Особенности пищевых продуктов, как объектов производства и потребления

Пищевые продукты, попадая в организм человека, становится факторами риска для жизни и здоровья. Через это они являются особыми объектами производства, хранения, транспортирования и потребления. К их производству, условиям хранения ставятся специфические требования:

Во первых, пищевые продукты должны быть безопасны для организма. Они не должны содержать больше предельно допустимых норм небезопасных и токсичных веществ (тяжелые металлы, пестициды, нитраты и нитриты, радионуклииды, др.). Эти токсичные вещества всегда присутствуют в сырье, в окружающей среде, технологическом оборудовании, упаковочных материалах. Поэтому задачами инженера-технолога пищевых производств является предотвращение или снижение загрязнения продукции токсичными веществами.

Во вторых, пищевые продукты должны быть сбалансированы по пищевой и биологической ценности, т.к. в их составе должны присутствовать все вещества, чтобы обеспечить потребности организма в энергии, пластических регуляторных соединениях. Поэтому заданием пищевой технологии является разработка и производство именно таких по составу продуктов, которые содержали только те вещества, которые необходимы организму в оптимальном количестве.

Через снижения природных ресурсов продовольственного сырья, стала потребность расширения сырьевой базы, привлечение в пищевые производства нового нетрадиционного сырья, обогащение продуктов питания недостающими компонентами (белками, витаминами, микроэлементами и др. незаменимыми факторами питания).

В третьих, большинство пищевых продуктов и сырье является благоприятной средой для развития микроорганизмов, в том числе и патогенных. Быстрая порча многих продуктов приводит к пищевым отравлениям. Для предотвращения этого, к сырью, условиям производства, технологическому оборудованию и персоналу предъявляются жесткие санитарно-гигиенические требования. Эти требования отражены в нормативных документах и законодательных актах, которые в совокупности составляют пищевое законодательство.

В четвертых, пищевое сырье и готовая продукция является сложной и нестабильной по составу и свойствам. В состав многих видов сырья входят десятки и сотни различных веществ (белки, жиры, углеводы, витамины, ароматические, красящие вещества и др.), которые могут быстро изменяться под действием как природных, так и технологических факторов. Эти изменения влияют на пищевую, биологическую ценность, на технологические и потребительские свойства, а поэтому их необходимо контролировать и препятствовать негативному воздействию на качество и количество продукции.

В - пятых, пищевые продукты должны иметь привычные для потребителя органолептические свойства: вкус, запах, консистенцию внешний вид и др. Человек очень консервативно относится к потребительским свойствам продуктов питания, и в связи с этим, заданием пищевой технологии является максимальное сохранение привычных для потребителя характеристик продукции, что достигается использованием «щадящих» технологий и внесением в состав продукта натуральных пищевых добавок (красителей, минеральных, белковых веществ, ароматизаторов, структурообразователей и т.д.).

Все эти особенности пищевых продуктов как объектов производства и потребления должна учитывать пищевая технология, а специалисты этой отрасли должны хорошо их понимать, знать и обеспечивать. Кроме этого, инженеры - технологи пищевых производств должны хорошо разбираться в основах рационального питания.

Медициной XX ст. убедительно доказано, что так называемые «заболевания цивилизации»: сахарный диабет, атеросклероз, остеохондроз, заболевание печени вызваны нерациональным питанием. И значительная доля «вины» в этом принадлежит именно пищевой технологии. Дело в том, что большинство современных технологий производства пищевых продуктов было разработано в XIX —XX ст. под влиянием теории сбалансированного питания. Ее основные положения утверждали что:

• пища должна компенсировать все затраты организма в энергии и пластических веществах (отсюда и название теории «сбалансированного питания»);

• с пищей в организм должны доставляться все необходимые вещества не только в необходимом количестве, айв определенном соотношении, необходимому для ее усваивания;

• в ЖКТ пища расщепляется до простых веществ (мономеров), которые всасываются и транспортируются к клеткам, где и усваиваются;

• нерасщепленная часть пищи не усваивается и выводится из организма, а поэтому она является балластом;

• микрофлора кишечника составляет конкуренцию организму в усвоении пищи, а продукты ее жизнедеятельности могут быть небезопасными для человека.

Исходя из положений этой теории, пищевая технология использовала приемы технологического очищения сырья от веществ, которые не усваиваются («балластных»), разрабатывала продукты, которые содержали в основном мономерные вещества, чтобы улучшить пищеварение и усвоение пищи.

Однако, как свидетельствуют предупреждения ученых длительное употребление именно таких «рафинированных» продуктов стало причиной быстрого распространения «заболеваний цивилизации». Этот неоспоримый факт заставил ученых пересмотреть и дополнить теорию сбалансированного питания новыми положениями, а именно:

• пища в организме человека выполняет не только полезную функцию, но и регуляторную. Под ее действием в организме продуцируют эндогармоны, которые берут участие в усвоении компонентов пищи;

• микрофлора не является конкурентом в усвоении пищи, а наоборот - помогает организму человека в процессах ассимиляции компонентов пищи, т.к. ведет себя как симбионт, а не антагонист;

• балластные вещества не вредны для организма человека. Они вместе с продуктами жизнедеятельности микроорганизмов выполняют важные физиологические функции. Поэтому их стали называть «пищевыми волокнами».

