شیمی و فناوری غلات
شیمی و فناوری غلات
قوت غالب
50 درصد کربوهیدرات
یک سوم پروتئین و تا 85 درصد کالری
50 تا 60 درصد ویتامین های گروه B
از نظر منشا: علفهای وحشی
جو Hordeum vulgre سابقه 5000 ساله
گندم در نواحی معتدل مانند اوراسیا
(Triticum monoccum) Einkorn 7 جفت کروموزوم (دی پلوئید)
(T.dicoccum) Emmer 14 جفت کروموزوم (تترا پلوئید)
T.aestivum 21 جفت کروموروم (هگزا پلوئید)
ارقام دیگر گندم:
Spelt , Emmer, Kamut
نوعی Emmer به نام Durum
شیمی و فناوری غلات
برنج Oryza sativa))
ذرت (Zea mays
5000 سال قبل در نواحی استوایی و جنوب شرقی آسیا
ارزن (Eragostoideae panicoideae)
Eragrostis tof دارای اهمیت بالا
سورگوم ((Surghum bicolor
از زیر خانواده Andropogonideae
چاودار(Secale cereale)
جو دوسر یا یولاف (Avena Sativa)
دو مورد اخیر غلات ثانویه، سازگار با آب و هوای مناطق شمالی و سرد
خود رو و بعدها کشت شده
تریتیکاله از تلاقی گندم و چاودار
شیمی و فناوری غلات
از نظر ساختمانی:
میوه تک دانه و خشک بنام cariopsis
Kernel یا grain
کاریوپسیس شامل پوشش میوه fruit coat یا پریکارپ
دانه را احاطه کرده به پوشش دانه seed coat متصل است
دانه شامل: جوانه embryo و اندوسپرم endosperm, و پوشش دانه
کاریوپسیس غلات در فرم تغییر شکل یافته برگ غلات:
کاه و پوشال
در جو و جو دوسر و برنج کاملا متصل به کاریوپسیس (hullیا (husk
در سایر غلات مانند گندم براحتی جدا می شود
شیمی و فناوری غلات
کاریوپسیس گندم:
8 میلی متر طول و 35 میلی گرم وزن
قسمت پشتی ماهی پشت و در سوی دیگر دارای شیار crease
شیار مقابل جوانه و سراسر دانه تقریبا در مرکز آن
شیار مشکلات بهداشتی دارد مثلا رشد کپک و وجود گرد و غبار
پریکارپ دانه شامل دو قسمت داخلی و خارجی (بال زنبوری)
لایه الورون، معمولا به ضخامت یا سلول کل اندوسپرم و جوانه را در بر گرفته، خارجی ترین قسمت اندوسپرم
الورون فاقد نشاسته ولی غنی از املاح، پروتئین، چربی و ویتامین ها
همراه با پریکارپ و پوشش دانه سبوس را تشکیل می دهد
جنین یا جوانه 2/5 تا 3/5 درصد وزن دانه
دارای محور جنینی (embryonic axis) و scutellum
اسکوتلوم مانند منبع ذخیره
جوانه فاقد نشاسته اما غنی از پروتئین، قند و چربی
شیمی و فناوری غلات
اندوسپرم و از جمله لایه آلورون شامل سه لایه:
سلول های محیطی، سلول های منشوری و سلول های مرکزی
تفاوت در شکل و اندازه و موقعیت (نزدیک با آلورون ضخیم تر)
فاقد سلولز اما دارای پنتوزان ها و همی سلولز
ضخامت دیواره سلول ها در انواع گندم متفاوت است
بر این اساس گندم سخت و نرم وجود دارد
نوع سخت پنتوزان بیشتر و جذب آب بالاتر مناسب تهیه نان
نوع نرم جذب آب کمتر مناسب تهیه شیرینی
تفاوت دیگر در نحوه خرد و شکسته شدن
گندم سخت بیشتر دیواره سلول و کمتر محتویات خرد می شود
گندم نرم بیشتر محتویات سلول شکسته می گردد
تشکیل آرد از محتویات سلول
در آرد گرانول های نشاسته در کنار گوی های پروتئینی (protein bodies) هستند
گرانول های نشاسته گندم بصورت عدسی شکل یا کروی
در گندم های سخت اتصال قوی بین نشاسته و پروتئین
نحوه اتصال به مات یا شفاف (شیشه ایی) بودن مقطع دانه منجر می شود
در دانه های شفاف تراکم بیشتر و اتصال نشاسته-پروتئین قویتر
شیمی و فناوری غلات
شیمی و فناوری غلات
شیمی و فناوری غلات
در تجارت گندم:
طبقه بندی بر اساس خواص و نه خصوصیات گیاه شناسی
سختی و نرمی، رنگ، میزان پروتئین، بهاره یازمستانه بودن
گندم بهاره در بهار کشت و در اواخر تابستان برداشت
گندم زمستانه در پائیز کشت و در اواخر بهار برداشت
گندم قرمز و گندم سفید
گندم سخت برای تولید نان و گندم نرم برای تولید شیرینی
گندم دروم برای فراورده های پاستا
گندم های سخت معمولا دارای مقطع شیشه ایی و قرمز رنگ
گندم های نرم معمولا مقطع آردی و سفید
شیمی و فناوری غلات
انواع ذرت
دندان اسبی، پف فیلی (از دسته لب چره ها)
نوع دندان اسبی بزرگترین دانه های غلات، سطح صاف،350 میلی گرم وزن
دارای چهار قسمت:
پوسته یا سبوس شامل پوشش دانه و پریکارپ، جوانه (بزرگترین در همه غلات)، اندوسپرم و Tip cap
به لایه خارجی آن Hull گفته می شود اما در واقع همان سبوس یا Bran است
بیشتر شبیه سبوس گندم تا پوسته برنج یا جو (بدلیل مقاومت در برابر جدا شدن به این نام خوانده می شود)
Tip cap محل اتصال دانه به چوب ذرت
دارای رنگ های متفاوت- زرد، قرمز، ارغوانی، سیاه و …
پوسته 5 تا 6 درصد و جوانه تا 12 درصد وزن دانه بقیه آندوسپرم
بخش های مات و شفاف در کنار هم دیده می شوند
در اندوسپرم شفاف سلول ها فشرده و در کنار هم، خالی از هوا
گرانول های نشاسته چند وجهی پوشانده شده با گوی های پروتئینی
شیمی و فناوری غلات
شیمی و فناوری غلات
شیمی و فناوری غلات
درهر دو حالت مقدار مساوی پروتئین اما نوع آن متفاوت
استحکام دانه بسیار بالا
پیوند پرونئین و نشاسته بسیار قوی (برخلاف گندم)
دلیل بروز این پدیده:
در قسمت های شفاف به هنگام خشک شدن دانه پروتئین آب از دست داده گرانول های نشاسته را به طرف خود می کشد.
