s

Cerealele

Capitolul 1CEREALELE1.1. Cultura cerealelor n lume 1.2. Sistematica cerealelor 1.3. Zonarea cerealelor n Romnia 1.4. Standarde de calitate 1.5. Depozitarea cerealelor

1.1.

Cultura cerealelor n lume

Cerealele reprezint grupa fitotehnic de plante cu cel mai mare areal de rspndire n toate zonele de cultur pe glob, implicit i n Romnia. Aceast grup cuprinde: grul, secara, orzul, ovzul, porumbul, orezul, sorgul, meiul, care fac parte din familia Gramineae i hrica, ce face parte din familia Polygonaceae. Suprafaa cultivat pe glob este de 710740 mil. ha, ceea ce reprezint circa 50% din suprafaa arabil a lumii (estimat de F.A.O. la 1,41,6 miliarde ha). Producia mondial de cereale este de cca. 2000 mil. t (tabelul 1.1.), principalele cereale produse la nivel mondial fiind grul, porumbul i orezul (tabelul 1.2.). n UE-25 cea mai mare producie este cea de gru, urmat de cele orz i porumb (tabelul 1.3.). Secara i ovzul sunt i ele cereale importante, n UE-25 producndu-se cantiti importante, dac le raportm la producia realizat la nivel mondial. Principalele culturi cerealiere din Romnia (tabelul 1.4.) sunt porumbul (58,1% din suprafaa arabil n 2003) i grul (31,3%). Tabelul 1.1. Situaia produciei, exportului i importului de cereale n perioada 2000-2006 ara / Regiunea SUA Canada Argentina Brazilia Africa de Sud India China Australia CSI Rusia Ucraina UE-25 Total n 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 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 1.9461

Tehnologii generale n industria alimentar Industria morritului

Cerealele

Tabelul 1.2. Producia principalelor cereale (mil. t) produse la nivel mondial n perioada 2000-2006 Cereala Gru total Gru dur Porumb Orz Secar Ovz 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. Producia principalelor cereale (mil. t) produse la nivelul UE-25 n perioada 2000-2006 Cereala Total cereale Gru Orz Porumb Secar Ovz 2000 / 01 254,033 123,011 58,018 43,433 10,389 8,558 2001 / 02 254,192 113,794 57,352 48,467 12,014 8,299 2002 / 03 258,101 123,135 56,304 46,790 9,267 9,234 2003 / 04 228,459 106,736 54,650 39,326 7,005 8,613 2004 / 05 284,481 135,668 61,644 52,847 9,995 8,637 2005 / 06 252,308 122,469 52,714 47,295 7,772 7,595

Tabelul 1.4. Producia principalelor cereale (mil. t) produse n Romnia, n perioada 2000-2003 Cereala Total cereale Gru i secar Orz Ovz 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 cerealelorGrul Aparine genului Triticum, clasa Monocotyledonopsida, ordinul Graminalis, familia Gramineae. Genul Triticum cuprinde un numr mare de forme slbatice i cultivate, clasificate pe baza anumitor criterii. Cea mai frecvent clasificare este cea genetic, dup numrul de cromozomi: grupa diploid (2n = 14 cromozomi) Triticum monococcum, grupa tetraploid (2n = 28 cromozomi) Triticum timopheevi, Triticum turgidum, grupa hexaploid (2n = 42 cromozomi) Triticum aestivum (cuprinde 5 subspecii, printre care i ssp. vulgare (grul comun).Tehnologii generale n industria alimentar Industria morritului 2

Cerealele

n prezent se cunosc trei criterii de clasificare a grului: duritatea bobului gru dur necesit pentru mcinare o cantitate mai mare de energie dect grul moale, deoarece fiecare bob necesit o cantitate mai mare de energie pentru sfrmare, gru moale. prezena sau absena pigmenilor roiatici n nveliurile exterioare ale bobului gru rou, gru alb. perioada de nsmnare gru de iarn este nsmnat toamna, ncolete primvara, se recolteaz vara, gru de primvar este nsmnat primvara, se recolteaz spre sfritul verii sau toamna. n ara noastr se cultiv doar soiuri romneti, recomandate pentru fiecare zon geografic. Aceste soiri se grupeaz dup potenialul genetic al calitii de panificaie, n baza recomandrilor fcute de Institutul de testare i nregistrare a soiurilor din subordinea Ministerului Agriculturii, Pdurilor i Dezvoltrii Rurale. Secara Secara face parte din familia Gramineae, genul Secale L., Secale cereale fiind specia cultivat n general, dar cantiti mici de Secale fragile sunt cultivate n sud-vestul Asiei. Secara cultivat este considerat o cultur destul de omogen, toate soiurile aparinnd unei singure varieti vulgare. n prezent lista oficial a soiurilor i hibrizilor de plante de cultur de la noi din ar cuprinde 11 soiuri de secar, din care unul, soiul Ergot, este cultivat numai pentru producerea scleroilor de Claviceps purpurea. Porumbul Face parte din familia Gramineae, subfamilia Panicoidae, tribul Maydeae, specia Zea mays. Din acelai trib, pe lng genul Zea, fac parte 8 genuri, din care importante pentru filogenia porumbului sunt dou: Euchlena i Tripsarum, ambele rspndite n America. n funcie de structura endospermului i caracterele tiuletelui, specia Zea mays cuprinde mai multe convarieti: Zea mays indurata porumbul cu bobul tare, neted, lucios, cu zona coronar rotundiform. Partea periferic a bobului este cornoas, iar la interior este amidonoas. Boabele au diferite culori: albe, galbene, portocalii, roii. Provine din zona muntoas a Americii Centrale. Zea mays identata porumbul dinte de cal, cu boabe mari care n zona coronar prezint o adncitur. n seciune boabele au zona tare (cornoas), dispus periferic, iar zona coronar i mijlocul sunt ocupate de stratul amidonos, care la maturitate se contract determinnd formarea adnciturii. Originea acestei convarieti este Mexicul, n prezent fiind predominant n lume. Zea mays aorista porumbul cu bob mic, cornos, utilizat pentru floricele. Zea mays saccharata porumbul zaharat, cu boabe zbrcite i sticloase. Zea mays amylacea porumbul amidonos cu boabe mari, rotundiforme, cu endospermul amidonos predominant i foarte puin endosperm cornos, n zona coronar. Este rspndit n Peru i Bolivia. Zea mays amyleosaccharata partea inferioar a boabelor amidonoas, iar cea superioar cornoas. Este rspndit n Peru i Bolivia.3


Cerealele

Zea mays ceratina are bobul cornos, opac, cu aspect ceros, n loc de amidon conine eritrodextrin. Rspndit n Asia i Filipine. Zea mays tunicata are bobul mbrcat. Varietile de porumb se deosebesc dup culoarea boabelor i culoarea paleelor. n prezent, soiurile de porumb sunt puin rspndite n cultur. Se folosesc pe scar larg hibrizii, introducerea lor n cultur a nceput n SUA n 1933, iar n ara noastr dup 1954. Dup modul de obinere hibrizii pot fi: simpli (H.S.), dubli (H.D.), triliniari (H.T.). Clasificarea hibrizilor n sistemul FAO, n funcie de perioada de vegetaie, cuprinde 9 grupe, fiecare avnd ca etalon durata de vegetaie a unui hibrid american. Din cele 9 grupe, importan prezint doar 6. Pentru constan n realizarea produciilor, fiecare cultivator ar trebui s foloseasc 3-4 hibrizi diferii ca perioad de vegetaie. La alegerea acestora trebuie s se urmreasc: s fie adaptat condiiilor zonei n care urmeaz a fi cultivat, s ajung la maturitate nainte de venirea brumelor de toamn i, pentru siguran n acest sens, s aib necesarul de uniti termice mai mic cu 150 fa de potenialul zonei, s fie rezistent la secet, boli, duntori, s aib o bun rezisten la frngere i o inserie uniform a tiuleilor. Orzul Specia de orz cultivat Hordeum sativum Jessen (Hordeum vulgare L.) cuprinde urmtoarele convarieti: Convarietatea hexastichon Alef. orzuri cu cte trei spiculee fertile la un clci al rahisului, Convarietatea intermedium Krn spiculee centrale fertile i laterale total sau parial sterile, Convarietatea distichon Alef spiculee centrale fertile i laterale sterile, Convarietatea deficiens Voss spiculee centrale fertile i laterale incomplete i sterile Apar i forme intermediare ntre covarietile menionate, acestea fiind considerate convarietate aparte convarietatea labile. Cele patru covarieti principale au numeroase varieti deosebite dup caracterele plevelor, aristelor i boabelor. n cultur sunt soiuri care se ncadreaz n varietile aparinnd la dou convarieti: hexastichon i distichon. Soiurile cultivate la noi n ar se ncadreaz n: Convar. distichon: var. nutans (spic lax) i var. erectum (spic dens), Convar. hexastichon var. pallidum (spic lax) i var. parallelum (spic dens). Cele patru varieti menionate au bobul glbui, mbrcat n palee de culoare glbuie i au ariste aspre. Ovzul Genul Avena face parte din tribul Avena Ness i cuprinde numeroase specii grupate n dou secii: Avenastrum Koch (perene) i Euavena Griseb (anuale, slbatice i cultivate). Cele mai importante specii: Avena sativa cultivat i Avena fatua L. slbatic. Avena sativa cuprinde numeroase varieti, din care mai importante sunt: mutica (spicule nearistat i boabe albe), aristata (spicule aristat, palee albe), aurea (spiculee nearistate, boabe galbene).Tehnologii generale n industria alimentar Industria morritului 4

Cerealele

Sorgul Aparine tribului Andropogoneae, genul Sorghum Adams, care cuprinde 31 de specii anuale i perene. Sorgul cultivat aparine speciei Sorghum vulgare Pers., sin. Sorghum bicolor (L) Moench., care se mparte, n raport cu modul de utilizare, n patru grupe: Sorgul pentru boabe cuprinde varietile: cafra (centru i estul Africii), shallu (India, Africa de vest), hegarii (Sudan), durra (Africa central i oriental), milo (Africa central i oriental). Sorgul pentru mturi Sorghum vulgare var. tehnicum, Sorgul zaharat Sorghum vulgare var. saccharatum, Sorgul pentru furaj Sorghum vulgare var. sudanense. Pentru boabe se cultiv hibrizi de sorg. La noi n ar se cultiv hibrizi simpli, cu panicul semicompact (cei pentru boabe), coacere rapid i uniform. Meiul Majoritatea speciilor aparin genurilor Setaria, Pennisetum, Eragrostis, Eleusine. Principala specie de mei cultivat este Panicum miliaceum. n prezent, n ara noastr exist n cultur soiuri romneti i strine, cu diverse recomandri rezistente la secet i cdere, zonelor cu resurse termice i hidrice sau zonelor cu deficit termic. Hrica Aparine din punct de veder botanic familiei Polygonaceae Fagopyrum esculentum Moench., sin. Fapyrum sagittatum Gilib. Orezul Cel cultivat aparine genului Oryza, specia Oryza sativa (orezul comun), care cuprinde 3 subspecii: ssp. brevis boabe scurte, de 3-4 mm lungime, ssp. indica boabe subiri i lungi, ssp. japonica boabe mari, ceva mai scurte, pline. Soiurile cultivate n prezent la noi n ar aparin ssp. japonica var. Italica; sunt soiuri precoce, caracterizate prin panicule nearistate, palee galbene, cariopse albe.

1.3.