Такая «усовершенствованная» теория сбалансированного питания получила название теории адекватного питания и является сейчас общепринятой.

Коррекция взглядов на принципы рационального питания привела к смене акцентов заданий современной пищевой технологии. Она должна разрабатывать такие продукты, которые были б не только сбалансированными, а и привычными для организма людей, адекватно сформированными в процессе эволюции механизмам их усвоения. Такие продукты получили название «здоровых». К ним относятся продукты с низкой калорийностью, низким содержанием холестерина, насыщенных жиров, сахара, соли, химических консервантов и искусственных добавок. В их состав вводят с целью повышения биологической ценности белковые добавки, витамины, микроэлементы, незаменимые аминокислоты и жирные кислоты.

Для некоторых категорий потребителей разрабатываются продукты с лечебными, диетическими и профилактическими свойствами.

4. Основные технологические понятия и термины

Технология как наука и практическая деятельность имеет свой аппарат понятий. Для обозначения определенных понятий используют термины и определения. Они должны быть простыми, понятными, точными, общепринятыми и иметь однозначное понятие. Наиболее важные и широко применяемые термины стандартизованы, так как их написание и определения зафиксированы в специальных терминологических стандартах. На данный момент в Украине действует несколько десятков стандартов на технологические термины. Например: ДСТУ 2073-92 Консервы овощные и фруктовые. Технологические процессы. Термины и определения.

Поскольку существует большое количество пищевых производств и конкретных технологий, то терминология довольно разнообразная. В зависимости от использования термины разделяют на две группы: общие и специфические. К общим относятся термины, которые используются во многих пищевых производствах (операция, процесс, линия), а специфическими считают термины, которые используются в одной или группе родственных производств (сульфитация, бланширование, кондиционирование и др.).

Технологическая операция- совокупность действий на сырье (промежуточный или конечный продукт) которые происходят на определенном месте и за определенное время и приводят к предполагаемым изменениям их характеристик или свойств (стерилизация, упаковка).

Технологический процесс - совокупность всех операций, которые обеспечивают изготовление из поступающего сырья конечной продукции заданного качества и назначения.

Технологическая машина (технологический аппарат) - техническое приспособление, предназначенное для выполнения определенных технологических операций.

Производительность машины - количество сырья, промежуточного продукта или конечной продукции, которые обрабатываются в машине за единицу времени.

Технологический режим - совокупность численных значений основных параметров рабочей зоны в которой выполняется конкретная операция. Для большинства пищевых технологий к таким параметрам относятся: температура, давление, концентрация веществ, продолжительность и.т.д.

Выход продукта - это соотношение количества фактически полученного продукта к его содержанию в исходном сырье. Чаще обозначается в процентах или частях.

Отходы - уменьшение массы сырья и промежуточных продуктов за счет удаления из них во время переработки малоценных и несъедобных частей (косточки, семена плодов и овощей, сухожилия и кости мяса). В том случае, если эти отходы в дальнейшем перерабатываются, то их называют вторичными ресурсами.

Потери - природное уменьшение массы сырья и промежуточных продуктов за счет испарения влаги, прилипания, распыла, вытекание и др. причин.

Качество продукции - степень соответствия продукции установленным к ней требованиям в соответствии с назначением.

Пищевые продукты - это объекты животного или растительного происхождения, используемые в пищу в натуральном или переработанном виде в качестве источника энергии, пищевых и вкусо - ароматических веществ.

Пищевые продукты подразделяются на:

Продукты массового потребления традиционной технологии, предназначенные для регулярного использования в питании основной массы населения.

Продукты массового потребления с измененным химическим составом (продукты с заданными свойствами), включая витаминизированные, низко - жировые (содержание жира снижено на 33% по сравнению с традиционными), низкокалорийными калорийность менее 40 ккал/100г) и др.

Лечебные (диетические) продукты - пищевые продукты с измененным химическим составом и физическими свойствами, специально созданные для использование в лечебном, а также профилактическом питании (для отдельных контингентов или профессиональных групп населения) и рекомендованные для этой цели органами здравоохранения, в том числе продукты с повышенным содержанием белков, пищевых волокон, продукты с избирательно уменьшенным содержанием пищевых веществ (сахарозы, холестерина, натрия и др.).

Продукты детского питания - специально созданные для питания здоровых и больных детей до 3-х летнего возраста.

Безопасность пищевых продуктов- отсутствие токсического, канцерогенного, мутагенного или иного неблагоприятного действия продуктов на организм человека при употреблении их в общепринятых количествах.

Себестоилюстъ продукции - это суммарные затраты на производство единицы продукции.

Продовольственное сырье - объекты растительного и животного, а также минерального происхождения, вода, используемые для производства пищевых продуктов.

Фальсификация пищевых продуктов и продовольственного сырья - изготовление и реализация поддельных пищевых продуктов и продовольственного сырья, не соответствующее своему названию и рецептуре.

Идентификация пищевых продуктов и продовольственного сырья - установление соответствия пищевых продуктов и продовольственного сырья, согласно нормативной документации на конкретный вид продукта.

