Основы технологии пищевых производств

ОСНОВЫ ТЕХНОЛОГИИ ПИЩЕВЫХ  ПРОИЗВОДСТВ

 

Тема 1 Введение в специальность

В настоящее время пищевая промышленность объединяет 20 самостоятельных отраслей: 1) элеваторная; 2) мукомольная; 3) крупяная; 4) комбикормовая; 5) хлебопекарная; 6) крахмалопаточная; 7) спиртовая и ликероводочная; 8) пивоваренная; 9) винодельческая; 10) дрожжевая; 11) кондитерская; 12) сахарная; 13) пищеконцентратная; 14) масложировая; 15) молочная; 16) мясоперерабатывающая; 17) птицеперерабатывающая; 18) консервная; 19) рыбоконсервная; 20) табачная.

Предприятия пищевой промышленности входят в структуру агропромышленного комплекса России, который включает более 30 отраслей и около 8500 предприятий различных форм собственности. Ранее органом управления перерабатывающей и пищевой промышленности являлись Министерство пищевой и Министерство мясомолочной промышленности. В настоящее время – Департамент пищевой, перерабатывающей промышленности и качества продукции в структуре Министерства сельского хозяйства и продовольствия. (структуру см в рис 1. и 2. в распечатке к лекциям)

В департамент пищевой, перерабатывающей промышленности и качества продукции входят следующие структурные подразделения:

• Отдел мониторинга и прогнозирования;
• Отдел технического регулирования качества и безопасности продукции;
• Отдел алкогольной и табачной продукции;
• Отдел пищевой промышленности 

 

Предприятия пищевой промышленности классифицируют

• по виду перерабатываемого сырья: для переработки сырья растительного (мукомольно-крупяная, сахарная и др.) и животного (мясоперерабатывающая, молочная и др.) происхождения; первичной (мукомольно-крупяная, сахарная и др.) и вторичной (хлебопекарная, кондитерская и др.) переработки сырья;
• по типу преобладающих процессов: биохимические (спиртовая, пивоваренная, винодельческая, табачная); химические (крахмалопаточная, масложировая); физико-химические (сахарная, молочная); механико-теплофизические (мукомольно-крупяная, комбикормовая, кондитерская).

Пищевая промышленность использует достижения как специальных наук пищевой  технологии, технологического оборудования пищевой промышленности так и многих фундаментальных и прикладных наук: биохимии, микробиологии, химии, физики, генетики и др.

Определения в сфере  пищевых производств.

Производство, в том числе пищевое, представляет собой реализацию определенной последовательности процессов на технологическом оборудовании в соответствии с технологическим регламентом.

Под процессом понимают последовательные и закономерные изменения в системе, приводящие к возникновению в них новых свойств или иными словами совокупность параллельных и последовательных операций, направленных на преобразование сырья в готовый продукт (измельчение, формование, пастеризация, сушка и т.д.).

Под операцией понимают механическое воздействие на обрабатываемый материал или продукт, не приводящее к изменениям его физико-химических свойств, это элемент технологического процесса, в котором реализуется один из этапов преобразования сырья в продукт. (фасовка, упаковка, укупорка и т.д.).

Технологический комплекс — комплект технологического оборудования, машин и аппаратов на котором реализуется технологический процесс или операция. Последовательное течение процессов и операций, в результате которого сырье превращается в готовый продукт, называется технологией.

Однородная партия сырья, продукта — фиксированный объем сырья, продукта, во всех точках которого основные качественные характеристики отличаются не более чем на величину заданного технологического разброса.

Предыстория партии сырья - совокупность данных об изготовителе, условиях производства партии, сроках и условиях хранения, продолжительности и условиях транспортировки и других характеристик позволяющих оценить возможные изменения качественных показателей в партии.

Каждый технологический процесс  в производстве происходит при определенном сочетании основных факторов (параметров), влияющих на его скорость, выход и качество продукта. Определенное, заданное сочетание параметров называется технологическим режимом. Для большинства производственных процессов основными параметрами являются температура, давление, время. Подробное описание правил, определяющих соблюдение технологического режима, называют технологическим регламентом.

В современных условиях эффективность  функционирования пищевого производства, его конкурентоспособность определяется качеством выпускаемой продукции, поэтому в отрасли внедряется система менеджмента качества. Под качеством продукции понимают совокупность свойств продукции, отражающих уровень новизны, надежность, долговечность, экономичность, эстетичность и другие потребительские свойства, обуславливающие ее пригодность удовлетворять определенные потребности в соответствии с назначением.

Новая продукция – это продукция  с улучшенными или принципиально  новыми потребительскими свойствами, созданная на основе законченных научно-исследовательских, опытно-конструкторских и проектных разработок. Важную роль в улучшении качества продукции играет стандартизация, главной целью которой является разработка нормативных документов (государственных стандартов) с перспективными требованиями (на уровне мировых) к качеству продукции, сырья, материалов, методов и средств испытаний, технологических процессов.

Управление качеством – установление, обеспечение и поддержка необходимого уровня качества продукции при ее разработке, производстве, эксплуатации или потреблении, осуществляемое путем систематического контроля качества и целенаправленного воздействия на условия и факторы, влияющие на качество продукции.

Таким образом, для эффективного управления качеством продукции специалист должен хорошо представлять свойства сырья, полуфабрикатов и готовой продукции, методы технохимического контроля производства; параметры технологических процессов и операций, энерго и ресурсосберегающие технологии производства традиционных и новых продуктов; варианты машинно-аппаратурного оформления технологических стадий, особенности конструкций основного и вспомогательного оборудования и многое другое.