Zonarea cerealelor n Romnia

Suprafaa cultivat i producia de cereale nu este uniform repartizat pe teritoriul rii. Aceast situaie este determinat de condiiile pedo-climatice diferite existente n diferite zone ale rii. Grul Suprafaa cultivat este repartizat n trei zone: zona de cmpie (zona I) cu 52 56%, zona colinar (zona II) cu 27 30% i zona montan (zona III) cu 14 17% din suprafaa total. n 1998, n zona I producia de gru reprezint 60,5% n zona a II-a 28,5% i n zona a IIIa 11% din producia total.5


Cerealele

Porumbul Principalul criteriu de zonare l reprezint constanta termic. Aceasta, n cazul porumbului, se obine prin nsumarea temperaturilor mai mari de 10C pe ntreaga perioada de vegetaie. Pe baza analizrii datelor climatologice medii pe perioade lungi de timp, s-au stabilit n ara noastr trei zone de cultur pentru porumb: Zona I cuprinde arealele cu suma temperaturilor biologic active de 1400-1600C: Cmpia din sudul rii, Dobrogea i partea de sud a Podiului Moldovei, Cmpia de Vest, pn la sud de Oradea. Zona a II-a de cultur cuprinde suprafeele cu resurse termice cuprinse ntre 12001400C. Zona include cea mai mare parte a Podiului Moldovei, o mic parte din zona de trecere de la Cmpia de Sud spre zona colinar a Carpailor Meridionali i Cmpia din Nord-Vestul rii. Zona a III-a de favorabilitate are n vedere suprafeele cu suma temperaturilor biologic active de 800-1200C. sunt cuprinse zonele subcolinare ale Carpailor Meridionali i Orientali, podiul Transilvaniei, iar n nord depresiunea Maramureului. Secara Poate fi cultivat n zone care sunt n general neprielnice altor cereale, fiind extrem de rezistent iarna i valorificnd foarte bine solurile nisipoase sau acide, cu fertilitate redus, zone cu clim rece i umed sau secetoase. n funcie de gradul de satisfacere a cerinelor agrobiologice ale secarei, n ara noastr sunt delimitate urmtoarele zone mari de cultur: Zona foarte favorabil ocup zonele submontane i regiunile colinare limitrofe acestora, din Moldova, Muntenia, Oltenia i Transilvania. Zona este caracterizat printr-un climat mai umed i mai rcoros, cu soluri ce prezint fertilitate natural sczut. Zona favorabil ocup suprafeele colinare i de podi din Moldova, din partea de nord a Olteniei i a Munteniei precum i partea central i de vest a Podiului Transilvaniei. Zona prezint un climat relativ mai clduros i mai puin umed dect cel din zonele submontane, soluri cu fertilitate mijlocie, erodate sau supuse eroziunii. Zona puin favorabil cuprinde Cmpia Romn, Brganul, Dobrogea i Cmpia Banatului. Condiiile de clim i sol sunt foarte favorabile dar cultura secarei este limitat, n aceste zone cultivndu-se alte cereale de toamn care realizeaz producii mai mari i mai eficiente. n ultimii ani n ara noastr s-au cultivat 30-45000 ha, suprafee rspndite n zonele umede i rcoroase, pe soluri acide 20000 ha, n zonele nisipoase 15000 ha i pe suprafee mai mici n alte zone 5000 ha. Orzul Orzul de toamn se cultiv n zonele de step i silvostep, iar orzoaica de primvar n zonele rcoroase i umede. Cele mai bune zone de cultur a orzului sunt: Cmpia de Vest, sudul Olteniei i Munteniei, Cmpia Brganului, Dobrogea, Silvostepa Moldovei i Transilvaniei. Ovzul Zonele cele mai favorabile pentru cultura ovzului sunt: Podiul Transilvaniei, Cmpia de Vest, Podiul Getic i Depresiunea Jijiei.


6

Cerealele

Sorgul Zonele cele mai favorabile sunt n cmpiile din sudul Munteniei i Olteniei, Cmpia Banatului i Cmpia Central a Moldovei, avnd, n mare parte, acelai areal de rspndire ca i porumbul. Orezul Condiii favorabile de cultivare sunt ntlnite n areale restrnse: Zona favorabil I este situat n lungul Dunrii, n incintele ndiguite, pe o fie cu limea de cca. 20 km la nord de Dunre, de la Calafat la Brila, n zona de influen a izotermei de var de 22C, Zona favorabil II este situat n luncile rurilor Siret, Buzu, Ialomia, Olt, precum i n Banat, n vestul judeului Timi, delimitat de izoterma de var de 21C. Meiul n cultur principal pentru boabe este recomandat n zonele de cmpie din sud, Cmpia Transilvaniei i n Moldova. n cultur succesiv pentru furaj, se recomand a fi cultivat n cmpiile din sud i vest.

1.4. Standarde de calitateExistena unui numr mare de tipuri de gru a impus dezvoltarea sistemului de clasificare a grului. Grul se clasific dup particularitile botanice i biologice, culoare i sticlozitate n grade, clase i subclase, tipuri i subtipuri. n SUA exist opt clase de gru definite n Grain Standards of the United States: HRS, HRW, SRW, durum, alb tare, alb moale, gru neclasat i amestec de gru (tabelul 1.7.). Fiecare clas este mprit n subclase, iar subclasele se mpart n cinci grade. Gradele au la baz puritatea grului, procentul de boabe deteriorate sau defecte i de impuriti. Tabelul 1.7. Principalele clase de gru din SUA Clasa HRD gru tare, rou, de iarn SRW gru moale, rou, de iarn HRS gru tare, rou, de primvar gru tare, alb Caracteristici generale coninut mare de proteine, gluten puternic, capacitatea mare de absorbie a apei coninut redus de proteine, gluten slab, capacitatea mic de absorbie a apei coninut foarte mare de proteine, gluten puternic, capacitatea mare de absorbie a apei coninut mare de proteine, gluten puternic, capacitatea mare de absorbie a apei, nveliurile nu au pigmeni coninut redus de proteine, gluten slab, capacitatea mic de absorbie a apei, nveliurile nu au pigmeni Utilizri generale pine i produse de panificaie prjituri, picoturi, produse de patiserie, plcintrie, biscuii, crackers pine, cornuri, produse de panificaie pine i produse de panificaie

gru moale, alb

tiei, crackers, vafele


7

Cerealele

Clasa gru dur

Caracteristici generale coninut mare de proteine, gluten puternic, capacitatea mare de absorbie a apei

Utilizri generale paste finoase

n Canada grul se clasific n apte clase i 19 grade; n Argentina exist dou tipuri majore de gru i patru grade iar n Australia exist apte tipuri i trei grade majore. n Rusia grul este mprit n tipuri i subtipuri iar grul colectat se mparte pe clase n funcie de o serie de indici: starea sntii, sticlozitatea, coninutul i calitatea glutenului, masa hectolitric, impuriti, boabe ncolite. Secara cultivat n diferite zone ale lumii este clasificat pe tipuri sau grade. n fiecare din cazuri clasificarea este fcut pe baza unor caracteristici fizice ale boabelor i ale masei de cereale n ansamblu, acest lucru facilitnd comerul cu secar. n C.E.E. pentru fiecare campanie agricol sunt stabilii indicii minimi de calitate (tabelul 1.8.). Tabelul 1.8. Condiii minime de calitate pentru secar C.E.E. Indici de calitate Umiditate, % max Corpuri strine, % max, din care: - boabe sparte - corpuri strine albe, din care: boabe arse prin uscare - boabe germinate (ncolite) - alte impuriti , din care: semine strine (buruieni) Ergot, % max Masa hectolitric, kg/hl Condiii admisibile 14,5 12 5 5 3 6 3 0,1 0,05 68

Exist ri n Europa, n a cror standard de secar sunt incluse i valori minime ale unor indici prin care se apreciaz calitatea de panificaie a acesteia (spre exemplu cifra de cdere). n Romnia cerealele sunt clasificate pe grade (trei grade pentru grul din clasele A B, grul dur i porumb, i dou grade pentru secar). Factorii de gradare sunt coninutul de impuriti, de boabe cu defecte, sprturi. Condiiile minime de calitate pentru grul destinat consumului uman i care face obiectul unor tranzacii comerciale sunt prevzute n SR ISO 7970/2001 (tabelul 1.9.). Tabelul 1.9. Caracteristici de calitate pentru gru Caracteristici Generale i senzoriale Valori maxime sau minime admise Boabe sntoase, curate, fr mirosuri strine sau alte mirosuri care s indice alterarea acestora. Seminele nu trebuie s conin aditivi, substane toxice, reziduuri de pesticide sau ali contaminani care pot afecta sntatea uman. Nivelurile maxime admise sunt n concordan cu cele stabilite de FAO/OMS Codex Alimentarius Comission.8

Sanitare


Cerealele

Caracteristici Fizico-chimice Umiditate Densitate volumic Impuriti Boabe sparte Boabe itave Boabe avariate Boabe atacate de duntori Alte cereale Corpuri strine Corpuri strine anorganice Semine duntoare i/sau toxice, boabe cu mlur i cornul secarei Semine toxice Cornul secarei Cifra de cdere

Valori maxime sau minime admise Grul trebuie s fie liber de insecte vii. 15,5% (pentru anumite destinaii legate de clim, durat dd etransport i depozitare sunt necesare valori mai sczute) 70 kg/hl 7 8 1 2 3 2 0,5 0,5 0,05 0,05 160 s

Condiiile de calitate pentru secar sunt precizate n STAS 984-72. Acest standard face referiri la masa hectolitric (min 70kg/hl), coninutul de gru (max 10%), coninutul de impuriti (max 4%). Porumbul folosit la obinerea mlaiului are indicii de calitate precizai n SR 5446/1994 (tabelul 1.10.) Tabelul 1.10. Caracteristici de calitate pentru porumb Condiii tehnice Aspect Culoare Miros Gust Umiditate, % Corpuri strine (tot ceea ce nu este porumb), % max, din care: - corpuri inerte (minerale i organice), % max - semine de alte plante de cultur Boabe de porumb cu defecte, % max, din care: - boabe de porumb alterate, % max - boabe de porumb arse-ncinse, % max Categoria I II caracteristic porumbului sntos de la alb-glbuie la galben-portocalie, caracteristic soiului sau hibridului respectiv caracteristic, fr miros de ncins, mucegai sau alte mirosuri strine dulceag 17 17 2,0 1,5 0,5 0,5 3,0 1,0 nu se admite 0,5 0,5 5,0 1,0 1,09


Cerealele

Condiii tehnice Sprturile mici de porumb care trec prin ciurul nr. 4R, STAS 1078 i rmn pe ciurul nr. 2R, STAS 1078, % max Sprturile mari de porumb care rmn pe ciurul nr. 4R, STAS 1078, % max Indice de plutire, % max Infestare cu duntori ai produselor depozitate (exemplare adulte vii)