Срок хранения (реализации)- промежуток времени, в течение которого при соблюдении определенных условий продовольственное сырье, пищевые продукты, сохраняют качество, установленное стандартом или другим НД.

Упаковочные и вспомогательные материалы — материалы, контактирующие с пищевыми продуктами на различных этапах технологического процесса изготовления, транспортирования, хранения и реализации.

5.Сырье пищевых производств как объект хранения и переработки в целевой продукт

Сырье - исходный материал для производства продуктов. Для каждого производства используется определенное сырье.

Хранение сырья- составное звено любого технологического процесса, задачами которого являются: сохранения сырья без потерь или с минимальными потерями; сохранение или повышение качества.

Важной задачей при хранении является его сохранность до момента его использования.

Потери сырья обусловлены его физиологическими свойствами и условиями хранения. Различают два вида потерь: потери массы и потери качества. Первый вид связан с убылью массы, а второй - сокращением содержания в сырье полезных веществ или с понижением показателей, характеризующих свойства сырья.

Оба вида потерь взаимосвязаны, однако, не всегда потеря массы вызывает снижение качества, например при механических потерях (раструска, распыл, утечка). В большинстве случаев потери массы продуктов сопровождаются потерей их качества, или наоборот, снижение качества одновременно являются причиной потери массы продуктов.

Потери при хранении и транспортировании сырья делятся на пять основных групп:

1. утечка, распыл, размазывание (сыпучие, жидкие);

2. потеря массы путем испарения (жидкие продукты, плоды и овощи;

3. потери, обусловленные микробиологическими процессами и потери, являющиеся следствием действия вредителей (насекомые, грызуны);

4. биохимические потери, которые связаны с процессами дыхания и характерны для всех живых организмов, как животного, так и растительного происхождения;

5. химические потери могут быть вызваны различными причинами: действием радиации, света, кислорода воздуха, наличием неорганических катализаторов.

Разнообразное сырье, как объект хранения делится на сухое (зерно, мука, крахмал и т.д. и сочное (плоды и овощи), быстро портящееся и длительного хранения. По количеству полезных веществ сырье делят на простое (однокомпонентное) и сложное (многокомпонентное). Пример простого - соль, сахар, масло растительное, животные жиры; много компонентного - мясо, молоко, рыба, зерно.

Чтобы из сырья создать целевой продукт необходимо произвести его подготовку.

Подготовка сочного сырья. К этому виду относятся сахарная свекла, картофель, плоды и овощи. Подготовка плодов и овощей включает: калибрование, мойку, сортировку или инспекцию, очистку, резку и тепловую обработку.

Подготовка сухого сырья(зерномучное, бобовое, сахар, соль) состоит в сортировке и очистке от посторонних примесей, смешивание в оптимальных пропорциях, взвешивание и транспортирование.

Подготовка воды заключается в умягчении и подогреве ее до температуры, определяемой условиями технологического процесса. Для технологических целей многих производств вода не умягчается или умягчается путем кипячения, т.е. путем устранения временной жесткости.

6. Качество, стандартизация и сертификация пищевых продуктов

В соответствии с ДСТУ 2925 94 «качество продукции. Оценка качества. Термины и определения» «Качество - это совокупность характеристик продукции, которая придает ей способность удовлетворять обусловленные или предполагаемые потребности».

Относительно пищевых продуктов «Качество — это совокупность свойств пищевого продукта, которая определяет его способность обеспечивать потребности организма человека в энергии, питательных и вкусо - ароматических веществах, стабильность состава и потребительских свойств на протяжении срока годности (ст.1 Закона Украины «О качестве и безопасности пищевых продуктов и продовольственного сырья» в редакции от 24.10 2002 г № 191 - IV (191-15).

Система качества - это совокупность организационной структуры, ответственности процедур и ресурсов, обеспечивающих осуществление общего руководства качеством.

Управление качеством - совокупность методов и деятельности, используемых для удовлетворения требований к качеству.

Стандартизации, как вид целенаправленной деятельности людей, используется во всех сферах их жизни. С помощью стандартизации общество имеет возможность целенаправленно регулировать техническую и экономическую деятельность с целью обеспечения необходимого уровня качества и эффективности. Во всех экономически развитых странах повышение производительности производства, улучшение качества продукции и увеличение уровня жизни населения связано с распространением стандартизации. В соответствии с Законом Украины «О стандартизации» от 17. 05. 2001 г основные термины в сфере стандартизации употребляются в таком значении:

• Стандартизация - это деятельность по установлению норм, правил и характеристик продукции, работ и услуг.

• Национальная стандартизация - стандартизация, которая проводится на уровне одной страны.

• Региональная стандартизация - стандартизация, которая проводится на соответствующем региональном уровне и участие, в которой открыта для соответствующих органов стран определенного географического или экономического пространства.

• Нормативный документ (НД) - документ, который устанавливает правила, общие принципы или характеристики разных видов деятельности или их результатов.

• Стандарт - документ, который устанавливает для общего и многоразового использования правила, общие принципы или характеристики, которые касаются деятельности или ее результатов, с целью достижения оптимальной степени упорядочения в определенной отрасли, разработанный в установленном порядке на основании консенсуса.

