Харчове виробництво, як хіміко-технологічна система. З основами розрахунку біологічної цінності харчових продуктів

 Але ці відходи містять значну кількість поживних та інших цінних речовин і можуть бути ефективно перероблені на потрібну продукцію.

 Наприклад, при виробництві  соків з яблук відходи у вигляді вичавок складають 20 – 40%. Здебільшого ці відходи вивозять на звалища, в кращому випадку використовують на кормові цілі. Однак їх можна переробляти для одержання пектину, яблучно-пектинової пасти, сухих фруктових порошків, натуральних ароматизаторів та інших продуктів, які наша харчова промисловість вимушена імпортувати з–за кордону. Аналогічним прикладом можуть бути відходи томатного виробництва у вигляді шкірки і насіння. З цих відходів виробляють високоякісну олію, харчові рослинні білки, барвники та кормове борошно. Подібне становище з відходами спостерігається і в інших галузях АПК.

Упровадження в харчових виробництвах глибокої комплексної переробки сировини на основі безвідходних технологій дозволить значно розширити асортимент продукції, зменшити витрати сировини, частково вирішити екологічні проблеми виробництв, а в кінцевому рахунку підвищити економічну ефективність роботи підприємств.

Найбільш поширеним способом оцінки раціональності використання сировини є складання матеріального балансу технологічних операцій та продуктових розрахунків руху сировини по операціях технологічного процесу. При складанні матеріального балансу операцій враховують всі компоненти.

Складу та їх теоретично можливий вихід на всіх технологічних операціях. Продуктові розрахунки дозволяють враховувати всі можливі відхилення виходу продукту від теоретичного, що спричиняється дією термодинамічних, кіне-тичних та інших факторів технологічного процесу.

Основою продуктових розрахунків є рівняння матеріального балансу, що відображає закон збереження маси. Відповідно цього закону маса сировини, яка поступає на переробку, дорівнює масі вихідних продуктів, відходів і втрат у виробництві.

З метою підвищення ефективності використання сировини перед технологічною наукою і практикою постає завдання чіткого визначення технологічних вимог до сировини: її хімічного складу, фізичних та споживчих властивостей, стійкості до факторів транспортування, зберігання та переробки. Це дасть можливість спрямувати селекційну роботу на створення нових, більш ефективних її видів і сортів, на пошук замінників імпортної та дорогої сировини, на розробку технологій використання місцевої, нетрадиційної та малоцінної сировини.

 

1.3. Принцип раціонального використання енергоресурсів та устаткування.

 

Харчові виробництва відносяться до енерговитратних. В якості енерго – ресурсів частіше всього використовуються гаряча водяна пара, гаряча вода, електричний струм, природний газ, тверде та рідке паливо. Гаряча пара і вода є основними теплоносіями в технологічних процесах нагрівання, пастеризації, стерилізації, уварювання, випарювання, дистиляції, сушіння та інших. Електри-чна енергія використовується у приводах технологічних машин імеханізмів, у транспортних пристроях, у холодильних установках, сушарках тощо. При випіканні, обжарюванні, коптінні, сушінні застосовують природний газ, тверде та рідке паливо або топкові гази, що утворюються при їх спалюванні в термоагрегатах. Гаряча вода і пара широко застосовуються також для миття та стерилізації тари, обладнання, для санітарної обробки технологічного устат-кування, виробничих приміщень.

Частка вартості енергоресурсів у собівартості одиниці харчової продукції може сягати 20 – 25%. Так, при виробництві однієї тонни м’яса витрачається 50-80 кВт годин електричної енергії та 20 – 35 тонн пари, а на одну тисячу умовних банок консервів відповідно – 7 – 34 кВт–годин та 160 – 1090 тонн пари. У зв’язку з цим великі переробні підприємства мають власні джерела енерго-постачання (котельні, електричні підстанції).

Як і у випадку з сировиною, основним способом оцінки раціональності використання енергоресурсів є складання енергетичного балансу. Оскільки, згідно з законом збереження енергії, сума всіх видів енергії в замкнутій системі є постійною.

У харчових виробництвах переважним видом енергії є теплова, тому частіше за все складається тепловий баланс.

Якщо при проведенні технологічного процесу використовуються різні види енергії (теплова, електрична), то застосовуються відповідні коефіцієнти для переведення інших видів енергії в теплову. Треба зазначити, що складання теплового балансу вимагає точних кількісних оцінок параметрів теплових потоків, теплових ефектів фізичних та хімічних процесів, теплофізичних характеристик сировини, готових і проміжних продуктів, конструкційних матеріалів та енергетичних втрат. Такі характеристики залежать від багатьох факторів, а тому не є постійними. Тому, як правило, використовують їх орієнтовні значення, які встановлюють емпірично на фізичних моделях або реальних об’єктах.

