Файл: Конспект лекций для студентов дневного и заочного отделений направлений подготовки 240700.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 04.12.2023
Просмотров: 236
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
25
регающие технологии производства традиционных и новых продуктов; варианты машинно-аппаратурного оформления технологических стадий, особенности конструкций основного и вспомогательного оборудования, проектирования предприятий пищевой промышленности и многое другое.
Познакомимся с различными аспектами объектов профессиональной деятельности специалиста пищевой промышленности.
4.2. ХАРАКТЕРИСТИКА ПРОДОВОЛЬСТВЕННОГО СЫРЬЯ И
ПРОДУКТОВ
Пищевые продукты представляют собой совокупность органических и неорганических веществ, получаемых организмом из окружающей сре- ды и используемых им для построения тканей тела, покрытия энергетиче- ских затрат и регуляции функций организма. Используемое в пищевой промышленности сырьё отличается большим многообразием, поэтому его классифицируют по различным основаниям: по происхождению (расти- тельное, животное и рыбопродукты); по консистенции (сухое, сочное, жидкое, твёрдое); по преобладанию химических веществ (углеводсодер- жащее, белоксодержащее, жиросодержащее); по количественному соот- ношению в рецептуре (основное и дополнительное). Номенклатура ис- пользуемого в пищевой промышленности сырья постоянно расширяется.
Например, в последние годы расширяется использование генетически модифицированного пищевого сырья.
Одну из первых классификаций пищевых веществ разработал в про- шлом веке английский врач У. Праут, который выделил три группы – бел- ки, сахара и жиры. При этом он исходил из питательных свойств молока, которое считал наилучшим природным питательным продуктом, содер- жащим эти компоненты. Кроме перечисленных групп соединений к пи- щевым продуктам относятся также вода, биологически активные вещества
(витамины, минеральные соли), вкусовые и ароматические вещества
(табл. 4). Пищевые продукты химически неоднородны (кроме рафиниро- ванных растительных масел, сахара, соли, соды и некоторых других) и содержат одновременно в разных соотношениях все компоненты. К неза- менимым факторам питания относятся аминокислоты (валин, лейцин, изолейцин, метионин, триптофан, фенилаланин, треонин, лизин), нена- сыщенные жирные кислоты (линолевая, линоленовая, арахидоновая), ви- тамины, макро- и микроэлементы, вода.
Основными источниками белка являются мясо, рыба, молочные про- дукты, зернобобовые. Содержание белка в них составляет: сыры – 25%; бобовые – 22...23%; мясо, рыба, птица – 16...20%; яйца – 13%; творог –
12...15%; гречневая крупа – 13%. Основными источниками жиров являются растительные масла – 99,9%; орехи – 53...65%; сливочное масло –
72...82%; свиное сало – 90...92%; колбасы – 20...40%; сыры – 15...45%.
26
Основными источниками углеводов являются сахар – 99,9%; мёд –
65...75%; кондитерские – 40...98% и хлебобулочные – 20...70% изделия; овощи и фрукты – 20%. Углеводы делятся на усвояемые (фруктоза, крах- мал и т.д.) и неусвояемые (клетчатка), простые (моносахара) и сложные
(полисахариды).
4. Основные компоненты пищевых продуктов
Основные компоненты пищевых продуктов
Функции компонентов пищи в организме
Суточная потреб- ность
Основные источники данного компонента
Превращения компонентов при переработ- ке и хранении
Белки
Структурная, энергетиче- ская, регуля- торная
100 г
Сыры, яйца, мясопродукты, зерно, бобы
Денатурация, гидролиз, гидратация, ценообразо- вание
Жиры
Структурная, энергетиче- ская, защитная, резервная
80...100 г Масло расти- тельного и жи- вотного проис- хождения, оре- хи, сыры
Гидрогениза- ция, переэте- рификация, гидролиз, окисление, эмульгирова- ние
Углеводы
Энергетиче- ская, защитная, регуляторная
400...500 г Сахар, мёд, кондитерские изделия, фрук- ты, овощи
Брожение, гидролиз, студнеобра- зование, ка- рамелизация
Витамины
Регуляторная
От 2 мкг до 400 мг
Специфичный для каждого витамина вид продуктов
Разложение при термиче- ской обра- ботке, рас- творение
Минеральные вещества
Регуляторная, структурная, защитная
От 3 мкг до 5 г
Специфичный для каждого макро- и мик- роэлемента вид продуктов
Разложение при термиче- ской обра- ботке, рас- творение
27
Витамины не обладают энергетической ценностью, но выполняют в организме каталитические и регуляторные функции, поэтому обязательно должны поступать в организм с пищей. Делятся на водорастворимые
(В, С, Н, РР и др.) и жирорастворимые (А, Д, Е, К). Суточная потребность в витаминах – от 2 мкг (В12) до 100...200 мг (С). Минеральные вещества делятся на макроэлементы (Са, Р, Mg, Nа, K, Сl, S) и микроэлементы
(Fе, Zn, Сu, F и др.). Суточная потребность от 200 мкг до 10 г. Минераль- ные вещества должны составлять 0,7...1,5% от массы пищевых продуктов.