Categoria I 2,5 2,0 50 nu se admite II 3,0 8,0 65

1.5. Depozitarea cerealelorDepozitarea cerealelor se realizeaz n silozuri sau magazii, dar practicile moderne includ utilizarea silozurilor etane, care pot fi tratate cu bioxid de carbon sau azot pentru reducerea infestrii i ncetinirea respiraiei. Spaiile de depozitare a cerealelor trebuie s ndeplineasc anumite condiii: s fie uor accesibile, s ofere un spaiu de depozitare uscat, s permit aerarea mecanic a produselor depozitate, s permit controlul cerealelor n timpul depozitrii. n timpul depozitrii n masa de cereale au loc o serie de procese fizice i biochimice: maturizarea dup recoltare, respiraia, ncingerea i germinarea. Cele mai multe procese conduc la degradarea calitii cerealelor, la pierderi n greutate. Ansamblul de msuri tehnice care se aplic pentru dirijarea proceselor fizice i biochimice din masa de boabe, n scopul pstrrii n bune condiii a acestora, reprezint conservarea cerealelor. Perioada n care seminele i menin nsuirile germinative, tehnologice i alimentare se numete longevitate. Longevitatea tehnologic depinde de condiiile de depozitare i de calitatea iniial a produselor. n condiii normale de depozitare cerealele i menin puterea de germinaie timp de 5-10 ani. Maturizarea dup recoltare n condiii corespunztoare de conservare, n prima etap a depozitrii se nregistreaz o cretere a capacitii de germinaie i se mbuntesc nsuirile tehnologice ale cerealelor. Complexul de procese care au loc n cereale n timpul conservrii i care duc la mbuntirea nsuirilor tehnologice i seminale poart denumirea de maturizare dup recoltare. n momentul n care devin mature din punct de vedere fiziologic i intr n stare de repaus, activitatea enzimatic i intensitatea respiraiei cerealelor scade. Factori care influeneaz maturizarea dup recoltare sunt umiditatea i temperatura (valorile pozitive ale temperaturii, i mai ales valorile de 15-30C, favorizeaz procesul de maturizare). Respiraia masei de boabe Cerealele sunt organisme vii. Ele respir, iar n anumite condiii germineaz. Procesele de respiraie ale boabelor au loc la nivelul fiecrei celule i servesc drept surs de energie. Cu toate acestea, dac nu este meninut la un nivel sczut, respiraia poate produce cantiti importante de cldur. O alt consecin important a respiraiei o reprezintTehnologii generale n industria alimentar Industria morritului 10

Cerealele

pierderile n greutate a substanei uscate din boabe; mrimea pierderilor depinde de umiditatea i temperatura masei de boabe, de durata de conservare. ncingerea masei de boabe Degajrile de cldur, cumulate cu conductivitatea i difuzivitatea termic sczute ale masei de cereale, duc la acumularea cldurii i la producerea ncingerii, cu efecte negative asupra calitii i cantitii de cereale depozitate. Factorii care influeneaz respiraia sunt: umiditatea, temperatura i disponibilitatea oxigenului. n timpul procesului de ncingere, temperatura masei de boabe crete, ajungnd pn la 55-65C i, n unele situaii, pn la 70-75C. n aceste condiii n masa de boabe au loc modificri profunde, care duc la pierderea nsuirilor tehnologice i seminale i la transformarea acesteia ntr-un monolit de culoare nchis. Variaia temperaturii n timpul procesului nu este constant n timp: n prima parte viteza de cretere este mai mic datorit procesului de respiraie. Pe msura creterii temperaturii masei de boabe cantitatea de cldur format depete cantitatea de cldur cedat n spaiul nconjurtor, ducnd la apariia focarelor de ncingere. Cldura acumulat se transmite n poriunile vecine, are loc activarea proceselor fiziologice i apariia de noi focare de ncingere. intensitatea respiraiei crete brusc n momentul n care temperatura masei de boabe atinge limita maxim pentru microflora mezofil (25-30C). Din acest moment intensitatea respiraiei crete brusc, temperatura masei de boabe ajunge la 50-60C. procesul de ncingere nceteaz n momentul n care temperatura atinge valorile la care funciile vitale ale microflorei mezofile nceteaz. Germinarea boabelor n timpul conservrii Se produce n cazul absorbiei de ap capilar, care permite depirea procesului de mbibare cu ap i nceperea germinrii (chiar la umiditatea maxim de echilibru de 3236% germinarea nu este posibil).


11

Structura anatomic a cerealelor

Capitolul 2STRUCTURA ANATOMIC A CEREALELORBoabele de cereale au o compoziie anatomic asemntoare. Structura i compoziia anatomic a boabelor de cereale sunt prezentate n figura 2.1., respectiv tabelul 2.1. Tabelul 2.1. Compoziia anatomic a principalelor cereale Partea anatomic Bobul ntreg nveliul floral Pedicel nveliul fructului nveliul seminal Stratul aleuronic Endospermul Germenul Gru 100 4,4 2,1 8,3 82,4 2,8 Secar 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 Ovz 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

Grul (figura 2.2.) are form ovoidal cu o lungime ce depinde de varietate i soi, precum i de localizarea lui n spic i de dezvoltarea acestuia. Suprafaa bobului pe faa dorsal este neted, cu excepia zonei de ataare n spic, unde nveliul fructului este zbrcit, peste locul unde este situat embrionul. Bobul de gru are pe suprafaa ventral un nule, care la majoritatea boabelor, poate ptrunde pn aproape de centrul bobului. Pericarpul Formeaz un strat subire, protector care acoper ntreg bobul. Pericarpul extern Suprafaa exterioar a pericarpului este acoperit de un strat de celule, epiderma, cu excepia regiunii de ataare. Celulele sunt alungite, dar n dreptul brbiei sunt la fel de lungi i de largi. Deasupra epidermei, n exteriorul bobului exist o cuticul subire, relativ impermeabil la ap, care ns ca urmare a frecrilor, lovirilor, poate fi deteriorat, spart. Hypoderma este un strat de celule foarte comprimat de celulele epidermei. Stratul cu resturi de celule cu perei subiri (celule interioare hypodermei) uureaz migrarea apei i favorizeaz separarea pericarpului exterior de cel interior. La captul opus zonei de ataare multe din celulele epidermei sunt modificate formnd fire care alctuiesc brbia. Pericarpul intern Stratul de celule intermediare este prezent mai ales la capetele bobului: brbia 1-2 rnduri de celule turtite, embrionul 1-2 rnduri de celule late i unite ntre ele. Stratul de celule oblice este dispus pe cea mai mare parte a suprafeei bobului (celule alungite, strns unite, formeaz iruri ce merg pe toat lungimea bobului). Stratul de celule tubulare dispuse paralel cu axa longitudinal a bobului i au spaii libere ntre ele.


12


- pericarp (nveliul fructului) - epiderma (epicarp) - extern - hypoderma - rest de celule cu perei subiri - intern

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

- smna - nveliul seminal (testa) i stratul pigmentar - stratul nucellar (strat hyalin) - endosperm - strat aleuronic - endosperm amidonos - scutellum - epithelium - parenchyma - esut provascular - plumula - ax embrionar(acoperit de coleptil)

bobul de cereale (cariopsa)

- germene(embrion)

- rdcini primare(acoperite de coleoriz)

- rdcini secundare - epiblast

Figura 2.1. Structura anatomic a boabelor de gru

1 1 2 3 6 7 8.1 8.2 8 8.3 2.2 2.3 6 7.1 2.1 4 5

Figura 2.2. Seciune prin bobul de gru 1-brbi, 2-pericarp, 2.1-epicarp, 2.2-mezocarp, 2.3-endocarp, 3-nveli seminal, 4-strat pigmentar, 5-strat hialin, 6-strat aleuronic, 7-endosperm, 7.1-celule mari n interiorul crora se afl granule de amidon, 8-embrion, 8.1-scutellum, 8.2-mugura, 8.3-radicel nveliul seminal i stratul pigmentar Formeaz un nveli complet mprejurul seminei. nveliul seminal (provine din ovarul florii) este strns legat de stratul de celule tubulare i stratul nucellar. Este format dintr-o cuticul extern, un strat colorat i cuticul intern.


13


Stratul hyalin Provine din pereii ovarului florii. Se afl ntre nveliul seminal i stratul aleuronic i este strns unit cu amndou. mbrac ntreg bobul cu excepia zonei n care se afl embrionul. Este format din celule fr culoare, foarte puternic comprimate, cu pereii ngroai. Endospermul Stratul aleuronic Este format din celule mari, cubice cu perei ngroai n care se gsesc numeroase gruncioare foarte mici cu aleuron i picturi de substane grase. Celulele stratului cu aleuron conin, de asemenea, mult plasm, cu mici vacuole n care se acumuleaz proteinele. Endospermul amidonos Este partea anatomic principal a bobului de gru. Celulele sale sunt umplute cu multe granule de amidon prinse ntr-o reea proteic. Celulele endospermului sunt de trei tipuri: periferice (lng stratul aleuronic) conin granule de amidon de dimensiuni intermediare, prismatice conin granule de amidon mari lenticulare, ovale pn la circulare n contur 28-33 m, max. 50 m. ntre granulele mari sunt numeroase granule mici, sferice 2-8 m, celule centrale conin celule mari i celule mici, ocup poriunea central a bobului, granulele de amidon sunt ca cele de la celulele prismatice. n endospermul amidonos pot apare zone distincte sticloase i finoase. n zona sticloas apar granule de amidon rotunde i separate de o cantitate considerabil de material proteic, n zona finoas ele sunt strns legate pe multe laturi, astfel c las un spaiu mai mic pentru materialul proteic, iar din cauza aceasta rmn i spaii libere. Pereii celulelor endospermului sticlos sunt mai groi dect la grnele moi. S-a constatat c n cazul grului moale, la limita de separare dintre granulele de amidon i proteine, se gsete o fraciune proteic denumit friabilin care reduce adezivitatea dintre cele dou componente chimice. n cazul grului dur aceast fraciune proteic nu exist. Embrionul Este alctuit este alctuit din mugura situat la partea superioar, radicel aezat la partea inferioar n continuarea hipocotilului i scutellum situat n partea dinspre endosperm. Muguraul (plumula) Const dintr-o tulpin apex i mai multe frunze embrionare. Aceste frunze sunt mbrcate de coleptil, un nveli sub form de teac. El este acoperit de o cuticul foarte fin, cu excepia vrfului, n dreptul cruia exist un mic por, prin care frunzele ies afar n timpul germinrii. Pe tulpina apex exist noduri i internoduri. Internodurile sunt extrem de scurte, din ele apar frunzele. Hipocotilul Leag muguraul din partea superioar cu radicela din partea inferioar i cu scutellumul dinspre interior. Radicela (rdcinia) Const dintr-o rdcini principal i 2-4 secundare. Vrful rdciniei este alctuit din celule merismatice, protejate de celule mari, parenchimatice, care formeaz coleoriza. Scutellumul (scuteluul)


14


Are form de scut sau de disc i const din celule parenchimatice rotunjite, fiind nconjurat de un strat de celule cilindrice epiteliul, la un cap mai rotunjite, iar la cellalt mai ascuite, care ptrund n parenchimul endospermului. Porumbul are aceleai componente anatomice ca i bobul de gru. La pericarp, la marginea dintelui i deasupra germenului, se gsete regiunea de ataare a mtsii, care apare ca o protumberan a pericarpului. Ea conine baza firului de mtase. n partea de jos a bobului se gsete zona de ataare a bobului la tiulete (vrful bobului, pedicel). Tegumentul seminal acoper n ntregime germenul i endospermul, cu excepia poriunii de la baza bobului. n zona de la baza bobului se continu cu stratul hyalin. Acesta este format din dou rnduri de celule, este mprit n hyalinul superior i hyalinul inferior, cu un spaiu larg cu aer ntre ele. La ruperea vrfului partea inferioar a stratului hyalin se detaeaz. Stratul aleuronic este un strat superficial, format dintr-un rnd de celule mari care n apropierea germenului se micoreaz treptat dar nu dispare complet. Acest strat poate fi puternic colorat n rou sau albastru, sau poate fi incolor. n cazul porumbului se deosebesc dou tipuri de endosperm (figura 2.3.): endospermul cornos textur tare, translucid, zona cornoas se gsete plasat pe prile laterale i la baza bobului, endospermul finos textur moale, relativ opac, zona finoas ocup partea central a bobului.1 2 3 4 5 6 7