گرانول ها دارای انعطاف بوده کاملا به هم متصل شده شکل چند وجهی به خود می گیرند
وجود حالت دندانه ایی روی گرانول ها- نشان از وجود ذخایر پروتئینی – Zein
در قسمت های مات پیوند های پروتئینی شکسته شده، ایجاد فضای بین گرانولی برای جمع شدن هوا. کروی شدن گرانول ها ی نشاسته
شیمی و فناوری غلات
برنج
کاریوپسیس همراه با پوسته یا Hull (پوسته 20 درصد وزن دانه)
به دانه در این حالت شلتوک (Paddy) می گویند
پوسته فرم تغییر شکل یافته دو پوشش گل – Lemmaو Palea
اولی برگچه های پوشش دهنده گل و دومی پوشش فلس مانند گل
پوسته حاوی مقدار زیاد سلولز، 25% لیگنین، 15% پنتوزان، 21% خاکستر
95% خاکستر سیلیس
با حذف پوسته برنج قهوه ایی بدست می آید
کاریوپسیس برنج فاقد شیار طولی، 5 تا 8 میلی متر طول، 25 میلیگرم وزن
برنج قهوه ایی 2% پریکارپ، 5 درصد آلورون، 2 تا 3 درصد جوانه و تا 94 درصد اندوسپرم
اندوسپرم سخت و شیشه ایی
ارقام مات نیز گاهی دیده می شود (White belly)- بدلیل وجود هوا
شیمی و فناوری غلات
برنج و جو دوسر تنها غلات دارای گرانول های نشاسته مرکب
هر گرانول از چندین گرانول کوچکتر تشکیل شده
اندازه گرانول های کوچکتر 2 تا 4 میکرون
برنج وحشی (Zizania latifolia Griseb)
در پین و برخی نواحی آمریکای شمالی می روید و خاصیت درمانی دارد
دارای رنگ سیاه حالت کاملا کشیده و بافت سخت
میزان پروتئین تا 15 درصد و اسید های آمینه بیشتر از برنج معمولی
اسید های آمینه ضروری آن دو برابر برنج معمولی
دارای فعالیت آنتی اکسیدانی بالا
چربی 0/5 تا 0/8 % و 30% آن اسید لینولئیک
دارای گرانول های کوچک
فرایند های رایج در برنج معمولی روی آن انجام نمی شود
شیمی و فناوری غلات
شیمی و فناوری غلات
جو
35 میلی گرم وزن، دارای پوسته (مانند برنج)
سلول های آلورون دو تا سه لایه
انوسپرم حاوی نشاسته احاطه شده با پروتئین
چاودار
کاریوپسیس به طول 6 تا 8 میلی متر، عرض 2 تا 3 میلی متر
بعد از خرمن کوبی فاقد کاه یا پوشال و پوسته- فاقد شیار طولی
دارای یک لایه آلورون
شبیه گندم اما باریک تر و دارای رنگ خاکستری روشن
شیمی و فناوری غلات
شیمی و فناوری غلات
جو دوسر یا یولاف
به کاریوپسیس آن Groat می گویند
با پوسته یا همان پوشش گل برداشت می شود
شبیه گندم و جو ولی دارای تعداد زیادی کرک (trichomos)
جوانه یک سوم طول دانه
منبع بسیار خوبی از روغن و حاوی مقدار زیاد آنزیم-لیپاز فعال
گرانول نشاسته مانند برنج از نوع مرکب
سورگوم دانه ایی
عاری از کاه و پوشال، تقریبا کروی، 20 تا 30 میلی گرم وزن
به رنگ های سفید، قرمز، زرد و قهوه ایی
دارای 7/9 % پریکارپ، 9/8% جوانه و 83 درصد اندوسپرم
شیمی و فناوری غلات
برخلاف سایر غلات گرانول های نشاسته در پریکارپ (لایه میانی آن –مزو کارپ)
انداره گرانول ها کوچک -1 تا 4 میکرون
کاریوپسیس سورگوم دارای یک لایه میانی است
Inner integument حاوی رنگدانه- با لایه تستا اشتباه نشود
لایه داخلی حاوی مقدار زیادی تانن فشرده – مقاوم به حمله پرندگان
مانند ذرت دارای اندوسپرم شفاف و مات در کنار هم
ارزن
دانه های کوچک کروی و قطره مانند-براحتی از پوسته جدا می شود
به رنگهای مختلف مانند زرد، سفید و قهوه ایی
17% وزن دانه جوانه، اندوسپرم شفاف و مات، ذخایر پروتئینی کوچک
شیمی و فناوری غلات
تریتیکاله
از تلاقی گندم و چاودار
کاملا شبیه اجداد خود می باشد
عاری از پوشال، بزرگتر از دانه گندم-10 تا 12 میلی متر طول، وزن 40 میلی گرم
لایه آلورون نامنظم، دارای شکاف طولی
پریکارپ تا خورده ناشی از چین خوردگی دانه
دارای هکتولیتر پایین ظاهر نامناسب و خواص آسیابی نامطلوب
لایه هلورون بدلیل چین خوردگی از اندوسپرم جدا شده
شیمی و فناوری غلات
شبه غلات
از دسته غلات نبوده اما محصولات شبیه به آنها دارند و شامل:
Buckwheat گندم سیاه ((Fagopyrum esculentum Minc
Quinoa غاز پای ((Chenopodium quinoa Wild
Amaranth تاج خروسی(Amaranthus caudatus)
باکویت، دانه مثلثی شکل، دو لپه ایی، بومی چین، دارای پوسته، حاوی 75 نشاسته
کینوا، بومی آمریکای جنوبی، پروتئین بیشتر از گندم و برنج، دارای پوسته، حاوی حدود 60% نشاسته
آمارانت، بومی آمریکای شمالی، در اصل گیاه زینتی، دانه کوچک با قطر 1 میلی متر حاوی تا 18 % پروتئین، تا 8% چربی و 66% نشاسته،آمیلوز نشاسته آن از نشاسته گندم کمتر، رزد یا سیاه رنگ
شیمی و فناوری غلات
شیمی و فناوری غلات
غلات محصولاتی با قابلیت نگهداری طولانی
برداشت بصورت خشک-یک یا دو بار در سال
در طول تاریخ سپر محافظ بشر در برابر قحطی ها
نگهداری به روشهای گوناگون:
ریختن بر روی زمین
در کوتاه مدت مناسب اما خطر حمله حشرات و افزایش رطوبت
جوامع اولیه نگهداری در زیر زمین-هنوز در مناطقی رایج است
در قران مجید به نوعی روش نگهداری اشاره شده است:
قالَ تَزرعونَ سَبعَ سِنینَ داباً، فما حَصدتُم فَذَروُهُ فی سُنبُلِهِ اِلاّ قَلیلاً ممِاّ تاکلُون
آنگاه فرمود 7 سال زراعت نمائید پس از برداشت بجز آن مقداری که هر بار مصرف می کنید، مابقی را در خوشه بحال خود بگذارید (و به همان صورت انبار نمائید). (سوره یوسف، آیه47)
استفاده از کیسه و سپس قرار دادن آنها در محل های نسبتاً محفوظ
هزینه های زیاد ، مقرون به صرفه نبودن
شیمی و فناوری غلات
روش های جدید مبتنی بر نگهداری و ذخیره سازی انبوه غله در مخازن
از جنس چوب و یا فلز و فولاد
مخازن بزرگ موجود در شهرها عموماً از بتون مسلح
به هنگام تخلیه غلات- تشکیل زاویه ریپوز angle of repose
زاویه ایی که توده غله با سطح افق می سازد-عموما 27 درجه، تجمع یا انبوه شدن
غلات مرطوب و یا بسیار کوچک و پوک توده پهن تر
برای اندازه گیری تانژانت این زاویه: ارتفاع توده تقسیم بر شعاع قاعده آن
(tg =H/R)
H ارتفاع توده و R شعاع قاعده
فشار دانه های غلات به دلیل شکل خود بر کف مخازن
متناسب با ارتفاع غله نمی باشد
تحمل بیشتر وزن دانه توسط دیواره مخزن
تکیه هر دانه غله به دانه های اطراف و زیر خود
شیمی و فناوری غلات
فشار جانبی دانه ها بر دیواره مخزن بین 30 تا60 درصد فشار عمودی
بعد از آنکه عمق یا ارتفاع مخزن به حدود سه برابر قطر آن رسید، افزایش چندانی پیدا نمی کند
به هنگام تخلیه غله در سیلو و یا انبار
خارج شدن بصورت یک ستون
افزایش پهنا با گرفتن فاصله از دهانه
در آمدن بصورت یک قیف وارونه
حرکت سریعتر دانه ها در قسمت مرکزی و تشکیل یک مخروط تو رفته
دانه ابتدا وارد تو رفتگی شده و سپس فرو غلطیدن بر روی دامنه توده
فرو افتادن سریع تر و مستقیم دانه های سنگین
جمع شدن ذرات سبک تر مانند کاه در کناره های مخزن.
