi care pot fi grupate astfel: 3 macroelemente: K, Mg, Na, Fe, Al, Si, Ca – ce se găsesc în proporţie de 0,10,01, 3 microelemente: Mn, B, Sr, Cu, Zn, Ba, Ti, Li, I, Br, Mo, Co – în proporţie de 0,001-0,00001, 3 ultramicroelemente: Cs, Se, Cd, Hg, Ag, Au, Ra – în proporţie mai mică 0,000001.

Tabelul 3.7. Conţinutul de substanţe minerale din părţile anatomice ale cerealelor Componenta anatomică Bobul întreg Învelişul pericarp Învelişul seminal Stratul aleuronic Endosperm Embrion Pedicul

Grâu 1,98 2,78 9,82 15,98 0,43 5,82 -

Conţinutul mineral mediu, %s .u. Secară Porumb 1,86 1,62 3,55 1,78 3,28 0,30, din care 0,85 în partea 7,06 cornoasă şi 0,39 în partea făinoasă 0,54 6,32 9,24 3,22

Tehnologii generale în industria alimentară – Industria morăritului

23

Compoziţia chimică şi biochimică a cerealelor

Un component mineral important din cereale este fitina, care se găseşte sub formă de fitaţi, acidul fitic şi esterul pentafosfat al mezo-inozitolului. Acidul mio-inozitol hexafosfat prezent în cereale constituie un antinutrient deoarece reduce biodisponibilitatea ionilor bivalenţi – Zn, Ca şi Fe, prin formare de complecşi (fitaţi) cu aceste minerale. Pe baza conţinutului de substanţe minerale Mohs K. a stabilit o clasificare a extracţiilor de făină. Considerând bobul ca fiind format din 100 straturi imaginare, concentrice (stratul 0 – centrul endospermului, stratul 100 – învelişul pericarpic), s-a stabilit pentru fiecare fracţiune de făină o caracteristică proprie, limita inferioară şi superioară a straturilor din care provin. Extracţiile de făină pot fi de trei categorii: ¬ Extracţii simple – au limita inferioară 0, iar limita superioară variabilă (0-30, 0-70 etc.), ¬ Extracţii intermediare – ambele limite sunt variabile (30-40, 20-70, 30-70 etc.), ¬ Extracţii complementare – limita superioară este fixă, iar cea inferioară variabilă (30-100, 70-100 etc.), cu referire specială la tărâţă. Fiecărei extracţii simple îi corespunde un anumit conţinut de substanţe minerale. Pornind de la acest aspect Mohs a trasat o curbă de variaţie a cenuşii cu extracţia, admiţând că bobul de grâu are un conţinut mineral mediu de 1,907%. Analizând această curbă se observă că ea prezintă trei părţi distincte: 3 În domeniul extracţiilor 0-45, curba este paralelă cu axa absciselor, ceea ce face ca pentru aceste extracţii variaţiile conţinutului mineral să fie mici, caracterizarea făinurilor fiind făcută în funcţie de variaţia raportului CaO/MgO (pe măsură ce creşte extracţia, conţinutul de MgO creşte, iar cel de CaO scade). 3 În domeniul extracţiilor 45-95, curba prezintă variaţii mari de conţinut mineral, proporţionale cu extracţia; pe măsură ce creşte extracţia, începe să intervină stratul aleuronic cu un aport mineral mare. 3 În domeniul extracţiilor 95-100, curba prezintă o mică inflexiune, deoarece intervin învelişurile pericarpice, cu un aport mineral mai mic decât straturile anterioare. Conţinutul de substanţe minerale în cazul extracţiilor intermediare poate fi calculat folosind curba extracţiilor simple a lui Mohs, printr-o relaţie stabilită de Simion Popescu: δ=

A ⋅α + a⋅β A −a

în care: δ = conţinutul mineral al extracţiei intermediare, A = limita superioară a extracţiei intermediare, A = limita inferioară a extracţiei intermediare, α,β = conţinutul în cenuşă al extracţiei simple 0-A şi 0-a, %. Curba conţinutului de cenuşă a lui Mohs datează de la sfârşitul anilor 1930 (figura 3.3.). Ea a fost privită ca o referinţă standard şi a fost utilizată ca bază pentru reglarea proceselor din anii respectivi. Curbele actuale prezintă o diferenţă evidentă: după curba lui Mohs, randamentul de făină cu un conţinut mineral de 0,55% faţă de s.u., este de cca. 70%, pe când în prezent, dacă grâul are calităţi bune de panificare şi este corect condiţionat, se poate obţine cu uşurinţă un randament de 77%. În figura 3.4. sunt prezentate curbele lui Mohs pentru grâu şi secară.

