Текст
                    


НАЦИОНАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПИЩЕВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ДОНЕЦКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ЭКОНОМИКИ И ТОРГОВЛИ ИМЕНИ М. ТУГАН-БАРАНОВСКОГО ТЕХНОЛОГИЯ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ Учебник Под редакцией доктора технических наук, профессора А. И. Украинца Утверждено Министерством образования и науки Украины как учебник для студентов высших учебных заведений Киев Издательский дом «Аскания» 2008
УДК 664(075) ББК 36я7 Т 38 Гриф Министерства образования и науки Украины (Письмо № 1.4/18-Г-65 от 15.01.2007 г.) Рецензенты: В. Р. Кулинченко, д-р техн. наук, проф., НУ ПТ; В. О. Маринченко, д-р техн, наук, проф., НУПТ Коллектив авторов: А. И. Украинец, д-р техн, наук, проф.; В. А. Домарецкий, д-р техн, наук, проф.; Г. Л. Симахина, д-р техн, наук, проф.; А. А. Шубин, д-р техн, наук, проф.; В. А. Сукманов, д-р техн, наук, проф. Технология пищевых продуктов: Учебник / Под ред. д-ра техн, наук, проф. А. И. Украинца. — К.: Издательский дом «Аскания», 2008. — 736 с. ISBN 978-966-96847-0-7. В учебнике приведена структура пищевой промышленности Украины, изложены теоретические основы пищевой технологии и биотехнологии, освещены продукты питания человека, а также адекватное экологически чистое питание и способы водоподготовки. По всем отраслям пищевой промышленности дана характеристика сырья, ас- сортимент готовых пищевых продуктов и технологические процессы их изготов- ления. Рассмотрены технологии основных продуктов и напитков профилактичес- кого назначения. Особое внимание уделено актуальным проблемам энергосбережения в пище- вой промышленности, очистки сточных вод предприятий и экологии, обозначены перспективы развития пищевой технологии всех отраслей и их инновационные проблемы. Для студентов, магистрантов, аспирантов и преподавателей высших учебных заведений, а также специалистов пищевой промышленности, которые проходят послевузовскую переподготовку. УДК 664(075) ББК 36я7 ISBN 978-966-96847-0-7 © Украинец А. И., Домарецкий В. А., Г. А. Симахина и др., 2008 © Издательский дом «Аскания», 2008
Технология пищевых продуктов 3 СОДЕРЖАНИЕ Введение ................................................... 10 Продукты в питании человека и их безвредность................14 Адекватное экологически чистое питание.......................20 Ферментативные процессы при производстве пищевых продуктов ... 24 Раздел 1. Вода и способы водоподготовки в пищевой промышленности ..................................33 § 1.1. Роль воды в организме человека........................33 § 1.2. Примеси воды .........................................35 § 1.3. Показатели качества воды..............................38 § 1.4. Требования к воде для производства пищевых продуктов .41 § 1.5. Способы подготовки воды технологического назначения......46 Раздел 2. Пищевые добавки ...................................52 § 2.1. Классификация пищевых добавок.........................55 § 2.2. Добавки, улучшающие цвет, аромат и вкус продуктов.....56 § 2.3. Добавки, регулирующие консистенцию продуктов ............63 § 2.4. Вещества, способствующие увеличению сроков годности пищевых продуктов..........................................66 § 2.5. Добавки, ускоряющие и облегчающие ведение технологических процессов .................................70 § 2.6. Биологически активные добавки ........................75 § 2.7. Биологически активные добавки к продуктам и напиткам..78 § 2.8. Яичные продукты в качестве биологически активных добавок.87 § 2.9. БАД-«Эноант»..........................................87 Раздел 3. Технология молочных изделий .......................90 § 3.1. Состав и свойства молока .............................91 § 3.2. Механическая и тепловая обработка молока .............95 § 3.3. Технология цельномолочных продуктов...................98 § 3.4. Кисломолочные напитки................................100 § 3.5. Творог кисломолочный ................................102 § 3.6. Сметана .............................................103 § 3.7. Мороженое............................................105 § 3.8. Технология сливочного масла..........................107 § 3.9. Технология натуральных сыров ........................109 § 3.10. Технология молочных консервов .....................ИЗ Раздел 4. Технология этилового спирта.......................117 § 4.1. Основные виды сырья для производства этилового спирта.118 § 4.2. Водно-тепловая обработка зерна и картофеля............120
4 Содержание § 4.3. Сбраживание сусла ...................................123 § 4.4. Выделение спирта из бражки...........................123 § 4.5. Получение спирта-сырца...............................125 § 4.6. Технология ректификованного спирта...................127 § 4.7. Технология технического спирта.......................129 § 4.8. Технология абсолютного спирта........................133 Раздел 5. Технология солода ................................136 § 5.1. Технология солода из зерновых культур................136 § 5.2. Сушка и термическая обработка солода.................142 § 5.3. Технология специальных солодов ......................145 § 5.4. Технология карамельного солода.......................145 § 5.5. Технология темного солода ...........................147 § 5.6. Технология ржаного солода............................148 § 5.7. Технология солода сои.......................148 Раздел 6. Технология пива...................................153 Раздел 7. Технология безалкогольных напитков ...............166 § 7.1. Ассортимент и характеристика безалкогольных напитков.172 § 7.2. Технология сухих безалкогольных напитков....174 § 7.3. Минеральные воды ...........................179 § 7.4. Технология напитков как продуктов брожения ..........182 § 7.5. Технология хлебного кваса............................183 § 7.6. Приготовление безалкогольных напитков на основе хлебного сырья ...................................189 § 7.7. Идентификация и экспертиза безалкогольных напитков ..190 § 7.8. Способы повышения стойкости напитков при хранении ...196 Раздел 8. Технология экстрактов и концентратов из растительного сырья......................................200 § 8.1. Характеристика злаковых культур для производства экстрактов и концентратов ..................................200 § 8.2. Особенности технологии ячменного солода..............205 § 8.3. Особенности технологии ржаного солода................208 § 8.4. Технология пшеничного солода ........................213 § 8.5. Технология экстрактов и концентратов из солода.......215 § 8.6. Технология экстрактов из лекарственных растений......222 Раздел 9. Технология плодово-ягодных вин....................227 § 9.1. Классификация плодово-ягодных вин....................227 § 9.2. Технология плодово-ягодных вин ......................228 § 9.3. Идентификация и экспертиза плодово-ягодных алкогольных напитков ..................................237
Технология пищевых продуктов 5 § 9.4. Техно, [огня осветленных соков........................240 § 9.5. Технология неосветленных соков .......................247 Раздел 10. Технология экстрактов и концентратов из хмеля .............249 § 10.1. Общая характеристика хмеля ...........................249 § 10.2. Химический состав и лечебные свойства хмеля и его компонентов ...........................................250 § 10.3. Физико-химические свойства основных компонентов хмеля .... 257 § 10.4. Заготовка хмеля как расти тельного сырья .............259 § 10.5. Использование хмеля в домашних условиях...............260 § 10.6. Использование хмеля в промышленности .................260 § 10.7. Использование водно-изомеризованного экстракта и эфирного масла хмеля в производственных условиях .............262 § 10.8. Использование хмеля при производстве напитков ........263 § 10.9. Использование компонентов хмеля при курении ..........264 § 10.10. Использование отходов хмеля ..........................264 § 10.11. Способы хранения хмеля и его компонентов .............265 Раздел 11. Технология вин и коньяков..................................269 § 11.1. Сырье для получения вин и коньяков ...................269 § 11.2. Пищевые и лечебные свойства вин ......................275 § 11.3. Технология вина.......................................276 § 11.4. Вклад отечественных ученых в развитие виноделия и подготовку кадров .........................................277 § 11.5. Общие требования к технологии вина....................278 § 11.6. Технология виноградного сусла.........................282 § 11.7. Биотехнологический процесс брожения сусла в виноделии.283 § 11.8. Технология белых столовых вин ........................286 § 11.9. Технология красных столовых вин.......................288 § 11.10. Технология крепких и десертных вин ...................292 § 11.11. Технология шампанских и игристых вин..................293 § 11.12. Технология коньяков...................................302 § 11.13. Оценка качества вин и коньяков .......................307 Раздел 12. Технология хранения зерна .................................313 § 12.1. Характеристика зерна.............................313 § 12.2. Сушка и активное вентилирование зерна.................320 Раздел 13. Технология муки ......................................323 § 13.1. Сырье и ассортимент продукции.........................323 § 13.2. Технология пшеничной муки ............................325 Раздел 14. Технология круп ...........................................329 § 14.1. Ассортимент круп и сырье для их производства ....329 § 14.2. Химический состав круп и нормы выхода продукции .331
6 Содержание § 14.3. Технология быстроразвариваемых продуктов и продуктов диетического питания (хлопья, толокно и др.) . . . 333 Раздел 15. Технология макаронных изделий.................................336 § 15.1. Ассортимент, значение и свойства макаронных изделий ....336 § 15.2. Пищевое сырье для изготовления макаронных изделий..337 § 15.3. Технология макаронных изделий...........................338 § 15.4. Минипредприятия по производству макаронных изделий.349 Раздел 16. Технология хлеба .............................................351 § 16.1. Сырье для производства хлеба, ассортимент изделий ......351 § 16.2. Основные технологические процессы и операции при производстве хлеба.......................................353 Раздел 17. Технология крахмала...........................................357 § 17.1. Развитие крахмалопаточной промышленности в Украине .....357 § 17.2. Основные показатели качества сырья и готовой продукции .358 § 17.3. Технология крахмала ....................................359 § 17.4. Технология крахмальной патоки ..........................362 Раздел 18. Технология мясных изделий.....................................365 § 18.1. Мясожировое производство................................365 § 18.2. Технология первичной переработки убойных животных.......367 § 18.3. Переработка забойных животных ..........................367 § 18.4. Технология первичной переработки птицы..................376 § 18.5. Колбасное производство..................................378 § 18.6. Производство баночных мясных консервов..................389 § 18.7. Оценка качества мяса и мясных продуктов ................394 Раздел 19. Технология кондитерских изделий ..............................397 § 19.1. Сырье и ассортимент кондитерских изделий................397 § 19.2. Технология карамели.....................................399 § 19.3. Технология шоколадных изделий ..........................402 § 19.4. Технология конфет ......................................409 § 19.5. Технология мармелада и пастилы .........................412 § 19.6. Технология мучных кондитерских изделий..................415 Раздел 20. Технология сахара ............................................421 § 20.1. Сырье для производства сахара ..........................421 § 20.2. Технологическая схема свеклосахарного завода............422 Раздел 21. Технология растительного масла ...............................427 § 21.1. Характеристика сырья для производства растительного масла и ассортимент продукции .................427 § 21.2. Технология растительного масла..........................428
Технология пищевых продуктов 7 § 21.3. Рафинирование масла .................................433 § 21.4. Технология маргарина.................................436 Раздел 22. Технология баночных консервов из растительного сырья.....................................440 § 22.1. Сырье для производства консервов, ассортимент продукции и способы консервирования..................................440 § 22.2. Технологические процессы при консервировании.........443 Раздел 23. Технология водки и ликеро-водочных напитков ......448 § 23.1. Технология водки ....................................448 § 23.2. Технология ликеро-водочных напитков .................449 § 23.3. Вода в ликеро-водочном производстве .................451 Раздел 24. Технология пектина и пектинопродуктов лечебно-профилактического назначения ......................455 § 24.1. Технология яблочного пектина.........................459 § 24.2. Технология свекольного пектина.......................461 § 24.3. Технология пектина из соцветия корзинок подсолнуха ..463 § 24.4. Применение пектина в пищевой промышленности..........466 Раздел 25. Технология ферментных препаратов и их применение в пищевой промышленности...................473 § 25.1. Результаты научных исследований в области ферментов.473 § 25.2. Технология ферментных препаратов ...................475 § 25.3. Применение ферментных препаратов в пищевой промышленности ...................................476 Раздел 26. Технология продуктов лечебно-профилактического назначения из сои..........................................481 § 26.1. Соя — уникальное продовольственное растение .481 § 26.2. Содержание питательных веществ и химический состав сои....................................483 § 26.3. Технология соевого пищевого белка............484 § 26.4. Технология основных пищевых продуктов из сои.486 § 26.5. Ферментированные пищевые продукты из сои ...........486 § 26.6. Некоторые пищевые продукты с белком сои.............488 § 26.7. Значение сои для здоровья человека ..........491 Раздел 27. Инновационные проблемы и перспективы развития технологий пищевой промышленности Украины .................497 § 27.1. Современное положение пищевой промышленности Украины и общая стратегия ее развития .............................497