حبس ذرات ریزتر در میان دانه های درشت تر و بویژه در مرکز توده
پر شدن فضای مابین دانه های توده غله -حدود 30% از فضای آن -توسط ذرات ریز -spoutline
فشرده شدن دانه ها در مدت ذخیره سازی-دانه های سبک مانند جو دو سر تا 28 درصد حجم اولیه خود
شیمی و فناوری غلات
شیمی و فناوری غلات
اهمیت رطوبت در معاملات غلات
وزن یک بوشل (36 لیتر) گندم-27 کیلو گرم اگر رطوبت نداشته باشد.
گندم با 15% رطوبت 1/18 بوشل حجم و 31 کیلوگرم وزن دارد
اهمیت رطوبت در حفظ و نگهداری غله
میکروارگانیزم ها خصوصاً انواع قارچها مهمترین عوامل فساد تخریب
سه فاکتور مهم کنترل رشد قارچها شامل رطوبت، زمان و درجه حرارت
رطوبت در حد 14 درصد و یا بیشتر: آغاز رشد قارچها
رطوبت نسبی کمتر از 70درصد-مانع رشد قارچها
حداکثر رطوبت قابل قبول برای نگهداری غلات:
ذرت 13%، گندم14%، جو 13%، سورگوم13%، برنج12 تا13%
اهمیت توزیع یکنواخت رطوبت در توده غله-عموما رطوبت ناهمگون
تهیه غله از منابع و مناطق مختلف
شیمی و فناوری غلات
تفاوت در میزان رطوبت خاک و یا میزان رسیدگی دانه ها
رطوبت زیاد در یک محل رشد سریع میکروارگانیزمها در آن نقطه
رطوبت دانه بیش از حد مجاز:
ضرورت خشک کردن قبل از ذخیره سازی
دو نوع روش خشک کردن:
1-استفاده از درجه حرارت پایین
2-استفاده از درجه حرارت بالا
در روش اول استفاده از هوا بدون حرارت دادن
مزایا:
الف: صرفه جویی در انرژی
ب: سرد نمودن دانه و جلوگیری از بعضی واکنش های مضر
ج: جلوگیری از آسیب دیدن دانه تحت تاثیر حرارت
معایب:
نیاز به زمان طولانی جهت کاهش محسوس رطوبت
وجود رطوبت نسبی بالایی در هوا
شیمی و فناوری غلات
در روش دوم استفاده از هوای گرم
مزایا:
تسریع در عمل خشک نمودن
صرفه جویی در زمان
معایب:
هزینه های اضافی جهت گرم نمودن هوا
آسیب رسیدن به دانه
آسیب ها شامل:
ترک برداشتن دانه، شکننده شدن آن، تغییرات در دانسیته، بد رنگ شدن و از دست دادن قدرت جوانه زنی، بروز مشکل در جدا سازی پروتئین و نشاسته از یکدیگر
نکاتی که عملیات خشک نمودن را تحت تاثیر قرار می دهند:
به اندازه، شکل و سطح دانه ها، توزیع دانه ها از نظر اندازه (که خود بستگی به تعداد دانه های شکسته شده دارد، ارتفاع توده
مقدار هوای مورد استفاده، درجه حرارت اولیه آن، درجه حرارت غله ورودی به مخزن و بالاخره درجه حرارت غله خروجی
شیمی و فناوری غلات
به هنگام خشک کردن دانه ها، تبخیر رطوبت ابتدا در سطح دانه و به صورت لایه های پشت سر هم اتفاق می افتد
درجه حرارت بسیار زیاد خشک کن:
خروج سریع رطوبت
پف کردن دانه حجم نامناسب نان تهیه شده از چنین دانه ها
کاهش رطوبت سطح دانه اندک زمانی پس از شروع خشک کردن
تداوم عمل خشک کردن با سرعت کمتر.
در ادامه فرایند وابستگی سرعت خشک کردن به سرعت حرکت رطوبت از عمق به سطح
افزایش مداوم فاصله رطوبت موجود در عمق دانه از سطح
سرعت خشک کردن نیز بطور مداوم کاهش می یابد
امروزه از روش ترکیبی استفاده می شود:
خشک کردن با هوای گرم نگهداری برای مدتی در این درجه حرارت
توزیع یکنواخت رطوبت
و سپس استفاده از هوای سرد
شیمی و فناوری غلات
شیمی و فناوری غلات
شیمی و فناوری غلات
استفاده از این روش برای خشک کردن غلاتی مانند ذرت و خصوصاً برنج
خشک کردن سریع برنج : بروزشکستگی، ترک و یا شکاف
بمنظور کاهش این نوع آسیب ها:
خشک نمودن برنج ابتدا با هوای گرم که حرارت آن کمتر از 65 درجه سانتیگراداست بمدت 15 تا 30 دقیقه
در این مدت 2 تا 3 درصد رطوبت آن گرفته می شود
سپس به مدت 12 تا 24 ساعت به حال خود رها می شود
. در مرحله بعد عبور جریان هوای سرد از میان دانه ها
رسیدن رطوبت دانه به 12/5 درصد و یا کمتر
روشهای دیگر؟
بهم زدن دانه ها روشی ساده برای تغییر رطوبت
انتقال دانه ها از یک مخزن به دیگری
عدم امکان حمله حشرات به غلات در درجه حرارتهای کمتر از 17 درجه سانتیگراد
شیمی و فناوری غلات
ذخیره توده ای غله در محل هایی که تغییرات درجه حرارت در آنها شدید باشد:
توزیع غیر یکنواخت درجه حرارت در دانه ها
اختلاف دما در توده غله
ایجاد اختلاف فشار
باعث بروز یک نوع جریان هوا
انتقال رطوبت را از محلی به محل دیگر
شیمی و فناوری غلات
شیمی و فناوری غلات
شیمی و فناوری غلات
ادامه حیات دانه ها حتی پس از برداشت و در واقع انجام تنفس
. حتی اگر غله بصورت مناسب نگهداری شود بدلیل تنفس وزن آن بتدریج رو به کاهش می گذارد
و در صورتیکه دانه ها توسط حشرات، میکرو ارگانیزمها، جوندگان و یا پرندگان مورد حمله قرار گیرند این کاهش شدید تر خواهد بود
. بهترین روش اندازه گیری شدت تنفس سنجش میزان CO2 تولیدی و یا اکسیژن مصرف شده و یا هردو می باشد
نسبت مقدار CO2 تولید شده به مقدار اکسیژن مصرف شده ……….."بهر تنفسی"
بر حسب نوع سوبسترا متفاوت می باشد برای کربوهیدراتها 1 برای چربیها 0/7
. تنفس دانه بشدت تحت تاثیر میزان رطوبت دانه می باشد
اگر رطوبت نسبی درون دانه به 75% برسد
. سرعت تنفس سریعاً افزایش یافته
و اسپور کپک ها شروع به جوانه زدن می نماید.