Для характеристики раціональності використання енергії саме на технологічні потреби іноді розраховують коефіцієнт корисного витрачання енергії в окремих операціях, стадіях або технологічному процесі в цілому. Він відображає відношення витрат енергії на проведення технологічної операції (стадії, процесу) до загальних витрат.

Щоб підвищити ККД та досягти економії матеріальних і енергоресурсів, у харчових виробництвах запроваджуються прогресивні ресурсо – і енерго-зберігаючі технології та устаткування, які розроблені вітчизняною й світовою технологічною наукою. Необхідно підкреслити, що на вітчизняних виробництвах зміна технологій і обладнання відбувається вкрай повільно. Значна частина технологій і технологічного обладнання застарілі, не відповідають сучасним вимогам. Наслідком цього є витрати енергоресурсів на одиницю продукції в декілька разів більші, ніж при використанні прогресивнихтехнологій і обладнання. Метою принципу раціонального використання технологічного устаткування ставиться збільшення виходу продукції з одиниці площі або об’єму робочої зони апарата (агрегату), тобто збільшення ступеня використання, завантаження машини. Реалізація цього принципу дає можливість зменшити кількість одиниць обладнання при постійному обсязі випуску продукції. Тим самим зменшується амортизаційна частка собівартості. Або, навпаки, при одній і тій самій чисельності парку обладнання можна збільшити випуск продукції, собівартість якої буде знижуватися.

 

РОЗДІЛ 2

ОСНОВИ РОЗРАХУНКІВ БІОЛОГІЧНОЇ ЦІННОСТІ ХАРЧОВИХ ПРОДУКТІВ.

 

2.1. Основи технологічних  розрахунків

Якщо людина знаходиться на безбілковому харчовому раціоні, то втрати азоту з сечею, калом та потом становлять 85мг на 1кг маси тіла. Тоді мінімальна форма споживання білка буде: (85мг о 6,25) = 0,5г на 1кг маси тіла. Така кількість білків забезпечить рівновагу між процесами синтезу та розпаду їх в організмі людини. Враховуючи рівень засвоюваності білків, стресові ситуації, фізичні навантаження, безпечний рівень споживання білків становить 0,75г на 1кг маси тіла, а максимальний -1,1г. Таким чином:

- мінімальна потреба у білках  – 0,5г на 1кг маси тіла, забезпечує  азотисту рівновагу і є нижньою межею безпеки, яка задовольнить потребу у білку для 60%  населення.

- оптимальна потреба в білках  – 0,75г на 1кг маси тіла, забезпечує  поправку на стресову ситуацію (20%) і забезпечує засвоюваність  білків (30%).

- максимальна потреба в білках  – 1,1г на 1кг маси тіла, забезпечує витрати на фізичну працю (40%), є верхня межа безпеки і задовольнить потребу у білку на 95% населення. Для спортсменів, військовослужбовців потреба у білку – 2г на 1кг маси тіла, для підлітків та чоловіків у період виконання ними репродуктивної функції – 2,5-3г.

Потреба у білках залежить від енерговитрат і становить при енерговитратах більше 3000 ккал-11%, 2500-3000 ккал-12%, 2000-2500 ккал-13% від енергоцінності раціону.

Добова потреба у незамінних амінокислотах, г;

Триптофан-1, треонін-2-3, лейцин-4-6, метіонін-2-4, ізолейцин-3-4, лізин-3-5, валін-3-4, фенілаланін-2-4.

Харчова цінність – кількісне співвідношення харчових речовин у продукті , сумарна енергетична цінність, органолептичні характеристики та здатність речовин перетравлюватися і засвоюватися організмом людини.

Енергетична цінність – це та частина енергії, котра виділяється з харчових речовин у процесі їх біологічного окиснення в організмі людини. Підчас окиснення 1г білка виділяється 4 ккал енергії, жиру 9 ккал, вуглеводів 0 3,75 ккал. Таким чином, знаючи хімічний склад та масу продуту, а також енергетичну цінність харчових речовин, можливо розрахувати харчову цінність продукту в енергетичному виражені.

Біологічна цінність – якість білкового компонента продукту, обумовлена ступенем збалансованості та рівнем перетравлюваності і асиміляції білка в організмі людини. Біологічна цінність білків визначається в основному вмістом в них незамінних амінокислот.