Figura 2.3. Seciune longitudinal prin bobul de porumb 1-nveli pericarpic, 2-nveli seminal, 3-strat aleuronic, 4-endosperm cornos, 5-endosperm finos, 6-embrion, 7-vrful bobului

n funcie de varietatea de porumb cele dou tipuri de endosperm se gsesc n anumite proporii. n general porumbul amidonos are puin endosperm cornos sau deloc, porumbul everta, pe de alt parte, conine o cantitate mare de endosperm cornos, care formeaz o coaj groas n jurul unui mic smbure central al endospermului finos. Porumbul indentata (raport 2:1) i indurata ocup locuri intermediare ntre porumbul amidonos i everta. Textura cornoas are cu 1,5-2% mai mult protein dect textura finoas. n toate celulele din endosperm se gsesc granule de amidon, cu excepia zonei dintre stratul hyalin i baza scutellumului, celulele de aici conin un material fibros. Secara are aceeai structur anatomic ca i grul. Se remarc faptul c membranele cu perei ngroai, culoarea dens, cafenie a tegumentului seminal i culoarea bobului nTehnologii generale n industria alimentar Industria morritului 15


ansamblu fac ca sticlozitatea bobului s fie ns greu vizibil de la suprafaa acestuia. Sectoarele cu sticlozitate mai evident ale bobului de secar sunt distribuite fie uniform n tot endospermul, fie sub form de inel la periferie, endospermul finos existnd n acest caz numai n partea central a bobului. Ovzul are fructul mbrcat n palee: paleea inferioar acoper cam din fruct, iar cea superioar restul. Plevele sunt diferit colorate (albicios-glbui-brun-cenuiu-negricios) i nu sunt concrescute cu bobul dect la partea inferioar. Se deosebesc 5 tipuri de boabe, a cror form rmne neschimbat, indiferent de condiiile de vegetaie (tipul suedez, german, sovietic, alungit, aciform). Bobul decojit este de 5-11 mm lungime, fusiform, cu an pe partea inferioar. El este acoperit pe toat suprafaa de periori fini i scuri. nveliul florar (pleve) este format din epiderm, hypoderm, parenchimul spongios, epiderma intern. Endospermul conine granule de amidon simple, coluroase 2-12 m, multiple, rotunjite sau eliptice 15-20 m, care conin granule mici de 5-7 m. Orezul are fructul de form elipsoidal, nvelit n palee, concrescute cu bobul. Paleele sunt eliminate prin decorticare, sunt formate din: fire de periori ce apar att la stratul de epiderm superior ct i la cel interior, epiderma exterioar, hypoderma, epiderma interioar. nveliul fructului nu apare concrescut cu nveliul floral dect n anumite puncte, ceea ce ajut la eliberarea boabelor din pleve. nveliul seminal se separ foarte greu de pericarp, constituie o membran de protecie pentru corpul amidonos. Perispermul este format din celule colorate care conin un pigment specific. Endospermul amidonos este format din granule de amidon n reea proteic. La majoritatea soiurilor n interiorul bobului se afl o zon finoas aproape opac denumit pancia bianca, zon mai srac n amidon, ns cu mult dextrin i maltoz dect restul endospermului. Prezena acestei pete albe este considerat ca un defect i se caut a se obine soiuri la care aceast pat s fie mai mic sau chiar s fie lips.


16

Compoziia chimic i biochimic a cerealelor

Capitolul 2COMPOZIIA CHIMIC I BIOCHIMIC A CEREALELORCompoziia chimic a boabelor de cereale depinde de tipul cerealei dar i de soi, varietate, form, mrimea boabelor. Clima, compoziia solului, fertilizatorii folosii, practicile agrotehnice influeneaz, de asemenea, depunerea constituenilor chimici n interiorul boabelor de cereale. Componentele chimice ale cerealelor se gsesc distribuite neuniform n diversele componente ale structurii anatomice ale boabelor. Datorit acestui fapt fina, obinut prin mcinarea industrial a grului i a secarei, are o compoziie ce depinde de gradul de extracie (tabelul 3.1.). Tabelul 3.1. Compoziia chimic a finii de gru i a finii de secar de diferite grade de extracie Component, g/100g produs cu u=15% Proteine Lipide Amidon Fibre Tiamin, u.i./g Riboflavin, g/g Cenu Potasiu Calciu Magneziu Fier Fosfor Secar 100 7,98 1,98 69 1,56 1,45 2,9 1,72 412 31,5 92 2,7 359 85 7,3 1,64 73 0,84 0,98 2,0 1,04 203 26,1 45 1,97 193 75 6,67 1,33 75 0,48 0,8 1,4 0,72 172 19,5 26 1,72 129 60 5,64 1,01 78 0,22 0,85 0,51 140 15,3 16 1,32 78 100 13,64 2,49 63 2,15 1,18 1,7 1,53 312 27,6 141 3,81 350 Gru Manitoba 85 13,57 1,7 67,2 0,33 0,92 1,0 0,75 146 18,5 61,8 188 75 13,1 1,32 69,5 0,1 0,29 0,7 0,44 87 13,1 30,4 109 42 11,8 0,86 71,2 urme 0,09 0,5 0,34 71 11,1 21,5 82

Substanele proteice n structura proteinelor intr: 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 n ap i n soluii diluate de electrolii. Cu apa formeaz soluii coloidale, din care albuminele precipit sub aciunea unor soluii concentrate de sulfat de amoniu, clorur de sodiu, sulfat de magneziu, precum i sub aciunea cldurii. n gru i secar albuminele se gsesc sub form liber n stratul aleuronic i n nveliul boabelor, i sub form de nucleat de albumin n embrion. n boabele de ovz se gsete n cantitate extrem de mic. Globulinele sunt insolubile n ap dar se dizolv cu uurin n soluii apoase de electrolii (NaCl, Na2SO4) i n baze diluate.


17


Din soluiile saline, globulinele precipit atunci cnd se adaug cantiti mari de ap sau cnd se mrete concentraia soluiei respective. O dat cu fierberea soluiilor globulinele coaguleaz, ns mai greu dect albuminele. Globulinele se gsesc n gru i secar sub form de nucleat de globulin n germene, iar sub form liber i n celelalte pri anatomice ale bobului. n ovz acest tip de protein se gsete n cantitatea cea mai mare, fa de celelalte holoproteine, n special n stratul aleuronic, nveliul seminal i embrion. Prolaminele sunt substane insolubile n ap, greu solubile n soluii de sruri i solubile n alcool de diferite concentraii. Toate prolaminele sunt solubile n alcool etilic 5080%, cu excepia prolaminei din porumb, care este solubil n alcool 96%. Sunt de asemenea solubile n alcool metilic, propilic, benzilic. Glutelinele ca i prolaminele au caracter acid. Sunt proteine insolubile n ap, alcool i soluii de sruri, care ns se dizolv n soluii diluate de alcalii, din care pot fi precipitate printr-o slab acidulare. Se gsete repartizat neuniform n endosperm, coninutul ei crescnd de la centru ctre periferia endospermului. Prolaminele i glutelinele particip la formarea glutenului n cazul grului. Glutenul reprezint masa proteic, cu proprieti vsco-elastice, obinut prin splarea cu ap a aluatului din fin de gru. 2/3 din gluten reprezint ap iar 1/3 substan uscat glutenin, gliadin, substane minerale, amidon, albumine, globuline, lipide, glucide solubile. Amidonul i lipidele se leag prin legturi destul de rezistente de proteinele din gluten i confer anumite caracteristici fizico-chimice acestuia. Glutenina i gliadina se gsesc n raport de 3:1 i prin determinri cantitative s-a constatat c aminoacizii care predomin n proteinele glutenice sunt acidul glutamic i prolamina. Gliadina i glutenina din secar nu formeaz gluten. Astfel, dac se aplic i la secar metoda de splare a aluatului ca la fina de gru, nu se obine gluten. Explicaia acestui fenomen este atribuit: proporiei oarecum diferit, n care se gsesc aminoacizii n compoziia acestor dou proteine, n comparaie cu grul, proporiei gluteninei i a gliadinei n masa endospermului, diferit de cea din gru, prezenei pentozanilor n proporie mare, care mpiedic formarea glutenului, deosebirii pH-ului izoelectric a celor dou proteine, i influenei pH-ului celorlalte combinaii, solubilitii gliadinei i gluteninei, datorit existenei n aceste proteine a unui numr mai mare de grupri hidrofile, ceea ce dovedete uoara lor solubilitate. Pe lng incapacitatea formrii glutenului, proteinele secarei nu au nici capacitatea de a absorbi i menine apa n aluat. Principala fraciune proteic a bobului de porumb este prolamina sa zeina. Raportul coninutului de substane proteice din zona cornoas, fa de cele din zona finoas este 1,13. Coninutul de proteine din principalele cereale este prezentat n tabelul 3.2. Proteinele sunt distribuite neuniform n prile anatomice ale boabelor de cereale (tabelul 3.3.) Tabelul 3.2. Coninutul de proteine din principalele cereale(% fa de total) Cereala Gru Secar Total proteine 10-15 9-14 Albumine 3-5 leucozin 5-10 Globuline 6-10 edestin 5-10 Prolamine 40-50 gliadin 30-50 gliadin Gluteline 30-40 glutenin 30-50 glutenin18



Cereala Porumb Ovz Orez

Total proteine 7-13 8-14 8-10

Albumine 0 1 urme

Globuline 5-6 80-85 avenalin 2-8

Prolamine 50-55 zein 10-15 avenin 1-5

Gluteline 30-45 glutenin 8-10 80-90 orizenin

Tabelul 3.3. Variaia coninutului de substane proteice n prile anatomice ale grului, porumbului i secarei Pri anatomice nveliul pericarpic nveliul seminal Strat aleuronic Endosperm Scutellum Ax embrionar Pedicel Gru % substane % din total proteice protein 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 % substane % din total proteice protein 3,7 9,4 11,8 9,2 2,0 74,8 22,4 0,8

Glucidele reprezint principalele componente chimice ale boabelor de cereale. n structura glucidelor ntlnim att glucide simple ct i poliglucide (tabelul 3.4.). n structura poliglucidelor intr: glucofructanii, pentozanii, celuloza i amidonul. Tabelul 3.4. Coninutul mediu de glucide la principalele cereale (% s.u.) Cereala Gru Secar Porumb Ovz Orez Glucide simple, % s.u. 0,22 3,90 2,03 1,95 Amidon, % s.u. Celuloz, % 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 gsesc n cantiti foarte mici, dar importante pentru declanarea proceselor fermentative (tabelul 3.5.). Tabelul 3.5. Distribuia glucidelor simple n prile anatomice ale bobului de gru Componente anatomice Bobul ntreg Endosperm nveliuri Germene Glucide simple, % fa de total glucide 3,4 1,5 7,6 36,4