Tehnologii generale în industria alimentară – Industria morăritului

24

Compoziţia chimică şi biochimică a cerealelor

Curba lui Mohs (1930) Curba actuală

conţinut cenuşă, % 1,40 1,20 1,00 0,80 0,60

0,55

0,50 0,40 0,30 10

30

50

70 80 extracţie, %

Figura 3.3. Curba lui Mohs – realizată în 1930 şi curba lui Mohs actuală conţinut cenuşă, % 1,9 1,8 Curba lui Mohs pentru SECARĂ

1,6 1,4 1,2 1,0 0,8

Curba lui Mohs pentru GRÂU

0,6 0,4 0,3

10

30

50

70 90 extracţie, %

Figura 3.4. Curba lui Mohs pentru grâu şi secară - pentru o masă hectolitrică de 70kg/hl la secară, şi 75kg/hl la grâu (pentru valori mai mari ale masei hectolitrice curba conţinutului mineral se va afla sub cea indicată de Mohs)

Tehnologii generale în industria alimentară – Industria morăritului

25

Proprietăţile fizice ale cerealelor

Capitolul 4 PROPRIETĂŢILE FIZICE ALE CEREALELOR 4.1. Caracteristici fizice 4.2. Caracteristici tehnologice ce se manifestă la depozitarea cerealelor, la vehicularea lor internă 4.3. Proprietăţi mecanice ale boabelor de cereale 4.4. Proprietăţi ce se manifestă în timpul procesului de prelucrare 4.5. Boabe cu defecte

4.1. Caracteristici fizice Masa hectolitrică reprezintă masa, exprimată în kg, a unui volum de 0,1 m3 cereale. Importanţă • parametru principal în stabilirea extracţiei făinii, • indice folosit în gradarea cerealelor, • estimarea cantităţilor de cereale prin cubaj, • bază de calcul la dimensionarea celulelor de siloz. Factori care influenţează masa hectolitrică: • umiditatea boabelor, • forma şi mărimea boabelor, • starea suprafeţei boabelor, • cantitatea de impurităţi şi natura lor, • grosimea învelişurilor şi masa specifică. Volumul a 100 boabe se stabileşte prin măsurarea cantităţii de lichid dezlocuit. Masa a 1000 boabe Masa relativă a 1000 boabe reprezintă greutatea acestora, exprimată în g, la umiditatea existentă în momentul determinării. Masa absolută a 1000 boabe reprezintă greutatea acestora, exprimată în g, raportată la substanţa uscată, calculată în funcţie de conţinutul de umiditate al boabelor în momentul analizării. Masa a 1000 boabe este influenţată de condiţiile pedo-climatice, de gradul de maturizare al boabelor. Valorile ridicate ale acestei caracteristici fizice indică o calitate superioară a boabelor. Masa specifică Masa specifică aparentă reprezintă raportul dintre masă a 1000 boabe şi volumul ocupat de 1000 boabe. Importanţă După acest indice se realizează separarea impurităţilor din masa de cereale. Factori care influenţează masa specifică: • compoziţia chimică, • compactitatea, • structura anatomică, Tehnologii generale în industria alimentară

26

Proprietăţile fizice ale cerealelor

• maturizarea şi mărimea boabelor. Cercetările au arătat că masele specifice ale principalelor substanţe organice ce alcătuiesc cerealele diferă între ele: Cerealele care conţin mai mult amidon au masa specifică mai mare, sunt urmate de cele care au un conţinut ridicat de proteină; boabele de cereale bogate în substanţe grase au masa specifică cea mai scăzută (ovăzul). Boabele de cereale care au în structura lor o cantitate mai mare de aer au masa specifică redusă (boabele făinoase au masa specifică mai mică decât boabele sticloase). Părţile anatomice ale boabelor de cereale au masa specifică diferită: învelişul boabelor are masa specifică mai mică decât endospermul; la acest lucru se adaugă şi faptul că învelişul are o compactitate mai mică, de aceea cu cât proporţia de înveliş este mai mare cu atât masa specifică a boabelor este mai mică. Boabele mici au masa specifică mai scăzută - procentul de înveliş care revine pe unitatea de greutate a bobului creşte proporţional cu micşorarea bobului, iar masa specifică a bobului este mai mică. Sticlozitatea Sticlozitatea arată gradul de compactizare a endospermului în bob. Structura şi aspectul endospermului bobului de grâu sunt foarte variate - de la albă, afânată şi făinoasă în ruptură sau secţiune, până la semitransparentă, sticloasă, cu nuanţă galben închis. În zonele sticloase, granulele de amidon, aflate într-o matrice proteică puternică, ocupă tot spaţiul şi de aceea structura apare compactizată. În zonele făinoase rămân spaţii libere astfel că structura nu mai apare densă. Factori care influenţează sticlozitatea boabelor: • condiţiile pedo-climatice de cultură şi recoltare; • îngrăşămintele minerale introduse; • condiţiile de conservare; • particularităţile botanice, calităţile diferitelor soiuri selecţionate. Se apreciază că cerealele cultivate pe soluri nisipoase sau dezvoltate în condiţii de secetă apar la recoltare mai sticloase. De obicei grâul cu sticlozitate mare se obţine în regiunile cu climat uscat şi călduros, iar grâul făinos în regiunile răcoroase şi umede. Introducerea în sol a îngrăşămintelor azotate, şi în special îngrăşarea suplimentară a grâului în stadiul de înspicare, contribuie în mod însemnat la creşterea sticlozităţii. Cea mai mare sticlozitate se obţine în cazul grâului care se cultivă pe soluri bogate în azot şi cu umiditate insuficientă. Irigarea fără îngrăşarea concomitentă a solului cu azot poate contribui la scăderea însemnată a sticlozităţii. Grâul de panificaţie trebuie să aibă min. 30% sticlozitate. Mărimea, forma şi uniformitatea boabelor este importantă în alegerea parametrilor de lucru ai utilajelor din procesul de pregătire prelucrare a cerealelor pentru măciniş, influenţează menţinerea unui regim tehnologic constant pentru o perioadă mai lungă de timp. Curbele granulometrice caracterizează variaţia parametrilor dimensionali ai masei de cereale - lungime, lăţime, grosime. Ele au rol în separarea corpurilor străine libere din masa de cereale se face ţinând seama de proprietăţile fizice ale cerealei de bază şi de cele ale corpurilor străine. Rezultatele măsurătorilor se reprezintă sub forma unor curbe ale variabilităţii parametrului dimensional studiat. Pe baza curbelor granulometrice ridicate, pentru componentele unui amestec, se pot face aprecieri cu privire la posibilitatea sau imposibilitatea separării acestor componente. Tehnologii generale în industria alimentară