8 Содержание § 27.2. Проблемы ресурсе-, энергосбережения в пищевой промышленности и перспективные источники энергоресурсов.............502 § 27.3. Перспективные методы стабилизации продуктов питания .... 514 § 27.3.1. Методы электромагнитной обработки продуктов питания.........................................515 § 27.3.2. Обработка продуктов питания высоким давлением....523 § 27.3.3. Особенности воздействия высокого давления на микроорганизмы и ферменты...............................562 § 27.3.4. Разновидности технологий обработки пищевых продуктов высоким давлением........................571 § 27.3.5. Технологическое оборудование для обрабо тки продуктов высоким давлением ..............................577 § 27.3.6. Промышленное применение процесса обработки пищевых продуктов высоким давлением.......................581 § 27.4. Инновационные технологии в спиртовой и ликеро-водочной промышленности ...........................................585 § 27.5. Инновационные технологии выращивания свеклы и ее переработки на сахар.................................592 § 27.6. Инновационные технологии в виноделии...............597 § 27.7. Инновационные технологии макаронных изделий........603 § 27.8. Инновационные технологии пива .....................664 § 27.9. Инновационные технологии солода ...................610 § 27.10. Инновационные технологии ферментных препаратов....613 § 27.11. Инновационные технологии мяса и мясных продуктов .615 § 27.12. Инновационные технологии кондитерских изделий ....621 § 27.13. Инновационные технологии крахмалопродуктов .......627 § 27.14. Инновационные технологии пищеконцентратов, хлебопродуктов, комбикормов ........................629 § 27.15. Инновационные технологии пектина..................632 § 27.16. Инновационные технологии продуктов лечебно- профилактического назначения из бобовых культур............634 § 27.17. Инновационные технологии безалкогольных напитков .638 § 27.18. Инновационные технологии молочных продуктов.......646 § 27.19. Перспективы эффективного использования некоторых отходов пищевой промышленности и сточных вод ............................................656 Раздел 28. Экологические требования при производстве пищевых продуктов ........................................660 § 28.1. Введение 660
Технология пищевых продуктов 9 § 28.2. Научно-технический прогресс и экологическая оостаиовка в пищевой промышленности ...................................661 § 28.3. Предотвращение заражения пищевого сырья и продуктов питания вредными веществами.....................664 § 28.4. Виды загрязнения пищевого сырья и продуктов питания вредными веществами, их влияние на организм человека........665 § 28.5. Экологически чистые продукты питания .......672 § 28.6. Принципы контроля и пути снижения вредных веществ в пищевом сырье и продуктах питания ........................674 § 28.7. Основные принципы выведения вредных веществ из организма человека ......................................677 § 28.8. Концепция здорового образа жизни и проблема безвредности пищевых продуктов..............................685 § 28.9. Вредность для здоровья человека некоторого растительного сырья .............................693 § 28.10. Экологические аспекты производства пищевых продуктов.695 § 28.11. Эколого-, ресурсе-, энергосбережение в пищевой промышленности.....................................697 § 28.12. Инновационные технологии очистки сточных вод в пищевой промышленности......................................703 Раздел 29. Основные аспекты экономики в пищевой промышленности...................................714 § 29.1. Рыночные формы хозяйствования в агропромышленном комплексе ...............................714 § 29.2. Ценообразование в пищевой промышленности ...........716 § 29.3. Предпринимательство в пищевой промышленности .......717 § 29.4. Промышленно-производственные фонды и производственная мощность предприятий пищевой промышленности...........718 § 29.5. Оборотные средства производства ....................723 § 29.6. Экономическая эффективность капитальных вложений....724 § 29.7. Себестоимость продукции ............................725 § 29.8. Кадры, производительность и оплата труда, трудоемкость продукции......................................727 § 29.9. Налогообложение и маркетинговая деятельность........730 Литература..................................................734
10 Введение ВВЕДЕНИЕ В XXI веке в Украине произошло заметное улучшение макроэкономи- ческой ситуации в результате роста объемов производства в экспортно- ориентированных областях и областях конечного потребления, к которым относятся сельское хозяйство и пищевая промышленность. По объему про- изводства пищевая промышленность в последнее время уверенно заняла второе место после черной металлургии, оставив позади машиностроение, металлообрабатывающую и электроэнергетическую области. Повышение конкурентоспособности украинской продукции обеспечило повышение спроса у населения на нее с одновременным вытеснением из вну- треннего рынка большей части иностранных товаров. Через торговую сеть реализуется три четверти товаров отечественного производства, а продо- вольственных товаров -- 95%. Снижение конкуренции со стороны импорта оказалось одни.м из главных факторов оживления реальной экономики в пищевой промышленности. Положительный результат в увеличении объемов производства в пище- вой промышленности за последние годы дало улучшение состояния сельского хозяйства. Объемы производства валовой сельскохозяйственной продук- ции во всех категориях хозяйств увеличились на 7,6%. Основным источником удовлетворения потребности общества в продукции сельскохозяйственно- го производства стали частные хозяйства как основа стойкого продовольст- венного обеспечения страны пищевым сырьем. Дальнейшее развитие пищевой и перерабатывающей промышленности предусматривают рациональное использование натуральных растительных ресурсов, совершенствование и разработку новых видов продуктов по со- временным технологиям. Вся территория Украины располагает благопри- ятными природными условиями для произрастания пищевого сырья для всех отраслей пищевой промышленности. Таким образом, население Украины в полной мере обеспечено растительным сырьем, сырьем животного проис- хождения и продукцией, богатой биологически активными веществами, главным образом витаминами, аминокислотами, фенольными соединения- ми, микро- и макроэлементами, простейшими углеводами, пектином, орга- ническими кислотами и др. Однако сохранить большое количество пищево- го сырья в течение определенного времени не представляется возможным. Поэтому необходимо решать актуальную проблему переработки свежесобран- ного урожая растительного сырья в продукты питания по ресурсо- и энер- госберегающей технологии с высокими их качественными показателями. На предприятиях пищевой промышленности различных форм собствен- ности пищевое сырье перерабатывают в муку, хлеб, пиво, хлебобулочные из- делия, соки, экстракты, концентраты, масло и жиры, вина, пивоваренный
Технология пищевых продуктов И солод, безалкогольные напитки, мясные и молочные изделия, пищевые добав- ки, макароны, сахар и другую продукцию. Важным фактором при переработ- ке пищевого сырья является сохранение полезных веществ и соединений для человека в конечных продуктах и напитках. То есть, технологические процессы и режимы при переработке пищевого сырья растительного про- исхождения должны быть оптимальными с точки зрения сохранения био- логически активных и других веществ. А в некоторых технологиях особое' внимание уделяется и их накоплению (вино, сыр, пиво, добавки и др.). Наука о питании (нутрициология) убедительно доказывает, что физио- логически полноценное питание необходимо для нормального роста и раз- вития детского организма, сохранения здоровья взрослого человека, под- держания высокой работоспособности и сопротивления организма инфекционным и другим негативным факторам окружающей среды. Также доказано, что организм человека для своего нормального функ- ционирования обязан ежедневно получать более 500 различных веществ и соединений (нутриентов). Процесс усвоения нутриентов и обмен веществ в организме человека во многом зависит не только от присутствия в организме различных пищевых веществ и химических соединений, но и от того, сколько и каких нутриентов и других веществ и соединений нутриентов в пищевых продуктах, в каких соотношениях поступило в организм. Это свидетельствует о необходимости разнообразия пищевых продуктов в нашем ежедневном рационе. Чтобы ра- ционально использовать все свойства пищевого сырья и готовых продуктов, необходимо знать их химический и биохимический состав, питательную ценность, специальные приемы технологической обработки пищевого сырья при оптимальных параметрах, грамотно составлять с физиологической точки зрения рацион питания и строго придерживаться благоприятного для здо- ровья человека режима питания. Сегодня в условиях повышенной психо- эмоциональной нагрузки и ухудшения экологической обстановки потреб- ность человека в таких продуктах значительно увеличена. Только при таком питании организм человека останется здоровым при всех отрицательных влияниях внешней среды. Пищевая промышленность Украины, сочетая классические технологии с современными, готова про- изводить высококачественные экологически чистые продукты питания, ко- торые обеспечат здоровый образ жизни человека. В соответствии с новой концепцией высшего образования в Украине, кото- рая отвечает международным стандартам, в рамках профессионального на- правления «Пищевая технология и инженерия» предусмотрена подготовка для агропромышленного комплекса бакалавров и магистров технологичес- ких и инженерных специальностей, а также специальностей «Экономика предприятий», «Учет и аудит», «Менеджмент», «Автоматика и автоматиза- ция», «Оборудование предприятий пищевой промышленности» и др.
12 Введение Студенты петехнологических специальностей (механики, экономисты, теплотехники, автоматчики, экологи и др.) после изучения (фундаменталь- ных и инженерных дисциплин должны знать и иметь определенное пред- ставление о технологиях пищевых продуктов, в которых происходят разные физические и биотехнологические изменения, химические и биохимичес- кие преобразования. В соответствии с учебными планами и программами технологических дисциплин студенты должны получить определенные знания о пищевом сырье, количестве и ассортименте пищевых продуктов, которые производят- ся в Украине и ведущих странах мира, удельных затратах сырья, электриче- ской и тепловой энергии на изготовление продукта, нормах потребления пи- щевых продуктов, необходимых для анализа рынка сбыта в Украине и за его пределами. Понимание основ технологических знаний даст возможность учебным заведениям Украины готовить конкурентоспособных широкопрофильных специалистов не только для Украины, но и для других стран, поскольку раньше на таких основах подготовка студентов нетехнологических специ- альностей не осуществлялась. Полученные зо время изучения технологий пищевых продуктов знания являются базой для усовершенствования существующего оборудования и создания новых высокоэффективных машин и аппаратов для пищевой промышленности, а также для изучения всех последующих дисциплин эко- номического, управленческого и обслуживающего направлений. А главное — для воспитательной работы, направленной на повышение авторитета Укра- ины как производителя высококачественных пищевых продуктов, которые отвечают мировым стандартам или превосходят их. Эти знания являются также необходимыми для каждого гражданина, который перерабатывает пищевое сырье, не говоря о государственных слу- жащих, политических и общественных деятелях всех уровней, которые мо- гут получить почти всю информацию о технологиях пищевых продуктов и основах их изготовления. Технология пищевых продуктов состоит из органичного количества тех- нологических операций, которым присущи определенные биологические, физические, химические и биохимические преобразования. Отдельные тех- нологические операции созданы по фундаментальным законам физики, хи- мии, биохимии, биотехнологии, экологии и др. Учебник может быть использован для получения сведений о составе ос- новных пищевых продуктов: муки, круп, хлеба, макарон, овощей, фруктов, мяса, молока и молочных изделий, пива, вина, спирта, ликеро-водочных и без- алкогольных напитков, сладостей, а также о принципах питания, изменения в основных видах сырья, которые происходят во время изготовления продук- тов питания, об основах их переработки, основных правилах потребления.
Технология пищевых продуктов 13 Рядом с существующими классическими технологическими процессами описаны и принципиальные основы высокоэффективных новых технологии, которые ныне разработаны или находятся в стадии разработки как перспек- тивные фундаментальные исследования в области пищевых производств. Эти разработки после завершения и внедрения дадут возможность увеличить прибыли, уменьшить энергозатраты на единицу продукции, снизить себестои- мость и улучшить качес твенные показатели конечных продуктов и напитков. Изучая материалы раздела «Актуальные проблемы пищевой промыш- ленности», студенты, магистранты, аспиранты и специалисты перерабаты- вающих предприятий смогут развивать свое творческое мышление, выби- рать лучшие высокоэффективные технологические схемы и внедрять их как в курсовое и дипломное проектирование, так и в производство. В данном учебнике, который предназначен как для студентов, магист- рантов и аспирантов, так и для работников пищевой промышленности, ос- вещены материалы по составу пищевого сырья и технологическим спосо- бам его переработки в полуфабрикаты и готовую продукцию. Большое внимание уделено актуальным и перспективным проблемам в этом направ- лении, экономическим, экологическим и энергосберегающим аспектам де- ятельности предприятий, которые перерабатывают растительное и живот- ное сырье и выпускают высококачественную продукцию для населения. Объем учебника не даст возможности полностью раскрыть вопросы со- стояния и развития пищевой промышленности Украины, поэтому в конце издания приведен библиографический список литературы, которая даст воз- можность студентам, магистрантам, аспирантам и специалистам пищевой промышленности и НИИ глубже и шире изучить вопросы, которые их ин- тересуют. Издание этого учебника стало возможным благодаря активной поддержке ректората НУПТ, деканата факультета ТБХ, а также спонсорской помощи. Авторы приносят искреннюю и глубокую благодарность за помощь в подготовке и издании этого учебника зав. кафедрой технологии молока и молочных продуктов проф. Скорченко Татьяне Анатольевне, доктору техн, наук, проф. Клименко Михаилу Николаевичу, проректору НУПТ, проф. Яровому Владимиру Леонидовичу, доктору техн, наук, проф. Юрчак Вере Гавриловне, доктору эконом, наук, проф. Мостенской Татьяне Леонидовне, доктору техн, наук, проф. Шияну Петру Леонидовичу, зав. лабораторией НУПТ Бондаренко Людмиле Владимировне, доктору техн, наук, проф. Ма- лежику Ивану Федоровичу, доктору техн, наук, проф. Дробот Вере Ива- новне, канд. техн, наук, доц. Ганчук Виктории Дмитриевне, ст. лаборанту Мачача Евгении Александровне.