Норма споживання білка для людини складає біля 1-1,5г в день на 1кг маси тіла, що відповідає приблизно 85г білка  в звичайному раціоні,  в перерахунку на ідеальний білок – 60г в день.

Для визначення харчової та біологічної цінності продуктів харчування необхідно визначити наступні показники:

 

1. Вміст білка, жиру та вуглеводів у харчовому продукті:

 

                                              Б=

,                                                   (2.1)

 

А-кількість білка, жиру або вуглеводів у складовій частині рецептури харчового продукту, г;

Р-відсотковий вміст складової частини в рецептурі харчового продукту, %.

 

2. Енергетичну цінність харчового  продукту:

 

 

                                            Е=e x R ,                                                    (2.2)

 

Е-енергетична цінність продукту,ккал/г;

Е-коефіцієнт енергетичної цінності харчової речовини (білка, жиру або вуглеводів), ккал;

R-вміст харчової речовини у 100г продукту.

 

3. Амінокислотний склад білку  харчового продукту: спочатку необхідно  знайти довідкові дані про вміст кожної з 8 незамінних амінокислот (табл.4) в білку кожної складової частини рецептури харчового продукту, потім  вміст кожної амінокислоти помножуємо на кількість білка в компоненті харчового продукту.

 

4. Амінокислотний скор:

 

                                                       А= х 100                                               (2.3)

 

А1- вміст незамінної амінокислоти в 1г досліджуваного білка, мг;

А2- вміст тієї ж амінокислоти в 1г «ідеального» білка, мг.

Амінокислотний скор. Розраховується з метою встановлення лімітуючої амінокислоти, тобто амінокислоти з меншим значенням скору.

Лімітуюча амінокислота – це максимальний рівень білку із джерела білку, який може бути використаний організмом людини.

 

5. Коефіцієнт розбіжностей амінокислотного  скору:

 

                                               КРАС=

                                                  (2.4)

 

де: ΣΔРАС – різниця поміж амінокислотним скором кожної незамінної амінокислоти із найменшим скором лімітуючої амінокислоти;

N – кількість незамінних амінокислот.

 

 

Розрахунок коефіцієнту розбіжностей амінокислотного скору показує

зайву кількість незамінних амінокислот, які не використовуються організмом

людини на пластичні потреби. Чим менше значення КРАС, тим повніше у харчовому продукті використовуються амінокислоти. КРАС можливо використовувати для розрахунку біологічної цінності харчового білка за формулою:

 

                                                    БЦ = 100 – КРАС                                           (2.5)

 

6. Коефіцієнт утилітарності амінокислотного  складу:

Спочатку розраховують коефіцієнт утилітарності кожної незамінної амінокислоти за формулою:

 

                                              Аул = Сmin / С                                              (2.6)

 

де: С -  скор незамінної амінокислоти

у харчовому продукті по співвідношенню до фізіологічно необхідної норми (еталону),%;

Сmin – скор лімітуючої амінокислоти.

 

                                             С = (Апр / Ает) х 100                                         (2.7)

 

де: Апр – вміст кожної незамінної амінокислоти у харчовому продукті, г/100г білка;

Ает – вміст незамінної амінокислоти у проукті, який відповідає еталону, г/100г білка.

Коефіцієнт утилітарності амінокислотного складу (U) достатньо повно відображає збалансованість незамінних амінокислот по відношенню до еталону і розраховується за формулою:

 

                                                       U =                    (2.8)

 

7. Коефіцієнт використання білку  розраховується як співвідношення  використаної організмом кількості  незамінних амінокислот до повного  вмісту їх у джерелі білку  за формулою:

 

                                             КВБ =

                                          (2.9)

 

де: ΣF1 – сума незамінних амінокислот еталонного білку;

ΣА1 – сума незамінних амінокислот джерела білку;

Ак - мінімальний вміст у досліджуваному білку лімітубчої незамінної амінокислоти по відношенню до еталону;

Fk – вміст тієї ж незамінної амінокислоти у еталонному білку.

8. Мінеральна і вітамінна цінність  харчового продукту розраховується аналогічно за формулою (2.1) розрахунку вмісту білка, жиру та вуглеводів у

харчовому продукті:

 

                                                              Б=                                                   

 

А-кількість білка, жиру або вуглеводів у складовій частині рецептури харчового продукту, г;

Р-відсотковий вміст складової частини в рецептурі харчового продукту, %.

Вітамінами називаються низькомолекулярні сполуки органічної природи, що ен синтезуються в організмі людини, поступають у складі їжі та проявляють біологічну дію в малих дозах. Вітамінна недостатність може виявлятися у вигляді авітамінозів, гіповітамінозу (табл.6).