Як визначити число падіння пшениці

Число падіння - базовий критерій для розподілу зібраного врожаю на класи пшениці, індикатор ціни, надій на великий прибуток чи розчарування фермера цього сезону.
Цей параметр вимірюється досить швидко, без використання реактивів, з мінімальним набором обладнання та приладдя. Потрібно лише суворо дотримуватись встановлених процедур.

Метод визначення числа падіння (активності α-амілази) запропонований у середині XX століття Хагбергом (розробка методики) та Пертеном (технічна реалізація). За цей час англомовна назва терміна (falling number) стала номінальною.

Як визначають число падіння пшениці

Пророслі зерна та активність ферментів

Визначення числа падіння – універсальна методика при збиранні врожаю та закладання зерна на зберігання для встановлення класу пшениці. У яких випадках його потрібно вимірювати:

• селекціонерам під час виведення нових сортів;
• спеціалістам з якості зерна в борошномельних та хлібопекарських організаціях;
• це непрямий критерій пророслого зерна. При пророщуванні, що починається, видимі ознаки присутні не завжди.

Зерно може проростати як у колосі на полі при сильних опадів, так і при порушенні умов зберігання на струмі та в елеваторах,
Деструктивні процеси "запускаються" в перезрілих зернах, пошкоджених морозом, при тривалому впливі вологості.
Посилюється автолітична активність ферментів, для кожного з яких існує набір умов-каталізаторів, серед яких температура, вологість, кислотність, наявність хімічних речовин, що підвищують або гасять активність.
Ферменти містяться в зерні в мізерних кількостях, але серйозно впливають на органолептичні показники. Кожен фермент – активатор певного процесу, що викликає зміни у зерні.
За надмірної температури ферменти починають руйнуватися. Чим активніша діяльність ферментів, тим нижча класність пшениці. Ферментна активність зерна залежить від умов вирощування, зберігання, сушіння та вентилювання.
Проросле зерно характеризується високою амілолітичною активністю.

У міру зниження кількості вологи в зерні до початку обмолоту, при зберіганні сухого зерна, здійсненні належного контролю за температурним режимом та вологістю, процеси проростання припиняються, життєдіяльність ферментів знаходиться на низькому рівні.
В умовах підвищеної вологості та температури зерно зігрівається, проявляється активність альфа-амілази, запускаються процеси розпаду крохмалю, створюються сприятливі умови для проростання. На розвиток паростків витрачається енергія, зерно стає слабким, а борошно з нього – низькоякісним.

1. Фізіологічні зміни, що відбуваються в пророслому зерні, життєво важливі при виробництві солоду зі злакових (жита, пшениці, ячменю).
2. Крохмаль, що розпався, перетворюється на цукор, а пізніше на спирт.
3. При виробництві хлібопекарського борошна, наявність пророслих зерен неприпустимо.

Для того, щоб визначити, наскільки активно всередині зерна “запущені” процеси проростання, необхідний об'єктивний тест на число падіння.
Це непрямий метод не оцінює безпосередньо активність альфа-амілази, а визначає якість зерна шляхом аналізу змін фізичних властивостей крохмалю.

Якщо число падіння надмірно велике, активність ферментів зерна перебуває в неприпустимому рівні. Послаблюються процеси бродіння – малоактивні ферменти слабо взаємодіють із доданими дріжджами.
Цукор, що утворюється при розкладанні крохмалю - основа для харчування дріжджів, формування запаху та смаку хліба.
При значному числі падіння дріжджі знаходяться "на голодному пайку", тісто погано піднімається, знижується об'ємний вихід хлібобулочних виробів.
Помірна активність ферментів (середне число падіння) благотворно впливає на хлібопекарські властивості борошна, дозрівання тіста, клейковина пшениці розм'якшується, що покращується пористість та форма хліба.
При внутрішніх поставках та експорті на зарубіжні ринки аналіз числа падіння зерна - один із критеріїв якості та ціни.
Стандартом встановлюється мінімальне значення для класів пшениці.

Вплив на якість хліба

При зниженому значенні числа падіння можливий відрив зовнішньої кірки від м'якішу, хліб набуває солодового запаху і кислуватий смак (наслідок активного бродіння), знижується формостійкість та пористість.
Виріб виходить невеликого об'єму, з сіруватим відтінком та неестетичним зовнішнім виглядом.
Хліб погано нарізається, швидко черствіє, різко зменшується термін придатності.
До початку випічки на неякісне борошно вкаже липке тісто, що розпливається.
Якість хлібопродуктів знижується через низьку абсорбцію - борошно втрачає здатність до поглинання води, частки тіста погано пов'язані один з одним.
При пробній випічці у хлібопекарській шафі число падіння не повинно знижуватися до 150 (оптимальні показники: 240-250).
Слабу борошно з малим числом падіння можна поліпшити шляхом введення окислювачів, що знижують активність ферментів.
Для комплексної оцінки якості хліба додатково слід використовувати пристрої для визначення пористості та об'ємного виходу.