14 Продукты в питании человека и их безвредность ПРОДУКТЫ В ПИТАНИИ ЧЕЛОВЕКА И ИХ БЕЗВРЕДНОСТЬ Концепция нормальной жизни человека предусматривает постоянное выполнение правил, направленных на сохранение как индивидуального, так и общественного здоровья. А это - трудоспособность человека, разум- ное отношение к своим достижениям, к природе и социальной среде, а так- же радость жизни. В современный период несбалансированное питание превратилось в со- циальную проблему. В большинстве регионов Украины от лишней массы страдают свыше 30% мужчин, 50% женщин и 12% детей, что имеет прямую связь с ожирением и такими болезнями, как сахарный диабет, гипертониче- ские заболевания, инфаркт миокарда и даже рак. Излишняя калорийность рациона у женщин обусловлена чрезмерным употреблением сахарозы и из- делий из теста, у мужчин — алкоголя. Каждый человек должен исключать нарушения структуры питания, то есть регламентировать пищевую ценность продукта по содержимому бел- ков, углеводов, биологически активных веществ, минеральных солей и т. п. В период жизнедеятельности организм человека не только выполняет физическую и умственную работу, в нем постоянно проходят процессы по- строения и дополнения клеток и тканей тела. А для этого организму нужен «строительный» материал, который поступает только при полноценном питании. Следует отметить, что некоторые биологически активные вещест- ва (гормоны, коферменты и прочие) в организме человека образуются из таких специфических веществ, как витамины. Таким образом, питание представляет собой чрезвычайно сложный про- цесс поступления, переваривания, всасывания и ассимиляции в организме человека самых разных веществ и соединений пищевых продуктов. Главным условием нормальной жизнедеятельности человека является обеспечение своевременного поступления в организм пищевых продуктов в оптимальном количестве. При этом должны выполняться такие обязательные условия: - экологически чистая и рациональная технология пищевых продуктов, при которой максимально сохраняются пищевые вещества и не получают- ся вредные соединения; - выполнение санитарно-гигиенических правил и норм изготовления и сохранение продуктов питания; - экологически чистая технология пищевого сырья (зерновых и бобо- вых культур, овощей, фруктов, ягод, мяса, молока, рыбы и др.). Нормальное питание человека характеризуется балансом поступления энергии в организм соответственно затратам. Даже при недостаточной кало- рийности продуктов, которые поступают в организм, последний использует
Технология пищевых продуктов 15 пищевые вещества самого организма, а при продолжении такого процесса питания уменьшается масса скелетных мышц. При чрезмерном питании часть жиров и углеводов накапливается в виде подкожного жира, что сопровож- дается ожирением. А поэтому для обеспечения основного обмена и баланса энергии в организм должно поступать оптимальное количество незамени- мых веществ как по химическому составу, так и по пищевой ценности. При употреблении пищевые продукты и напитки не должны оказывать канцерогенное, токсичное и мутагенное действие на организм человека. Критерии безопасности включают допустимые границы концентрации, со- гласно Государственным стандартам, минеральных, химических и биологи- ческих соединений. Это пестициды, токсичные элементы, нитраты и нитриты, антибиотики, микотоксины, гормональные препараты, вредные микроорга- низмы, вирусы и прочие. При усовершенствовании действующих или раз- работке новых технологий пищевых продуктов и напитков следует всегда ориентироваться на медико-биологические нормативы. Развитие теории и практики адекватного питания дает возможность ус- тановить, какие сельскохозяйственные культуры и в каком соотношении необходимо выращивать для соответствующих пищевых продуктов. В связи с этим необходимо увеличить часть продуктов, которые имеют балластные вещества и белки растительного происхождения (например, соевые продукты). Если человек отказывается от продуктов растительного происхождения, он теряет биологически активные вещества, многие из которых имеют антиги- поксические, антигипертонические, антиаллергические, антимутагенные, ан- тилучевые и прочие свойства. Кроме того, рафинированная пища - постоянная причина многих распространенных сердечно-сосудистых заболеваний, хро- нического бронхита, эмфиземы легких и др. Поэтому с целью профилактики этих заболеваний необходимо уменьшить употребление легкоусваиваемых и рафинированных углеводов и увеличить часть свежей растительной пищи. Чрезвычайно важным вопросом в физиологии питания является опти- мальное соотношение растительных и животных продуктов. Потребление только растительной пищи, как и только животной имеет ряд отрицатель- ных факторов для здоровья человека. Ценность животной пищи в том, что она содержит значительное количество незаменимых кислот, а также пол- ноценных животных белков, из которых организм человека строит гормо- ны, ткани, ферменты и др. Но чрезмерное употребление мясных продуктов, в особенности жиров, приводит к перегрузке организма пуриновыми осно- вами и другими веществами, которые нарушают обменные процессы и по- вышают в крови содержание холестерина. С другой стороны, без доброкачественной растительной пищи в соответст- вующих количествах невозможно правильное физиологически полноценное
16 Продукты в питании человека и их безвредность питание. Сегодня многие люди страдают от недостатка или некачественной растительной пищи. Ощущается острый дефицит крайне необходимых для организма биологически активных веществ, которые находятся в продук- тах растительного происхождения. Это витамины, макро- и микроэлементы, органические кислоты, фитонциды, пектиновые вещества, клетчатка и др. В современных экологических условиях значительно увеличилось зна- чение в питании человека овощей, фруктов и ягод. В целом они помогают человеку бороться с неблагоприятными факторами, которые интенсивно действуют на организм. Это гипомнезия (снижение физической нагрузки, перенапряжение нервной! системы, витаминная недостаточность, повыше- ние окисления внутреннего клеточного жира и др.). В целом овощи, фрук- ты и ягоды тормозят развитие атеросклероза и гипертонической болезни, регулируют нормальное пищеварение. Ценность продуктов растительного происхождения еще и в том, что они содержат почти все питательные и биологически активные вещества, необхо- димые для нормального функционирования систем и органов человека. Во- да, которая находится г? овощах, фруктах и ягодах (до 90%) с растворимыми в ней минеральными солями, быстро выводится из организма вместе с про- дуктами обмена. Кроме того, растительные продукты содержат эфирные мас- ла, которые имеют дезинфицирующее и антисептическое действие, в них мно- го органических кислот, которые стимулируют выделение пищеварительных соков и улучшают кишечную перистальтику. Дубильные вещества разного происхождения, которые есть в овощах, фруктах и ягодах, имеют противо- воспалительное действие, а клетчатка предупреждает появление атероскле- роза. В растительных продуктах много растворимых углеводов и крахмала, которые с помощью ферментов организма легко усваиваются. Пектиновые вещества и фитонциды имеют обеззараживающее действие. Пектиновые ве- щества вдобавок помогают выводить из организма радионуклиды. Чисто растительные диеты с лечебно-профилактической целью назна- чают при гипертонических заболеваниях, почечной и сердечно-сосудистой недостаточности, ожирении и подагре. Вообще вегетарианская пища обес- печивает быстрое уменьшение количества азотных шлаков при болезнях почек и снижение артериального давления. Очень важным аспектом питания населения является проблема безвред- ности пищевых продуктов. Известно, что большинство химических соеди- нений в зависимости от их количества и качественных показателей могут иметь как положительное, так и отрицательное воздействие на организм че- ловека. При анализе безопасности питания существует такое понятие, как «критерий риска». Абсолютная безопасность питания невозможна по при- чине отсутствия таких компонентов пищевых продуктов, которые бы не бы- ли вредными для той или иной группы населения.
Технология пищевых продуктов 17 В Государственных стандартах принято 5 классов кригериев риска: риск микробного происхождения: - риск вирусного происхождения; - риск от загрязнения окружающей среды; риск естественного происхождения; - риск от нестандартных добавок и красителей пищевых продуктов и напитков. Определенные требования выдвигаются к питанию новорожденных де- тей, у которых еще несовершенна система пищеварения. Материнское мо- локо — идеальный продукт, который содержи т все необходимые вещества для жизни и здоровья ребенка. В его состав входят белки, а также жиры с незаменимыми жирными кислотами, углеводы, микро- и макроэлементы. Материнское молоко содержит большое количество антител, ферментов. К сожалению, часто матери ио разным причинам нс имеют возможнос- ти кормить ребенка грудью. В связи с этим нужны специальные продук- ты — заменители женского молока. Их основой является коровье молоко, которое по своему составу несколько отличается от женского. Потребность детей от 1 до 13 лет в белках составляет от 50 до 93 г в сутки, жирах — от 53 до 93 г, в углеводах — от 212 до 370 г, энергетической ценнос- ти — от 540 до 2700 ккал, а кормящих матерей — до 3000 ккал. В этот пери- од повышена потребность в белке: для беременных — 100 г, для кормящих матерей — 112 г, а также в углеводах, витаминах, минеральных веществах. За исключением материнского молока, в природе не существует продук- та, который содержал бы все необходимые для человека компоненты. По- этому рацион должен быть разнообразным. Можно привести множество примеров, когда люди страдали разными болезнями только потому, что еда была однотипной. Чрезвычайно важным является химический состав пищевых продуктов и режим питания молодежи в школьные и студенческие годы. Более серьез- ные проблемы, связанные с питанием, возникают у пожилых людей. И если бы они всегда обращали внимание на современные научные рекомендации, то могли бы не только улучшить свое здоровье, но и повысить трудоспособ- ность и достичь активного долголетия. Каждый человек в любом возрасте должен понимать основные положе- ния процесса обмена веществ и придерживаться их в повседневной жизни. Нужна культура питания, которая включает строгое соблюдение научных рекомендаций на всех этапах производства и обработки пищевых продук- тов при соблюдении гигиенических и биологических правил. Важнейшим аспектом питания населения является проблема безвред- ности пищевых продуктов и напитков. Она наиболее существенна и вместе с тем недостаточно изучена. Такое положение связано с тем, что большинство 2-8-913
18 Продукты в питании человека и их безвредность соединений в зависимости от их количества могут иметь как положительное, так и отри нательное воздействие на организм человека. Кроме этого, влияет также их соотношение в пищевых продуктах и ассортимент последних. Главным потенциальным источником опасности пищевых продуктов является микробное заражение и дисбаланс питательных веществ. Таким образом, обязательным условием при разработке новых пищевых продуктов и напитков является соблюдение научно обоснованных соотно- шений питательных веществ в продукте. При этом необходимо выходить из суточного рациона и местоположения нового продукта в нем. Наибольшую опасность в пищевых продуктах представляет болезне- творная микрофлора. К ней относятся много видов патогенных и условно- патогенных микроорганизмов. К патогенным микроорганизмам относят те, которые непосредственно вызывают заболевания, а к условно-патогенным — микроорганизмы, кото- рые могут стать болезнетворными (патогенными) при определенных усло- виях окружающей среды, внутренней экологии желудочно-кишечного тракта и т. д. По своим признакам и происхождению пищевые заболевания делятся на две группы: пищевые отравления и пищевые инфекции. Пищевые отравления микробного происхождения подразделяют в свою очередь на пищевые интоксикации (токсикозы) и пищевые токсикоинфек- ции. К токсикозам относятся ботулизм (возбудитель Clostridium botulinum), стафилококковая интоксикация (возбудитель относят к роду Staphylococ- cus) и грибковые интоксикации (возбудитель — грибки рода Fusarium). По- следняя составляет особую опасность для напитков из зерновых культур, в которых фузариум хорошо развивается с образованием термостабильно- го токсина. Токсикоинфекции бывают паратифозного характера, возбудители, вы- званные условно-патогенными бактериями, к которым также относятся микроорганизмы нормальной микрофлоры кишечника человека. Это па- лочка протея Proteus vulgaris, кишечная палочка Escherichia coli, бактерии Clostridium perfringens и т. д. Пищевыми инфекциями являются заболева- ния, при которых пищевой продукт служит передающим источником пато- генных микробов, которые находятся, но не развиваются в нем. Инфекции возникают только при наличии живых клеток микробов. К пищевым ин- фекциям относят брюшной тиф и наратифы (возбудитель рода Salmonella), туберкулез (возбудитель палочка Mucobacterium tuberculosis), бактериаль- ную дизентерию (палочка рода Shigella), сибирскую язву (возбудитель — палочка Bacillus anthracis) и др. Особенно актуальной является придача полезной микрофлоре пище- вых продуктов (при ее наличии) антагонистических свойств по отношению к вредной болезнетворной микрофлоре. Такими пищевыми продуктами
Технология пищевых продуктов 19 могут быть безалкогольные напитки брожения, в частности наиболее рас- пространенный их представитель — хлебный квас. Это практически един- ственная группа напитков, которая предусматривает не только использова- ние исключительно натурального сырья, но и полезных и незаменимых для организма человека микроорганизмов, которые находятся в готовой про- дукции в жизнеспособном состоянии и известны своим антагонизмом к по- сторенпей микрофлоре. Обеспечение безвредности пищевых продуктов должно быть определя- ющим требованием при их разработке и производстве. При этом следует тщательно проанализировать состав и технологию с целью исключения воз- можной опасности. Опыт производства пищевых продуктов свидетельст- вует, что пренебрежение этими требованиями приводит к нивелированию полезных свойств даже полноценных но содержанию биологически актив- ных веществ продуктов. Еще в большей степени это касается продуктов ле- чебно-профилактического назначения. 2*
