粮食加工学绪论and第一章谷物及谷物品质

1绪论2一、粮食加工工业所包括的企业•1.碾米工业•2.制粉工业•3.饲料工业•4.机械工业•5.植物油工业•6.副产品加工综合利用工业•7.粮油食品工业谷物加工就是将原料谷物经除杂、调质、脱壳、碾制或研磨，最后加工成可以食用的、符合不同质量标准的粒状或粉状成品。3二、粮食工业的重要性•1.国民的主要食粮结构改变：“三高一低”；营养搭配。•2.食品工业的基本原料一次性原料；副产品原料（胚，皮层，壳）。•3.副产品的综合利用环境污染；经济效益。•4.促进高效农业的发展产前，产中，产后。4三、粮食工业发展方向•1.研制高效新型设备设备更新，促进工艺革命。•2.进一步做好环保工作灰尘；噪音；污水。•3.加强技术领域研究有利于新产品，高附加值产品开发；有利于高效性能设备的研发。•4.成品的深层次开发利用•5.加强质量管理源头；检测仪器5第一章谷物及其品质第二章谷物加工前处理第三章稻谷加工第四章小麦加工第五章谷物加工副产品的综合利用四、主要内容6《谷物加工工艺及设备》科学出版社《谷物加工工艺学》中国财政经济出版社《谷物科学原理》中国轻工业出版社《稻谷加工工程》四川出版社《稻谷加工与综合利用》四川轻工业出版社《农产品加工工程》农业出版社五、主要参考资料7第一章谷物及其品质第一节谷物的种类及其籽粒的形态结构第二节谷物的物理特性与加工品质第三节谷物化学成分与营养品质第四节谷物食用品质8第一节谷物的种类及其籽粒的形态结构一、谷物的种类(一)稻谷稻谷属洼地作物,需要水分和暑热。稻谷的主要种植区域分布在印度、中国、日本、孟加拉国及东南亚。就世界谷物产量而言,稻谷次于小麦和玉米居于第三位,然而它却是世界上一半以上人口的主要食用谷物。我国的稻谷种植至少可以追溯到5000年前,具有悠久的历史,且种植面积大、产量高,种植面积仅次于印度,居世界第二位,总产量则居世界首位,约占世界稻谷总产量的1/3,单位面积产量也在世界先进行列。9(二)小麦小麦的生长适应各种土壤和气候条件,因此是世界上种植最广泛的作物之一。除南极外,小麦种植遍布世界各大洲。从北极圈到南纬45度(除少数热带岛国外),从海平面到海拔4570m的高原都有小麦种植。小麦的种植面积约占谷物种植面积的31%,产量接近谷物总产量的30%,两者均居谷类作物之首。世界上有1/3以上人口以小麦为主要食用谷物。小麦在我国的种植也极为广泛,北起黑龙江漠河,南到海南岛,西起新疆的塔什库尔干塔克自治县,东抵沿海各省,都有小麦种植。其种植面积约占粮食作物总面积的26%,产量约占总产量的22%,两者均次于水稻居第二位。10(三)玉米玉米生长适应性强,耐旱,种植范围很广,也是一种世界性的作物。种植面积及产量仅次于小麦居第二位。种植最多的国家为美国、独联体国家和中国。玉米广泛用于饲养家畜和家禽,并有相当多的数量直接或间接供人类消费。世界玉米总量的一半以上产于美国,其中大约3/4用于饲养家畜。我国的玉米种植分布很广,北起黑龙江北部的黑河,南至海南岛均有种植:玉米也是我国主要谷物之一,在我国粮食总产量中所占的比例仅次于稻谷和小麦,居第三位。(四)高粱高粱原产于非洲,基本上属热带植物,是世界上主要谷类作物之一。高粱的种植范围较广,主要分布在非洲、亚洲和美洲,种植面积最大的是印度,其次是中国、美国、尼日利亚等。高粱在我国已有5000年左右的种植历史,是我国古老的粮食作物之一。以东北各省种植较多,其次是华北、华中的一些省份。高粱籽粒除供食用和饲用外,还可以作为工业原料,特别是在酿酒方面,我国许多名酒主要用高粱酿制而成。11(五)粟粟又称谷子,是一种温热带植物。由于它具有较强的耐旱能力,种植地域很广,亚洲、非洲、美洲、欧洲等都有种植。美国种植的粟米主要为饲用,而在世界其他地方则广泛供人类食用。就世界范围来讲,它不及稻谷、小麦和玉米重要,但在半干旱地区,它是一种重要的谷物,成为第三世界许多国家的食物来源。粟也是我国古老的种植作物,是我国北方的主要粮食作物之一。