تنفس تحت تاثیر درجه حرارت نیز می باشد.
درجه حرارت بالا سرعت تنفس را تا زمانیکه گرما باعث غیر فعال شدن آنزیمهای تنفسی نشده است افزایش می دهد.
شیمی و فناوری غلات
آزمایشات به منظور بررسی شرایط دانه و پیش بینی وضعیت نگهداری آن در آینده
تغییرات فیزیکی و ظاهری دانه مانند کاهش درخشندگی طبیعی و بروز کدورت
بروز تغییرات در بو، مانند استثمام بوی ترشیدگی
وجود جوانه های تیره و تار
کاهش و یا نابودی قوه نامیه
ضرورت انجام آزمون جوانه زنی –بویژه به هنگام تهیه مالت جو
انجام آزمون بیوشیمیایی برای تشخیص قوه نامیه دانه
خاصیت احیا کنندگی آنزیم دهیدروژناز جوانه با استفاده از ترکیب2و 3 و 5 تری فنیل تترا زولیوم کلراید
تاثیر نوع دانه بر تنفس:
غلات سخت دارای مقطع شفاف یا شیشه ایی در مقایسه با غلات نرم در شرایط مساوی رطوبت و حرارت
تنفس کمتری داشته دیرتر دچار فساد می شوند
شیمی و فناوری غلات
آفات انباری:
حشرات، کنه ها، موشها (جوندگان) و قارچها
صدمه کمی، کیفی و بهداشتی به غلات
مهمترین میکروفلورای غلات در حین نگهداری، قارچها
در رطوبت های نسبتاً پایین، میکروفلورای غالب
رشد و تکثیر آسپرژیلوس در حرارت 30-26 درجه سانتی گراد و رطوبت نسبی 85-68 درصد
رشد و تکثیر انواع پنی سیلیوم رطوبت نسبی در حد 90–80 درصد
دیگر قارچهایی که به غلات آسیب وارد می نمایند
ریزوپوس (Rhizopus) و فوزاریوم
حشرات هم یک مشکل عمده در نگهداری غلات:
هم مصرف می کنند و هم آلوده- مشکل بهداشتی
لمبه گندم، شپشک سرخرطومی برنج، شپشک دندانه دار، شپشک سر خرطومی گندم، سوسک جونده غلات، بید گندم
حشرات بدو شکل به دانه ها آسیب می رساند:
شیمی و فناوری غلات
الف: آنهایی که در درون دانه زندگی می کنند:
عدم مشاهده تا هنگام تبدیل تخم حشرات به پروانه یا سوسک
ب: آندسته که در بیرون دانه زندگی می کنند:
تغذیه از دانه های شکسته
اکثر حشرات آسیب رسان به غلات:
منشا نیمه استوایی داشته
نداشتن خواب زمستانه:
کنترل آسیب درجه حرارت های پایین وکاهش رطوبت دانه به حدود 9 درصد
جوندگان و خصوصاً موش مضرترین جانور در زندگی انسانها
مصرف و یا آلوده میلیونها تن مواد غذایی (سالانه)
. بطور متوسط مصرف بیش از 14 کیلوگرم غذا در سال توسط هر موش
قدرت تولید مثل بسیار زیاد:
یک جفت تا 1500عدد در سال
شیمی و فناوری غلات
مهمترین جوندگان زیان آور شامل:
موشهای خانگی، راتوس راتوس و راتوس نروژیکوس
شیمی و فناوری غلات
تاسیسات ذخیره ای سیلو
محافظت از مواد ذخیره شده را در مقابل عوامل جوی
حمل مواد به سیلو و تاسیسات ذخیره ای
جاده، راه آهن و یا راههای آبی (کشتی)
متداول بودن نگهداری و ذخیره سازی غلات از زمانهای بسیار دور
استفاده ازخمره ، اطاقهای زیرزمینی و یا دهلیزهای گود در زمین
اکنون استفاده از سیلو جهت نگهداری و ذخیره سازی غلات
محصول برداشت شده از مزارع:
از دستگاههای مختلف عبور نموده، زوائد آن جدا شده، رطوبت نسبی به حد مطلوب رسانده شده
نگهداری در داخل محفظه هایی به نام کندو
سازه سیلو معمولاً از دو قسمت تشکیل شده:
الف-برج کار یا برج ماشین آلات: محل نصب ماشین آلات مورد نیاز-بوجاری و تمیز کردن دانه
ب-کندوها: محل نگهداری گندم
شیمی و فناوری غلات
شیمی و فناوری غلات
تخلیه گندم در داخل حوضچه هایی بر روی زمین
ورود گندم بوسیله نقاله ها به قسمت تحتانی برج کار
هدایت گندم بوسیله بالا برهای کاسه ای به بالاترین قسمت برج کار
ورود گندم به ماشین آلات مختلف بوجاری (شامل شن گیر، جوگیر، سیاه دانه گیر، کاه گیر، آهن ربا و ترازو
در صورت نیاز استفاده از دستگاه خشک کن
دستگاه ها در طبقات مختلف برج از بالا به پایین واقع شده اند
رساندن کیفیت گندم به استاندارد مورد نیاز
حمل دوباره بوسیله بالا برهای ثانویه به بالای برج کار
انتقال گندم تمیز شده توسط نقاله به داخل کندوها جهت نگهداری
قرص گذاری گندم منظور ضد عفونی گندم با استفاده از قرص فستاکسین
شیمی و فناوری غلات
خروج با صادرات گندم:
انتقال گندم به بالای برج صادرات از طریق نقاله
توزین و خروج از سیلو به صورت فله و یا کیسه شده توسط راه آهن و یا کامیون
استفاده از هودهای مناسب جهت جلوگیری از انتشارات گرد و غبار در سیلو و هدایت گرد و غبار به سیکلون یا فیلتر
شکل تک کندو: دایره ای- مربعی-مستطیلی شکل و یا چند ضلعی
کندوها به صورت مجموعه کندوهای متصل با همدیگر
روشهای سالم سازی گندم:
ضد عفونی کردن شیمیایی و با استفاده از گاز
بسیار سمی و خطرناک
متیل بروماید:
1/6 تا 2 کیلوگرم از این ماده را به ازای هر یکصد متر مکعب فضای محیط
لزوم تهویه مناسب بعد از ضد عفونی نمودن-عدم استفاده از آن در حال حاضر
شیمی و فناوری غلات
اکسید اتیلن:
برای ضد عفونی کردن آردی که امکان تهویه آن وجود ندارد
به علت قابلیت انفجار بالا، در ترکیب با دی اکسید کربن بکار می رود
به ازای هر یکصد متر مکعب آرد 12/5 کیلوگرم اکسید اتیلن و 22 کیلوگرم دی اکسید کربن
فومیگانهای مایع:
تترا کلرید کربن CTC و دی کلرید اتیلنEDC و دی برمید اتیلنEDB
مخلوط CTC و EDC بهترین ترکیب برای ضد عفونی گندم
نسبت ترکیب این دو ماده بستگی به عمق توده گندم دارد
در صورتیکه عمق آن از2 متر کمتر باشد نسبت3 به 1 از EDC به CTC