20 Адекватное экологически чистое питание АДЕКВАТНОЕ ЭКОЛОГИЧЕСКИ ЧИСТОЕ ПИТАНИЕ Всем известно, что здоровье людей можно значительно улучшить, нала- див здоровый образ жизни и умное оздорови тельное питание. Рецепт умно- го питания зависит в основном от таких факторов, как сос тояние окружаю- щей среды, индивидуальных особенностей организма человека и его здоровья, профессии и условий работы, возрас та и форм отдыха. А поэтому умное оздоровительное питание следует строить с учетом всех этих особен- ностей. Человеку нужны оздоровительные экологически чистые продукты и напитки специального назначения. К сожалению, реклама новых и существующих продуктов и напитков не сопровождается достаточным научным обоснованием, часто остаются не- известными их рецептурный состав, допускается фальсификация. Потому употребление таких продуктов и напитков может привести к ухудшению здоровья человека, а нс к его улучшению. В современных условиях жизни совершенствуется такое направление в питании человека, как теория адекватного питания и проблемы идеаль- ной пищи. В соответствии с этим, для нормальной) жизнедеятельности орга- низма человека и оптимального усвоения пищи необходимым есть не толь- ко поток разных компонентов продуктов из пищеварительного канала во внутреннюю среду организма (теория сбалансированного питания), но и до- полнительное поступление эндогенного (использование организмом чело- века веществ, которые входят в состав самого организма) и экзогенного (составная часть обмена веществ, которая связана с поступлением пита- тельных веществ в желудочно-кишечный тракт человека с продуктами) по- токов физиологически и биологически активных веществ. Большое значение для жизнедеятельности человека имеют балластные вещества в питании как факторы нормализации функций желудочно-ки- шечного тракта. К сожалению, теория сбалансированного питания населе- ния большое внимание уделяет использованию рафинированных, бедных растительными волокнами продуктов. В последнее время определяется положительная тенденция создания и вы- пуска спектра пищевых продуктов и напитков заданного качества — низкокало- рийных, со сниженным содержанием животного жира, легкоусваиваемых уг- леводов и кухонной соли, обогащенных белками, витаминами, минеральными и балластными веществами. Необходимо значительно увеличить объемы про- изводства таких продуктов и напитков, а также расширить их ассортимент. Существующая теория адекватного питания дополнила теорию сбалан- сированного питания такими новыми принципами: - нормальное питание обеспечивается не только веществами, которые не- обходимы организму и успешно им усваиваются, а и балластными веществами;
Технология пищевых продуктов 21 - микрофлора желудочно-кишечного тракта — это необходимый ком- понент и залог здорового существования организма; - организм способен синтезировать новые соединения. Организм человека постоянно изменяется, адаптируясь к изменениям условий существования в окружающей среде. Соответственно изменяются процессы метаболизма (преобразование веществ и энергии, которые со- ставляют основу жизнедеятельности организмов). В XX в. особое внимание приобрел научно-технический прогресс как основной фактор изменения условий окружающей среды. Значительные выбросы в атмосферу отходов промышленности и разных видов транспор- та, тяжелые последствия техногенных катастроф (аварии на атомных стан- циях) и т. п. Все это результат легкомысленного. а временами варварского отношения человека к природе. С другой стороны, для нормального суще- ствования человек нуждается в обезвреживании токсичных веществ, кото- рые поступают в организм. Все это требует применения медицинских, нату- ральных и других препаратов и включения в рацион питания биологически активных веществ с оптимальным эффектом. Важнейший путь исправления такой ситуации — это организация рацио- нального питания населения и обеспечение его профилактическими про- дуктами питания и напитками. Таким образом изменение окружающей среды, увеличение количества вредных факторов окружающей среды обуслав- ливает потребление таких веществ, которые повысили бы резистентность (противодействие, сопротивляемость) организма их влиянию. Это и есть рациональное питание, которое обеспечивает постоянство внутренней сре- ды организма и поддерживает ее жизненные проявления (рост, развитие, деятельность разных органов и систем) на высоком уровне при разнообраз- ных условиях работы, быта и отдыха. В современных условиях окружаю- щей среды все профилактические продукты питания являются обязатель- ной составной рационального питания. Основные факторы риска здоровья населения сегодня в Украине таковы: 1) загрязнение продуктов питания и напитков тяжелыми металлами, пестицидами и другими вредными для людей и животных соединениями; 2) фоновое влияние различных доз радиации; 3) разбалансированность рациона питания и дефицит отдельных ком- понентов в продуктах и напитках: 4) постоянный стресс, вызванный влиянием различных социальных и эко- номических факторов. Профилактика заболеваний и реабилитация больных характеризуется такими условиями: - устранение метаболических нарушений; - нормализация процессов обмена веществ в организме;
22 Адекватное экологически чистое питание - нормализация иммунного статуса: выведение' из организма радионуклидов, тяжёлых металлов и других токсичных соединений; - укрепление антиоксидантной системы; - нормализация микрофлоры кишечника. Сегодня почти во всех регионах Украины люди проживают в плохих экологических условиях, находятся под влиянием разных неблагоприят- ных факторов природного или социально-экономического происхождения. Принципы экологического и лечебно-профилактического питания в таких условиях включают в себя: - рациональное питание (количественно и качественно полноценны]! рацион, сбалансированность компонентов продуктов и напитков, а также режим питания), что обеспечит высокую резистентность к влиянию посто- ронних вредных веществ; - ограничение употребления продуктов, вещества которых отрицатель- но влияют на организм человека; - обязательное поступление в организм человека белков за счет молока и молочных продуктов, яиц, рыбы; - содержание пищевых волокон в рационе (не меньше 25 г в сутки). Одним из важных путей решения проблемы обеспечения населения не- обходимым питанием в необходимом количестве, не изменяя сбалансиро- ванности рациона, есть разработка рецептуры и технологии функциональ- ных продуктов и напитков, какие должны вмещать гарантированное количество определенных веществ и соединений в оптимальном (для про- явления нужного эффекта) соотношении. Функциональные продукты питания составляют основу оздоровительно- го и профилактического питания, целью которого есть повышение сопротив- ляемости организма к определенному вредному фактору окружающей сре- ды, ограничение накопления токсинов в организме и ускорение их вывода. Одним из следствий хронического влияния на организм соответствую- щих доз радиации является активация процесса свободнорадикального окисления в организме человека. Угнетению активности этого процесса способствуют вещества с антиоксидантной активностью. Такая активность присуща полифенольным веществам, витаминам А и С, токоферолам, [3-ка- ротину, мелатонину, К сожалению, потребление населением Украины пищевых продуктов не отвечает основам сбалансированного и адекватного питания. Часто нару- шается рациональное соотношение незаменимых для жизнедеятельности человека веществ, не соблюдаются санитарные нормы качества промыш- ленного сырья и пищевых продуктов. В стандартах качества пищевые про- дукты не должны оказывать канцерогенного, токсического, мутагенного или
Технология пищевых продуктов 23 какого-либо другого вредного воздействия на здоровье человека при потреб- лении их в общепринятом количестве. Критерии безопасности включают предельно допустимые концентрации загрязнителей минеральной, химичес- кой и биологической природы (пестицидов, токсических элементов, нитратов и нитритов, антибиотиков, микотоксинов, гормональных препаратов и др.), а также микробиологические показатели. При разработке новых техноло- гий продуктов необходимо всегда ориентироваться на медико-биологичес- кие нормативы. Практические вопросы в отношении питания человека до этого времени основывались на теории сбалансированного питания, кото- рая играла важную роль в развитии принципов здорового образа жизни, а также в организации рационального питания как результата внедрения теории сбалансированного питания. На ее основе разработаны рационы для разных групп населения, а также целый комплекс технологий сельско- хозяйственных продуктов. Сегодня обязательным условием развития рынка функциональных про- дуктов и напитков является проверенная и понятная информация для потре- бителей относительно состава и физиологического действия таких продуктов и напитков. Все это будет содействовать устранению спекуляций и фальси- фикаций как со стороны производителей, так и со стороны торговцев про- дуктами и напитками специального назначения.
24 Ферментативные процессы при производстве пищевых продуктов ФЕРМЕНТАТИВНЫЕ ПРОЦЕССЫ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ Чрезвычайно важная роль отводится химическим и биохимическим преобразованиям при производстве пива. вина, спирта, хлеба, кондитер- ских изделий, расти тельных масел, дрожжей!, глюкозы и фруктозы, разных жиров, инвертного сахара и др., а также при сохранении растительного сы- рья и готовых продуктов. Скорость этих преобразований имеет большое значение в интенсифика- ции технологий пищевых продуктов. Влияние разных факторов, условий и параметров на скорость химических и биохимических преобразований называется химической кинетикой, которая характеризуется изменением концентрации одного из реагирующих веществ за единицу времени. При расчетах скорости реакции следует рассматривать одно или несколько из исходных (начальных) веществ, концен трация которых в процессе химиче- ских и биохимических преобразований! увеличивается или уменьшается. Основными факторами, которые влияют на скорость всех химических и биохимических реакций при переработке нишевого сырья, есть концент- рация реагирующих веществ, температура и присутствие катализатора (ферментов и др.). Увеличение концентрации взаимодействующих веществ — один из наи- более универсальных приемов интенсификации технологических процессов в пищевой промышленности. Например, увеличение концентрации сахара в сусле до 50% и проводка его сбраживания в спиртовой промышленности разрешит снизить себестоимость этилового спирта на 30...40%. Температура — тоже важный фактор, который определяет скорость хи- мических и биохимических реакций в пищевых технологиях. Объясняется влияние температуры и концентрации реагирующих веществ на скорость реакций теорией активных столкновений, согласно которой химическое взаимодействие между молекулами разных компонентов возможно только при эффективном их столкновении. Т. е., в химическую реакцию вступают только те молекулы, которые имеют соответствующую энергию. Молеку- лы, которые имеют такую энергию, называются активными. Избыточная энергия молекул называется энергией активации и зависит как от природы вступающих в реакцию веществ, так и от температуры среды. Для протекания химических и биохимических реакций в пищевых тех- нологиях необходимо разорвать межмолекулярные связи реагирующих ве- ществ. Если при столкновении молекулы имеют большую энергию и ее до- статочно для разрыва связей, тогда химическая реакция произойдет, а если энергия молекул будет меньше необходимой, то столкновение будет неэф- фективным и реакция не наступит.
Технология пищевых продуктов 25 При повышении температуры среды количество активных молекул уве- личивается и одновременно увеличивается число столкновении между ни- ми, в результате возрастает скорость химических реакций. При увеличении концентрации реагирующих веществ общее число эффективных столкно- вений молекул также увеличивается, как следствие — скорость реакции уве- личивается. Большое значение для ускорения химических и биохимических реак- ций имеет катализатор. Его присутствие в пищевом сырье, которое перера- батывается на продукты питания, ускоряет реакции в тысячи раз. При этом реакции могут происходить и при низких температурах, которые удобны с экономической точки зрения. В пищевых технологиях большое количество гомогенных реакций ката- лизируются действием ионов Н и ВОН . К таким реакциям относятся инверсия сахарозы, гидролиз сложных эфиров, в том числе жиров. Ионы металлов катализируют реакции окисле- ния и гидролиза. Например, ионы меди катализируют окисление аскорби- новой кислоты, а потому оборудование и аппараты для переработки пло- дов, ягод и овощей не следует изготавлять из меди и ее сплавов. Окисление пищевых жиров ускоряется под действием ионов железа, меди, марганца, а потому жир не нужно хранить в металлической таре. Большинство каталитических реакций в присутствии катализатора носят положительный характер, т. е. такой катализатор значительно уско- ряет химические и биохимические реакции. Но в пищевых технологиях встречается и отрицательный катализ, когда катализатор снижает скорость реакций. Такой катализатор называется ингибитором. А когда ингибитор тормозит процесс окисления, тогда его называют антиоксидантом, или ан- тиокислителем. Хранение и переработка пищевого сырья, а также хранение готовых продуктов питания связано, в основном, с реакциями гидролиза и окисли- тельно-восстановительными реакциями (меланоидинообразования, суль- фитация, окисление и др.). Гидролиз характеризуется разложением сложных веществ (белков, жи- ров, углеводов) на более простые под действием кислот и щелочей с присо- единением молекулы воды. Так, сахароза при нагревании с кислотами (молочной, лимонной, вин- ной) гидролизуется и образует инвертный сахар смесь глюкозы и фрук- тозы в равных пропорциях. С12 Н22О11 + Н2О = С6Н12Об + СбН12Об. Характерная особенность сахарозы в том, что скорость реакции ее гид- ролиза в тысячу раз больше, чем скорость реакции гидролиза мальтозы или лактозы.