• Технические условия - документ, который устанавливает технические требования, которым должна отвечать продукция, процессы или услуги. ТУ могут быть стандартом, частью стандарта или отдельным документом.

Сертификация является одной из форм подтверждения соответствия продукции (или другого объекта) установленным к ней требованиям.

Л 2. Пищевые производства и основные закономерности пищевых производств

План

1. Состав агропромышленного комплекса. Классификация пищевых производств по различным признакам.

2. Основные процессы как научная база пищевой технологии. Распределение процессов в зависимости от основных закономерностей.

1.Состав агропромышленного комплекса. Классификация пищевых производств по различным признакам

Разнообразие видов сырья, направления использования, методов их технологической обработки и ассортимента готовых изделий, обуславливают необходимость классификации пищевых производств по различным признакам. Она позволяет объединить родственные по классификационным признакам производства в определенные группы и анализировать их с целью поиска наиболее эффективных организационных, управленческих, технологических, маркетинговых и других решений.

Вся совокупность отечественных производств (около 30) входит в состав агропромышленного комплекса (АПК) - одного наиболее передовых и важных комплексов системы народного хозяйства Украины. По видам перерабатываемого сырья в структуре АПК выделяют восемь подкомплексов, в том числе:

1. Хлебопродуктовый, в состав которого входят мукомольно-крупяное, макаронное производство и хлебопечение.

2. Мясо - молочный включает производства по переработки скота, свиней и.птицы, мясоперерабатывающие предприятия, молочное, масло - и сыродельное производство, молочно-консервные предприятия.

3. Масло -жировой подкомплекс образует предприятия по производству масел растительных и маргаринов, кулинарных и других жировых продуктов.

4. Плодоовощной объединяет производства сахара, крахмала, патоки, плодоовощных консервов и сушеных плодов и овощей.

5. Подкомплекс бродильных производств охватывает такие производства, как ликеро-водочное, слабо - и безалкогольных напитков.

6. Пище-вкусовой подкомплекс состоит с кондитерского, пищеконцентратного, соляного, чайного, кофейного и табачного производств.

7. Яйцепродуктовый подкомплекс включает предприятия, которые занимаются переработкой свежих яиц сухопутной птицы на сушеные или замороженные яичные продукты.

8. Предприятия рыбопродуктового подкомплекса занимаются разведением, выращиванием, уловом и переработкой рыбного и другого водного сырья.

В зависимости от способа получения и обработки сырья пищевые предприятия делятся на две группы — добывающую и перерабатывающую. Большая часть относится к перерабатывающим. Их деятельность сводится к первичной или дальнейшей глубокой переработки входного сырья. Только предприятия соляной и рыбодобывающей отрасли относятся к добывающим. Их деятельность связана в основном в добывании и сортировании сырья, которое потом используют другие отрасли.

По способу получения конечного (целевого) продукта предприятия можно объединить в четыре группы:

1. Предприятия, которые используют (выбирают) один или несколько полезных компонентов с начального сырья.

К таким предприятиям относятся сахарно-свекольное, мукомольно-крупяное, крахмальное, масличное и др.

2. Предприятия, которые при производстве целевого продукта выделяют из сырья неполезные или лишние компоненты, тем самым концентрируют, повышают содержание полезных.

В эту группу входят: плодоовощесушильные, маслоперерабатывающие, сыродельные и другие.

3. Предприятия, продукцию которых получают путем комбинирования разных видов сырья или промежуточных продуктов.

Это кондитерские, консервные, пищевкусовые, чайные, табачные, кофейные производства.

4. Эту группу составляют предприятия, которые перерабатывают продукцию других предприятий, т.е. продукцию, которая уже прошла первичную переработку (макаронные, ликеро-водочные, сахаро-рафинадные, рыбоперерабатывающие, мясоперерабатывающие, маргариновые и др.).

По степени или глубине переработки сырья пищевые производства объединяются в две группы: предприятия первичной и вторичной переработки. В первую группу входят предприятия, которые осуществляют первичную (начальную) переработку сельскохозяйственного сырья: сахарно-свекольные, картофельно-крахмальные, спиртовые, ското-и птицеперерабатывающие и др.

Предприятия другой группы осуществляют дальнейшую, более глубокую переработку продукции, полученную после первичной переработки. К ним относятся такие предприятия, как ликеро-водочные, (перерабатывают спирт), кондитерские (используют сахар, муку, шоколад и др.), колбасные (перерабатывают мясо, шпик), хлебовыпечка, макаронное производство (мука, крупа).

За принципом, положенным в основу технологии производства основных процессов, все производства условно делятся на четыре группы.

1. Бродильные производства

2. Физико-химические производства

3. Механико-теплофизические

4. Химические

Бродильные производства. К этой группе относятся производства, в которых ведущим процессом является брожение: приготовление хлеба и хлебобулочных дрожжей, производство пива, виноградного вина, спирта, слабоалкогольных напитков и Т.д.