برای توده های با عمق بیشتر نسبت یک به یک
اگر عمق کندو از 15 متر بیشتر باشد می توان فقط از تتراکلرید کربن استفاده کرد
مقدار مصرفی مخلوط دو ماده 5/4 لیتر به ازای 5 تن گندم و مقدار مصرف تترا کلرید کربن به تنهایی5/4 لیتر به ازای هر 12 تن
شیمی و فناوری غلات
فسفین ((PH3 :
به صورت قرصهای حاوی فسفید آلومینیوم و کاربامات آلومینیوم
برای ضد عفونی کردن گندم دارای رطوبت بیش از10%
تصعید قرصها در اثر رطوبت
ازای هر تن گندم 5 تا 7 قرص
تفاوت در بین غلات برحسب ظرفیت نگهداری گاز آنها
بعنوان مثال گندم، برنج پوست گیری شده و برنج پیش جوش به ترتیب در حدود 62، 27 و 84 درصد از گاز فسفین را می توانند در زمانی که مقدار زیادی گاز در محیط موجود باشد در خود نگهدارند
مقدار فسفین (PH3) جذب شده توسط غله به عوامل متعددی مانند
ساختار فیزیکی دانه، نوع واریته، مقدارچربی، درجه حرارت و دوز گاز
ضرورت تهویه کامل هرچند در مواردی حتی پس از 220 روز هوادهی هم باقیمانده فسفین مشاهده شده است
PH3 گازی بسیار خطرناک است که حد آستانه آن 3/0 پی پی ام
شیمی و فناوری غلات
احتمال وجود دو نوع باقیمانده آن در محصول
الف: ترکیبات فسفره غیرآلی ناشی از اکسیدشدن فسفین
ب: فسفین آزاد که بصورت فیزیکی به ساختمان دانه متصل شده
باقیمانده نوع اول از نظر مقدار و سمیت از اهمیت خاصی برخوردار نمی باشد، اما مورد دوم را باید کاملاً جدی گرفت
یکی از عوامل مهم ذخیره سازی گندم: درجه حرارت
بالا رفتن درجه حرارت در اثر وجود رطوبت گندم
افزایش درجه حرارت داخل گندم زنگ خطری برای فاسد شدن
ضرورت کنترل درجه حرارت
کنترل توسط تجهیزات و حسگرهای حرارتی (thermal sensors)
نظارت بر درجه حرارت نقاط و ارتفاعات مختلف مخزن
شیمی و فناوری غلات
سامانه حرارت سنجی شامل قسمتهای مختلفی از جمله:
حسگرهای حرارتی نصب شده در فواصل معین روی کابل مخصوص در داخل مخزن
کابلهای مخصوص و حساس بین سنسورها و دستگاه نظارت
جعبه ترمینالهای نصب شده در سقف سیلو در حد فاصل کابلهای اصلی و کابلهای ارتباطی
شیمی و فناوری غلات
شیمی و فناوری غلات
ترکیب شیمیایی غلات
– نشاسته
60 تا 75 درصد وزن دانه وتامین 80-70 درصد انرژی مورد نیاز انسان
نشاسته و شکل تعدیل و تغییر یافته آن موثر بر خواص فیزیکی مواد غذایی
ایجاد ژل، قوام دهندگی، چسبندگی، حفظ رطوبت، ایجاد بافت و ضد بیاتی
کاربرد در صنایع نساجی و کاغذسازی
ساختمان شیمیائی
پلی مری از واحدهای 6 کربنه گلوکز
اتصال پیوندهای α -1 و4 و α -1و 6
تفاوت نشاسته با سلولز در نوع پیوند-سلولز پیوند نوع β
تفاوت پیوند نوع α با β :
از نظر خواص فیزیکوشیمیایی، ساختار،آرایش فضائی و اثر آنزیم ها بر هر یک از آنها
نشاسته همواره دارای یک گروه آلدئیدی (احیا کننده) در بخش انتهائی
متناسب با تعداد شاخه ها، تعداد قسمت های احیاءکننده کم یا زیاد می شود
شیمی و فناوری غلات
اتصال گلیکوزیدی نشاسته از نوع α
پلی مر نشاسته دارای ساختمان مارپیچی
در سلولز، بدلیل وجود پیوند نوع β، ساختار صفحه ای و نواری شکل
پلی مریزه شدن گلوکز در نشاسته منجر به شکل گیری دو نوع پلی مر :
آمیلوز و امیلوپکتین
آمیلوز عمدتاً یک پلی مر خطی و آمیلوپکتین یک پلی مر بزرگ و دارای انشعاب
تفاوت در ساختار باعث ایجاد تفاوت های مهمی در خواص نشاسته
آمیلوز:
پلی مری خطی که تقریباً بصورت کامل دارای پیوندهای گلیکوزیدی α- 1و4
آمیلوز دارای ساختمانی مارپیچی
درون مارپیچ، اتم های هیدروژن – بنابراین حالت هیدروفوب یا آب گریز
تشکیل نوعی کمپلکس قفس مانند آمیلوز می دهد با اسیدهای چرب آزاد و یا اسیدهای چرب موجود در روغن ها و چربیها
شیمی و فناوری غلات
شیمی و فناوری غلات
تشکیل کمپلکس با چربیها، خصوصاً مونو و دی گلیسریدها یک خاصیت کاملاً مشخص در مارپیچ آمیلوز
تشکیل کمپلکس تحت تاثیر عوامل متعددی:
درجه حرارت، pH، مدت زمان مخلوط نمودن و ساختمان اسید چرب و یا چربی
بروز تغییردرخواص نشاسته بدنبال تشکیل کمپلکس نشاسته و اسیدهای چرب و یا چربیها
برقراری پیوند میان هسته هیدروفوب آمیلوز با بخش هیدروفوب چربیها (اسیدهای چرب)
تغییردرجه حرارت ژلاتینه شدن نشاسته ، دگرگونی ویسکوزیته خمیر تشکیل شده شده، محدودیت تنزل کیفیت نشاسته
خصوصیات شناخته شده نشاسته تشکیل ژل بدنبال حرارت دادن آن
معمولاً تحت تاثیر آمیلوز
نشاسته های حاوی آمیلوز فراوان:
نشاسته های ذرت، گندم، برنج و خصوصاً نشاسته ذرت،
آمیلوز زیاد: نشاسته ژل ساز
شیمی و فناوری غلات
شیمی و فناوری غلات
آمیلوپکتین
ساختار مارپیچی، دارای انشعاب و یا خوشه ای
ملکول غالب در اکثر نشاسته ها، بصورت منشعب و بسیار بزرگتر از آمیلوز
در آمیلوپکتین هر دو نوع پیوند (4و1) و (6و1)
دومی حدود 4تا 6 درصد از کل پیوندها
به نظر ناچیز می آید اما با توجه به وزن مولکولی بسیار بالای آمیلوپکتین، به 20000 انشعاب نیز بالغ گردد
در زنجیره های کوچک درجه پلیمریزه شدن(degree of polymerization) حدود 15 و در زنجیره های بزرگ حدود 45
آمیلوپکتین دارای ماهیت بلوری و نظم و ترتیب خاص درون گرانول های نشاسته
بخش های منشعب آمیلوپکتین دارای خواص مشابه با آمیلوز و یا حداقل بصورت مارپیچی
بواسطه ساختار بسیار منشعب، آمیلوپکتین دارای خواص متفاوتی در مقایسه با آمیلوز
.