(六)大麦大麦或许是最能耐受各种气候和环境条件的谷物,从北极圈到热带地区都有种植,甚至在喜马拉雅山脉海拔4500m的地方也能种植。在经常遭受寒冷霜冻、干旱或碱性土壤的地区,大麦是最可靠的作物之一。世界各类作物中,大麦种植的总面积和总产量仅次于小麦、稻谷、玉米居第四位。世界上大部分大麦作为啤酒工业及酒精工业的关键原材料――麦芽,或作为动物饲料,只有少量大麦直接用于人类食品。由于大麦的生长期短、适应性强,在我国的分布也很广,种植面积和产量居于第五位。我国冬大麦的主要产区在长江流域一带,春大麦分布于北部寒冷地区或农牧区。12(七)燕麦燕麦是适于高寒地区种植的作物。在全世界燕麦种植中,欧洲约占1/3,某余为美国、加拿大、中国和澳大利亚等地区。我国的燕麦种植主要集中在内蒙古的阴山南北,河北的坝上、燕山地区,山西的太行、吕梁山区,云、贵、川的大、小凉山地带也有种植。燕麦的品种较多,一些是适合于饲用的,另一些具有较高营养价值的燕麦则作为人类食品。(八)荞麦荞麦具有生长期短、耐冷冻瘠薄的特性,是粮食作物中比较理想的填闲补种作物。荞麦起源于中国和亚洲北部,世界上荞麦主要生产国是独联体国家、中国、日本、波兰、法国、加拿大、美国等。我国主要产区在东北、华北、西北、西南一带的干燥、高寒地区。荞麦由于其独特的营养价值和药用价值，被认为是世界性的新兴作物。13二、谷物籽粒的形态特征（一）稻谷籽粒的形态特征颖包括内颖、外颖、护颖和颖尖四部分。内、外颖各一瓣,外颖较内颖略长而大。内、外颖沿边缘卷起成钩状,互相钩合包裹着颖果,起保护颖果的作用。内、外颖表面粗糙,或多或少地生有长短不同的针状茸毛。内、外颖基部的外侧各生有护颖一枚,托住稻谷籽粒,起保护内、外颖的作用。护颖长度约为外颖的1/5-1/4。内、外颖都具有纵向脉纹,外颖有五条,内颖有三条。外颖顶端尖锐,称为颖尖,伸长则为芒。芒的有无及长短随品种不同而异。目前通过品种培育,有芒品种已逐渐被淘汰。14（二）小麦籽粒的形态特征小麦籽粒的外形(a)背面;(b)腹面;(c)横切面1―麦毛;2―腹沟;3―果颊;4―胚小麦籽粒的顶端生长着茸毛(称毛麦),下端为麦胚,胚的长度约为籽粒长度的1/4-1/3。有胚的一面称为麦粒的背面,与之相对的一面称为腹面。麦粒的背部隆起呈半圆形,腹面凹陷,有一沟槽称为腹沟,其深度随小麦品种及生长条件的不同而异。腹沟的两侧部分称为颊,两颊不对称。小麦籽粒的形状大致可分为长圆形、椭圆形、卵圆形和圆形几种,但其腰部断面形状都呈心脏形。正常的小麦籽粒随品种不同而具有其特有的颜色与光泽。15（三）玉米籽粒的形态特征玉米籽粒的外形玉米籽粒的表面较为平整,没有像小麦籽粒那样的深沟槽。玉米籽粒的形状在同一果穗的不同部位是不相同的。果穗基部的籽粒因受到苞叶的挤压和彼此相互挤压而呈扁平形,上部的籽粒则大多不受挤压,故近于圆形。玉米籽粒一般都是基部较窄而顶部较宽。玉米籽粒的颜色有黄色、白色、红色、紫色、蓝色等,因品种而异,最常见的为黄色和白色。16（四）高粱籽粒的形态特征高粱籽粒的外形高粱的护颖与其他谷物不同,它比内、外颖大。护颖和颖统称外壳。外壳内的籽实称颖果。一般高粱的颖果与外壳结合较松。因此,高粱外壳很容易被脱除。硬壳高粱的护颖呈卵圆形,厚而有光泽,生有茸毛,一般较难脱粒;软壳高粱的护颖为长椭圆形,无光泽,上面有6-8条明显的条纹,无茸毛或短毛,一般脱粒较易。外颖比较宽阔,呈薄膜状,有毛,顶端两裂,在分裂片背面着生有芒,芒从齿裂间伸出,有的芒短,仅现刚毛。内颖是很小的薄膜,有时完全消失。护颖颜色因品种不同,有红、黄、褐、黑、白之分。17大麦籽粒的形态结构甜荞果实外形甜荞横切面简图苦荞果实外形苦荞横切面简图粟米籽粒的形态结构18禾谷类作物都属于单子叶的禾本科(gramineae)植物，这类果实就是“颖果”(caryopsis)，通常称为“籽粒”(kernelorgrain)。具有皮层、胚和胚乳三部分基本结构，各结构之间的联系也大致相同。