27

Proprietăţile fizice ale cerealelor

Compoziţia granulometrică arată variaţia frecvenţei procentuale a claselor de mărime ale unui parametru dimensional. Conţinutul de impurităţi Conţinutul de impurităţi influenţează: • valoarea lotului recepţionat, • reglarea utilajelor din curăţătorie, • randamentul şi calitatea făinii. Impurităţile din grâu reprezintă boabele de grâu cu defecte şi toate componentele organice şi anorganice, altele decât boabele de grâu. Impurităţile se împart în patru categorii principale: ¬ boabe de grâu cu defecte, ¬ alte cereale, ¬ corpuri străine, ¬ seminţe dăunătoare şi/sau toxice, boabe cu mălură şi cornul secarei. Boabe de grâu cu defecte: 3 boabe sparte: boabe de grâu la care o parte a endospermului este înlăturata sau boabe fără germene, 3 boabe şiştave: boabe de grâu întregi care trec prin sita cu orificii alungite de 1,70 mm lăţime, 3 boabe alterate: boabe mucegăite - boabe de grâu care au mucegaiuri vizibile cu ochiul liber pe mai mult de 50% din suprafaţa şi/sau în miez, boabe deteriorate de căldură boabe de grâu care prezintă o coloraţie cafenie spre neagră ca urmare a încălzirii excesive, 3 boabe atacate de dăunători: boabe care prezintă dăunări vizibile cu ochiul liber, datorate atacului de rozătoare, insecte, acarieni şi alţi dăunători, 3 boabe încolţite: boabe de grâu care prezintă semne vizibile de încolţire (colţul ieşit din înveliş, indiferent dacă el mai există sau este rupt). Alte cereale: boabe de cereale aparţinând altor specii, altele decât cele de grâu. Corpuri străine, după înlăturarea cornului secarei, această categorie include: 3 toate componentele probei, cu excepţia boabelor altor cereale, boabelor de grâu, a seminţelor dăunătoare şi/sau toxice, şi seminţelor cu mălură, care sunt reţinute pe o sită cu orificii alungite de 3,55mm × 20,0 mm şi toate componentele care trec printr-o sită cu orificii alungite de 1,00 mm × 20,0 mm (se consideră că ultimele sunt organice). 3 toate componentele organice altele decât boabele de grâu, alte cereale, seminţe dăunătoare şi/sau toxice, boabe cu mălură, fragmente de paie, insecte moarte şi fragmente de insecte, şi componente anorganice ca pietricele şi nisip ce trec prin sita cu orificii alungite de 3,55 mm × 20,0 mm şi care sunt reţinute de sita cu orificii alungite de 1 mm × 20,0 mm. Seminţe dăunătoare şi/sau toxice, boabe cu mălură şi cornul secarei: 3 seminţe dăunătoare şi/sau toxice: seminţe care sunt prezente în cantităţi peste o anumită limită, care pot avea efect dăunător sănătăţii, proprietăţilor organoleptice sau performanţelor tehnologice, 3 boabe cu mălură: boabe ce prezintă un miros urât şi care include spori de mălură Tilletia caries, Tilletia controversa, Tilletia foetida, Tilletia intermedia, Tilletia triticoides şi Neovossia indica; 3 cornul secarei: scleroţi ai ciupercii Claviceps purpurea.