19


Glucofructanii Sunt poliglucide neomogene, nereductoare, solubile n ap, care conin fructoz. Dup natura legturilor care predomin acetia pot fi de tip inulin (legturi 1-2 glicozidice), sau de tip fleinic (legturi 2-6 glicozidice). Fructanii de tip fleinic i inulinic se gsesc n spicele necoapte de gru, orz, secar. Fleinele din spicele necoapte de secar se numesc secaline, cele din gru pirozine. Coninutul de fructani depinde de anul de cultur la secar 4,8-6,5% (fin de secar 3,1-4,5%, tre de secar 6,6%). n urma procesului de panificaie coninutul de fructani se reduce n pine 2,5-2,8%. Pentozanii Sunt polizaharide neamidonoase care intr n constituia pereilor celulari ai cerealelor. Fraciunile de produse obinute prin mcinarea cerealelor (gru, secar) au un coninut n pentozani proporional cu cantitatea de perei celulari prezeni n fiecare esut. Astfel trele (tegumentul) sunt mai bogate n pentozani dect finurile (endospermul amidonos), coninutul lor fiind de 20-30%, respectiv 1,5-3%. Bobul de ovz are circa 14% pentozani, arabani, xilani. Concentraia cea mai mare se gsete n nveliuri, ceea ce fac din acestea o materie important pentru fabricarea furfurolului. -glucanii Ca i pentozanii, sunt concentrai n straturile exterioare ale bobului, aproximativ 70% din fraciunea total fiind n aceste straturi. Celuloza Este un poliglucid omogen, format din resturi de D-glucopiranoz legate 1,4-glucozidic. Cea mai mare cantitate se gsete n nveli i embrion. Este repartizat neuniform n diferite pri anatomice ale bobului, proporii mai mari fiind n nveliuri, strat aleuronic, embrion. Amidonul Reprezint partea glucidic cea mai important a gramineelor. n boabele de cereale amidonul se afl sub form de granule de diferite dimensiuni i forme. Granula de amidon n majoritatea cazurilor este aproape sferic sau ovoidal, cu dimensiuni de la 2-170 m, avnd o caracteristic de structur. Lipidele sunt concentrate n germene, stratul aleuronic i endosperm. La nivelul gemenului scutellumul conine cea mai mare cantitate de lipide, ajungnd uneori pn la 40-45%. Tegumentul i stratul aleuronic conin 2,4-3,6% lipide. Dintre lipide predomin trigliceridele, dar mai exist i acizi grai liberi, steroli, digliceride, monogliceride, esteri stearici ai glucidelor, fosfolipide i glicolipide. Coninutul total de lipide, dar i de lipide libere i legate, din principalele cereale sunt prezentate n tabelul 3.6. Tabelul 3.6. Coninutul de lipide n principalele cereale Cereala Gru Secar Porumb Ovz Orez Coninut de lipide, % legate 0,84 0,88 0,64 0,74 0,49

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

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


20


Acizii grai care se regsesc cel mai frecvent n structura boabelor de cereale sunt: acidul palmitic, stearic, oleic, linoleic, linolenic. Dintre componentele nesaponificabile ale lipidelor s-au identificat tocoferolii i sterolii. n compoziia chimic a boabelor de gru i secar sunt prezente i alte substane organice, cum ar fi fosfatidele. Dintre acestea mai important este lecitina, care are o valoare nutritiv foarte ridicat i un rol important n cadrul metabolismului. Coninutul n lecitin din bobul de secar ajunge la 0,57%, iar n embrion valoarea acestuia crete foarte mult, pn la 3%. Vitaminele sunt compui biologic coninut activi, de natur organic, cu structur vitamine, % variabil i complex, care sunt 100 necesari n cantiti foarte mici pentru 90 desfurarea a multor procese metabolice. 80 Principalele vitamine prezente n 70 boabele de cereale sunt: B1, B2, B6, PP, biotina, acidul pantotenic, A, E. Au 60 fost efectuate cercetri pentru studiul 50 vitamina E coninutului de vitamine B1, B6 n boabe acid pantotenic cu diferite grade de sticlozitate. 40 Coninutul de vitamine este maxim n riboflavina 30 cazul grnelor cu sticlozitate ridicat. Distribuia vitaminelor n boabele de acid folic 20 cereale este neuniform, ceea ce face vitamina acid nicotinic biotina B6 ca i finurile cu grade diferite de 10 vitamina B1 extracie s aib coninut diferit de 0 vitamine (figura 3.1.). Vitaminele se 10 90 80 70 60 50 40 gsesc ndeosebi n embrion i n extracie, % Figura 3.1. Variaia coninutului de vitamine stratul aleuronic. n funcie de extracie n urma cercetrilor ntreprinse s-a semnalat prezena unor antivitamine, compui care determin o inhibare parial sau total a activitii vitaminelor prin descompunerea, inactivarea, interferena sau mpiedicarea asimilrii acestora. S-a semnalat c la porumb acidul nicotinic se gsete n stare legat, neasimilabil, sub forma compuilor de niacitin i niacinogen, astfel c se creeaz o avitaminoz la consumul excesiv i unilateral de porumb. Exist de asemeni o tiaminaz care mpiedic utilizarea tiaminei prezent n microflora intestinal la unele populaii asiatice, astfel nct acestea nu asimileaz tiamina din boabele de orez. Enzimele sunt distribuite neuniform n boabele cerealelor. Cele mai importante sunt: , amilaza, proteazele, lipaza, fitaza, celulaza, lipoxigenaza, tirozionaza. -Amilaza (-1,4-glucan-4-glucohidrolaza) Este o endoenzim care hidrolizeaz legturile -(1,4) glucozidice din lanul moleculei de amidon, fr a ataca legturile terminale. -Amilaza (-1,4-glucan-maltohidrolaza) Este o enzim acidorezistent comparativ cu -amilaza i mai puin stabil la temperatur comparativ cu -amilaza. -amilaza este o exoenzim care elibereaz din amiloz maltoza, molecul cu molecul. Acelai lucru se ntmpl i n cazul amilopectinei, dar numai pn cnd enzima ajunge la o ramificaie. -amilaza nu poate trece peste acesteTehnologii generale n industria alimentar Industria morritului 21


ramificaii i ca urmare aciunea ei nceteaz. n aceste condiii se formeaz maltoza n cantiti mai mari i dextrine limit. n finuri provenite din boabe de gru normale se gsete n stare liber activ numai amilaz (n cantitate suficient), -amilaza este numai sub form de urme (grul sticlos sau grul recoltat n veri secetoase poate s nu conin -amilaz). n finurile provenite din grne ncolite, atacate de plonia grului sau ncinse la conservare se nregistreaz o intensificare a activitii celor dou enzime: activitatea amilazei crete de circa 10000 ori i activitatea -amilazei de 3-4 ori. Cele dou enzime amilolitice au localizare diferit n bobul de gru: -amilaza este localizat mai mult n stratul aleuronic i n nveliul seminal (finurile de extracie mare au mai mult -amilaz). -amilaza este localizat n endosperm i mai puin n stratul aleuronic i nveliul seminal (finurile de extracie mic au mai mult -amilaz). Enzimele proteolitice Grul i fina obinut din acesta, conin un complex de enzime proteolitice, din care a mic parte (10-25%) sunt extractibile (n mediul apos la pH-ul din aluat de 5,8) i cedate aluatului. Aceast parte extractibil a enzimelor proteolitice este format din endopeptidaze care acioneaz asupra glutenului prin hidroliza legturilor peptidice din interiorul macromoleculei, cu formare de peptide, i exopeptidaze care hidrolizeaz macromolecula de gluten atacnd numai legturile peptidice terminale cu formare de aminoacizi. Activitatea proteolitic a grului depinde de starea lui fiziologic, de soi i de condiiile de cultur. Grul matur i sntos are activitate proteolitic redus. Prin atacul ploniei asupra grului se introduce n bob un complex proteolitic, cu o activitate enzimatic pronunat. Enzimele proteolitice se gsesc distribuite neuniform n bob. Cantitatea cea mai mare se gsete n pericarp, nveliul seminal, stratul aleuronic i embrion, n timp ce n endosperm se gsete n cantitatea cea mai mic. Din aceast cauz activitatea proteolitic a finurilor este influenat de gradul de extracie: finurile de extracie mare au activitate proteolitic mai mare, finurile de extracie slab au activitate proteolitic mai slab. n realizarea nsuirilor reologice specifice ale aluatului, enzimele proteolitice pot interveni n sens pozitiv sau pot avea urmri nefaste asupra calitii produselor, funcie de cantitatea de i activitatea enzimei i de rezistena proteinelor la atacul enzimei. Lipazele Este enzima care hidrolizeaz esterii glicerinei cu acizi grai cu caten lung. Sunt concentrate n scutellum, germene, stratul aleuronic i n cantiti mici n endosperm. nveliurile conin aproximativ 50% din lipaza total, iar embrionul aproximativ 20%. Acioneaz n timpul depozitrii grului i finii, elibernd acizi grai liberi (pH optim = 7,4, t = 38C, inactivare la t>40C). Fitaza Hidrolizeaz fitaii i acidul fitic la mezo-inozitol, acid fosforic. Activitatea optim este la pH = 5-5,5 / 50-55C pn la 70C. Se gsete n bob alturi de fitai. Activitatea fitazic la gru i secar este mai mare dect la ovz, dei coninutul n fitai este aproximativ acelai. Prin germinarea grului activitatea fitazei crete de 6,5 ori. Lipoxigenaza Catalizeaz peroxidarea acizilor grai polinesaturai cu duble legturi conjugate cis-cis 1,4pentadienice (acizii linoleic i linolenic). Grul conine cantiti mici de de lipozigenaz, coninutul variind cu soiul, condiiile de cultur i gradul de maturitate al bobului. Este localizat n special n scutellum i embrionTehnologii generale n industria alimentar Industria morritului 22


i foarte puin n endosperm. soiurile tari, roii, sunt mai bogate n lipoxigenaz dect cele moi, albe. Tirozinaza Este concentrat n stratul aleuronic. Oxideaz monofenolii la chinone. Determin nchiderea culorii aluatului i a pinii de gru, datorit aminoacizilor tirozina n prezena oxigenului.coninut Substanele minerale Cantitatea de substane minerale variaz n mineral, % 100 funcie de natura cerealei, de condiiile de clim, 90 de sol, precum i de metodele de cultur, fertilizare, de folosire a erbicidelor, irigaii. 80 Substanele minerale sunt repartizate neuniform 70 n prile anatomice ale boabelor de cereale, motiv pentru care i produsele de mcini au 60 un coninutul variabil de substane minerale 50 Na (figura 3.2.). n tabelul 3.7. este prezentat variaia 40 coninutului de substane minerale n prile Ca anatomice ale principalelor cereale. Se constat 30 P existena unei cantiti mari de substane K 20 minerale n embrion, strat aleuronic i nveliuri. Fe Endospermul secarei are un coninut mai mare 10 Mg de substane minerale dect cel al grului. 0 Distribuie neuniform a substanelor minerale 100 90 80 60 70 exist i n cadrul endospermului. extracie, % n compoziia cenuii intr o serie de elemente, care se pot clasifica astfel: Figura 3.2. Variaia coninutului de Grupa I: C, O, H, N, S, P care se substane minerale n funcie de gsesc n proporie de 95-98,5%, extracie Grupa II: care se gsesc n proporie de 1,5-5%, i care pot fi grupate astfel: macroelemente: K, Mg, Na, Fe, Al, Si, Ca ce se gsesc n proporie de 0,10,01, microelemente: Mn, B, Sr, Cu, Zn, Ba, Ti, Li, I, Br, Mo, Co n proporie de 0,001-0,00001, ultramicroelemente: Cs, Se, Cd, Hg, Ag, Au, Ra n proporie mai mic 0,000001.