Для общей характеристики пищевых продуктов используют такие кате- гории, как качество, пищевая, энергетическая и биологическая ценность.
Качество пищевых продуктов является относительным понятием.
Так, для пшеничной муки низкое содержание клейковины является поло- жительным фактором при производстве печенья и отрицательным при производстве хлеба. В пивоварении низкое содержание белка в ячмене является положительным фактором, а в производстве перловой крупы – отрицательным.
Пищевая ценность – основная характеристика продукта: количество содержащихся в нём питательных веществ, которые определяют его энер- гетическую и биологическую ценность. Энергетическая ценность (кало- рийность) – это количество энергии, которое образуется при биологиче- ском окислении (сгорании) жиров, углеводов и белков, содержащихся в пище. При окислении 1 г белка образуется 4,0 ккал (16,7 кДж), 1 г жира
9,0 ккал (37,7 кДж), 1 г углеводов 3,75 ккал (15,7 кДж). Фактическая энер- гетическая ценность зависит от усвояемости. Так, белки животного про- исхождения усваиваются на 81...93%, растительного на 60...80%. В зави- симости от характера выполняемой работы человеку необходимо в сутки
12 570...18 855 кДж. Под биологической ценностью пищевых продуктов подразумевают сбалансированное содержание в них незаменимых компо- нентов. По формуле сбалансированного питания соотношение между бел- ками, жирами и углеводами считается оптимальным: для взрослых и детей старшего возраста 1:1:4; детей младшего возраста 1:1:3; людей тяжёлых профессий 1:1:5. В нормах рационального питания на продукты животного происхождения отводится 30...40%, растительного 60...70%. Более подроб- но характеристика сырья и пищевых продуктов будет рассматриваться в курсах «Физико-механические свойства пищевого сырья и готовой продук- ции» и «Общая и специальная технология пищевых производств».
4.3. ОБЩИЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О ПРОЦЕССАХ ПИЩЕВЫХ
ПРОИЗВОДСТВ
Как уже отмечалось в пункте 4.1, процесс – это переход системы из одного состояния в другое. В таблице 5 приведена краткая характеристика процессов пищевых производств.
28
Кроме перечисленных в табл. 5 процессов важная роль в пищевых производствах принадлежит химическим, биохимическим и микробиоло- гическим процессам.
Химические процессы – это превращения веществ сырья в готовый продукт в результате реакций гидролиза, обмена, присоединения и др.
В качестве примеров таких процессов можно привести сатурацию, сульфи- тацию и дефекацию в производстве сахара; гидрогенизацию и переэтери- фикацию в производстве маргарина; копчение в производстве сыра, колбас.
Биохимические процессы представляют собой совокупность фермен- тативных реакций превращения сырья в готовый продукт. В качестве примеров биохимических процессов пищевых производств можно при- вести операции созревания мяса, сыра, ферментативное осахаривание за- тора в производстве пива, ферментативный гидролиз крахмала в произ- водстве патоки и глюкозо-фруктозных сиропов.
Микробиологические процессы – это процессы с участием микроор- ганизмов. В качестве примеров таких процессов можно привести молоч- нокислое, уксуснокислое и спиртовое брожение, микробиологическую порчу продуктов.
При проведении любого процесса всегда возникает возможность выбо- ра нескольких вариантов решения. Один из них будет наиболее целесообраз- ным. Выбор наиболее целесообразного варианта называется оптимизацией.
В качестве критерия оптимизации чаще всего выбирается минимум времени и затрат на производство продукции, который достигается выбором целесообразного проведения процесса и его аппаратурного оформления.
5. Общая характеристика процессов пищевых производств
Процессы
Тип переноса
Движущая сила процесса
Примеры технологических операций
Механические, гидромехани- ческие
Перенос количества движения
Механиче- ская сила, давление
Дробление, гомогенизация, классификация, прессование, отстаивание, фильтрование, сепарирование
Тепловые
Перенос теплоты
Разность температур
Нагревание, охлаждение, выпаривание, конденсация, пастеризация, стерилизация
Массо- обменные
Перенос массы
Разность концент- раций
Абсорбция, адсорбция, кристаллизация, растворение, экстракция, перегонка, сушка
29
Каждый процесс требует индивидуального подхода, однако есть некото- рые общие, универсальные решения, которые могут быть сформулирова- ны следующим образом: непрерывность процесса; противоточность об- менивающихся потоков; обновление поверхности контакта фаз; ступенча- тое использование теплоты.
Более подробно особенности процессов пищевых производств будут рассмотрены в курсах «Процессы и аппараты пищевых производств»,
«Общая и специальная технология пищевых производств» и др.