Отличительной особенностью этой группы предприятий является использование в технологии микроорганизмов, вызывающих сбраживание углеводов. Жизненные проявления микроорганизмов (синтез веществ, размножение и т.д.) связаны с затратой энергии. Они получают энергию при окислении органических веществ. Некоторые микроорганизмы могут использовать для дыхания углеводороды (парафины, метан). Дыхание может происходить с участием кислорода воздуха - аэробное дыхание. Дыхание без участия кислорода воздуха называется анаэробным. В технологиях применяются оба вида дыхания. Анаэробное дыхание используется в тех отраслях, целью которых является получение продуктов, содержащих этиловый спирт (производство алкогольных напитков, спирта и др.). Аэробное дыхание используется при производстве микробиологического сырья (хлебопекарных и кормовых дрожжей, ферментных препаратов, некоторых витаминов).

Физико-химические производства. К этой группе относятся производство сахара, крахмала, растительного масла, некоторых кондитерских изделий. Общим для них являются физические способы извлечения полезных веществ и химические методы их дальнейшей обработки. Здесь основным технологическим процессом является диффузия, или экстракция. При извлечении крахмала применяют вымывание продукта из измельченной массы сырья водой.

Методом диффузии (экстракции) извлекают сок из сахарной свеклы, плодов и ягод, растительное масло из масличного семени.

Механико — теплофизические производства. Это наиболее обширная группа пищевых предприятий, включающая мукомольно - крупяное, макаронное, кондитерское, консервное, колбасное и др. производства.

В основе технологии этой группы группы производств лежат механические процессы: смешивание, измельчение и обработка под давлением (выпрессовывание, вальцевание, штампование) и различные теплофизические процессы (кондиционирование, выпечка, сушка обжарка, стерилизация).

Взаимосвязь и последовательность механических и теплофизических процессов различны. В одних производствах теплом (или холодом) обрабатывается только сырье, в других - только полуфабрикаты.

Химические производства. Здесь ведущим звеном являются химические реакции. К этой группе относится ряд очень важных производств такие, как получение патоки и пищевой глюкозы путем гидролиза крахмала с применением неорганических и биологических катализаторов, получение различных жировых продуктов методом гидрогенизации или переэтерификации, получение этилового спирта путем гидратации природного газа этилена.

2. Основные процессы как научная база пищевой технологии. Распределение процессов в зависимости от основных закономерностей

Сырье пищевых производств является сложным объектом, которому присущи различные свойства: физические, механические, химические, биологические. В ходе технологического процесса они могут изменяться. В зависимости от того, какие именно изменяются свойства, технологические процессы подразделяются на физико - механические, физико — химические, химические, биохимические и микробиологические.

К физико - механическим относится достаточно большая группа процессов, которые сопровождаются лишь изменением физических и СМС сырья или промежуточного продукта. Существенных изменений химического состава при этих процессах не происходит. По характеру процесса и условиями его проведения в этой группе процессы делятся на механические, гидромеханические, теплообменные и массобменные.

Механическими называют процессы, в которых сырье изменяет форму, размер, структуру. К ним относятся процессы измельчения, сортирования, разделения, смешивания, перемешивания и другие. Они используются в зернопереработке (мукомольном, крупяном, макаронном, производстве масел растительных, кондитерском, кофейном, пищеконцентратном производстве, в системе общественного питания и др. производствах).

Если механические процессы проводятся в среде воды или другой жидкости или растворе, то они называются гидромеханическими. Это такие процессы как осаждение, фильтрование, центрифугирование. Они распространены в молочном производстве, в производстве соков, пива, вина, масел растительных и в других пищевых производствах.

К теплообменным процессам относятся те, которые сопровождаются переносом тепла и изменением температуры объектов и среды. Они широко распространены в пищевых производствах. Примерами таких процессов является охлаждение, замораживание, нагревание, варка, жарка, пастеризация, стерилизация, темперирование и другие.

Массообменными называют процессы, в ходе которых происходит перенесение массы (веществ) с одной фазы в другую. Такие переносы массы чаще всего происходят между газом и жидкостью, между газовой и твердой фазами, между жидкостью и твердой фазой, между двумя жидкостями. Массообменные процессы, как и теплообменные, являются основными процессами пищевых производств. К ним относятся: растворение, высушивание, конденсация, адсорбция, дистилляция, ректификация, мембранизация и др.

К группе физико-химических процессов относятся такие, как хемосорбция, набухание и старение коллоидных структур и др.. В отличие от физико-механических процессов они широко не распространены и преимущественно имеют место при хранении сырья или готовой продукции. И хотя их целенаправленно не используют (за исключением набухания), их необходимо учитывать при организации переработки сырья и хранении готовой продукции.

Химическими называют технологические процессы, во время которых происходят изменения химического состава и внутренней структуры компонентов сырья, промежуточных и готовых продуктов. В пищевых производствах используют такие процессы, как гидролиз, этерификация и др. Использование их ограничено несколькими производствами - крахмало - паточное, сахарное, масличное, маргариновое.

Биохимическими считают процессы, которые проходят с участием ферментов (биокатализаторов) самого сырья, или ферментных препаратов, которые вносятся в сырье в ходе технологического процесса. Т.е. это процессы направленной жизнедеятельности микроорганизмов, скорость которых определяется приростом биомассы либо продуктов метаболизма и анаболизма. Данные процессы широко используют при производстве твердых сыров, мясопродуктов, в плодоконсервном производств. Кроме целенаправленного использования эти процессы самопроизвольно проходят во время хранения сырья и готовой продукции.