Tabelul 3.7. Coninutul de substane minerale din prile anatomice ale cerealelor Componenta anatomic Bobul ntreg nveliul pericarp nveliul seminal Stratul aleuronic Endosperm Embrion Pedicul Coninutul mineral mediu, %s .u. Secar Porumb 1,86 1,62 3,55 1,78 3,28 0,30, din care 0,85 n partea 7,06 cornoas i 0,39 n partea finoas 0,54 6,32 9,24 3,2223

Gru 1,98 2,78 9,82 15,98 0,43 5,82 -



Un component mineral important din cereale este fitina, care se gsete sub form de fitai, acidul fitic i esterul pentafosfat al mezo-inozitolului. Acidul mio-inozitol hexafosfat prezent n cereale constituie un antinutrient deoarece reduce biodisponibilitatea ionilor bivaleni Zn, Ca i Fe, prin formare de compleci (fitai) cu aceste minerale. Pe baza coninutului de substane minerale Mohs K. a stabilit o clasificare a extraciilor de fin. Considernd bobul ca fiind format din 100 straturi imaginare, concentrice (stratul 0 centrul endospermului, stratul 100 nveliul pericarpic), s-a stabilit pentru fiecare fraciune de fin o caracteristic proprie, limita inferioar i superioar a straturilor din care provin. Extraciile de fin pot fi de trei categorii: Extracii simple au limita inferioar 0, iar limita superioar variabil (0-30, 0-70 etc.), Extracii intermediare ambele limite sunt variabile (30-40, 20-70, 30-70 etc.), Extracii complementare limita superioar este fix, iar cea inferioar variabil (30-100, 70-100 etc.), cu referire special la tr. Fiecrei extracii simple i corespunde un anumit coninut de substane minerale. Pornind de la acest aspect Mohs a trasat o curb de variaie a cenuii cu extracia, admind c bobul de gru are un coninut mineral mediu de 1,907%. Analiznd aceast curb se observ c ea prezint trei pri distincte: n domeniul extraciilor 0-45, curba este paralel cu axa absciselor, ceea ce face ca pentru aceste extracii variaiile coninutului mineral s fie mici, caracterizarea finurilor fiind fcut n funcie de variaia raportului CaO/MgO (pe msur ce crete extracia, coninutul de MgO crete, iar cel de CaO scade). n domeniul extraciilor 45-95, curba prezint variaii mari de coninut mineral, proporionale cu extracia; pe msur ce crete extracia, ncepe s intervin stratul aleuronic cu un aport mineral mare. n domeniul extraciilor 95-100, curba prezint o mic inflexiune, deoarece intervin nveliurile pericarpice, cu un aport mineral mai mic dect straturile anterioare. Coninutul de substane minerale n cazul extraciilor intermediare poate fi calculat folosind curba extraciilor simple a lui Mohs, printr-o relaie stabilit de Simion Popescu:= A + a A a

n care: = coninutul mineral al extraciei intermediare, A = limita superioar a extraciei intermediare, A = limita inferioar a extraciei intermediare, , = coninutul n cenu al extraciei simple 0-A i 0-a, %. Curba coninutului de cenu a lui Mohs dateaz de la sfritul anilor 1930 (figura 3.3.). Ea a fost privit ca o referin standard i a fost utilizat ca baz pentru reglarea proceselor din anii respectivi. Curbele actuale prezint o diferen evident: dup curba lui Mohs, randamentul de fin cu un coninut mineral de 0,55% fa de s.u., este de cca. 70%, pe cnd n prezent, dac grul are caliti bune de panificare i este corect condiionat, se poate obine cu uurin un randament de 77%. n figura 3.4. sunt prezentate curbele lui Mohs pentru gru i secar.


24


Curba lui Mohs (1930) coninut cenu, % 1,40 1,20 1,00 0,80 0,60 0,50 0,40 0,30 10 30 50 70 80 extracie, % Curba actual

0,55

Figura 3.3. Curba lui Mohs realizat n 1930 i curba lui Mohs actualconinut cenu, % 1,9 1,8 1,6 1,4 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,3 Curba lui Mohs pentru GRU Curba lui Mohs pentru SECAR

10

30

50

70 90 extracie, %

Figura 3.4. Curba lui Mohs pentru gru i secar - pentru o mas hectolitric de 70kg/hl la secar, i 75kg/hl la gru (pentru valori mai mari ale masei hectolitrice curba coninutului mineral se va afla sub cea indicat de Mohs)


25

Proprietile fizice ale cerealelor

Capitolul 4PROPRIETILE FIZICE ALE CEREALELOR4.1. Caracteristici fizice 4.2. Caracteristici tehnologice ce se manifest la depozitarea cerealelor, la vehicularea lor intern 4.3. Proprieti mecanice ale boabelor de cereale 4.4. Proprieti ce se manifest n timpul procesului de prelucrare 4.5. Boabe cu defecte

4.1. Caracteristici fiziceMasa hectolitric reprezint masa, exprimat n kg, a unui volum de 0,1 m3 cereale. Importan parametru principal n stabilirea extraciei finii, indice folosit n gradarea cerealelor, estimarea cantitilor de cereale prin cubaj, baz de calcul la dimensionarea celulelor de siloz. Factori care influeneaz masa hectolitric: umiditatea boabelor, forma i mrimea boabelor, starea suprafeei boabelor, cantitatea de impuriti i natura lor, grosimea nveliurilor i masa specific. Volumul a 100 boabe se stabilete prin msurarea cantitii de lichid dezlocuit. Masa a 1000 boabe Masa relativ a 1000 boabe reprezint greutatea acestora, exprimat n g, la umiditatea existent n momentul determinrii. Masa absolut a 1000 boabe reprezint greutatea acestora, exprimat n g, raportat la substana uscat, calculat n funcie de coninutul de umiditate al boabelor n momentul analizrii. Masa a 1000 boabe este influenat de condiiile pedo-climatice, de gradul de maturizare al boabelor. Valorile ridicate ale acestei caracteristici fizice indic o calitate superioar a boabelor. Masa specific Masa specific aparent reprezint raportul dintre mas a 1000 boabe i volumul ocupat de 1000 boabe. Importan Dup acest indice se realizeaz separarea impuritilor din masa de cereale. Factori care influeneaz masa specific: compoziia chimic, compactitatea, structura anatomic,Tehnologii generale n industria alimentar 26


maturizarea i mrimea boabelor. Cercetrile au artat c masele specifice ale principalelor substane organice ce alctuiesc cerealele difer ntre ele: Cerealele care conin mai mult amidon au masa specific mai mare, sunt urmate de cele care au un coninut ridicat de protein; boabele de cereale bogate n substane grase au masa specific cea mai sczut (ovzul). Boabele de cereale care au n structura lor o cantitate mai mare de aer au masa specific redus (boabele finoase au masa specific mai mic dect boabele sticloase). Prile anatomice ale boabelor de cereale au masa specific diferit: nveliul boabelor are masa specific mai mic dect endospermul; la acest lucru se adaug i faptul c nveliul are o compactitate mai mic, de aceea cu ct proporia de nveli este mai mare cu att masa specific a boabelor este mai mic. Boabele mici au masa specific mai sczut - procentul de nveli care revine pe unitatea de greutate a bobului crete proporional cu micorarea bobului, iar masa specific a bobului este mai mic. Sticlozitatea Sticlozitatea arat gradul de compactizare a endospermului n bob. Structura i aspectul endospermului bobului de gru sunt foarte variate - de la alb, afnat i finoas n ruptur sau seciune, pn la semitransparent, sticloas, cu nuan galben nchis. n zonele sticloase, granulele de amidon, aflate ntr-o matrice proteic puternic, ocup tot spaiul i de aceea structura apare compactizat. n zonele finoase rmn spaii libere astfel c structura nu mai apare dens. Factori care influeneaz sticlozitatea boabelor: condiiile pedo-climatice de cultur i recoltare; ngrmintele minerale introduse; condiiile de conservare; particularitile botanice, calitile diferitelor soiuri selecionate. Se apreciaz c cerealele cultivate pe soluri nisipoase sau dezvoltate n condiii de secet apar la recoltare mai sticloase. De obicei grul cu sticlozitate mare se obine n regiunile cu climat uscat i clduros, iar grul finos n regiunile rcoroase i umede. Introducerea n sol a ngrmintelor azotate, i n special ngrarea suplimentar a grului n stadiul de nspicare, contribuie n mod nsemnat la creterea sticlozitii. Cea mai mare sticlozitate se obine n cazul grului care se cultiv pe soluri bogate n azot i cu umiditate insuficient. Irigarea fr ngrarea concomitent a solului cu azot poate contribui la scderea nsemnat a sticlozitii. Grul de panificaie trebuie s aib min. 30% sticlozitate. Mrimea, forma i uniformitatea boabelor este important n alegerea parametrilor de lucru ai utilajelor din procesul de pregtire prelucrare a cerealelor pentru mcini, influeneaz meninerea unui regim tehnologic constant pentru o perioad mai lung de timp. Curbele granulometrice caracterizeaz variaia parametrilor dimensionali ai masei de cereale - lungime, lime, grosime. Ele au rol n separarea corpurilor strine libere din masa de cereale se face innd seama de proprietile fizice ale cerealei de baz i de cele ale corpurilor strine. Rezultatele msurtorilor se reprezint sub forma unor curbe ale variabilitii parametrului dimensional studiat. Pe baza curbelor granulometrice ridicate, pentru componentele unui amestec, se pot face aprecieri cu privire la posibilitatea sau imposibilitatea separrii acestor componente.Tehnologii generale n industria alimentar 27


Compoziia granulometric arat variaia frecvenei procentuale a claselor de mrime ale unui parametru dimensional. Coninutul de impuriti Coninutul de impuriti influeneaz: valoarea lotului recepionat, reglarea utilajelor din curtorie, randamentul i calitatea finii. Impuritile din gru reprezint boabele de gru cu defecte i toate componentele organice i anorganice, altele dect boabele de gru. Impuritile se mpart n patru categorii principale: boabe de gru cu defecte, alte cereale, corpuri strine, semine duntoare i/sau toxice, boabe cu mlur i cornul secarei. Boabe de gru cu defecte: boabe sparte: boabe de gru la care o parte a endospermului este nlturata sau boabe fr germene, boabe itave: boabe de gru ntregi care trec prin sita cu orificii alungite de 1,70 mm lime, boabe alterate: boabe mucegite - boabe de gru care au mucegaiuri vizibile cu ochiul liber pe mai mult de 50% din suprafaa i/sau n miez, boabe deteriorate de cldur boabe de gru care prezint o coloraie cafenie spre neagr ca urmare a nclzirii excesive, boabe atacate de duntori: boabe care prezint dunri vizibile cu ochiul liber, datorate atacului de roztoare, insecte, acarieni i ali duntori, boabe ncolite: boabe de gru care prezint semne vizibile de ncolire (colul ieit din nveli, indiferent dac el mai exist sau este rupt). Alte cereale: boabe de cereale aparinnd altor specii, altele dect cele de gru. Corpuri strine, dup nlturarea cornului secarei, aceast categorie include: toate componentele probei, cu excepia boabelor altor cereale, boabelor de gru, a seminelor duntoare i/sau toxice, i seminelor cu mlur, care sunt reinute pe o sit cu orificii alungite de 3,55mm 20,0 mm i toate componentele care trec printr-o sit cu orificii alungite de 1,00 mm 20,0 mm (se consider c ultimele sunt organice). toate componentele organice altele dect boabele de gru, alte cereale, semine duntoare i/sau toxice, boabe cu mlur, fragmente de paie, insecte moarte i fragmente de insecte, i componente anorganice ca pietricele i nisip ce trec prin sita cu orificii alungite de 3,55 mm 20,0 mm i care sunt reinute de sita cu orificii alungite de 1 mm 20,0 mm. Semine duntoare i/sau toxice, boabe cu mlur i cornul secarei: semine duntoare i/sau toxice: semine care sunt prezente n cantiti peste o anumit limit, care pot avea efect duntor sntii, proprietilor organoleptice sau performanelor tehnologice, boabe cu mlur: boabe ce prezint un miros urt i care include spori de mlur Tilletia caries, Tilletia controversa, Tilletia foetida, Tilletia intermedia, Tilletia triticoides i Neovossia indica; cornul secarei: scleroi ai ciupercii Claviceps purpurea.