Познакомимся с различными аспектами  профессиональной деятельности специалиста пищевой промышленности.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Тема 2 Теоретические основы пищевой технологии

Общая характеристика продовольственного сырья и продуктов

Пищевые продукты представляют собой  совокупность органических и неорганических веществ, получаемых организмом из окружающей среды и используемых им для построения тканей тела, покрытия энергетических затрат и регуляции функций организма. Используемое в пищевой промышленности сырье отличается большим многообразием, поэтому его классифицируют по различным основаниям:

• по происхождению (растительное, животное и рыбопродукты);
• по консистенции (сухое, сочное, жидкое, твердое);
• по преобладанию химических веществ (углеводсодержащее, белоксодержащее, жиросодержащее);
• по количественному соотношению в рецептуре (основное и дополнительное).

Номенклатура используемого в пищевой промышленности сырья постоянно расширяется. Например, в последние годы расширяется использование генетически модифицированного пищевого сырья.

Одну из первых классификаций  пищевых веществ разработал а  прошлом веке английский врач Праут, который выделил три группы – белки, сахара и жиры. При этом он исходил из питательных свойств молока, которое считал наилучшим природным питательным продуктом, содержащим эти компоненты. Кроме перечисленных групп соединений к пищевым компонентам продуктов относятся также вода, биологически активные вещества (витамины, минеральные соли), вкусовые и ароматические вещества (табл 1).

Пищевые продукты химически  неоднородны (кроме рафинированных растительных масел, сахара, соли, соды и некоторых других) и содержат одновременно в разных соотношениях все компоненты. К незаменимым факторам питания относятся незаменимые аминокислоты (валин, лейцин, изолейцин, метионин, триптофан, фенилаланин, треонин, лизин), ненасыщенные жирные кислоты (линолевая, линоленовая, арахидоновая), витамины, макро- и микроэлементы, вода.

Основными источниками  белка являются мясо, рыба, молочные продукты, зернобобовые. Основными источниками жиров являются растительные масла; орехи; сливочное масло; свиное сало; колбасы; сыры. Основными источниками углеводов являются сахар, мед; кондитерские и хлебобулочные изделия; овощи и фрукты.

Таблица 1. Основные компоненты пищевых продуктов

Основные  компоненты пищевых продуктов	Функции компонентов пищи в организме	Суточ. потребность	Основные  источники данного компонента	Превращения компонентов при переработке  и хранении
Белки	Структурная, энергетическая, регуляторная	100 г	Сыры, яйца, мясопродукты, зерно, бобы	Денатурация, гидролиз, гидратация, пенообразование
Жиры	Структурная, энергетическая, защитная, резервная	80… 100г	Масло растительного  и животного происхождения, орехи, сыры	Гидрогенизация, переэтерификация, гидролиз, окисление, эмульгирование
Углеводы	Энергетическая, защитная, регуляторная	400…500г	Сахар, мед, кондитерские изделия, фрукты, овощи	Брожение, гидролиз, студнеобразование, карамелизация
Витамины	Регуляторная	От 2 мкг до 400мг	Специфичный для каждого витамина вид продуктов	Разложение  при термической обработке, растворение
Минеральные вещества	Регуляторная, структурная, защитная	От 3 мкг до 5 г	Специфичный для каждого макро- и микроэлемента  вид продуктов	Разложение  при термической обработке, растворение

 

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 (В 12) до 100…200 мг (С).

Минеральные вещества делятся на макроэлементы (Са, Р, Мq, Nа, К, Сl, S) и микроэлементы (Fе, Zn, Сu, F и др.). Суточная потребность от 200 мкг до 10 г. Минеральные вещества должны составлять 0,7…1,5 % от массы пищевых продуктов.

Для общей характеристики пищевых  продуктов используют такие категории  как пищевая, энергетическая и биологическая ценность.

Качество пищевого сырья является относительным понятием. Так, для пшеничной муки низкое содержание клейковины является положительным 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.

 

Общие представления  о процессах пищевых производств

Как уже отмечалось ранее, процесс – это переход системы из одного состояния в другое. В табл. 2 приведена краткая характеристика процессов пищевых производств.

Таблица 2. Общая характеристика процессов пищевых производств

Процессы	Тип переноса	Движущая сила процесса	Примеры технологических  операций
Механические, гидромеханические	Перенос количества движения	Механическая сила, давление	Дробление, гомогенизация, прессование, отстаивание, фильтрование, сепарирование
Тепловые	Перенос теплоты	Разность температур	Нагревание, охлаждение, выпаривание, конденсация, пастеризация, стерилизация
Массообменные	Перенос массы	Разность концентраций	Абсорбция, адсорбция, кристаллизация, растворение, экстракция, перегонка, сушка

 

Кроме перечисленных в табл. 2 процессов важная роль в пищевых производствах принадлежит химическим, биохимическим и микробиологическим 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, сульфитацию и дефекацию в производстве сахара; гидрогенизацию и переэтерификацию в производстве маргарина, копчение в производстве сыра, колбас.

Биохимические процессы представляют собой совокупность ферментативных реакций превращения сырья в готовый продукт. В качестве примеров биохимических процессов пищевых производств можно привести операции созревания мяса, сыра, ферментативное осахаривание затора в производстве пива, ферментативный гидролиз крахмала в производстве патоки и глюкозо-фруктозных сиропов.