Микробиологическими называют процессы, которые вызваны действием микроорганизмов (дрожжей, бактерий, микрогрибов). К ним относятся такие распространенные в пищевых производствах процессы, как брожение, созревание, плесневение, гниение. Они используются в пивоварении, виноделии, сыроделии, хлебовыпечке, кисломолочном и в колбасном производствах, производства спирта, дрожжей, пищевых кислот. Вместе с биохимическими процессами они имеют место при хранении и транспортировании сырья и готовой продукции.

Механические процессы. Переработка большинства пищевых продуктов начинается с их механической обработки. К этим методам принято относить мойку, сортировку, инспекцию, калибрование, перемешивание, измельчение.

Мойка позволяет удалить с поверхности сырья остатки земли следы ядохимикатов, снижает обсемененность микроорганизмами. В зависимости от вида сырья используют различные типы моечных машин; флотационные, вентиляторные, элеваторные, барабанные и др. для разделения сырья используют также раличные способы в зависимости от характера процесса - очистка, протирание, прессование, фильтрация.

Процесс, при котором выбирают гнилые, битые, неправильной формы плоды и посторонние примеси называется инспекцией. Инспекция совмещается с сортированием, при котором плоды разделяют на фракции по цвету и степенью зрелости. Инспекция - важный технологический процесс, который позволяет выделить сырье, которое легко портится и ухудшает качество готовой продукции.

Процесс разделения сырья по различным признакам часто называют калиброванием. Калибрование, которое предполагает сортировку сырья по размерам, позволяет механизировать операции по очистке, нарезке, фарширования овощей, регулировать режимы стерилизации, уменьшить потери сырья при очистке и нарезке, плоды калибруют, используя вибрационные, барабанные, тросовые, дисковые, шнековые и другие калибровочные машины, которые сортируют по массе или размерам.

Перемешивание - это процесс, при котором достигается распределение двух или больше разнородных материалов с различными свойствами. Этот процесс осуществляется различными способами. Ингредиенты помещаются в емкость, которая вращается или опрокидывается, в результате чего осуществляется перемешивание. Перемешивание может осуществляться в емкости, снабженной лопастями различной конструкции. Перемешивание в жидкой среде применяют при получении суспензий и эмульсий. При перемешивании жидких сред используют несколько способов: пневматический, циркуляционный, статический и механический с помощью мешалок.

Пневматическое перемешивание осуществляют с помощью сжатого газа (в большинстве случаев воздуха) пропускаемого через слои перемешиваемой жидкости.

Циркуляционное перемешивание осуществляют с помощью насоса, перекачивающего жидкость по замкнутой системе смеситель- насос - смеситель.

Статическое смешивание жидкостей невысокой вязкости, а также газа с жидкостью осуществляется в статических смесителях за счет кинетической энергии жидкостей или газов.

Механическое перемешивание используют для интенсификации гидромеханических процессов (диспергирования).

Измельчение - это процесс увеличения поверхности твердых материалов путем их раздавливания, раскалывания, истирания, резания, и удара. Измельчение применяют для увеличения поверхности твердых материалов с целью повышения скорости биохимических и диффузионных процессов сырья. Измельчение широко применятся в мукомольном, колбасном, свекло - сахарном, спиртовом, пивоваренном производствах.

Метод измельчения выбирают в зависимости от крупности и физико - механических свойств измельчаемых материалов.

Процессы измельчения разделяются на дробление (крупное, среднее и мелкое), измельчение (тонкое и очень тонкое) и резание.

Дробление применяется в основном в мукомольной отрасли.

Резание применяют, когда требуется не только уменьшить размер кусков, но и придать им определенную форму.

Прессование. Для обезвоживания, брикетирования твердых материалов, гранулирования и формования пластичных материалов в пищевых производствах применяют прессование.

Прессование заключается в том, что обрабатываемый материал повергают внешнему давлению в специальных прессах.

Под избыточным давлением проводят обезвоживание, брикетирование, формование и штампование пищевых материалов.

Обезвоживание под давление применяют в ряде отраслей: в сахарном производстве для отжима воды из свекловичного жома; сока из сахарного тростника; в жировом производстве для выделения из семян подсолнечника растительного масла; в производстве соков для выделения сока из плодов и ягод и др.

Брикетирование - используют для получения брикетов, т.е. брусков спрессованного материала различной формы. Брикетирование применяют в сахарном производстве для получения брикетов свекловичного жома и сахара - рафинада. Широко распространено в производстве пищевых концентратов и лекарственных препаратов, в кондитерском и комбикормовом производствах, в процессе утилизации отходов производства.

Разновидность брикетирования - таблетирование и гранулирование. Таблетки и гранулы имеют меньшие размеры по сравнению с брикетами. Промышленность выпускает гранулированные чай, кофе, пищеконцентраты, конфеты.

Формование пластических материалов применяют в хлебопекарном, комбикормовом и др. производствах. При формовании часто используют экструзию.