Tehnologii generale în industria alimentară

28

Proprietăţile fizice ale cerealelor

4.2. Caracteristici tehnologice ce se manifestă la depozitarea cerealelor, la vehicularea lor internă Unghiul de taluz natural Capacitatea de curgere reprezintă însuşirea cerealelor de a se deplasa de la un loc la altul prin cădere liberă. Capacitatea de curgere a masei de cereale este caracterizată prin unghiul de taluz natural şi unghiul de frecare. Cerealele în cădere liberă pe o suprafaţă plană se aşează în grămadă, sub forma unui con, unghiul de taluz natural este unghiul dintre diametrul bazei şi generatoarea conului format. Unghiul de taluz natural este condiţionat de frecarea boabelor între ele şi egal cu unghiul de frecare dintre boabe. Unghiul de frecare este unghiul minim sub care masa de boabe începe să alunece pe o suprafaţă oarecare. Capacitate de curgere a cerealelor este influenţată de: forma şi dimensiunile boabelor, starea suprafeţei boabelor, umiditatea, conţinutul de corpuri străine. Coeficientul de frecare internă Coeficientul de frecare internă a boabelor de cereale este egal cu tangenta unghiului de frecare dintre boabe. Coeficientul de frecare internă are diverse valori funcţie de starea de repaus sau de mişcare a materialului. În stare de repaus coeficientul de frecare internă este mai mare decât cel din timpul deplasării produselor. În mod obişnuit, în practică, se foloseşte coeficientul de frecare internă la limita dintre starea de repaus şi starea de mişcare. Factorii care influenţează coeficientul de frecare internă sunt următorii: • diametrul cerealelor, • compactitatea stratului de material, • umiditatea. Coeficientul de frecare al boabelor de cereale pe diverse materiale La scurgerea boabelor de cereale şi a produselor rezultate din prelucrarea lor pe diverse suprafeţe de contact, la proiectarea buncărelor şi a celulelor de siloz, la proiectarea diferitelor maşini şi instalaţii trebuie să se ţină cont de coeficientul de frecare al boabelor pe suprafaţa diverselor materiale (coeficient de frecare externă). Valoarea coeficientului de frecare este influenţată de o serie de factori, printre care, cei mai importanţi sunt: • natura produsului, • rugozitatea suprafeţei de alunecare, • umiditatea produsului. Coeficientul de frecare externă se apreciază în stare de repaus sau în stare de mişcare a materialului. Foarte importantă este şi forma suprafeţei pe care are loc alunecarea produsului. Autosortarea reprezintă aşezarea cerealelor în straturi diferenţiate calitativ la căderea lor liberă. Cauzele autosortării sunt: • mărimea, forma, greutatea specifică diferite pentru componentele masei de cereale, • viteza de plutire diferiră a componenţilor masei de cereale, • cerealele formează în cădere liberă curenţi de aer, care conţin în stare de plutire unele componente ale masei şi permit depunerea lor mai departe de centrul grămezii (componentele uşoare vor fi dirijate spre periferia lotului). Tehnologii generale în industria alimentară

29

Proprietăţile fizice ale cerealelor

Autosortarea se produce şi la evacuarea cerealelor din celulele de siloz. Aceasta depinde de forma celulei, raportul dintre înălţimea celulei şi secţiunea ei transversală, de aşezarea gurilor de alimentare şi evacuare. Capacitatea de plutire Însuşirea boabelor de cereale de a se menţine în stare de suspensie la o anumită viteză a unui curent de aer ascendent reprezintă viteza de plutire. Prezintă importanţă pentru operaţia de curăţare a masei de cereale cu ajutorul aerului, pentru stabilirea vitezei aerului în conductele de transport pneumatic din secţiile de curăţare şi condiţionare. Porozitatea masei de boabe Masa boabelor de cereale aflată într-un volum oarecare umple numai o parte din acest volum, între boabe rămânând spaţii care sunt ocupate de aer. Acest fenomen este propriu tuturor corpurilor cu proprietăţi de curgere şi se numeşte porozitate. Factori care influenţează porozitatea • forma şi mărimea boabelor, • natura şi starea suprafeţei boabelor, • cantitatea şi natura impurităţilor ce se găsesc în masa lor, • umiditatea boabelor, • masa hectolitrică a boabelor. Rezistenţa stratului de cereale La trecerea unui curent de aer printr-un strat de cereale, acesta întâmpină o anumită rezistenţă. Această rezistenţă se concretizează prin consum de energie, fenomen întâlnit la aspiraţia pânzei de cereale, intrarea şi ieşirea din tarare, coloane de aspiraţie, aspiraţia cascadelor din curăţătorie etc. Rezistenţa stratului creşte proporţional cu viteza aerului şi cu grosimea materialului străbătut. Cea mai mică rezistenţă o au boabele de porumb datorită diametrului mare al bobului şi spaţiului gol dintre boabe. Termoconductibilitatea masei de cereale reprezintă proprietatea boabelor de a-şi ceda căldura între ele datorită diferenţei de temperatură. Masa de cereale are o conductibilitate termică redusă datorită compoziţiei organice a boabelor şi a spaţiilor intergranulare care sunt rele conducătoare de căldură. Higroscopicitatea boabelor reprezintă proprietatea boabelor de a absorbi apa din aerul umed şi de a o ceda acestuia când este uscat. Se manifestă prin sorbţie şi desorbţie. Prezintă importanţă pentru procesul de păstrare a cerealelor, pentru condiţionarea hidrică sau hidrotermică a cerealelor, pentru prelucrarea acestora. Factorii care influenţează higroscopicitatea sunt: mărimea boabelor, integritatea boabelor, tăria învelişului, compoziţia chimică, umiditatea şi temperatura mediului. Umiditatea este importantă la depozitarea cerealelor şi în procesul tehnologic de condiţionare şi măcinare. Ea influenţează proprietăţile structural-mecanice ale boabelor şi proprietăţile tehnologice ale acestora. Dacă cerealele conţin un procent de umiditate mai mare de 14%, şi nu au loc operaţii tehnologice pentru reducerea acesteia, calitatea cerealelor se degradează prin autoîncingere, mucegăire, încolţirea boabelor de la suprafaţa lotului. Tehnologii generale în industria alimentară