شیمی و فناوری غلات
با توجه به اندازه مولکول آمیلوپکتین و ساختار قاصدک مانند آن، تنزل کیفیت و تشکیل ژل را به تاخیر انداخته و یا از آن جلوگیری می نماید
نشاسته های مومی دارای درصد بالایی آمیلوپکتین
بعنوان نشاسته های ناتوان از تشکیل ژل
بیشتر حالت مومی و چسبنده
آمیلوز منابع مختلف دارای درجه پلی مری شدن برابر 6000 – 1500
درجه پلِی مری شدن برای آمیلوپکتین بین 300،000 تا 3000،000
اگروزن مولکولی گلوکز 162 آنگاه وزن مولکولی آمیلوز بین 243،000 تا 972،000
وزن مولکولی آمیلوز موجود در نشاسته سیب زمینی تا 1000،000
وزن مولکولی آمیلوپکتین در دامنه حدود 10،000،000 تا 500،000،000
شیمی و فناوری غلات
گرانول های نشاسته:
عدم وجود آمیلوز و آمیلوپکتین به شکل آزاد در طبیعت
بعنوان جزئی از ترکیبات نیمه بلورین و جدا از هم:
یعنی گرانول های نشاسته
اندازه، شکل و ساختمان گرانول ها بر حسب منبع نشاسته متفاوت
قطر آنها از کمتر از 1 میکرومتر تا بیش از 100 میکرومتر
از نظر شکل بصورت کروی، بیضوی، زاویه دار و یا کاملاً بی شکل
نشاسته های گندم، جو و چاودار دارای دو نوع گرانول کاملاً متمایز از هم
گرانول های موجود در نشاسته جودو سر (یولاف) و برنج دارای ساختار متفاوت
گرانول های بسیار ریز به یکدیگر کاملاً متصل شده:
گرانول های مرکب
شیمی و فناوری غلات
شیمی و فناوری غلات
ساختار درونی گرانول های نشاسته:
چند تئوری در باره نحوه قرار گرفتن آمیلوز و آمیلوپکتین در درون گرانول
چیده شدن آن ها در کنار یکدیگر و در درون گرانول، دارای نظم بسیار بالا
کاسته شدن از این نظم به هنگام حرارت دادن نشاسته در حضور آب
تفاوت در شدت و نحوه کاهش نظم در انواع نشاسته و در درجه حرارت های مختلف
آمیلوپکتین شاخه ها یا زنجیره های کوچکتر کاملاً در کنار هم قرار گرفته
برقرارنمودن پیوند قوی بین خود—-نتیجه آن تشکیل نواحی کاملاً بلورین
بررسی ساختار میکروسکوپی یک گرانول نشاسته:
تیمار با اسید و یا آنزیم – برای بررسی بخش های درونی
مشاهده دو بخش بلورین و بی شکل در درون گرانول ها
زودترشکسته شدن بخش های بی شکل(amorph) گرانول در مقایسه با نواحی بلورین
ظاهر شدن نوعی پدیده حلقوی شکل نظیر آنچه که به هنگام برش طولی تنه درختان دیده می شود
شیمی و فناوری غلات
شیمی و فناوری غلات
بخش های بلورین و بدون شکل بصورت یک در میان
ناشی از دوره های رشد و استراحت گیاه بهنگام ساخت گرانول های نشاسته
اجزاء کم مقدار در گرانول های نشاسته:
پروتئین (0/1 تا 35/0 %)، چربی (1/0 تا 8/0 % )، رطوبت (12 % ) و املاح در مقادیر ناچیز—-خاکستر کمتر از 0/5%
نشاسته حاصل از سیب زمینی و کاساوا دارای چربی کمتر از نشاسته غلات
چربی و روغن موجود در نشاسته بر نحوه ژلاتینه شدن نشاسته تآثیر می گذارند
اما اثر مهم آنها بر طعم نشاسته است
بگونه ای که نشاسته حاصل از سیب زمینی و کاساوا (تاپیوکا) کاملاً بی طعم
پروتئین های موجود در نشاسته بر حسب نحوه جدا نمودن از گرانول نشاسته
الف: پروتئین های موجود بر سطح گرانول— جدا نمودن با محلول نمکی
ب: پروتئین های متصل به گرانول که جداسازی آنها براحتی میسر نبوده نیاز به محلول های قلیائی و یا دترجنت هائی چون SDS
بنابر یک فرضیه دارای پیوند کئووالانسی با آمیلوز و آمیلوپکتین
شیمی و فناوری غلات
وجود پروتئین هائی مانند فریابیلین (Friabilin) و پیوروایندولاین (Puroindoline) بر روی نشاسته
در ارتباط با سختی یا نرمی اندوسپرم دانه گندم
وزن مولکولی حدود 15 کیلو دالتون
به وفور از دانه های نرم گندم و کمتر از دانه های سخت استخراج شده
دارا بودن نقش مهمی در تعیین سختی دانه های گندم
پیوروایندولاین ها، پروتئین های بازی و هیدروفوب
دارای 5 پل در سولفیدی بوده و دارای یک بخش غنی از تریپتوفان
پیوروایندولاین هاPIN) ) به دو شکل a و b
نوع a بخش عمده
هر دو نوع تا 60 درصد دارای ساختار یکسان در ترتیب اسیدهای آمینه
بخش غنی از تریتپوفان در نوع b کمی کوتاهتر از نوع a
از تاثیر مخرب چربیهای قطبی بر تولید کف توسط پروتئین ها
شیمی و فناوری غلات
رقم های عاری ازPIN-a
همیشه گندم های سخت یا خیلی سخت (از جمله گندم دروم)
چربیها:
دو نوع نشاسته ایی و غیر نشاسته ایی:
چربیهای غیرنشاسته ای عمدتاً از نوع تری گلیسریدی و غیر قطبی
چربیهای نشاسته ایی دارای گروههای فسفات بوده
شبیه به ترکیبات امولسیفایری چون لسیتین
به آنها چربیهای لیزوفسفولیپیدی نیز می گویند
توانایی تشکیل کمپلکس با آمیلوز
بخش اسید چرب چربی در بخش درونی آمیلوز قرار می گیرد.
کمپلکس بسیار پایدار و فقط در درجه حرارت های بالا ذوب یا شکسته می شود.