26 Ферментативные процессы при производстве пищевых продуктов Инвертный сахар, т. е. смесь глюкозы и фруктозы, имеет такие характер- ные особенности, как гигроскопичность и антикристаллизация. Антикрис- таллизационные свойства инвертного сахара дают возможность широко ис- пользовать его при производстве карамели и других продуктов и напитков. Замена сахара глюкозой и фруктозой в пищевых продуктах имеет лечебно- профилактический характер для человека. Важная роль в пищевой технологии принадлежит гидролизу крахмала, который при кипячении с кислотами превращается в глюкозу. К промежу- точным продуктам в процессе гидролиза крахмала относят такие полисаха- риды, как декстрины. Чрезвычайно сложным окислительно-восстановительным процессом в пищевых технологиях является меланоидинообразование, когда низко- молекулярные продукты распада белков (пептиды, аминокислоты) вступа- ют в реакцию с сахарами (фруктозой, глюкозой, мальтозой). В результате такой реакции аминокислоты и сахара раскладываются, образовывая тем- ноокрашенные продукты, которые называются меланоидинами. Образование меланоидинов — основная причина потемнения пищевых продуктов в процессе их изготовления, особенно при сушении и термической обработке. Чрезвычайно интенсивно эта реакция протекает при температу- рах выше оптимальных (при выпекании хлебобулочных и мучных конди- терских изделий, в процессе уваривания сахарных растворов, при сушении и термической обработке карамельного солода в пивоварении, в процессе тепловой обработки вин, при изготовлении фруктово-ягодных пюре, соков, повидла и др.). Для изготовления ряда пищевых продуктов и полуфабрикатов создают специальные условия для реакции меланоидинообразования. Это — полу- чение пшеничного хлеба с приятным вкусом и ароматом, темного, кара- мельного и ржаного солода. При производстве ржаного солода, который используется при изготовле- нии хлебного кваса, в процессе проращивания ржи зерно подлежит специ- альной биотехнологической обработке — ферментации под действием про- теолитических, амилолитических и цитолитических ферментов. При этом проходит интенсивный гидролиз белков, углеводов и других веществ. В ре- зультате таких реакций в солоде накапливаются аминокислоты и сахара, которые при повышенной температуре образовывают меланоидины, что придаёт будущему напитку или другим продуктам приятный вкус, аромат и цвет. Большую роль при сохранении жиров, масел и жиросодержащих продук- тов играет процесс окисления, который связан с химическими преобразова- ниями под действием света, кислорода и ферментов. При отсутствии кислоро- да процесс окисления не происходит. А присутствие в жирах кислорода
Технология пищевых продуктов 27 и солеи металлов как катализаторов значительно увеличивает скорость окисления. В то же время присутствие в жирах и жиросодержащих продук- тах антиоксидантов снижает скорость их окисления. Наиболее активным натуральным антиоксидантом является витамин Е. Все биохимические и биотехнологические процессы в пищевых техно- логиях происходят при помощи ферментов — биологически активных естест- венных катализаторов белкового происхождения. Это — получение хлеба и хлебобулочных изделий, вина, пива, спирта, чая, аминокисло]’, органичес- ких кислот, витаминов, антибиотиков и др. Ферментативные процессы иг- рают также важную роль при хранении пищевого сырья и готовой продукции (зерновых и бобовых культур, плодов, ягод, овощей, жира, жиросодержа- щих продуктов и др.). Кинетика биохимических процессов зависит от ряда факторов: концен- трации фермента и субстрата, биохимической природы реагирующих ве- ществ, температуры и реакции среды pH, присутствия активаторов и инги- биторов. Скорость биохимических процессов при переработке пищевого сырья зависит, в основном, от природы субстрата и его атакоспособности, т. е. податливости к действию ферментов, которая зависит от состава и струк- туры субстрата. Например, атакоспособность амилолитических ферментов крахмала, полученного из разных зерновых культур, неодинаковая. Она увеличивает- ся с уменьшением размеров крахмальных зерен, т. е. при механическом дей- ствии на структуру зерен крахмала. Но действие амилаз на крахмал незна- чительно по сравнению с их действием на клейстеризованный крахмал. Поэтому в тех областях пищевой промышленности, где крахмал является источником образования сахаров за счет расщепления его амилолитичес- кими ферментами, зерно или муку клейстеризуют путем разваривания. Та- кая технологическая обработка применяется в хлебопекарной, паточной и спиртовой промышленностях. Атакуемость белка протеолитическими ферментами зависит от строения белковой молекулы. Чем крепче структура белка, тем меньше эффектив- ность атакуемое™ ферментов. Наиболее интенсивное влияние на активность ферментов и скорость биохимических процессов в пищевом сырье имеют температура и реакция среды. С повышением температуры активность ферментов возрастает и до- стигает максимума при оптимальной температуре для каждого отдельно взятого фермента. Температурный оптимум для ферментов растительного происхождения составляет около 40...50° С. Снижение активности фермен- та при повышении температуры связано с процессами денатурации белка, так как фермент — это органический естественный катализатор белкового происхождения. Полное прекращение действия фермента происходит при
28 Ферментативные процессы при производстве пищевых продуктов температурах, близких к 100' С. что не имеет отношения к термофильным ферментам, которые выдерживают короткое нагревание', равное' температу- ре выше 100° С. Кроме тоге), каждый фермент проявляет свою активтюсть ь соответству- ющих границах значения pH. Зона наиболынеЕ! активности фермента назы- вается оптимальной зоной pH. Разные е|)ерменты значительно отличаются оптимальным для их действия значением pH. Одни имеют высокую актив- ность в кислой среде, вторые — в нейтральной, третьи — в щелочной. На- пример, пепсин в желудочном соке имеет оптимум действия при pH = 2,0, а амилаза — при pH = 4,7...5,2. Следует отметить, что оптимальное значение pH для активного действия фермента зависит также от химического соста- ва субстрата. В биотехнологических процессах пищевых технологий важную рол!> играют и ингибиторы ферментов, которые снижают их активность. Дейст- вие ингибиторов характеризуется блокированием сульфгидрильных свя- зей фермента и превращением их в дисульфидные группы. Ингибирование фермента может проходить также под действием белковых нераствори- мых осадков. Это соединения солей тяжелых металлов (ртути, свинца, вольфрама), разных кислот и др. Окись углевода СО ингибирует ряд окис- лительно-восстановительных ферментов, в состав которых входит железо или медь. Ферменты обеспечивают последовательность многих сложных биохи- мических превращений в клетках животных, пищевого растительного сы- рья, полуфабрикатов и микроорганизмов. Все ферменты по своей структуре делятся на две группы: ферменты, в состав которых входят только белки, — однокомпонентные, ферменты, в со- став которых входят белковое и органическое вещества небелковой приро- ды. Последние ферменты являются двукомпонентными и служат основной массой всех ферментов. Важными биологически активными веществами многих ферментов есть витамины и их производные. В состав многих ферментов входят металлы как кофакторы, которые предоставляют им активность. Например, кофак- тором ot-амилазы выступает кальций. Ряд ферментов усиливает свою ак- тивность в присутствии магния, цинка, марганца, меди и молибдена. Все ферменты как естественные катализаторы ускоряют реакции в био- технологических процессах пищевых технологий в Юб.ЗО11 раз. Это намно- го больше, чем активность химических катализаторов. Важной особеннос- тью ферментов является то, что они катализируют преобразование лишь одного вещества. К преимуществу ферментов над химическими катализа- торами следует отнести то обстоятельство, что они действуют при относи- тельно низких температурах (от 20 до 70° С) и нормальном давлении.
Технология пищевых продуктов 29 Таким образом, все биохимические процессы, которые протекают при производстве пищевых продуктов и их хранении, связаны с действием как своих ферментов пищевого сырья, гак и с действием ферментов, которые производятся микроорганизмами и используются в виде ферментных пре- паратов. В сырье ферменты находятся в свободном или связанном виде. Напри- мер, при проращивании зерновых культур активность ферментов повыша- ется, что связано с процессами их освобождения. Применение ферментных препаратов в пищевой промышленности раз- решает интенсифицировать биотехнологические процессы, улучшить каче- ство готовой продукции, увеличить ее выход и сэкономить энергоресурсы. Чрезвычайно большая роль в технологии пищевых продуктов принад- лежит микроорганизмам, с помощью которых вырабатываются ферменты, пищевые и кормовые белки, витамины, аминокислоты, антибиотики, орга- нические кислоты, липиды, гормоны, препараты для сельского хозяйства и т. д. Кроме того, в пищевой промышленности микроорганизмы использу- ются для получения целого ряда пищевых продуктов и напитков. Так, ал- когольные и безалкогольные напитки — вино, коньяк, пиво, спирт, фермен- тированные безалкогольные напитки, получают при помощи дрожжей и молочнокислых бактерий. В хлебопекарной промышленности использу- ют дрожжи и бактерии, в молочной промышленности — молочнокислые бактерии и т. и. В бродильной промышленности основным биологическим процессом является брожение, которое сопровождается такими микроорганизмами, как дрожжи. Брожение — это преобразование углеводов и органических со- единений в ряд новых веществ под действием ферментов, которые проду- цируются микроорганизмами. К основным группам микроорганизмов, которые используются в разных областях пищевой промышленности, относятся бактерии, дрожжи и плес- невые грибы. Дрожжи широко применяются как возбудители брожения при произ- водстве пива, спирта, вина, хлебного кваса, ферментированных напитков, а также в хлебопекарной промышленности для разрыхления теста. Для пи- щевой промышленности большое значение имеют дрожжи — сахаромице- ты, которые образовывают споры и делятся на несколько родов. Род делит- ся на виды, а отдельные разновидности видов делятся на расы. В каждой отрасли промышленности используют соответствующие расы дрожжей. Культурные дрожжи, которые применяются в бродильной промышлен- ности, принадлежат к семейству сахаромицетов Saccharomyces cerevisiae, оптимальный температурный режим для их размножения находится в пре- делах 25...30° С.
30 Ферментативные процессы при производстве пищевых продуктов При температуре 40° С размножение дрожжей останавливается и клет- ки отмирают. Низкие температуры дрожжи переносят хорошо, ио при этом их размножение останавливается. Дрожжи делятся на две группы: верхового и низового брожения. Каж- дая группа имеет несколько отдельных рас. Дрожжи верхового брожения на стадии интенсивного брожения концентрируются на поверхности среды в виде толстого пласта иены и остаются в таком состоянии до истечения брожения. Потом они оседают без образования плотного слоя. Дрожжи ни- зового брожения, оболочка которых клейкая, быстро слипаются и оседают на дно бродильного аппарата. К культурным дрожжам низового брожения принадлежит большинство пивных и виновных дрожжей, а к дрожжам верхо- вого брожения - хлебопекарные, спиртовые и некоторые пивные дрожжи. Некоторые расы дрожжей способны сбродить высокие концентрации сахара — до 60% и выдерживать высокие концентрации спирта — до 16%. Для развития, размножения и роста микроорганизмов нужна энергия, методы добывания которой бывают самые разные. Большинство микроорганизмов живут за счет энергии, которая образует- ся при окислении разных соединений кислородом. Такие микроорганизмы называются аэробами. Но есть и такие микроорганизмы, которые добывают энергию без участия кислорода, а лишь за счет окислительно-восстанови- тельных реакций между органическими и неорганическими соединениями, которые находятся в субстрате. Такие микроорганизмы называются ана- эробными. Кислород подавляет их развитие. Существуют также промежуточные микроорганизмы. Это факультатив- ные аэробы и анаэробы. Известны факультативные микроорганизмы (дрожжи), которые способны в зависимости от условий развития переклю- чаться из аэробного на анаэробный тип получения энергии для своего раз- вития. Анаэробные микроорганизмы, к которым принадлежат бактерии и некоторые дрожжи, получают энергию для своей жизнедеятельности, в основном, в процессе брожения. Примером такого типа получения энергии может быть спиртовое бро- жение, которое осуществляется дрожжами в анаэробных условиях: С6Н12О6 = 2С2Н5ОН + 2СО2 + 118 кДж. Молочнокислые бактерии, которые являются факультативными ана- эробами, без участия кислорода осуществляют молочнокислое брожение, которое характеризуется преобразованием молекулы глюкозы в две моле- кулы молочной кислоты с выделением энергии: С6Н12О6 = 2СН3СНОНСООН + 75 кДж. Для интенсивного развития микроорганизмов, эффективного их раз- множения и осуществления биосинтеза какого-нибудь вещества, необходи- мы такие оптимальные условия: - состав и концентрация веществ питания;
Технология пищевых продуктов 31 - присутствие активаторов и ингибиторов: - оптимальная температура; - оптимальное давление; - оптимальное значение pH; - интенсивное перемешивание среды; - оптимальное освещение и др. Для своего развития микроорганизмам нужен целый ряд необходимых элементов и соединений. К ним относятся: углевод, азот, фосфор, макро- и мик- роэлементы, биологически активные вещества, а также соли К, Мп, Fe и др. Если на клетки микроорганизмов действуют высокие концентрации ве- ществ или вредных соединений (токсичных, радиоактивных и др.) в пита- тельной среде, тогда происходит плазмолиз клетки - доля воды выделяется из клеток и протоплазма отделяется от клеточной оболочки. Таким обра- зом жизнедеятельность клетки прекращается частично или полностью. Для микробиологических процессов большое значение имеет реакция среды (pH). Каждая культура микроорганизмов характеризуется своим оп- тимальным значением pH, максимумом или минимумом. Также большое значение для жизнедеятельности микроорганизмов имеет кислород. Для аэробных микроорганизмов он жизненно необходим, а для анаэробных является тормозом их развития. Для факультативно-анаэроб- ных микроорганизмов, например дрожжей, этот фактор не имеет заметного значения. Потребление кислорода клетками зависит от их концентрации в пита- тельной среде. Чем значение концентрации клеток выше, тем более необхо- димо усиление аэрации. Большое значение для развития микроорганизмов имеет окислительно- восстановительный потенциал, который выражается в милливольтах или отрицательным логарифмом давления молекулярного водорода гН2. Таким образом, степень аэробности или анаэробности характеризуется величиной окислительно-восстановительного потенциала. Индекс гН2 аналогичен pH, но pH отображает степень кислотности или щелочности, а гН? — степень аэробности. Факультативно аэробные и анаэробные микроорганизмы раз- виваются в широком диапазоне гН2 - от 0 до 30. Чрезвычайно большое значение для развития и роста микроорганизмов имеет температура среды. Большинство микроорганизмов, которые приме- няются в пищевой промышленности, являются мезофиллами, их развитие проходит при оптимальной температуре 25...35° С. Психрофильные мик- роорганизмы растут при температуре среды О...15°С, а термофильные — от 55 до 75° С. Нормальное функционирование микроорганизмов с оптимальным обменом веществ, ростом и размножением происходит только тогда, когда в клетке
32 Ферментативные процессы при производстве пищевых продуктов есть достаточное количество воды и она находится в свободной среде с рас- крытыми питательными веществами и соединениями. При уменьшении со- держания воды снижается интенсивность биохимических реакций. Вода является не только реакционной средой и растворителем веществ: при вза- имодействии с водой происходит множество биохимических реакций при участии гидролитических ферментов, в результате которых образовывают- ся новые вещества с новыми свойствами и характеристиками. Таким образом, когда в среде присутствует водный раствор и питатель- ные вещества, а также сохраняются оптимальные значения температуры, pH, количества кислорода и др., внутри клеток микроорганизмов и на их поверхности начинаются ферментативные процессы, т. е. обмен веществ с окружающей средой. Из веществ, которые поступают в клетку, образовы- ваются новые структурные элементы и внутриклеточные вещества, проис- ходит ассимиляция. Одновременно происходят процессы распада ве- ществ - диссимиляция. Рост и размножение клеток проходит тогда, когда первые процессы преобладают над вторыми. В результате роста и размно- жения клеток в среде увеличивается биомасса. Количество биомассы определяется сухой массой клеток в единице объема (мг/л, г/л, кг/м3), а если клетки имеют одинаковые размеры, тогда — чис- лом клеток в единице объема (млн/мл, млрд/мл). Для многоразового использования в пищевой промышленности фермент- ных препаратов и микроорганизмов (дрожжей, молочнокислых бактерий и др.) и перехода на беспрерывные биотехнологические процессы необхо- димо совершенствовать и внедрять в производство систему их иммобили- зации на экологически чистых носителях.