30

Proprietăţile fizice ale cerealelor

După conţinutul de umiditate cerealele se clasifică în: uscate 12-14%, semiuscate 14,115,5%, umede 15,6-17%, foarte umede >17%.

4.3. Proprietăţi mecanice ale boabelor de cereale Proprietăţile mecanice ale cerealelor sunt evidenţiate atunci când probele sunt supuse la diferite solicitări. In decursul acestor solicitări se urmăresc variaţiile dimensionale ale probei şi forţele necesare pentru a produce aceste variaţii, trasându-se diferite diagrame. Având în vedere eforturile la care sunt supuse cerealele în procesul de mărunţire, prezintă importanţă: rezistenţa la compresiune, rezistenţa la forfecare, modulul de elasticitate şi rigiditate al învelişurilor, gradul de aderenţă al învelişurilor la endosperm, rezistenţa la măcinare. Rezistenţa la forfecare este în funcţie de secţiunea de lucru, de structura ţesuturilor straturilor, de nivelul de umiditate. Rezistenţa la compresiune depinde de nivelul de umiditate, de grosimea stratului de înveliş etc. Elasticitatea şi rigiditatea boabelor, şi în special a învelişurilor, sunt foarte importante pentru tehnologia morăritului: ambele proprietăţi influenţează sfărâmarea boabelor, cernerea produselor intermediare, curăţarea grişurilor şi în final calitatea făinurilor. Pornind de la acest fapt, în industria morăritului se caută să se mărească elasticitatea învelişurilor (prin condiţionare hidrică), pentru a se evita sfărâmarea lor în particule prea fine, care ar îngreuna separarea lor în făină. Învelişul boabelor de cereale este elastico-vâscos, endospermul boabelor sticloase apare ca un corp casant, care umezit devine plastic.

4.4.

Proprietăţi ce se manifestă în timpul procesului de prelucrare

Anumite însuşiri fizice se manifestă şi în procesul de prelucrare, motiv pentru care ele pot fi numite însuşiri tehnologice: • boabele de cereale se separă de impurităţi diferenţiindu-se de acestea prin mărime, formă, masă specifică, proprietăţi aerodinamice, • boabele de cereale prezintă diferenţă de rezistenţă între endosperm, înveliş şi germene, ceea ce uşurează procesul de separare în măciniş, • boabele de cereale se pot măcina, iar produsele rezultate se pot sorta şi calibra la dimensiuni dinainte stabilite, • suprafaţa specifică a boabelor poate mări sau micşora cantitatea de tărâţă; ea reprezintă raportul dintre suprafaţa tuturor boabelor conţinute de 1kg şi volumul ocupat de aceste boabe. Suprafaţa specifică depinde de mărimea boabelor, boabele mici au suprafaţă specifică mare. Această caracteristică prezintă importanţă pentru tehnologia de prelucrare şi gradul de extracţie.

4.5.

Boabe cu defecte

Boabe îngheţate Există situaţii când pe parcursul procesului de depozitare şi transport, în anotimpul rece, boabele de cereale pot atinge temperaturi de -20…-25ºC. În general temperaturile scăzute influenţează asupra proceselor fiziologice, care îşi reduc nivelul şi intensitatea, dar şi asupra proprietăţilor tehnologice, chiar şi atunci când nivelul de umiditate este normal. Conţinutul de gluten umed şi de gluten uscat se micşorează, glutenul devine mai sfărâmicios, capacitatea lui de hidratare se micşorează (la -40ºC cu 4…7%), conţinutul de albumine scade (la -40ºC cu 9…14%). La grâul păstrat la temperaturi mai mici de -20ºC, în proteinele glutenice se observă o denaturare parţială. Tehnologii generale în industria alimentară