4.4. ОБЩИЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О ТЕХНОЛОГИИ
ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ
Технология пищевых производств представляет собой совокупность приведённых выше процессов по переработке исходного сырья в конеч- ный целевой продукт. Она представляет способы получения традицион- ных и новых пищевых продуктов; влияние рецептурного состава и техно- логических параметров на качество готовой продукции; физико-химичес- кие, структурно-механические, биохимические и микробиологические из- менения в процессе получения, переработки, хранения пищевых систем различного происхождения; основные принципы создания биологически безопасных продуктов питания и др.
Наглядное представление о производстве какого-либо продукта дают эскизная и принципиальная технологическая схемы. На эскизной схеме приводят названия технологических процессов и операций, а их направ- ление и последовательность изображают векторами с названиями матери- альных потоков. В качестве примера на рис. 1 приведена эскизная схема производства пива.
На принципиальной схеме изображают в соответствии с последова- тельностью технологических процессов машины и аппараты, в которых протекают основные процессы, и вспомогательное оборудование (транс- портёры, насосы, бункеры, ёмкости, дозаторы и т.д.).
В качестве примера на рис. 2 приведена принципиальная схема про- изводства пастеризованного молока.
Познакомимся кратко с технологиями некоторых пищевых продук- тов, производимых в нашей области.
Технология мукомольно-крупяного производства. Основными стадиями получения муки являются: очистка зерна от примесей; гидро- термическая обработка; простой (сложный) помол; сортировка; фасовка и упаковка.
Основными стадиями производства круп являются: очистка зерна от примесей; гидротермическая обработка; шелушение; крупоотделение; шлифование (полирование); фасовка и упаковка.
30
Рис. 1. Эскизная схема производства пива
Рис. 2. Принципиальная технологическая схема производства
пастеризованного молока:
1 – насосы; 2 – расходомер-счётчик; 3 – танки для молока; 4 – пластинчатый; охладитель; 5 – уравнительный бачок; 6 – пастеризационно-охладительная установка; 7 – сепаратор-молокоочиститель; 8 – гомогенизатор;
9 – трубчатый пастеризатор; 10 – ёмкость
Чистая культура дрожжей или семенные дрожжи
Хранение тары
Хранение несоложенного зерна
31
Перед мукомольно-крупяной отраслью стоят следующие задачи:
1.
Максимальное извлечение муки из эндосперма за счёт оптимиза- ции процессов гидротермической обработки, исследования биохимиче- ских и физико-химических свойств зерна.
2.
Разработка технологических схем получения новых видов круп (обогащённых незаменимыми компонентами, быстроразвариваю- шихся и т.д.).
3.
Пересмотр ГОСТов на зерно, муку, крупу.
4.
Проектирование высокоэффективного оборудования.
5.
Внедрение автоматизированных систем управления производством.
Производство сахара. Технология производства сахара, включаю- щая механические, тепловые и массообменные процессы, является одной из наиболее сложных в пищевых производствах. Основными стадиями производства сахара являются: очистка и измельчение свеклы; экстракция сахарозы из свеклы; очистка диффузионного сока методами дефекации, сатурации, фильтрации и сульфитации; концентрирование сиропов мето- дами уваривания, выпаривания и центрифугирования; рафинирование сахара; сушка.
Современный сахарный завод представляет собой производство с высоким уровнем механизации и автоматизации. Типовой завод перераба- тывает 3 тыс. т свеклы в сутки (примерно 40 вагонов) в 450 т сахара
(8 вагонов), 700 т свекловичного жома и 150 т мелассы.
Потребность населения нашей страны в сахаре составляет 5...5,5 млн. т, из них в России производится около 3 млн. т. Федеральная программа
«Сахар» намечает довести производство сахара до 4 млн. т за счёт: выведе- ния высокопродуктивных сортов свеклы; модернизации технологий произ- водства сахара с целью повышения степени извлечения сахарозы, снижения энергозатрат, утилизации жома и мелассы; внедрения нового оборудования.
Производство молочных продуктов. В структуре молочной про- мышленности различают цельномолочное, маслодельное, сыродельное и молочноконсервное производство. Основными стадиями производства мо- лочных продуктов являются: подготовка молока (взвешивание, очистка, охлаждение, нормализация, пастеризация, гомогенизация); сквашивание
(при получении кисломолочных продуктов); отделение сыворотки (при производстве творога, сыра); созревание (при производстве сыра); упарива- ние (при производстве сгущённого и сухого молока); сушка при производ- стве сухих молочных продуктов); сепарирование (при производстве сливок, сметаны, масла); сбивание или преобразование высокожирных сливок (при производстве масла); фризерование (при производстве мороженого).
Основными направлениями развития молочной промышленности в настоящее время являются:
1.
Расширение ассортимента молочных продуктов и повышение их качества. Предложены рецептуры и разработаны технологии получения