شیمی و فناوری غلات
ژلاتینه شدن، تشکیل خمیر و تنزل کیفیت ذرت در نشاسته:
گرانول های طبیعی نشاسته در آب سرد نامحلول می باشند
عدم ارتباط خصوصیات منحصر بفرد نشاسته در بسیاری از مواد غذائی
با خصوصیات و یا رفتار گرانول های نشاسته
صرفا بدلیل تغییرات نشاسته در مجاورت با آب گرم
از جمله این تغییرات: ژلاتینه شدن و تشکیل در خمیر نشاسته-حالتی غیرقابل برگشت
بستگی داشتن به مقدار آب و حرارت اعمال شده
این تغییرات در نتیجه حل نشدن همه و یا بخشی از مواد موجود در گرانول ها
قادر به ایجاد خصوصیاتی: همچون ایجاد بافت، ویسکوزیته و نگهداری رطوبت
مشاهده تنزل کیفیت در کنار ژلاتینه شدن و تشکیل خمیر
بدلیل اتصال مجدد مولکول ها و بدنبال حرارت دادن
وابسته بودن سرعت و شدت تنزل کیفیت نشاسته به درجه حرارت
تفاوت تاثیر حرارت بر ژلاتینه شدن و خمیری شدن نشاسته
شیمی و فناوری غلات
ژلاتینه شدن :Gelatinization
ژلاتینه شدن نشاسته عبارت است از شکسته شدن نظم مولکولی موجود در گرانول های نشاسته
ظهور تغییرات برگشت ناپذیر در خواص نشاسته نظیر تورم گرانولی
از دست دادن خاصیت انکسار نور
تغییر حلالیت نشاسته
نقطه آغاز ژلاتینه شدن و دامنه پدیدار شدن آن بستگی به:
غلظت نشاسته، روش مشاهده، نوع گرانول
نشاسته در آب سرد حل نمی شود
بدون تغییر حتی با افزودن آن به آب دردرجه حرارت اتاق
ظاهر شدن تغییرات متعدد با اضافه شدن عامل حرارت از جمله:
افزایش اندازه گرانولی، گرچه همه گرانول ها به یک اندازه متورم نشوند
از هم پاشیده شدن ساختار نیمه بلورین —در نتیجه از بین رفتن خاصیت انکسارنور
با تداوم حرارت دهی، تورم گرانول ها ضمن جذب آب
افزایش ویسکوزیته محیط
شیمی و فناوری غلات
از هم گسیخته شدن گرانول ها
رها شدن آمیلوز و آمیلوپکتین در سوسپانسیون آبی
حالت خمیری نشاسته: هنگامی که بخش اعظم گرانول ها این فرآیند را طی نمودند:
پخته شدن نشاسته
در اکثر اوقات همین خاصیت خمیری شکل شدن نشاسته است که باعث می شود تا از نشاسته برای ایجاد خواص عملکردی استفاده گردد
درجه حرارتی که طی آن اینگونه تغییرات در نشاسته ایجاد می شود را درجه حرارت ژلاتینه شدن می گویند
همه گرانولهای یک نشاسته خاص در یک درجه حرارت معین ژلاتینه نمی شوند
عدم تعیین یک دمای خاصی را بعنوان درجه حرارت ژلاتینه شدن نشاسته
شیمی و فناوری غلات
از نقطه نظر ترمودینامیکی، حرارت باعث شکسته شدن پیوندهای هیدروژنه بین زنجیره های پلی مری شده
نتیجه: باعث تضعیف گرانول
تورم اولیه ابتدا در نواحی بی شکل گرانول
یعنی نواحی با تعداد کم پیوندهای هیدروژنه
آسیب پذیری بیشتر پلی مر
بعد گسترش به سایر قسمت ها
با تضعیف ساختار گرانولی، شروع به جذب آب توسط گرانول
تشکیل خمیر نشاسته:Pasting
تداوم حرارت دهی، تورم گرانول ها و افزایش ویسکوزیته
peak viscosity
تورم در بالاترین حد خود
رسیدن ویسکوزیته خمیر به حداکثر مقدار
نشاسته بصورت کاملاً خمیری شکل
شیمی و فناوری غلات
تنزل کیفیت:Retrogradation
بعد از آنکه پلی مرهای نشاسته کاملاً بصورت محلول درآمدند
، این پلی مرها همراه با بخش های نامحلول موجود در گرانول نوعی تمایل به اتحاد مجدد را در دوره سرد شدن از خود نشان خواهند داد
. تنزل کیفیت نشاسته را می توان نتیجه تشکیل نوعی مجموعه بلورین با ساخنار ژل مانند بحساب آورد
. گرچه آمیلوپکتین نیز می تواند پس از سرد شدن باعث پروز پدیده فوق شود، اما مولکول های آمیلوز تمایل بیشتری به ترکیب و اتحاد مجدد و تشکیل پیوندهای هیدروژنه از خود نشان می دهند.
با ایجاد این پدیده، خمیر نشاسته بصورت فزاینده مات و کدر شده و قابلیت برش در ژل آن افزایش می یابد.
به مرور زمان، ژل حاصله، بافت لاستیکی پیدا نموده و آب از خود آزاد می کند:
سینرسیس (synersis)
در محصولاتی مانند سوسها حاوی نشاسته آمیلوز تعدیل نشده دیده می شود
شیمی و فناوری غلات
تنزل کیفیت درنشاسته در حال سرد شدن است، بروز می کند
دیده شدن پدیده سینرسیس نیز در محصولاتی سرد و منجمد
ثبات نشاسته بعد از گرم شدن یا باز شدن یخ محصول
از طریق اندازه گیری مقدار آب آزاد شده
شاخص مناسبی برای تشخیص کیفیت نشاسته
نشاسته های حاصل از منابع مختلف دارای سرعت و شدت تنزل کیفیت متفاوت
تاپیوکا حاوی 19 درصد آمیلوز
بمرور زمان ژل نرم
نشاسته ذرت دارای مقادیر بالای آمیلوز (40% آمیلوز)
ژل سفتی به هنگام سرد شدن
و بنابراین بروز شدید تر تنزل کیفیت در آن
شیمی و فناوری غلات
اثر pH و بهم زدن نشاسته:
تغییرویسکوزیته بشکل محسوس تحت تاثیر pH
pH بسیار بالا یا پائین در مراحل اولیه حرارت دادن باعث تسریع ژلاتینه شدن
مراحل بعدی دارای اثر منفی بر ویسکوزیته
بواسطه هیدرولیز شدن پیوندها و از بین رفتن ساختار یکدست گرانول ها
تاثیر شدید بهم زدن بر رفتار نشاسته
اعمال توام درجه حرارت و بهم زدن باعث می شود تا:
ژلاتینه شدن نشاسته بخوبی صورت نگرفته عدم دستیابی ژل به حداکثر ویسکوزیته خود
.آسیب پذیری بیشتر نشاسته های تعدیل نشده
بروز این پدیده هنگام استفاده از مخلوط کن های با سرعت زیاد، پمپ ها و هموژنایزرها
تآثیر چربیها، قندها، پروتئین ها و املاح بر ژلاتینه شدن نشاسته
چربی ها بواسطه دارا بودن تمایل به انجام واکنش با گرانول نشاسته
جلوگیری از هیدراته شدن کامل آن — ویسکوزیته کمتر محصول
شیمی و فناوری غلات
قندها از طریق رقابت با نشاسته برای جذب آب
باعث محدود شدن ژلاتینه و خمیری شدن نشاسته
تعدیل یا تغییر خواص نشاسته ( (Starch Modification
انواع نشاسته فاقد گستردگی لازم جهت استفاده در دامنه وسیعی از مواد غذائی
با گسترده تر شدن طیف مواد غذائی تولیدی:
نیاز به تولید نشاسته ای با توانائی تحمل دامنه گسترده ای از فرآورده ها و فرایند ها
اهمیت نحوه رفتار نشاسته بکار رفته در محصول به هنگام توزیع، انبارداری و …
توجه به موضوع تعدیل و تغییر خواص نشاسته
انواع تعدیل:
شیمیایی، آنزیمی و فیزیکی
تغییر و تعدیل شیمیایی نشاسته:
مرسوم ترین تعدیل و تغییر در خواص نشاسته از طریق تیمار آن با مواد شیمیایی مجاز
شیمی و فناوری غلات
تغییرعملکرد نشاسته از طریق تعدیل شیمیائی
تعدیل کاملاً ساده: واکنش مواد شیمیایئ با گروههای هیدروکسیل پلی مر نشاسته
تعدیل نشاسته به روش شیمیایی معمولاً در محیط آبی
. سوسپانسیون نشاسته در آب (30 تا 45 درصد مواد جامد)
تحت شرایط مناسب از نظر pH و درجه حرارت ترکیب با ماده یا مواد شیمیایی
بعد از اتمام واکنش، تنظیم pH محلول تا حد مطلوب
شستن محصول با آب. در نهایت تبدیل به پودر خشک
میزان تعدیل شیمیایی بر حسب درجه جایگزینی(degree of substitution)
جایگزینی گروههای استات یا فسفات باگروههای هیدروکسیل واحدهای گلوکز
انواع تعدیل شیمیایی:
الف: ایجاد اتصال عرضی
استفاده از مواد شیمیایی قادر به انجام واکنش با دو یا چند گروه هیدروکسیل پلی مر نشاسته
پیوندهای عرضی تشکیل شده را نقاط جوش می نامند زیرا قادرند که ساختمان گرانولی را استحکام بخشند
شیمی و فناوری غلات
شیمی و فناوری غلات
کنترل تورم گرانول ها با پیوندهای عرضی بوجود آمده
تولید نشاسته ای با قدرت تحمل زیاد به:
درجه حرارت بالا، بهم زدن شدید و شرایط اسیدی
ابتدا قلیایی نمودن محلول 30 تا 45 درصد نشاسته (pH برابر با 7/5 تا 12 )
سپس انجام واکنش در حضور نمک با یک ماده شیمیایی مجاز قادر به ایجاد پیوند عرضی
از جمله مواد شیمیایی فسفر اکسی کلراید، سدیم تری فسفات و مخلوط آدیپیک و استیک آنهیدراید
درجه حرارت واکنش را 50 –25 درجه سانتی گراد و زمان انجام واکنش بین 30 دقیقه تا 24 ساعت
بعد از اتمام واکنش، pH نشاسته در حد خنثی تنظیم وخشک کردن پس از صاف نمودن و شستشو
فسفر اکسی کلراید در محدوده 0/005 تا 0/25 درصد(بر حسب وزن نشاسته) واکنش در pH بالا
فسفر اکسی کلراید، سدیم تری متا فسفات به میزان 0/25 درصد—زمان طولانی برای واکنش
نشاسته حاصله دارای ویسکوزیته بهتر و با ثبات تر همراه با افزایش تحمل به شرایط فرآیند تاثیر چشمگیرایجاد اتصالات عرضی در ثبات نشاسته:
نشاسته تعدیل شده به روش فوق = نشاسته بازدارنده زیرا:
جلوگیری از تورم گرانولی در حین حرارت دهی
شیمی و فناوری غلات
شیمی و فناوری غلات
مهم ترین مزیت مترتب بر ایجاد محدود اتصالات عرضیک
ثبات گرانول و بهبود بافت خمیر نشاسته
به عنوان مثال از بین رفتن حالت مومی و جسبنده نشاسته مومی
. با افزایش اتصالات عرضی، نشاسته نسبت به تغییر در دوره پخت نشاسته و تشکیل خمیر مقاومت بیشتری پیدا می کند
نشاسته با اتصالات عرضی بالا (0/8 درصد سدیم تری متافسفات)، فاقد هر گونه peak در ویسکوزیته خود
و بیشتر بصورت منحنی با افزایش تدریجی ویسکوزیته
وجود انواع نشاسته تعدیل شده بااتصالات عرضی کاملاً متفاوت در بازار
انتخاب مناسب ترین آنها برای دسیتابی به بهترین نتیجه
بعنوان مثال اگر مقدار اتصالات عرضی در نشاسته ای فراوان باشد، در این صورت نشاسته در محصولی که حرارت چندانی نمی بیند، عملکرد مناسبی نخواهد داشت
معمولاً بیشترین مورد مصرف این نوع نشاسته در مواقعی که فرایند:
در شرائط اسیدی و یا به هنگام استفاده از هم زن های پر قدرت همراه با درجه حرارت های بالا
شیمی و فناوری غلات
ب:جایگزینی
افزایش ویسکوزیته خمیر نشاسته بدنبال سرد شدن آن
تغییر حالت شدیدتردر بافت نشاسته حاوی مقدار زیادآمیلوز
ایجاد ژل سفت بواسطه اتصال مجدد مولکول های آمیلوز
بروز پدیده تنزل کیفیت(retrogradation) یعنی اتصال مجدد پلی مرهای نشاسته
به منظور جلوگیری از بروز پدیده فوق به حداقل رساندن آن:
تیمار نشاسته با موادی شیمیایی همچون گروههای استیل یا هیدروکسی پروپیل ( گروههای بلوک کننده)
ورود این گروهها به درون ساختار اصلی نشاسته
با انجام این عمل:
کاهش درجه حرارت ژلاتینه شدن نشاسته
جلوگیری از اتصال مجدد و شدید پلی مرها در نشاسته (تنزل کیفیت)
کمک به ثبات نشاسته
مناسب بودن این نوع نشاسته درمحصولاتی که در درجه حرارت های پائین نگهداری می شوند و یا بصورت منجمد تولید می گردند
انواع روشهای جایگزینی:
شیمی و فناوری غلات
جایگزینی گروههای بلوک کننده در نشاسته
شیمی و فناوری غلات
(Aاسترهای نشاسته (استات نشاسته)
استیله کردن نشاسته یک روش معمول در صنعت بمنظور تثبیت خصوصیات آن
استات نشاسته حاوی 0/5 تا 2/5 درصد گروههای استیل
تهیه نشاسته استیله شده با افزودن آرام استیک آنهیدرید و یا وینیل استات به محلول نشاسته
استفاده از این نشاسته در درجه اول بعنوان تغلیظ کننده— ثبات و شفافیت خوب
استفاده در محصولات سرد و یا منجمد
در صورت اضافه کردن آن به محصولات لبنی===== بروز پدیده لخته شدن
بدلیل بی ثبات شدن پیوند استاتی در حضور غلظت زیاد پروتئین
B) واکنش نشاسته بااکتنیل سوکسینات آنهیدرید (OSA)
جایگزینی گروههای موجود بر روی نشاسته با ترکیباتی مانند OSA و یا سوکسینیک آنهیدرید
ایجاد نوعی حالت هیدروفوبیک در نشاسته
کاربرد نشاسته در این حالت بعنوان تثبیت کننده امولسیونی (امولسیفایر)
واکنش شیمیایی موثر در تهیه این نوع نشاسته بسیار شبیه به واکنش تهیه نشاسته استاتی
شیمی و فناوری غلات
جایگزینی گروههای استات بر روی نشاسته
شیمی و فناوری غلات
با این تفاوت که در این روش:
حلقه هیدروفوب آنهیدرید مورد استفاده قرار گرفته
محصول یک نیمه استر اسید سوکسنیک
شیمی و فناوری غلات
شیمی و فناوری غلات
شیمی و فناوری غلات
شیمی و فناوری غلات