Tehnologii generale n industria alimentar

28


4.2. Caracteristici tehnologice ce se manifest la depozitarea cerealelor, la vehicularea lor internUnghiul de taluz natural Capacitatea de curgere reprezint nsuirea cerealelor de a se deplasa de la un loc la altul prin cdere liber. Capacitatea de curgere a masei de cereale este caracterizat prin unghiul de taluz natural i unghiul de frecare. Cerealele n cdere liber pe o suprafa plan se aeaz n grmad, sub forma unui con, unghiul de taluz natural este unghiul dintre diametrul bazei i generatoarea conului format. Unghiul de taluz natural este condiionat de frecarea boabelor ntre ele i egal cu unghiul de frecare dintre boabe. Unghiul de frecare este unghiul minim sub care masa de boabe ncepe s alunece pe o suprafa oarecare. Capacitate de curgere a cerealelor este influenat de: forma i dimensiunile boabelor, starea suprafeei boabelor, umiditatea, coninutul de corpuri strine. Coeficientul de frecare intern Coeficientul de frecare intern a boabelor de cereale este egal cu tangenta unghiului de frecare dintre boabe. Coeficientul de frecare intern are diverse valori funcie de starea de repaus sau de micare a materialului. n stare de repaus coeficientul de frecare intern este mai mare dect cel din timpul deplasrii produselor. n mod obinuit, n practic, se folosete coeficientul de frecare intern la limita dintre starea de repaus i starea de micare. Factorii care influeneaz coeficientul de frecare intern sunt urmtorii: diametrul cerealelor, compactitatea stratului de material, umiditatea. Coeficientul de frecare al boabelor de cereale pe diverse materiale La scurgerea boabelor de cereale i a produselor rezultate din prelucrarea lor pe diverse suprafee de contact, la proiectarea buncrelor i a celulelor de siloz, la proiectarea diferitelor maini i instalaii trebuie s se in cont de coeficientul de frecare al boabelor pe suprafaa diverselor materiale (coeficient de frecare extern). Valoarea coeficientului de frecare este influenat de o serie de factori, printre care, cei mai importani sunt: natura produsului, rugozitatea suprafeei de alunecare, umiditatea produsului. Coeficientul de frecare extern se apreciaz n stare de repaus sau n stare de micare a materialului. Foarte important este i forma suprafeei pe care are loc alunecarea produsului. Autosortarea reprezint aezarea cerealelor n straturi difereniate calitativ la cderea lor liber. Cauzele autosortrii sunt: mrimea, forma, greutatea specific diferite pentru componentele masei de cereale, viteza de plutire diferir a componenilor masei de cereale, cerealele formeaz n cdere liber cureni de aer, care conin n stare de plutire unele componente ale masei i permit depunerea lor mai departe de centrul grmezii (componentele uoare vor fi dirijate spre periferia lotului).Tehnologii generale n industria alimentar 29


Autosortarea se produce i la evacuarea cerealelor din celulele de siloz. Aceasta depinde de forma celulei, raportul dintre nlimea celulei i seciunea ei transversal, de aezarea gurilor de alimentare i evacuare. Capacitatea de plutire nsuirea boabelor de cereale de a se menine n stare de suspensie la o anumit vitez a unui curent de aer ascendent reprezint viteza de plutire. Prezint importan pentru operaia de curare a masei de cereale cu ajutorul aerului, pentru stabilirea vitezei aerului n conductele de transport pneumatic din seciile de curare i condiionare. Porozitatea masei de boabe Masa boabelor de cereale aflat ntr-un volum oarecare umple numai o parte din acest volum, ntre boabe rmnnd spaii care sunt ocupate de aer. Acest fenomen este propriu tuturor corpurilor cu proprieti de curgere i se numete porozitate. Factori care influeneaz porozitatea forma i mrimea boabelor, natura i starea suprafeei boabelor, cantitatea i natura impuritilor ce se gsesc n masa lor, umiditatea boabelor, masa hectolitric a boabelor. Rezistena stratului de cereale La trecerea unui curent de aer printr-un strat de cereale, acesta ntmpin o anumit rezisten. Aceast rezisten se concretizeaz prin consum de energie, fenomen ntlnit la aspiraia pnzei de cereale, intrarea i ieirea din tarare, coloane de aspiraie, aspiraia cascadelor din curtorie etc. Rezistena stratului crete proporional cu viteza aerului i cu grosimea materialului strbtut. Cea mai mic rezisten o au boabele de porumb datorit diametrului mare al bobului i spaiului gol dintre boabe. Termoconductibilitatea masei de cereale reprezint proprietatea boabelor de a-i ceda cldura ntre ele datorit diferenei de temperatur. Masa de cereale are o conductibilitate termic redus datorit compoziiei organice a boabelor i a spaiilor intergranulare care sunt rele conductoare de cldur. Higroscopicitatea boabelor reprezint proprietatea boabelor de a absorbi apa din aerul umed i de a o ceda acestuia cnd este uscat. Se manifest prin sorbie i desorbie. Prezint importan pentru procesul de pstrare a cerealelor, pentru condiionarea hidric sau hidrotermic a cerealelor, pentru prelucrarea acestora. Factorii care influeneaz higroscopicitatea sunt: mrimea boabelor, integritatea boabelor, tria nveliului, compoziia chimic, umiditatea i temperatura mediului. Umiditatea este important la depozitarea cerealelor i n procesul tehnologic de condiionare i mcinare. Ea influeneaz proprietile structural-mecanice ale boabelor i proprietile tehnologice ale acestora. Dac cerealele conin un procent de umiditate mai mare de 14%, i nu au loc operaii tehnologice pentru reducerea acesteia, calitatea cerealelor se degradeaz prin autoncingere, mucegire, ncolirea boabelor de la suprafaa lotului.Tehnologii generale n industria alimentar 30


Dup coninutul de umiditate cerealele se clasific n: uscate 12-14%, semiuscate 14,115,5%, umede 15,6-17%, foarte umede >17%.

4.3. Proprieti mecanice ale boabelor de cerealeProprietile mecanice ale cerealelor sunt evideniate atunci cnd probele sunt supuse la diferite solicitri. In decursul acestor solicitri se urmresc variaiile dimensionale ale probei i forele necesare pentru a produce aceste variaii, trasndu-se diferite diagrame. Avnd n vedere eforturile la care sunt supuse cerealele n procesul de mrunire, prezint importan: rezistena la compresiune, rezistena la forfecare, modulul de elasticitate i rigiditate al nveliurilor, gradul de aderen al nveliurilor la endosperm, rezistena la mcinare. Rezistena la forfecare este n funcie de seciunea de lucru, de structura esuturilor straturilor, de nivelul de umiditate. Rezistena la compresiune depinde de nivelul de umiditate, de grosimea stratului de nveli etc. Elasticitatea i rigiditatea boabelor, i n special a nveliurilor, sunt foarte importante pentru tehnologia morritului: ambele proprieti influeneaz sfrmarea boabelor, cernerea produselor intermediare, curarea griurilor i n final calitatea finurilor. Pornind de la acest fapt, n industria morritului se caut s se mreasc elasticitatea nveliurilor (prin condiionare hidric), pentru a se evita sfrmarea lor n particule prea fine, care ar ngreuna separarea lor n fin. nveliul boabelor de cereale este elastico-vscos, endospermul boabelor sticloase apare ca un corp casant, care umezit devine plastic.

4.4.

Proprieti ce se manifest n timpul procesului de prelucrare

Anumite nsuiri fizice se manifest i n procesul de prelucrare, motiv pentru care ele pot fi numite nsuiri tehnologice: boabele de cereale se separ de impuriti difereniindu-se de acestea prin mrime, form, mas specific, proprieti aerodinamice, boabele de cereale prezint diferen de rezisten ntre endosperm, nveli i germene, ceea ce uureaz procesul de separare n mcini, boabele de cereale se pot mcina, iar produsele rezultate se pot sorta i calibra la dimensiuni dinainte stabilite, suprafaa specific a boabelor poate mri sau micora cantitatea de tr; ea reprezint raportul dintre suprafaa tuturor boabelor coninute de 1kg i volumul ocupat de aceste boabe. Suprafaa specific depinde de mrimea boabelor, boabele mici au suprafa specific mare. Aceast caracteristic prezint importan pentru tehnologia de prelucrare i gradul de extracie.

4.5.

Boabe cu defecte

Boabe ngheate Exist situaii cnd pe parcursul procesului de depozitare i transport, n anotimpul rece, boabele de cereale pot atinge temperaturi de -20-25C. n general temperaturile sczute influeneaz asupra proceselor fiziologice, care i reduc nivelul i intensitatea, dar i asupra proprietilor tehnologice, chiar i atunci cnd nivelul de umiditate este normal. Coninutul de gluten umed i de gluten uscat se micoreaz, glutenul devine mai sfrmicios, capacitatea lui de hidratare se micoreaz (la -40C cu 47%), coninutul de albumine scade (la -40C cu 914%). La grul pstrat la temperaturi mai mici de -20C, n proteinele glutenice se observ o denaturare parial.Tehnologii generale n industria alimentar 31


La prelucrarea grului pstrat la temperaturi sczute se observ o scdere a extraciei de finuri superioare i a calitii acestora (cenua crete cu 0,020,06%), ceea ce reduce eficiena tehnologic a procesului. Pentru corectarea acestor situaii este necesar ca grul s se nclzeasc naintea mcinrii pn la o temperatur de 15C. Boabe itave Boabele itave sunt mult mai subiri dect cele normale, au coaja ncreit i fr luciu, coninutul de coaj este aproximativ acelai cu cel din boabele normale, miezul este n totalitate cu structur opac, finoas, cu germenul nedezvoltat. n condiii pedo-climatice necorespunztoare exist riscul ca bobul, n fazele de maturizare incipient, s aib o umiditate mare i s nu acumuleze substane de rezerv n endosperm. Pe de alt parte, recoltarea ntr-o faz de maturizare prea timpurie face ca n endosperm s nu se mai acumuleze substane de rezerv i la coacerea post-recoltare bobul s se usuce, s devin itav, cu suprafaa zbrcit. O alt cauz ar putea fi bolile care atac rdcinile, tulpinile i frunzele (itvire patologic). Un coninut ridicat de boabe itave are o influen negativ asupra nivelului extraciei de fin (se mrete cantitatea de tre i scade extracia de fin). Grul format numai din boabe itave are o mas hectolitric de 6068 kg/hl, iar amestecul format din gru normal i gru itav are o mas hectolitric de 68 kg/hl. Pentru a reduce din influenele negative pe care le exercit grul itav asupra mciniului i a gradului de extracie, se recurge la realizarea de amestecuri din gru normal i gru itav. Procentul de boabe itave n masa grului normal nu trebuie s depeasc 5%, pentru a nu influena procesul de mcini, n afara toleranelor admise de diagrama tehnologic. Se recomand ca amestecul s se fac nainte ca grul s intre la la r I. Pregtirea celor dou grne n curtorie trebuie s se fac separat. Grul itav nu se decojete, iar curarea cu separatoarele aspiratoare se face folosind ciururi care s nu permit trecerea lor ca cernut al ultimului ciur. Reglarea aerului se face cu mare atenie, pentru a nu antrena o dat cu pleava i boabele itave. Boabe sparte Unele boabe sunt sensibile la ocuri nu numai n timpul treieratului dar i n timpul transportului mecanic. Sunt considerate boabe sparte acelea din care lipsete mai mult de 50% din bob. Prezena acestor boabe n masa de cereale reduce randamentul de mcini, dar ridic i probleme la pstrare (sunt expuse la fenomene de oxidare, care produc o accelerare a degradrilor biochimice ale constituenilor cerealelor, sunt mai accesibile atacurilor de insecte i mucegaiuri). Boabe ncolite Boabele care au germenul spart i la care se vd, cu ochiul liber, rdcinia sau tulpinia. Grnele care n timpul maturizrii au avut condiii de temperatur i umiditate favorabile declanrii germinrii, conin boabe ncolite. Succedarea perioadelor cu umiditate mare (mai mult de 90% timp de cel puin 15 ore) i temperaturi medii (15C), favorizeaz creterea activitii enzimatice, n special a activitii -amilazei. Favorabile germinrii sunt i condiiile de pstrare cu umiditate ridicat. O activitate amilazic ridicat influeneaz n mod negativ proprietile de panificaie ale grului. Pentru aprecierea activitii amilolitice trebuie folosite i alte metode cifra de cdere, trasarea amilogramei la amilograful Brabender, deoarece este posibil ca boabele s fie n stare de pregerminare i nici un semn de germinare s nu fie vizibil cu ochiul liber, dei activitatea enzimatic s fie intensificat.Tehnologii generale n industria alimentar 32