Технология пищевых продуктов 33 Раздел 1. ВОДА И СПОСОБЫ ВОДОПОДГОТОВКИ В ПИЩЕВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ § 1.1. Роль воды в организме человека Свойствами воды и ее качеством в большей степени обусловлена как технология пищевых продуктов, так и их органолептические и физико-хи- мические показатели. Поэтому качеству воды в производстве пищевых продуктов отводится особое внимание. Еще большее внимание отводится качеству воды при употреблении ее человеком. В организме человека содержится в среднем 65-70% воды, то есть 2/3 мас- сы тела. Вода входит в состав всех органов и тканей человека, а основное ее сосредоточение приходится на мускулы, кожу и печенку. В мускулах со- держится около половины всей воды, которая входит в состав человеческо- го организма. Вода постоянно принимает участие во всех биохимических процессах, которые происходят в тканях мускулов. Ни один жизненньпЗ процесс в организме человека не происходит без воды. Вода — прекрасный растворитель для многих веществ и соединений жи- вого организма и среда, в которой происходит большинство химических ре- акций, связанных с обменом веществ. Обмен веществ организма человека характеризируется водным обменом, суть которого заключается во всасы- вании воды из желудка и кишечника, распределении ее между тканями ор- ганизма и выделении через почки, легкие и кожу. Без воды не может происходить теплорегуляция организма человека. При высокой температуре окружающей среды перегревание организма че- ловека предотвращается выделением избыточного тепла вместе с потом. С водой из человеческого организма выводятся ненужные продукты об- мена, токсины, канцерогены, а иногда и вредные микробы. В организме че- ловека, как и в организмах животных и растительных тканях, находится свободная вода (вода плазмы, крови, лимфы, межклеточной жидкости) и вода, связанная с другими веществами, так называемая гидратационная. Для человека неблагоприятно как избыточное, так и недостаточное поступ- ление воды в организм. При избыточном поступлении воды в организм возрастает функцио- нальная нагрузка на почки и сердце, происходит «вымывание» из организ- ма необходимых ему солей и других веществ. Недостаточное поступление воды в организм приводит к осложнениям работы сердца (в результате по- вышения вязкости крови) и задержке в организме токсинов, в частности от- равляющих конечных продуктов азотистого обмена. Организм человека очень чувствителен к нарушению водного баланса в целом. При потере 3-8-913
34 Раздел 1 воды в количестве уже 7% от массы тела возможна частичная потеря созна- ния. Потеря организмом около 10% воды вызывает нарушение глотального рефлекса, галлюцинации, глухоту и потерю сознания. При потере организ- мом более 12% влаги может наступить смерть. Колебание содержания воды в клетках и тканях человеческого организма приводит к изменению их функций. Без еды человек может прожить более месяца, а без воды — не- сколько дней. Физиологическая потребность человека в воде в нормальных условиях составляет в среднем 2,5 л/сутки и может изменяться в зависимости от ус- ловий окружающей среды, уровня обменных процессов и характера мус- кульной и умственной работ. Так, при интенсивной физической нагрузке потребность в воде может увеличиваться до 4 л в сутки и больше, а при вы- сокой температуре окружающей среды — до 3,5 л. Потребляемая человеком вода распределяется следующим образом: 40% приходится на питьевую во- ду, около 50% — воду с напитками и 10% — на воду, которая образуется в са- мом организме в процессе обмена веществ. В результате окисления органических соединений каждые 100 кал энер- гии образуют около 12 мл воды; при окислении 100 г белков — 41 мл, 100 г углеводов — 55 мл, 100 г жиров — 107 мл воды. При нормальных условиях из организма за сутки выводится приблизи- тельно 2,5 л воды: через почки — около 50%, легкие — 13%, кишечник — 5%, остальное (около 32%) выделяется кожей (с потом и в результате дыха- ния). При изменении условий, в которых находится организм, эти соотно- шения также изменяются. При работе в горячих цехах предприятий пище- вой промышленности, в жаркую погоду или в сауне количество воды, которое выводится через кожу, может достигать 6-8 л за 8-10 часов. Несмотря на большие масштабы водного обмена, содержание воды в клет- ках организма остается достаточно постоянной величиной. Количество вы- деляемой воды изменяется в четкой зависимости от количества воды, кото- рая поступает в организм. В целом, количество употребленной воды регулируется центральной нервной системой. Так, повышение осмотического давления крови и лим- фы рефлекторно вызывает возбуждение определенных центров головного мозга, что, в свою очередь, вызывает чувство жажды, которое необходимо удовлетворить. Поддержание центральной нервной системой водного обмена в организ- ме осуществляется при помощи желез внутренней секреции (гипофиз, щи- товидная железа, надпочечная железа, поджелудочная железа) и действием на органы выделения (почки, половые органы, кишечник) и дыхания.
Технология пищевых продуктов 35 § 1.2. Примеси воды Природная вода содержит большое количество различных примесей. В одном см: питьевой воды содержится приблизительно 10 тыс. млрд моле- кул примесей, которые поступают в воду на разных этапах се природного круговорота. При конденсации влаги в атмосфере и выпадении воды в виде дождя и снега в ней растворяются кислород, азот, диоксид углерода, а так- же составные вещества различных дымовых и отработанных газов. Прохо- дя сквозь почву, вода встречается с составными частями пород (солями, си- ликатами) и органическими веществами, механически растворяя их. В присутствии кислорода неметаллы преобразуются в минеральные и дру- гие кислоты (угольную, азотную, серную, фосфорную). Кислоты, взаимо- действуя с широко распространенными в природе известняками и другими породами, создают бикарбонаты кальция, магния, железа, которые хорошо растворяются в воде. Силикаты, из-за малой растворимости, поступают в воду в меньшем количестве. При фильтрации воды сквозь почву происхо- дит ионообменная адсорбция, почвенные комплексы хорошо задерживают фосфаты; происходит обмен ионов Na', адсорбированных почвой, на ионы К . Вот почему в воде поверхностных источников концентрация ионов Na' в среднем в 10 раз превышает концентрацию ионов К . Минеральный со- став поверхностных вод (рек, озер, других водоемов) зависит от характера почв, из которых собираются речные воды, а также от метеорологических условий и времени года. В весенний паводковый период вода содержит ми- нимальное количество солей при значительном содержании взвешенных частиц, которые увлекаются потоками талых вод из поверхности почвы. В природную воду рек могут попадать разные промышленные и бытовые стоки, которые тоже вносят в нее примеси. По химическому составу примеси природных вод делятся на минераль- ные и органические. К минеральным примесям относятся азот, кислород, углерод, сера в виде аммиака, метана, сероводорода; разные соли, кислоты и их основы, которые в водном растворе в значительной степени диссоции- рованы на ионы. Наиболее часто в природных водах встречаются катионы: Na+, Ю, Саф Mg2, NH4, Fe2', Мп2', Си2', Ni2‘, Al2' и анионы: НСО2 , Cl , SO4, HSiO3, NO3~, СО3, HS , I , NO2, HSO4. В наибольшем количестве в воде со- держатся ионы Са2' и Mg2, что определяет ее жесткость. При применении природной воды для технологических нужд пищевой промышленности не- обходимо учитывать способность этих катионов образовывать труднораст- воримые соединения с анионами пищевого сырья. В значительных количествах природные воды могут содержать ионы Na’ и К*, которые в отличии от ионов Са2' и Mg2', с анионами пищевого сырья не образуют труднорастворимых соединений. Ионы железа в природной з*
36 Раздел 1 воде могут быть в форме (Fe2 ) и окисленной (Fe$ ) форме. В подземных водах /Kc.ic.io обычно находится в ионной форме в виде Fe' . которая в присутствии рас творенного кислорода окисляется до Fe ' и гидролизируется в труднорас- творимый гидроксид, который образует коллоидны!) раствор или тонкодис- персную суспензию. В поверхностных водах железо может входить в состав органических веществ, в присутствии которых развиваются железобактерии. Основными составными солевых компонентов воды являются НСО3, СО2 и гидратированный диоксид углерода Н2СО3 (угольная кислота). Fix соотно- шения в водном растворе подчиняются закономерностям диссоциации и за- висят от pH. При pH = 4,3 весь диоксид углерода, который содержится в воде, представлен С02 и Н2СО3. С повышением pH часть С02 уменьшается с од- новременным повышением части НСО3; при pH = 8,35 практически весь диок- сид углерода находится в форме НСО3, а при pH = 12 — только в форме С03’ . Для поддержания в растворе определенной концентрации НСО3 необ- ходимо присутствие в воде эквивалентного количества С02. Это равнове- сие может смещаться при контакте водного раствора с воздухом или в про- цессе сатурации (насыщения С02) раствора. В результате содержание С02 может стать больше или меньше величины, которая отвечает равновесному содержанию в системе НСО3 — С02. В присутствии Са2' избыток С03 пре- допределяет выпадение из раствора твердой фазы СаСО3, а недостаток ионов С03 — растворение СаСО3. Хлорид-ионы (CF) не образуют с катионами труднорастворимых солей. Сульфат-ионы (S04 ) образуют труднорастворимую соль только с Са2\ При высокой температуре концентрации органических примесей и отсут- ствии кислорода сера аниона S04 может восстанавливаться до S2 . В этом случае вода приобретает неприятный запах сероводорода (H2S). Распространенными в природных водах являются кислотные соедине- ния кремния. Эти кислоты при обычных для вод значениях pH малораство- римы и способны образовывать коллоидные растворы (растворимость H2SiO3 при 20° С — 0,15 г/кг). В воде в очень малых концентрациях (до 10 5 г/кг) содержатся бром, мы- шьяк, молибден, свинец и некоторые другие микроэлементы. Состав мине- ральных примесей природных вод принято характеризировать по превосхо- дящему аниону. В гидрокарбонатных водах превосходящими являются анионы НСО , в сульфатных — SO4 , в хлоридных — С1 . Большая часть вод Украины относится к гидрокарбонатным. Как правило, они содержат более 25 мг/1000 г ионов НСО3 при содержании остатка ионов менее 25 мг/1000 г. Органические примеси попадают в воду в результате отмирания объек- тов растительного и животного мира, а также с бытовыми и производствен- ными отходами, сточными водами предприятий пищевой промышленности. В результате вымывания почвы и торфяников в открытые водоемы попадают
I Технология пищевых продуктов 37 гумусовые вещества, в том числе гуминовые кислоты и их соли. Такая вода имеет желтый цвет. Содержание отдельных соединений гуминовых веществ может существенно влиять на процесс очистки воды. Органические примеси являются главной причиной ненриятного цвета, вкуса и запаха воды. Примеси природных вод отличаются по степени дисперсности. В зави- симости от размера частиц растворы бывают истинные (диаметр частиц < 10 7 см), коллоидные (диаметр частиц 10 '—10 ’ см) и суспензии (диаметр частиц 10 5 см). Истинные растворы представляют собой гомогенные сис- темы, в которых частицы распределены в воде в виде отдельных молекул и ионов. Коллоидные растворы — гетерогенные, в них частицы распределены в виде агломератов из большого количества молекул и поверхностью разде- ления между твердой фазой и водой. По причине мелких размеров колло- идных частиц они не выделяются из воды в осадок силой тяжести и не те- ряют способность к диффузии. Коллоидным растворам свойственно рассеивание света, которое вызывает опалесценцию воды. Грубодисперсные частицы (взвешенные частицы) имеют большую мас- су, чем коллоидные, и практически нс способны к диффузии. Со временем эти примеси выпадают в осадок или всплывают на поверхность. Такие при- меси предопределяют мутность воды. В природных водах во взвешенном состоянии находятся ил, песок, частицы растений. Природная вода содержит также различные газы природного происхож- дения, растворимость которых в воде зависит от их химической природы температуры, степени минерализации воды и давления, под которым газ находится над водой. Хорошо растворимы в воде СО2 и H2S, которые, как правило, образуют с водой угольную и сероводородную кислоты. Плохо растворяются СН4, N2, О2, Н2, Аг, Не. Они практически не вступают с водой в химическое взаимодействие и находятся в ней в молекулярно-дисперс- ном состоянии. С повышением температуры и увеличением состава мине- ральных веществ растворимость газов уменьшается. При постоянной тем- пературе растворимость газов, согласно закону Генри, изменяется прямо пропорционально давлению. Поэтому, как правило, чем глубже осущест- вляют водозабор артезианских скважин, тем больше вода насыщена газами. При выходе такой воды на поверхность, когда упругость газа в воде стано- вится больше, чем в атмосфере, наблюдают его интенсивное выделение. Та- кой газ называют спонтанным, а воду — газирующей. Природную воду, кроме минеральных и органических веществ, загряз- няют примеси биологического характера. Вода содержит разные микроорга- низмы. В ней могут находится плесень, бактерии, дрожжи, грибы, водорос- ли, инфузории, яйца гельминтов и др. Развиваясь в воде, микроорганизмы могут уменьшать в ней содержание органических веществ, минерализируя их, что содействует ее очищению.