Физико-химические и химические процессы. Массообменые процессы (экстракция, абсорбция, адсорбция, кристаллизация, перегонка и ректификация, копчение, сушка)

Экстракция - наиболее распространенный способ извлечения полезных веществ из пищевого сырья. Экстракция - извлечение из сложного по составу вещества одного или несколько компонентов с помощью растворителя, обладающего избирательной способностью растворять только вещество или вещества, подлежащие экстрагированию.

Экстракция может быть однократной, когда экстрагент добавляется в один прием, и частичной - добавление экстрагента проводится порциями. Для оценки степени извлечения необходимо сравнить полученную массу веществ с теоретически возможной. В пищевых производствах чаще всего подвергают сырье растительного происхождения, например фрукты, семена масличных культур, сахарную свеклу и т.д.

Растительное сырье перед экстракцией предварительно измельчают при этом часть клеток на новообразованной поверхности разрушается и внутриклеточное вещество сразу переходит в экстрагент.

С помощью экстракции извлекают масло из семян подсолнечника; в микробиологической промышленности ферментные препараты получают из исходной грибной культуры путем экстрагирования в аппаратах периодического или непрерывного действия; в винодельческой промышленности непрерывным экстрагированием извлекают сахар и соли винной кислоты из виноградных выжимок.

Сорбционные процессы. Процессы поглощения газов или паров твердыми материалами или жидкостями могут протекать по различным механизмам и носят общее название сорбция. Сорбция может быть четырех типов: абсорбция, адсорбция, хемосорбция и капиллярная конденсация Процессы поглощения газов или паров жидкостью называют абсорбцией. Для большинства случаев этот процесс обратимый, т.е. в определенных условиях, например при нагревании, можно выделить газ из жидкости. Такой процесс называют десорбцией.

Сочетание абсорбции и десорбции позволяет создать непрерывные промышленные производства с многократным использованием жидкого поглотителя и выделением в чистом виде поглощенного вещества из парогазовой смеси.

В пищевых производствах процесс абсорбции занимает значительное место, например, при производстве спирта из образующегося в результате брожения диоксида углерода, абсорбцией улавливают пары спирта, а затем очищенный газ сжижают для использования в других производствах.

Процесс насыщения минеральной воды и других напитков диоксидом углерода в специальной технологии, называемый сатурацией, является классическим примером процесса абсорбции.

Процессы обсорбции и адсорбции внешне похожи. Разница между ними заключается в том, что в одном случае вещество поглощается всем объемом жидкости, а в другом - только поверхностью твердого поглотителя - адсорбента.

Адсорбируемое вещество называют адсорбатом (адсорбтивом).

Характерная особенность процесса адсорбции это избирательность и обратимость. Благодаря этому возможно поглощение из растворов или из парогазовых смесей одного или нескольких компонентов, а затем в других условиях - десорбирование, т.е. выделение нужного компонента из твердой фазы в более или менее чистом виде.

В качестве адсорбентов применяются обычно активные угли, селикагель, целлюлозная масса.

Различают физическую и химическую адсорбцию, которую часто называют хемосорбцией. Физическая адсорбция обусловлена взаимным притяжение молекул адсорбента и адсорбата под действием сил Ван-дер-Ваальса и не сопровождаются химическими взаимодействиями адсорбированного вещества с поглотителем. При химической адсорбции в результате химической реакции между молекулами поглотителя, возникает химическая связь.

В пищевой технологии адсорбцию используют для очистки диффузионного сока и сахарных сиропов в сахарном производстве, осветления пива и фруктовых соков, очистки от органических и других соединений спирта, водки, коньяка и вин.

Процессы абсорбции адсорбции внешне похожи. Разница между ними заключается в том, что в одном случае вещество поглощается всем объемом жидкости, а в другом — только поверхностью твердого поглотителя.

Кристаллизация - один из распространенных и наиболее эффективных методов получения вещества в чистом виде. Кристаллизация это процесс выделения твердой фазы в виде кристаллов из растворов и расплавов. Кристаллы представляют собой твердые тела различной геометрической формы, ограниченные плоскими гранями. В пищевой технологии выделение твердой фазы из растворов или расплавов в виде кристаллического продукта является завершающей стадией технологического процесса получения сахарозы, глюкозы, соли и др. кристаллических продуктов.

Кристаллизацию проводят из водных растворов. При понижении температуры или удалении части растворителя уменьшается растворимость твердого вещества. Раствор становится пересыщенным, и твердое вещество выпадает из раствора в осадок.

Технологический процесс кристаллизации состоит из нескольких стадий: кристаллизации, отделение кристаллов от маточных растворов, перекристаллизация (если требуется), промывка и сушка кристаллов.

Перегонка и ректификация - наиболее распространенные методы разделения жидких однородных смесей, состоящих из двух или нескольких летучих компонентов. Процессы перегонки и ректификации широко применяют в пищевых технологиях: при получении технического и пищевого и этилового спиртов, в производстве ароматических веществ.

Перегонку используют для грубого разделение смесей. Для наиболее полного их разделения применяют ректификацию.

Данные процессы основаны на различной летучести компонентов смеси при одной и той же температуре. Компоненты смеси, обладающие большей летучестью, называются легколетучими, а компонент, обладающий меньшей летучестью - труднолетучим. Соответственно легколетучий компонент кипит при более низкой температуре, чем труднолетучий. Поэтому их называют также низкокипящим и высококипящим компонентом.