31

Proprietăţile fizice ale cerealelor

La prelucrarea grâului păstrat la temperaturi scăzute se observă o scădere a extracţiei de făinuri superioare şi a calităţii acestora (cenuşa creşte cu 0,02…0,06%), ceea ce reduce eficienţa tehnologică a procesului. Pentru corectarea acestor situaţii este necesar ca grâul să se încălzească înaintea măcinării până la o temperatură de 15ºC. Boabe şiştave Boabele şiştave sunt mult mai subţiri decât cele normale, au coaja încreţită şi fără luciu, conţinutul de coajă este aproximativ acelaşi cu cel din boabele normale, miezul este în totalitate cu structură opacă, făinoasă, cu germenul nedezvoltat. În condiţii pedo-climatice necorespunzătoare există riscul ca bobul, în fazele de maturizare incipientă, să aibă o umiditate mare şi să nu acumuleze substanţe de rezervă în endosperm. Pe de altă parte, recoltarea într-o fază de maturizare prea timpurie face ca în endosperm să nu se mai acumuleze substanţe de rezervă şi la coacerea post-recoltare bobul să se usuce, să devină şiştav, cu suprafaţa zbârcită. O altă cauză ar putea fi bolile care atacă rădăcinile, tulpinile şi frunzele (şiştăvire patologică). Un conţinut ridicat de boabe şiştave are o influenţă negativă asupra nivelului extracţiei de făină (se măreşte cantitatea de tărâţe şi scade extracţia de făină). Grâul format numai din boabe şiştave are o masă hectolitrică de 60…68 kg/hl, iar amestecul format din grâu normal şi grâu şiştav are o masă hectolitrică de 68 kg/hl. Pentru a reduce din influenţele negative pe care le exercită grâul şiştav asupra măcinişului şi a gradului de extracţie, se recurge la realizarea de amestecuri din grâu normal şi grâu şiştav. Procentul de boabe şiştave în masa grâului normal nu trebuie să depăşească 5%, pentru a nu influenţa procesul de măciniş, în afara toleranţelor admise de diagrama tehnologică. Se recomandă ca amestecul să se facă înainte ca grâul să intre la la Şr I. Pregătirea celor două grâne în curăţătorie trebuie să se facă separat. Grâul şiştav nu se decojeşte, iar curăţarea cu separatoarele aspiratoare se face folosind ciururi care să nu permită trecerea lor ca cernut al ultimului ciur. Reglarea aerului se face cu mare atenţie, pentru a nu antrena o dată cu pleava şi boabele şiştave. Boabe sparte Unele boabe sunt sensibile la şocuri nu numai în timpul treieratului dar şi în timpul transportului mecanic. Sunt considerate boabe sparte acelea din care lipseşte mai mult de 50% din bob. Prezenţa acestor boabe în masa de cereale reduce randamentul de măciniş, dar ridică şi probleme la păstrare (sunt expuse la fenomene de oxidare, care produc o accelerare a degradărilor biochimice ale constituenţilor cerealelor, sunt mai accesibile atacurilor de insecte şi mucegaiuri). Boabe încolţite Boabele care au germenul spart şi la care se văd, cu ochiul liber, rădăciniţa sau tulpiniţa. Grânele care în timpul maturizării au avut condiţii de temperatură şi umiditate favorabile declanşării germinării, conţin boabe încolţite. Succedarea perioadelor cu umiditate mare (mai mult de 90% timp de cel puţin 15 ore) şi temperaturi medii (15ºC), favorizează creşterea activităţii enzimatice, în special a activităţii α-amilazei. Favorabile germinării sunt şi condiţiile de păstrare cu umiditate ridicată. O activitate amilazică ridicată influenţează în mod negativ proprietăţile de panificaţie ale grâului. Pentru aprecierea activităţii amilolitice trebuie folosite şi alte metode – cifra de cădere, trasarea amilogramei la amilograful Brabender, deoarece este posibil ca boabele să fie în stare de pregerminare şi nici un semn de germinare să nu fie vizibil cu ochiul liber, deşi activitatea enzimatică să fie intensificată. Tehnologii generale în industria alimentară