38 Раздел 1 Патогенные (болезнетворные) микроорганизмы могут быть причиной инфекционных заболеваний человека (дизентерия, холера, брюшной тиф. полиомиелит и др.), поэтому питьевую воду обязательно следует очищать биологическим способом. § 1.3. Показатели качества воды Качество воды определяется различными примесями, которые в ней со- держатся. Критерии качества обусловлены характером использования во- ды на предприятиях или в быту. Вода как сырье для производства пищевых продуктов, безалкогольных напитков прежде всего должна отвечать требо- ваниям, что предъявляют к питьевой воде, качество которой принято ха- рактеризнровать рядом физических, химических, биологических, бактери- ологических и токсикологических показателей. Кроме того, в разных отраслях пищевой промышленности существует ряд дополнительных тре- бований. Такие физические показатели качества воды, как мутность и прозрач- ность, обусловлены количеством и степенью дисперсности нерастворимых компонентов воды. Прозрачность характеризуют высотой столба воды, сквозь который можно прочитать стандартный шрифт высотой 3,5 мм. Вы- ражается прозрачность в сантиметрах столба воды, при котором шрифт становится плохо различимым. Если в природной воде присутствует значительное количество посторон- них примесей, определить прозрачность сложно. В этом случае необходимо определить мутность. Исследуемый образец воды сравнивают в одинако- вых условиях с искусственно замутненным измельченным кремнеземом. Мутность выражают в мг/л стандартной примеси, при которой искусствен- но замутненный образец кремнезема подходит к исследуемому. Со временем мутность (прозрачность) воды может изменяться, что вы- звано окислительно-восстановительными реакциями. В пробе вод (1 л), ос- тавленной на 24 часа при температуре 20° С, после легкого взбалтывания не должно быть заметного помутнения. Цвет воде придают гумми-вещества, коллоидные соединения, соли же- леза и других металлов, завись глины и песка (разные оттенки желтого и бурого цвета), водоросли (серо-зеленые, зеленые, темно-бурые и сине-зе- леные оттенки) и некоторые другие примеси. Цвет природной воды опреде- ляют визуально, сравнивая с цветом дистиллированной воды, или более точно — калориметрическим методом, путем сравнения исследуемой воды стандартной платиново-кобальтовой или бихроматно-кобальтовой шка- лой. В последнем случае цвет выражают в градусах цветности.
Технология пищевых продуктов 39 Вкус природной воды может быть соленым при содержании в iieii ХаС 1. горьким — MgSOz,, вяжущим - CaSO? кислым - при большом содержании растворенного диоксида углерода. Металлический вкус воде придают со- единения железа (II) и марганца. Причиной запаха воды природного происхождения являются микроорга- низмы и продукты их обмена. Такой запах бывает болотным, гнилостным, зем- листым, травянистым, плесневым, рыбным, сероводородным или ароматичес- ким. Причиной запаха воды могут быть также примеси стоков промышленных предприятий: фенольные, хлорфенольные, нефтяные, смолистые и др. Характер и интенсивность запаха и вкуса определяют органолептичес- ким методом и оценивают в баллах по пятибалльной шкале. Для оценки ин- тенсивности запаха и вкуса применяют чаще всего способ разведения воды: исследуемую воду разводят лишенной запаха дистиллированной водой до тех пор, пока запах и вкус становятся неощутимыми. Степень разведения и будет характсризировать интенсивность запаха и вкуса. Граничные концентрации солей, которые влияют на вкусовые ощущения, приведены в табл. 1.1. Таблица 1.1 Граничные концентрации солей Соль Концентрация, мг/л Характер вкуса Немного ощутимый вкус Вкус, который воспри- нимается как плохой NaCl 150 500 Соленый MgCl2 100 400 Горький MgSO4 200 500 Горький CaSO4 70 150 Вяжущий KC1 350 700 Горький FeSO4 1,5 5,0 Железа MnCl2 2,0 4,0 Болотный FeCl2 0,3 0,5 Болотный Физико-химические показатели качества воды характеризуются темпе- ратурой, окисленностью, щелочностью, жесткостью и сухим остатком. Если температура воды открытых водоемов значительно изменяется в зависимости от сезона (от 0,1 до 30° С и выше), вода подземных источни- ков отличается постоянством температуры. В технологическом процессе в зависимости от начальной температуры воду подогревают или охлаждают. При этом следует учитывать, что температура влияет на состояние приме- сей, которые в воде содержатся.
40 Раздел 1 Сухой остаток даез представление об общем содержании нелетучих примесей воды и являет собой массу вещества, высушенного при темпера- туре 105° С (мг), которая осталась после выпаривания 1 л воды. Сухой ос- таток после высушивания и термической обработки представлен минераль- ными веществами. Важным гигиеническим и технологическим показателем, который опре- деляет общую степень загрязненности воды, является перманганатная окисленность. Она определяется расходом кислорода (в мг), необходимого для окисления примесей воды при кипячении ее с перманганатом калия. Этот показатель характеризует содержание в воде органических соедине- ний, железа (II), нитратов, сульфитов и других примесей. Показатель концентрации ионов водорода (pH) характеризует реакцию воды (кислая, нейтральная, щелочная). Этот показатель зависит от соотно- шения в воде Н , ОН , НСО3 и некоторых других неорганических и орга- нических веществ. Щелочность представляет собой сумму концентраций всех анионов сла- бых кислот и гидроксилпонов. Величина щелочности характеризует спо- собность воды связывать слабые кислоты. В обычных природных водах ще- лочность зависит, в основном, от количества ионов НСО3. Жесткость воды обусловлена содержанием солей кальция и магния в ней и выражается в миллиграмм-эквивалентах на 1 л воды (мг-экв/л). 1 мг-экв/л соответствует содержанию 20,04 мг Са2 или 12,16 мг Mg2 в 1 л воды. В пищевой промышленности различают временную (карбонатную), по- стоянную, общую, а также кальциевую и магниевую жесткость воды. Временная жесткость воды обусловлена наличием в ней гидрокарбона- тов. При кипячении воды они переходят в нерастворимые карбонаты, кото- рые выпадают в осадок практически полностью (до 1,4 г на 100 г воды), осо- бенно при выделении СО2. Карбонат магния выделяется не полностью и очень медленно, а при охлаждении воды может снова перейти в раствори- мое состояние. Постоянная жесткость характеризуется присутствием в воде кальцие- вых и магниевых солей серной, соляной, азотной и других кислот. При ки- пячении эти соли остаются растворимыми и в осадок не выпадают. Общая жесткость представляет собой сумму временной и постоянной жесткости. По ее значениям природные воды классифицированы, мг-экв/л: <1,5 — очень мягкие; 3-4,5 — средней жесткости; 4,5-6 — достаточно жест- кие; 6-10 — жесткие; >10 — очень жесткие. Токсикологические показатели качества воды характеризуют безопас- ность химического состава воды. По происхождению токсические вещества бывают: - встречающиеся в природной воде;
Технология пищевых продуктов 41 - добавленные в воду в виде реагентов в процессе обработки: - занесенные в воду в результате промышленного, сельскохозяйствен- ного, бытового и другого загрязнения источников водоснабжения. К токсическим веществам относятся соединения, которые содержат: алю- миний (остаточный! после обработки воды способом коагуляции), бериллий, молибден, мышьяк, нитраты, нитриты, полиакриламид (остаточный), свинец, селен, стронций, фтор, радиоактивные элементы (уран, радий, стронций-90) и некоторые другие. Воздействие токсических веществ на организм человека различно. Оно приводит от частичного нарушения обмена веществ к полному блокирова- нию жизненно важных систем и функций. Бактериологические и биологические показатели качества воды харак- теризуют такую водную среду, в которой развиваются различные микроорга- низмы, в том числе те, что способны вызва ть заболевания человека. Поэтому биологические и бактериологические показатели являются очень важными при оценке качества воды. Исходя из бактериологических показателей, определяют общее количе- ство бактерий и, в основном, содержание кишечной палочки (Bact. coli) по коли-титру и коли-индексу. Общее количество бактерий выражается количеством бактерий в 1 мл воды. Коли-титр — это объем (в мл) воды, в котором выявлена 1 клетка Bact. coli. Коли-индекс — это количество клеток кишечной палочки в 1 л воды. Кишечные палочки не являются патогенными микроорганизмами и в зна- чительной мере присутствуют в кишечнике здорового человека. Но они яв- ляются спутниками вредных микроорганизмов, выявить которые достаточ- но трудно по сравнению с Bact. coli. Поэтому анализ воды на коли-титр и коли-индекс является незаменимым при определении наличия патоген- ных и условно-патогенных микроорганизмов. Биологические показатели определяются при водозаборе из открытых водоемов. § 1.4. Требования к воде для производства пищевых продуктов Воду, которую используют при производстве пищевых продуктов, в за- висимости от назначения подразделяют на технологическую и техническую. К воде технологического назначения относится вода, которая является незаменимым сырьем и входит в состав многих пищевых продуктов и на- питков, а также вода, которая непосредственно контактирует с пищевым сырьем и полупродуктами в технологическом процессе.