В результате перегонки или ректификации исходная смесь разделяется на дистиллят и кубовый остаток. Дистиллят получают в результате конденсации паров в конденсаторе, а кубовый остаток получают в кубе установки.

Копчение - это способ обработки предварительно посоленных продуктов органическими компонентами, образующимися при неполном сгорании (пиролизе) древесины.

Обрабатывающей средой может быть древесный (дымовое копчение) или коптильный препарат (бездымное копчение). В результате продукт приобретает специфический цвет, вкус и запах, а при холодном копчении - антиокислительные и антимикробные свойства, что делает пригодным его в пищу без дополнительной кулинарной обработки.

В зависимости от температуры процесса различают холодное, горячее и полугорячее копчение.

При холодном копчении температура при обработке коптильными компонентами не должна превышать 40°С, чтобы белки и ферменты в продукте не потеряли нативных свойств (не были денатурированы).Для колбас температура 20±2°С, продолжительность 2-3 суток; для рыбы более 40°С, продолжительность 120 часов. Готовность достигается за счет воздействия соли, обезвоживания и коптильных компонентов.

При горячем копчении температура на основных этапах обработки превышает 80°С (80 - 170°С), белки продукции полностью денатурированы, а ферменты инактивированы.

Для колбас температура составляет 90±5°С и снижение до 42±3°С, продолжительность 1- 48 часов; для рыбы - 80-170°С, продолжительность 1-4 часа. Готовность достигается за счет высоких температур процесса.

При полугорячем диапазон обрабатываемых температур составляет 40-80°С. Белки такой продукции денатурированы частично, ферменты практически полностью инактивированы. Готовность достигается за счет комплекса физических и биохимических изменений в тканях.

В нашей стране традиционными являются рыбные и мясные продукты горячего и холодного копчения. Изделия полугорячего копчения вырабатывают в основном за рубежом.

Сушкой называют процесс удаления влаги из твердых влажных, пастообразных или жидких материалов путем ее испарения и отвода образовавших паров. Это сложный тепломассообменный процесс. Скорость его определяется скорость внутридиффузионного переноса влаги в твердом теле.

Сушке подвергают материалы, находящиеся в различном агрегатном состоянии: гранулированные, формованные и зернистые.

Сушке может предшествовать удаление влаги из материала другими методами: отжиму на прессах, центрифугирования. Однако механическим способом может быть удалена только часть свободной влаги.

Биохимические и микробиологические процессы (ферментация, брожение, созревание, культивирование)

Ферментация - это биохимический процесс переработки сырья, протекающий под воздействием ферментов, вырабатываемых соответствующими видами микроорганизмов. При ферментации накапливается биомасса и продукты метаболизма.

Ферменты - особые органические вещества, вырабатываемые живыми организмами (клетками) и регулирующие обмен веществ. Они катализируют различные реакции, протекающие в природе.

В пищевых технологиях микроорганизмы используются в бродильных производствах - пивоварении, виноделии, в производстве пищевого спирта, лимонной, молочной и уксусной кислот, дрожжей, а также при переработке с/х сырья.

Технологии производства, которые базируются на использовании направленного микробиологического и биохимического синтеза, получили название биотехнологий.

В настоящее время биотехнологии все шире развиваются. С их помощью производят пищевые продукты, белковые препараты и аминокислоты, витамины, ферменты, антибиотики, кислоты, спирты, кормовые и технические продукты. Преимуществом биотехнологий является то, что микроорганизмы имеют наивысшую среди живых организмов скорость роста и размножения.

Биотехнологические процессы делят на процессы брожения и созревания.

Брожение происходит в средах, которые содержат сахаристые вещества. В зависимости от вида возбудителя и условий проведения, брожение может иметь несколько путей и конечные продукты будут различными. В технологии пищевых производств применяется три основных вида брожения: спиртовое, молочнокислое и маслянокислое; другие виды брожения являются их разновидностям (уксуснокислое, лимоннокислое и пропионовокислое). При брожении проходят биохимические, физические и химические реакции с образованием новых продуктов.

Созревание - это сложный биотехнологический процесс, в котором берут участие ферменты сырья или внесенные ферментные препараты и микробиологические процессы. При созревании изменения происходят не только в углеводных, а ив белковых, жировых соединениях, органических кислотах и т.д.

Микробиологические процессы используют с различной целью: для производства самих продуктов, утилизации отходов, для очистки сточных вод, консервирования.

Культивирование или выращивание микробиальной биомассы в зависимости от вида микроорганизмов - продуцента, может происходить двумя способами - поверхностным или глубинным. Поверхностный способ уже устарел и сейчас имеет ограниченное использование. При этом способе раствор субстрата (живая среда) разливается шаром 18-20 см в плоской кювете, которую засеивают чистой культурой продуцента. Кюветы выдерживают при оптимальных для организма условиях в специальных камерах. Продуцент размножается, растет его биомасса, используется субстрат и накапливается целевой продукт. Глубинный способ состоит в выращивании микроорганизмов в специальных емкостях ((ферментаторах, реакторах).