三、谷物籽粒的结构19皮层:由子房壁发育而成，分果皮和种皮。外果皮常有茸毛和气孔，可依此确定品种。果皮颜色由花青素或其他杂色体存在导致，未成熟的果实中含大量叶绿素。种皮是由珠被发育而成，禾谷类果实的种皮只有一层细胞。胚:种子最主要部分，受精卵发育而成。各类种子的胚形状各异，基本可分为胚芽、胚茎（轴）、胚根和子叶四部分。胚乳:由极细胞受精后直接发育成的胚乳称内胚乳；由珠心层直接发育成的胚乳称外胚乳。禾本科类籽粒的胚乳较发达。胚乳中储藏着营养物质，主要由淀粉构成，所以禾本科作物一般作为主食之用，如稻谷，小麦，玉米，大麦，高粱，粟，燕麦等。20小麦籽粒（颖果）果皮种子外果皮1、表皮2、皮下组织3、薄壁细胞的残余部分种皮胚乳盾片（子叶）1、上皮2、薄壁组织3、微管束原组织内果皮1、细胞中间体2、横细胞层3、管状细胞胚轴:1、胚芽（包括胚芽鞘）2、原生根3、次生侧小根外胚叶胚1、糊粉层2、淀粉质胚乳（外种皮、种皮、内种皮）和色素束珠心层（透明层、外胚乳）和珠心突出物小麦籽粒的构成糠、麸21谷物内部的糊粉粒22冬小麦横切面扫描电子显微镜图P:果皮A:糊粉层E:胚乳右图：胚乳细胞23稻谷籽粒的结构小麦籽粒的结构241、皮壳2、表皮层3、中果皮4、横细胞5、管状细胞6、种皮7、糊粉层8、角质胚乳9、粉质胚乳10、淀粉细胞玉米籽粒的纵切面及横切面示意图11、细胞壁12、盾片13、胚14、初生根15、基部16、盾片17、胚轴18、果皮19、粉质胚乳20、角质胚乳25上图：C：胚芽鞘F：叶状茎SN：盾片节CR：胚根鞘R：根V：维管系统S：盾片E：胚鳞上皮细胞H：外壳PT：果皮-种皮AL：糊粉层大麦籽粒横切面示意图下图：籽粒外层26高粱籽粒解剖图皮层占7.9%、胚9.8%、胚乳82.3%。高粱的果皮中含有淀粉粒，位于中果皮，大小为1-4μm。S.A.花柱残迹E.胚乳S.盾片E.A.胚轴27A：带壳燕麦腹面B：裸粒燕麦腹面1：外稃2：内稃3：基刺4：茸毛•籽粒呈纺锤形，长约8-11mm。宽1.6-3.2mm。•表面具有细长毛。•籽粒由谷壳与皮层、胚乳、胚三部分组成。28四、谷物分类与质量标准（一）稻谷的分类与质量标准1．稻谷品质基本概念（1）出糙率净稻谷脱壳后的糙米（其中不完善粒折半计算）占试样质量的百分率。（2）整精米糙米碾磨成精度为国家标准一等大米时，米粒产生破碎，其中长度仍达到完整精米粒平均长度的五分之四以上（含五分之四）的米粒。（3）整精米率整精米占净稻谷试样质量的百分率。（4）不完善粒包括下列尚有食用价值的颗粒：1）未熟粒：籽粒未成熟不饱满，米粒外观全部为粉质的颗粒。2）虫蚀粒：被虫蛀蚀并伤及胚乳的颗粒。3）病斑粒：糙米胚或胚乳有病斑的颗粒。4）生芽粒：芽或幼根已突出稻壳，或检验糙米芽或幼根已突破种皮的颗粒。5）霉变粒：稻谷生霉，去壳后糙米胚或胚乳变色或变质的颗粒。（5）谷外糙米稻谷由于机械损伤等原因形成的糙米粒。（6）黄粒米胚乳呈黄色，与正常米粒色泽明显不同的颗粒。（7）色泽、气味一批稻谷固有的色泽和气味。29根据国标GB1350—1999《稻谷》的规定，将稻谷分为以下5类。（1）早籼稻谷生长期较长、收获期较早的籼稻谷，一般米粒腹白较大，角质粒较少。（2）晚籼稻谷生长期较长、收获期较晚的籼稻谷，一般米粒腹白较小或无腹白，角质粒较多。（3）粳稻谷籼型非糯性稻的果实，糙米一般呈长椭圆形，米质粘性较大胀性较小。（4）籼糯稻谷籼型糯性的果实，糙米一般呈长椭圆形或细长形，米粒呈乳白色，不透明，也有呈半透明状（俗称阴糯），粘性大。（5）粳糯稻谷粳型糯性稻的果实，糙米一般呈椭圆形，米粒呈乳白色，不透明，也有呈半透明状（俗称阴糯），粘性大。2．稻谷的分类303．稻谷质量标准表1-1籼稻谷质量指标等级出糙率/%整精米率/%杂质/%水分/%色泽、气味1≥79.0≥50.0≤1.0≤13.5正常2≥77.0≥50.03≥75.0≥50.04≥73.0≥50.05≥71.0≥50.0注：水分含量大于表1-1规定的稻谷的收购，按国家有关规定执行。表1-