Boabe atacate de plonia grului n anumite faze de dezvoltare, adulii i larvele atac organele aeriene ale plantei. Insecta introduce i o cantitate de saliv care are proprieti enzimatice foarte active. Enzimele provoac o hidroliz a unor substane, iar locul unde s-a efectuat neptura se transform ntr-o proeminen denumit "con salivar". La desprinderea i cderea acestor conuri, n locul lor rmne un punct negru, nconjurat de o zon alb-glbuie sau brun. Boabele atacate au glutenul degradat i n cantitate redus, pierzndu-i elasticitatea i devenind moale, lipicios. Coninutul de aminoacizi liberi, n special tirozina, se mrete. Fina obinut din boabe atacate are slabe proprieti de panificare. n grul normal raportul gliadin/glutenin = 1/1,12 iar n grul atacat de ploni raportul gliadin/glutenin = 1/4,21. Degradarea nsuirilor finii provenite din gru nepat depinde de momentul producerii nepturii, de soiul grului, de numrul de nepturi i de cantitatea de boabe nepate. nrutirea nsuirilor de panificaie apare de la 3% boabe nepate n cazul grnelor slabe, de la 58% n cazul grnelor medii i foarte bune, i se accentueaz o dat cu creterea numrului de boabe nepate. Extracia total de fin scade cu 22,5%. Boabe cu gust i miros strin Pot apare semine de pelin, mutar negru, care conin anumite uleiuri eterice i imprim gusturi neplcute (pelinul conine un ulei eteric azulen i dou glucozide absintina i anabsintina). n urma mcinrii masei de boabe de gru care conine pelin i mutar negru, apare la produsele finite un gust amar i iute, care rmne i dup panificare. Boabe ptate, cu embrionul negru Boala criptogamic produs de Alternaria termis Ness (alternarioza) i de Helminthosporium sativum P.K. (helmintosporioza). Petele se pot gsi la nivelul germenului, pe care l pot acoperi n ntregime sau nu, pe nule sau n alte locuri ale nveliului, petele fiind n aceste cazuri alungite, iar contururile sunt mai puin delimitate. Dac grul prezint un simplu punct negru sau brun pe germene, el este considerat sntos. Grul dur este considerat ptat dac are o pat n oricare alt loc pe nveli, n afara germenului. Grnele care prezint o coloraie brun numai pe nule, sunt considerate ptate numai dac ocup mai mult de un sfert din lungimea acestuia. La boabele atacate de helmintosporioz coninutul de glucoz i fructoz crete, iar cantitatea de zaharoz a bobului scade. Indicele de aciditate al grsimii extrase este mai mare dect n cazul boabelor sntoase. n unele zone de cultur, atacul acestor boli poate atinge 424% din recolt. Grul dur destinat fabricrii pastelor finoase nu trebuie s conin mai mult de 8% boabe cu embrionul negru. Grul moale de panificaie nu trebuie s conin mai mult de 30% boabe cu embrionul negru. Finurile obinute din mcinarea acestor loturi se amestec cu cele normale n proporie de 3050%. Boabe cu micotoxine n anumite condiii de umiditate, temperatur, pH, mucegaiurile pot produce micotoxine, unele fiind considerate puternici factori cancerigeni. Infestarea plantei cu mucegaiuri are loc datorit condiiilor de cultur (Fusarium), iar dezvoltarea mucegaiului depinde de condiiile climaterice. n timpul depozitrii n silozuri apar Penicillium i Aspergillus, care se dezvolt pe boabe, i n condiii de u>16% (optim 20-25%), aw>0,87-0,89 (optim 0,98) se pot produce micotoxine. Temperatura optim pentru dezvoltarea mucegaiurilor din genul Fusarium i producerea micotoxinelor este 22Tehnologii generale n industria alimentar 33


27C, exceptnd toxina T-2 i zearalenone care necesit temperaturi mai sczute 2-12C, respectiv 12-15C. Boabele au aspect apropiat de cel al boabelor itave. Au culoare albicioas, sunt zbrcite, foarte uoare, iar la captul unde se afl germenul au coaja colorat n rozglbui. Coaja i miezul sunt att de friabile nct se strivesc ntre degete. Miezul este afnat i lipsit total de sticlozitate. Boabele deteriorate i mici, seminele de buruieni, au o ncrcare cu micotoxine mai mare. n bob are loc o hidroliz energic a proteinelor i o acumulare de produse de hidroliz: amoniac, peptide, amine, aminoacizi liberi i toxici pentru om i animale. Crete activitatea -amilazei i scade brusc activitatea peroxidazei. Modificri importante apar i n substanele grase (s-a constatat prezena sterinei toxice - lipotoxicol). Boabele atacate de fusarioz pot fi separate la separatoarele aspiratoare i la separatoarele cascad. Dup curare procentul maxim de boabe atacate de fusarioz trebuie s fie de maxim 11,5%. Dac boabele de gru atacate ajung la mcinare acestea se macin cu totul, diferena de friabilitate dintre coaj i miezul bobului fiind mai mic dect la bobul normal. Boabe atacate de mlur Mlura este o boal criptogamic produs de unele specii din genul Tilletia. Sporii de mlur formeaz miezul bobului de culoare cafenie, cu miros de pete stricat. Dac aceste boabe sunt lovite sau strivite, coaja se sparge, iar sporii ader pe suprafaa boabelor sntoase, imprimnd ntregului lot un aspect nchis i cu miros urt. Boabele de gru pot avea anumite grade de atac: boabe fulguite au zone mici brun-cenuii, cu spori de mlur, boabe ptate au zone mari de spori, boabe complet mlurate - au suprafaa complet acoperit de spori. La recepie procentul maxim admis de boabe mlurate, fulguite, prfuite este 5%. Nu se admite introducerea n procesul de mcini a unui lot care s aib mai mult de 0,05% boabe mlurate. Boabele pline cu spori de mlur, fiind mai uoare dect cele normale, se pot separa ntr-o anumit msur la separatoarele aspiratoare cu ajutorul curentului de aer. Cele rmase n masa de gru se sparg la trioare i decojitoare, sporii depunndu-se pe suprafaa boabelor sntoase. ndeprtarea acestora de pe suprafaa boabelor se face prin splare i periere. Extracia de fin scade. Fraciunile cu nuane de culoare nchis se obin de la r III i M3, iar cele mai albe de la M1 i M2. n general fina este de culoare mai nchis, neagr-maronie. Sporii rmai pe suprafaa boabelor ajunse la mcinat se elimin n cea mai mare parte o dat cu tra, iar cei rmai intr n masa de fin. Boabe atacate de ergot Boala apare n zonele reci i umede. Din scleroii de cornul secarei s-au separat 12 alcaloizi, care au la baza acidul lisergic, i care sunt cuprini n 3 grupe: ergotamine, ergotoxine, ergobazine. Se prezint ca o mas de particole de culoare neagr-violacee, uor arcuit, cu riduri longitudinale, cu lungime de 1035 mm i lime de 48 mm. Ca form general este ca o mic banan neagr. Structura intern este granuloas, dens i de culoare albcenuie. Ergotul poate produce boli grave organismului uman: convulsii i mbolnvirea sistemului periferic. Coninutul de spori n fin nu se admite s fie mai mare de 0,05%. Fina, tra i deeurile cu un coninut mai mare de 2% nu pot fi folosite ca furaje.

Tehnologii generale n industria alimentar

34


Boabe deteriorate prin uscare Din cauza forrii procesului de uscare, n masa de boabe pot apare boabe ncinse, caramelizate sau arse. Boabele arse sunt boabele care au fost supuse la temperaturi anormal de ridicate; au toata suprafaa exterioar modificat, fiind colorate de la brun la negru. Aceste boabe sunt tiate analizndu-se miezul dac miezul are culoarea apropiat de cea a unui bob sntos, boabele nu se consider avariate, cele cu miezul modificat se consider boabe avariate. Efectele negative care apar: scade extracia de fin alb i coninutul de gluten umed, se modific indicele de deformare. Boabe autoncinse n cadrul procesului de autoncingere temperatura boabelor atinge valori de 5565C, i chiar 7075C. n structura microbiologic a boabelor ncinse se gsesc o serie de mucegaiuri (Aspergillus, Penicillium, Mucor - predomin Aspergillus flavus), care formeaz o serie de substane toxice: aflatoxine, patulina, zearalenona. Masa de boabe ncinse se caracterizeaz printr-o mas hectolitric i o mas a 1000 boabe mai mic. Fina obinut are un coninut mai mare de cenu i conine particule mici de nveli, activitatea proteolitic crete foarte mult, pinea fiind de slab calitate. Boabe mucegite Sunt boabe care prezint pe suprafaa lor i n interior, urme vizibile de mucegire. n condiii necorespunztoare de pstrare i transport se nregistreaz o cretere rapid a acestor microorganisme. Boabe cu pesticide Pesticidele se folosesc pentru protecia seminei i se aplic n timpul perioadei de vegetaie (n cazul dezvoltrii epidermice a duntorilor, constituind un tratament profilactic a plantelor de cultur) sau n timpul depozitrii cerealelor n siloz. Pesticidele: erbicide, substane defoliante, substane de gazare i dezinsecie, nu sunt complet biodegradabile i apar n boabe sub forma unor reziduuri. Exist tipuri noi de pesticide care se descompun dup un anumit timp, astfel nct ele nu apar n cereale dac sunt corect aplicate. Dintre pesticidele folosite 25% sunt erbicide, 35% sunt fungicide, 40% insecticide. Majoritatea pesticidelor sunt absorbite n straturile superficiale ale bobului (fina de extracie mic are un coninut sczut de pesticide, finurile integrale i tra au un coninut ridicat). Boabe cu urme de elemente toxice Urme de Cd, Hg, Pb exist n toate cerealele. Valoarea pH-ului din sol are influen direct asupra contaminrii lor. Aceste elemente toxice se gsesc n aer ap sol, astfel nct ele pot fi absorbite de rdcinile plantelor din sol sau plantele pot fi contaminate din aer. Cd este un element prezent n toate cerealele. Valoarea tolerat pentru Cd trebuie s fie mai mic de 0,1 mg/kg cereale (

s

Documents

Transcript of s