32

Proprietăţile fizice ale cerealelor

Boabe atacate de ploşniţa grâului În anumite faze de dezvoltare, adulţii şi larvele atacă organele aeriene ale plantei. Insecta introduce şi o cantitate de salivă care are proprietăţi enzimatice foarte active. Enzimele provoacă o hidroliză a unor substanţe, iar locul unde s-a efectuat înţepătura se transformă într-o proeminenţă denumită "con salivar". La desprinderea şi căderea acestor conuri, în locul lor rămâne un punct negru, înconjurat de o zonă alb-gălbuie sau brună. Boabele atacate au glutenul degradat şi în cantitate redusă, pierzându-şi elasticitatea şi devenind moale, lipicios. Conţinutul de aminoacizi liberi, în special tirozina, se măreşte. Făina obţinută din boabe atacate are slabe proprietăţi de panificare. În grâul normal raportul gliadină/glutenină = 1/1,12 iar în grâul atacat de ploşniţă raportul gliadină/glutenină = 1/4,21. Degradarea însuşirilor făinii provenite din grâu înţepat depinde de momentul producerii înţepăturii, de soiul grâului, de numărul de înţepături şi de cantitatea de boabe înţepate. Înrăutăţirea însuşirilor de panificaţie apare de la 3% boabe înţepate în cazul grânelor slabe, de la 5…8% în cazul grânelor medii şi foarte bune, şi se accentuează o dată cu creşterea numărului de boabe înţepate. Extracţia totală de făină scade cu 2…2,5%. Boabe cu gust şi miros străin Pot apare seminţe de pelin, muştar negru, care conţin anumite uleiuri eterice şi imprimă gusturi neplăcute (pelinul conţine un ulei eteric – azulen şi două glucozide – absintina şi anabsintina). În urma măcinării masei de boabe de grâu care conţine pelin şi muştar negru, apare la produsele finite un gust amar şi iute, care rămâne şi după panificare. Boabe pătate, cu embrionul negru Boala criptogamică produsă de Alternaria termis Ness (alternarioza) şi de Helminthosporium sativum P.K. (helmintosporioza). Petele se pot găsi la nivelul germenului, pe care îl pot acoperi în întregime sau nu, pe şănţuleţ sau în alte locuri ale învelişului, petele fiind în aceste cazuri alungite, iar contururile sunt mai puţin delimitate. Dacă grâul prezintă un simplu punct negru sau brun pe germene, el este considerat sănătos. Grâul dur este considerat pătat dacă are o pată în oricare alt loc pe înveliş, în afara germenului. Grânele care prezintă o coloraţie brună numai pe şănţuleţ, sunt considerate pătate numai dacă ocupă mai mult de un sfert din lungimea acestuia. La boabele atacate de helmintosporioză conţinutul de glucoză şi fructoză creşte, iar cantitatea de zaharoză a bobului scade. Indicele de aciditate al grăsimii extrase este mai mare decât în cazul boabelor sănătoase. În unele zone de cultură, atacul acestor boli poate atinge 4…24% din recoltă. Grâul dur destinat fabricării pastelor făinoase nu trebuie să conţină mai mult de 8% boabe cu embrionul negru. Grâul moale de panificaţie nu trebuie să conţină mai mult de 30% boabe cu embrionul negru. Făinurile obţinute din măcinarea acestor loturi se amestecă cu cele normale în proporţie de 30…50%. Boabe cu micotoxine În anumite condiţii de umiditate, temperatură, pH, mucegaiurile pot produce micotoxine, unele fiind considerate puternici factori cancerigeni. Infestarea plantei cu mucegaiuri are loc datorită condiţiilor de cultură (Fusarium), iar dezvoltarea mucegaiului depinde de condiţiile climaterice. În timpul depozitării în silozuri apar Penicillium şi Aspergillus, care se dezvoltă pe boabe, şi în condiţii de u>16% (optim 20-25%), aw>0,87-0,89 (optim 0,98) se pot produce micotoxine. Temperatura optimă pentru dezvoltarea mucegaiurilor din genul Fusarium şi producerea micotoxinelor este 22Tehnologii generale în industria alimentară

33

Proprietăţile fizice ale cerealelor

27ºC, exceptând toxina T-2 şi zearalenone care necesită temperaturi mai scăzute 2-12ºC, respectiv 12-15ºC. Boabele au aspect apropiat de cel al boabelor şiştave. Au culoare albicioasă, sunt zbârcite, foarte uşoare, iar la capătul unde se află germenul au coaja colorată în rozgălbui. Coaja şi miezul sunt atât de friabile încât se strivesc între degete. Miezul este afânat şi lipsit total de sticlozitate. Boabele deteriorate şi mici, seminţele de buruieni, au o încărcare cu micotoxine mai mare. În bob are loc o hidroliză energică a proteinelor şi o acumulare de produse de hidroliză: amoniac, peptide, amine, aminoacizi liberi şi toxici pentru om şi animale. Creşte activitatea α-amilazei şi scade brusc activitatea peroxidazei. Modificări importante apar şi în substanţele grase (s-a constatat prezenţa sterinei toxice - lipotoxicol). Boabele atacate de fusarioză pot fi separate la separatoarele aspiratoare şi la separatoarele cascadă. După curăţare procentul maxim de boabe atacate de fusarioză trebuie să fie de maxim 1…1,5%. Dacă boabele de grâu atacate ajung la măcinare acestea se macină cu totul, diferenţa de friabilitate dintre coajă şi miezul bobului fiind mai mică decât la bobul normal. Boabe atacate de mălură Mălura este o boală criptogamică produsă de unele specii din genul Tilletia. Sporii de mălură formează miezul bobului de culoare cafenie, cu miros de peşte stricat. Dacă aceste boabe sunt lovite sau strivite, coaja se sparge, iar sporii aderă pe suprafaţa boabelor sănătoase, imprimând întregului lot un aspect închis şi cu miros urât. Boabele de grâu pot avea anumite grade de atac: boabe fulguite – au zone mici brun-cenuşii, cu spori de mălură, boabe pătate – au zone mari de spori, boabe complet mălurate - au suprafaţa complet acoperită de spori. La recepţie procentul maxim admis de boabe mălurate, fulguite, prăfuite este 5%. Nu se admite introducerea în procesul de măciniş a unui lot care să aibă mai mult de 0,05% boabe mălurate. Boabele pline cu spori de mălură, fiind mai uşoare decât cele normale, se pot separa într-o anumită măsură la separatoarele aspiratoare cu ajutorul curentului de aer. Cele rămase în masa de grâu se sparg la trioare şi decojitoare, sporii depunându-se pe suprafaţa boabelor sănătoase. Îndepărtarea acestora de pe suprafaţa boabelor se face prin spălare şi periere. Extracţia de făină scade. Fracţiunile cu nuanţe de culoare închisă se obţin de la Şr III şi M3, iar cele mai albe de la M1 şi M2. În general făina este de culoare mai închisă, neagră-maronie. Sporii rămaşi pe suprafaţa boabelor ajunse la măcinat se elimină în cea mai mare parte o dată cu tărâţa, iar cei rămaşi intră în masa de făină. Boabe atacate de ergot Boala apare în zonele reci şi umede. Din scleroţii de cornul secarei s-au separat 12 alcaloizi, care au la baza acidul lisergic, şi care sunt cuprinşi în 3 grupe: ergotamine, ergotoxine, ergobazine. Se prezintă ca o masă de particole de culoare neagră-violacee, uşor arcuită, cu riduri longitudinale, cu lungime de 10…35 mm şi lăţime de 4…8 mm. Ca formă generală este ca o mică banană neagră. Structura internă este granuloasă, densă şi de culoare albcenuşie. Ergotul poate produce boli grave organismului uman: convulsii şi îmbolnăvirea sistemului periferic. Conţinutul de spori în făină nu se admite să fie mai mare de 0,05%. Făina, tărâţa şi deşeurile cu un conţinut mai mare de 2% nu pot fi folosite ca furaje.