Саме саме значення числа падіння оцінюється періодом часу, який потрібно для опускання сталевого стрижня в розігріту суспензію води та борошна.
Послідовність дій, вимоги до точності, часові інтервали щодо числа падіння викладено в ГОСТ 27676-88.

Процес частково автоматизований і складається із трьох етапів:

На першому та другому етапі на точність та достовірність результатів впливає людський фактор, на третьому – сувора відповідність приладу ППП вимогам стандарту.

Підготовка до тесту – відбір проб, розмелювання зерна, зважування зразка

Відбір проб із зерносховищ, елеваторів, автотранспорту проводиться ручним або автоматичним пробовідбірником. Формувати середню пробу вагою 300 г може ділительно-змішуючий пристрій.
Вологість зразка має перевищувати 18 %. При більшому рівні виробляють підсушування.
Проба повинна бути очищена від домішок./p>

Зерно розмелюється, після чого зразок просіюється через металоткане або шовкове сито з розміром комірки ≤ 0,8 мм.

На лабораторних вагах з точністю не нижче ±0,01 г зважують 2 навішування борошна вагою 7 г кожна.
Значна різниця у вазі між пробою (300 грам) та зразком борошна для аналізу зерна (7 грам) пояснюється необхідністю формування репрезентативної вибірки. Чим більша відібрана маса зерна, тим вища ймовірність відповідності результату обсягу всієї партії.
Дві навішення необхідні подальшого усереднення показань. Для цих же цілей прилади числа падіння часто оснащуються двома паралельними механічними мішалками та дисплеями.

Попереднє змішування борошна та води

Борошно засипають у віскозиметричні пробірки, додають дистильовану воду з температурою 20 °С обсягом 25 мл і закривають пробками.
Наступний етап – ручне струшування до отримання однорідної суспензії.
Частина в'язкої суміші осідає на стінках пробірок. Цю суспензію, що залишилася, необхідно акуратно додати в загальну масу за допомогою коліщатка шток-мішалки.

Автоматичний підрахунок

Лабораторний прилад визначення числа падіння має бути попередньо підготовлений - водяна баня розігріта до кипіння. Залежно від функціоналу можна програмувати режими роботи.
З пробірок видаляють пробки, вставляють шток-мішалки в калібровані отвори.
Подвійну назву ключовий конструктивний елемент - "шток-мішалка" отримав через подвійне застосування:

• збивання нагрітої суміші води та борошна до отримання клейстеру;
• подальшого занурення в тісто.

Шток-мішалка фактично виступає як зворотно-поступальний інструмент.
Через 5 секунд захоплення фіксують стрижні шток-мішалок і починаються переміщення по вертикалі із частотою 2 Гц.
Суспензія, що розігрівається, загущується, суміш набухає, відбувається клейстеризація, крохмаль розпадається за рахунок активації амілази.
Через 60 секунд шток-мішалки звільняються та опускаються на дно пробірок під дією важкості. Час числа падіння залежить від ступеня опору, який чинить розчин.
У пророслих зернах активні ферменти розщеплюють крохмаль, суспензія стає менш в'язкою (густою, щільною) і шток індикатор занурюється швидше. Тож коректніше було б говорити опускання, оскільки процес це не миттєвий.
У ГОСТ 27676-88 передбачено контроль повного опускання шток-мішалок за допомогою фотоелемента. Ще один варіант – використання герконового датчика та магніту.
Результати часу опускання в 2-х віскозиметричних пробірках (число падіння в секундах) усереднюються і округляються до цілих значень. Різниця не повинна перевищувати 10 %.

Фактично прилад для визначення числа падіння зерна моделює теплові процеси пробної випічки. За короткий час альфа-амілаза досягає максимальної активності з подальшою тепловою деактивацією.

Лабораторні дослідження довели високий рівень кореляції між активністю ферменту і числом падіння - до 98%. Це дозволило стандартизувати метод та реалізувати в лінійці спеціалізованих пристроїв

Від чого залежить точність

Достовірність результатів залежить від дотримання вимог ГОСТу.
На кожному етапі послідовно накопичуються похибки. Частину з них не можна усунути через технологічну недосконалість обладнання, або їх можна знехтувати.
Інша група похибок пов'язана з людським фактором.

1. Фракційний склад борошна не відповідає вимогам стандарту (великий/дрібний помел млином або просіювання борошна ситами з меншим (великим) розміром осередків).
2. Не враховано рівень вологості проби.
3. Підвищена/знижена температура води та борошна.
4. Недостатньо точні ваги при вимірюванні навішування.
5. Скорочений час ручного перемішування у віскозиметричних пробірках.
6. Вода у лазні не нагріта до температури кипіння.
7. Раніше чи пізніше спрацьовує датчик занурення штока у клейстер.