Tehnologii generale în industria alimentară

34

Proprietăţile fizice ale cerealelor

Boabe deteriorate prin uscare Din cauza forţării procesului de uscare, în masa de boabe pot apare boabe încinse, caramelizate sau arse. Boabele arse sunt boabele care au fost supuse la temperaturi anormal de ridicate; au toata suprafaţa exterioară modificată, fiind colorate de la brun la negru. Aceste boabe sunt tăiate analizându-se miezul – dacă miezul are culoarea apropiată de cea a unui bob sănătos, boabele nu se consideră “avariate”, cele cu miezul modificat se consideră “boabe avariate”. Efectele negative care apar: scade extracţia de făină albă şi conţinutul de gluten umed, se modifică indicele de deformare. Boabe autoîncinse În cadrul procesului de autoîncingere temperatura boabelor atinge valori de 55…65ºC, şi chiar 70…75ºC. În structura microbiologică a boabelor încinse se găsesc o serie de mucegaiuri (Aspergillus, Penicillium, Mucor - predomină Aspergillus flavus), care formează o serie de substanţe toxice: aflatoxine, patulina, zearalenona. Masa de boabe încinse se caracterizează printr-o masă hectolitrică şi o masă a 1000 boabe mai mică. Făina obţinută are un conţinut mai mare de cenuşă şi conţine particule mici de înveliş, activitatea proteolitică creşte foarte mult, pâinea fiind de slabă calitate. Boabe mucegăite Sunt boabe care prezintă pe suprafaţa lor şi în interior, urme vizibile de mucegăire. În condiţii necorespunzătoare de păstrare şi transport se înregistrează o creştere rapidă a acestor microorganisme. Boabe cu pesticide Pesticidele se folosesc pentru protecţia seminţei şi se aplică în timpul perioadei de vegetaţie (în cazul dezvoltării epidermice a dăunătorilor, constituind un tratament profilactic a plantelor de cultură) sau în timpul depozitării cerealelor în siloz. Pesticidele: erbicide, substanţe defoliante, substanţe de gazare şi dezinsecţie, nu sunt complet biodegradabile şi apar în boabe sub forma unor reziduuri. Există tipuri noi de pesticide care se descompun după un anumit timp, astfel încât ele nu apar în cereale dacă sunt corect aplicate. Dintre pesticidele folosite 25% sunt erbicide, 35% sunt fungicide, 40% insecticide. Majoritatea pesticidelor sunt absorbite în straturile superficiale ale bobului (făina de extracţie mică are un conţinut scăzut de pesticide, făinurile integrale şi tărâţa au un conţinut ridicat). Boabe cu urme de elemente toxice Urme de Cd, Hg, Pb există în toate cerealele. Valoarea pH-ului din sol are influenţă directă asupra contaminării lor. Aceste elemente toxice se găsesc în aer apă sol, astfel încât ele pot fi absorbite de rădăcinile plantelor din sol sau plantele pot fi contaminate din aer. Cd este un element prezent în toate cerealele. Valoarea tolerată pentru Cd trebuie să fie mai mică de 0,1 mg/kg cereale (