42 Раздел 1 К воде технического назначения относится вода, которую используют для обеспечения технологического процесса на всех стадиях производства пищевых продуктов и функционирования предприятия в целом. Такая во- да не имеет непосредственного контакта с сырьем, полупродуктами и гото- вой продукцией, а используется главным образом для охлаждения полуфа- брикатов и продуктов, мойки производственных и других помещений и т. д. Требования к воде технологического назначения Воду технологического назначения можно раздели ть на воду как сырье и воду, которая может контактировать с сырьем и полуфабрикатами в про- цессе приготовления пищевых продуктов и напитков (мытье продуктовых трубопроводов, аппаратов и оборудования). Основное требование к технологической воде - ее соответствие госу- дарственному стандарту на питьевую воду. Ниже приведены основные по- казатели качества воды. Показатели Норма 1 2 Органолептические показатели Занах при 20° С и при нагревании до 60° С, баллы, не более Вкус и привкус при 20° С, баллы, не более Цвет, град., не более Мутность по стандартной шкале, мг/л, не более 2 2 20 1,5 Физико-химические показатели, которые влияют на органолептические свойства пищевых продуктов Водородный показатель, pH, не более Сухой остаток, мг/л, не более Общая жесткость, мг-экв/л, не более Хлориды, мг/л, не более Сульфаты, мг/л, не более Железо, мг/л, не более Марганец, мг/л, не более Медь, мг/л, не более Цинк, мг/л, не более Полифосфаты остаточные, мг/л, не более 6,0-9,0 1000 7 350 500 0,3 0,1 5,0 5,0 3,5 Бактериологические показатели Общее количество бактерий в 1 мл воды, не более Коли-титр, не менее Коли-индекс, не более 100 300 3 Токсикологические показатели (граничные значения), мг/л Алюминий остаточный 0,5
Технология пищевых продуктов 43 1 ) Берил, ши 0.0002 Мышьяк 0,05 Молибден 0,25 Нитраты 45.0 Полиакриламид остаточный 2.0 Свинец 0,03 Селен 0,001 Стронций! 7,0 Фтор (в зависимости от климатического района) 0,7-1,5 Уран природный и уран-238 1,7 Радий 226, Бк/л 4,44 Стронций-90. Бк/л 14,8 В результате промышленного, сельскохозяйственного и бытового загряз- нения в питьевой воде могут находиться другие химические вещества и со- единения (токсические, радиоактивные и др.). В таком случае, для опреде- ления их максимально допустимого содержания пользуются формулой: G с2 Сп + +... + — 1, ГДКХ гдк2 гдкп где Сх, С2, Сп — концентрации соответствующих химических веществ в исследуемой воде, мг/л; ГДКХ, ГДК2, ГДКп — их предельно допустимые концентрации, мг/л соглас- но государственных стандартов. Приведенной формулой пользуются отдельно по каждой группе веществ по их одинаковому лимитирующему признаку вредности. Кроме указанных требований, технологическая вода не должна содержать за- метных глазом включений водных организмов и иметь на поверхности пленку. К воде как сырью для производства пищевых продуктов и напитков предъявляют более высокие требования, чем к питьевой. Это обусловлено необходимостью получения продуктов и напитков с высокими и стабиль- ными органолептическими показателями, увеличением срока хранения, а также технологическими особенностями. Такая технологическая вода долж- на быть совсем прозрачной, без цвета, приятной на вкус и не иметь запаха. При отстаивании на протяжении суток в стакане при 20° С вода не должна да- вать осадка. Реакция воды должна быть близкой к нейтральной (pH = 6,2-7,3). Для производства продуктов и напитков жесткая вода и вода с высокой щелочностью непригодна. При ее использовании происходит нейтрализа- ция кислот продуктов и напитка, что приводит к их перерасходу для прида- ния необходимой кислотности. Кроме того, в результате взаимодействия
44 Раздел 1 ионов кальция и магния с составными компонентами сырья может образовы- ваться нежелательный вкус и осадок. Наилучшей является вода с минималь- ной жесткостью. Отрицательное влияние Са’ и Mg2 на вкус может прояв- ляться при концентрации, которая превышает порог чувствительности. Отрицательно влияют на качество продуктов и напитков ионы железа и марганца. При их повышенной концентрации продукты и напитки приоб- ретают неприятный вкус, тормозится инверсия сахарозы, происходит их взаимодействие с дубильными и пектиновыми веществами, изменяется цвет, возникает помутнение некоторых напитков. Высокие требования предъявляют к технологической воде относительно ее микробиологической чистоты, что непосредственно влияет на стойкость и качество продуктов и напитков. Вода не должна содержать патогенных и условно-патогенных микроорганизмов. Ниже приведены требования к технологической воде, разработанные ведущи- ми мировыми компаниями-изготовителями пищевых продуктов и напитков. Показатели Норма Органолептические показатели Запах при 20° С и при подогревании до 60° С, баллы, не более Привкус при 20° С, баллы, не более Цвет по платиново-кобальтовой шкале, град., не более Мутность по стандартной шкале, мг/л, не более 0 0 Без цвета (10) Отсутствует (1,0) Физико-химические показатели Сухой остаток, мг/л, не более Общая жесткость, мг-экв/л, не более Общая щелочность, мг-экв/л, не более Активный хлор, мг/л, не более После хлорирования После дехлорирования Железо (Fe2/ Fe3+), мг/л, не более Марганец (Мп2+), мг/л, не более Алюминий (А13+), мг/л, не более 500 (850) 0,2-0,7 (2,0) 1,7 (1,5) 6,0 0 0(0,1) 0,1 0,1 Бактериологические показатели Общее количество бактерий в 1 мл воды, не более Бактерии кишечной группы в 100 мл воды 25 (75) 0 Примечание. В скобках приведены нормы для отечественных напитков. Требования к воде технического назначения Техническая вода используется для охлаждения (через поверхность тепло- обмена) в паропромышленном и холодильном хозяйстве и как способ мойки (за исключением частей аппаратов, оборудования и сооружений, которые непо- средственно контактируют с сырьем, полупродуктами и готовой продукцией).
Технология пищевых продуктов 45 Вода для охлаждения не должна давать отложений и вызывать коррозию теплообменников и аппаратов. Основные требования к воде для охлажде- ния полуфабрикатов и продуктов: низкая температура, малая карбонатная жесткость, минимальное количество зависших частиц, в ней не должны соз- даваться благоприятные условия для развития биологического и другого нароста. Вода для парокотельного хозяйства не должна содержать примесей, ко- торые способны вызвать отложение накипи, создавать пенистость котло- вой воды, вынесение солей с паром и коррозию металла. Образование наки- пи может вызвать малую теплопроводность, что приведет к ухудшению теплопередачи, перерасходу топлива, перегреву и разрыву наиболее тепло- нагруженных кипятильных и экранных труб. Кроме того, накипь нарушает циркуляцию воды в котле и даже может полностью закупорить трубы. Образуется накипь в результате термического распада гидрокарбонатов. Беспрерывное выпаривание приводит к увеличению концентраций раство- римых в воде солей и выпадению их с отложением на стенках котла. Из таких солей наиболее вредны те, растворимость которых с повышением темпера- туры уменьшается. Эти соли с отрицательным термическим коэффициен- том растворимости (сульфат кальция, силикаты кальция и магния, карбонат кальция) осаждаются на стенках паровых котлов, создавая котельный ка- мень, который особенно быстро откладывается на наиболее нагретых по- верхностях. Для предупреждения коррозии металла паровых котлов вода должна иметь определенную щелочность (присутствие щелочи в воде существенно уменьшает растворимость соединений железа). Гидроксид железа (II), ко- торый образуется в воде при коррозии, быстро выделяется из раствора и осаждается на поверхности металла, образуя плотную защитную пленку. А поэтому рекомендуется поддерживать минимальное содержание щелочи в питательной воде в пределах 25 50 мг/дм3. Особенно нежелательна в воде для питания котлов кремниевая кислота (H2SiO3), которая способна образовывать плотную накипь с очень низкой теплопроводностью. Коррозия паросилового оборудования носит электро- химический характер и приводит к порче металла, что может быть послед- ствием действия растворенного в воде кислорода, минеральных и органи- ческих кислот, разновидности структуры металла, а также результатом контакта разнородных металлов. Присутствие кислорода в воде, которая используется для питания паро- вых котлов низкого давления, не должно быть выше 3 мг/дм3, а в воде для котлов среднего и высокого давления присутствие кислорода недопустимо.
46 Раздел 1 § 1.5. Способы подготовки воды технологического назначения Предприятия по производству пищевых продуктов и безалкогольных напитков пользуются водой в основном из централизованных систем водо- снабжения или из собственных артезианских и других скважин. В первом случае, вода уже доведена до норм стандартной питьевой на специальных водоиодготовительных станциях. Во втором случае, вода может не соответ- ствовать питьевой. Достичь высоких органолептических и стабильных фи- зико-химических показателей пищевых продуктов и напитков, используя такую воду, невозможно. Для приведения состава воды к соответствующим требованиям производства пищевых продуктов и безалкогольных напитков используют разные способы дополнительной обработки. Практически не существует универсального единого способа обработки, который подошел бы к воде с любым первоначальным качеством. Это обусловлено тем, что в пределах общих требований к технологической воде существуют очень большие расхождения ее состава, что зависит от географического места во- дозабора и его глубины. Характер и степень соответствия качества воды установленным требо- ваниям определяет выбор способа водоподготовки. Если при этом могут быть использованы другие способы обработки, то их выбор определяется на основании технико-экономических расчетов. Разные по химической и физической характеристике примеси в воде подразделяются на четыре группы. Основой водоподготовки для каждой группы являются такие процессы, которые наиболее активно влияют на данную дисперсную систему. К первой группе загрязнений воды относятся взвешенные примеси в пре- делах от тонкой взвеси до крупных частиц (размер частиц более 10 5 см). К этой группе относятся также бактериальные взвеси и другие микробио- логические загрязнения. Удаления этих примесей можно достичь путем специального осветления, используя безреагентные и реагентные способы. Осветление и частичное обесцвечивание воды безреагентным способом осуществляется длительным ее отстаиванием, которое занимает от 1-2 су- ток до 1-2 и больше месяцев. Такой способ используется относительно ред- ко и в основном для предварительного очищения воды, которая содержит большое количество грубодисперсных примесей. В настоящее время в пищевой промышленности для безреагентного удале- ния грубодисперсных примесей используют фильтрование или центрифу- гирование. Реагентный метод осветления и обесцвечивания воды основан на исполь- зовании коагулянтов и флокулянтов. Такая обработка воды называется
Технология пищевых продуктов 47 коагуляцией, в результате которой в воде образуются хлопья из взвешен- ных и коллоидных частиц. После осаждения основной массы взвесей дальнейшие процессы освет- ления и обесцвечивания воды завершают фильтрованием, при котором во- ду пропускают через слой зернистого материала (песок, антрацит или диок- сид кремния) с гранулами разной величины. Процесс осветления и обесцвечивания воды является одним из наибо- лее распространенных при водоподготовке в пищевой промышленности. При таком процессе вода одновременно освобождается от значительного количества микроорганизмов (при фильтровании задерживаются 98-99% всех бактерий), то есть частично обеззараживается. Полное обеззараживание рассматривают как самостоятельный процесс обработки воды. При этом используют два основных способа — реагентный и безреагентный. При реагентном способе подготовки воды используют химические ве- щества, которые вызывают гибель микроорганизмов (дезинфеканты). Та- кими реагентами являются окислители (хлор, озон и др.), а также соли не- которых металлов (в основном серебра). К безреагентным способам обеззараживания воды относятся ультрафи- олетовое излучение, ультразвуковая, магнитная и сверхвысокочастотная (СВЧ) обработки, а также действие высокой температуры, гамма-лучей, другие физические факторы. Вторая группа примесей воды включает коллоидные вещества, фульво- кислоты, высокомолекулярные соединения природного происхождения, микроорганизмы. К ней относятся разные типы гидрофильных и гидро- фобных систем с размером частиц от 10 5 до 10 7 см. Для удаления их из во- ды используют обработку хлором, озоном и другими окислителями с по- следующей коагуляцией. В результате уменьшается цветность воды, разрушаются гидрофильные коллоиды, возникают необходимые условия для коагуляции гидрофобных примесей, уничтожаются вредные микроор- ганизмы. Удаление коллоидных примесей и обесцвечивание воды происходит при помощи коагулянтов. Степень и скорость гидролиза коагулянтов в воде зависит от ее pH, солевого состава и температуры. Особенно чувствительный к этим факторам алюминиевый коагулянт, наименее чувствительный — же- лезный коагулянт. Использование смешанного коагулянта дает возмож- ность удалять более широкий спектр загрязнений; при этом коагулянт име- ет преимущества каждого из компонентов и дает возможность проводить коагуляцию воды в более широком интервале pH и температуры. Исполь- зование вместе с коагулянтами небольших добавок флокулянтов (активная кремниевая кислота, полиакриламид и др.) способствует повышению
48 Раздел 1 эффекта коагуляции, а именно, ускоряет образование хлопьев, улучшает их структуру, приводит к быстрому и эффективному осветлению воды. К третьей группе примесей воды относятся растворы молекулярной степени дисперсности. Это растворимые в воде газы, органические вещест- ва биологического происхождения. В основном к ним относятся неэлектро- литы или слабые электролиты с размером частиц 10 7-10 4 смм. Для их уда- ления наиболее эффективной является аэрация, окисление и адсорбция. Растворенные в воде газы, летучие органические вещества (.четкие неф- тепродукты, некоторые органические сернистые соединения и т. и.) свободно удаляются аэрацией, а также обработкой воды соответствующими химиче- скими реагентами. Для удаления сероводорода воду в основном обрабаты- вают хлором, для связывания избытка угольной кислоты — раствором из- вестняка, мелом или фильтрацией сквозь мраморную крошку. При избытке кислорода его удаляют фильтрованием сквозь железную стружку, обработ- кой сульфитом натрия и другими реагентами. Растворенные в воде одно- атомные и многоатомные фенолы, гуминовые вещества и фульвокислоты разлагаются под воздействием различных сильных окислителей. Множество загрязнений, которые относятся к третьей группе, удаляют из воды с помощью активированного угля и диоксида кремния. Этот способ очистки основан на том, что примеси воды вступают в молекулярное взаи- модействие с поверхностью угля, где происходят окислительно-восстанови- тельные реакции. На активированном угле хорошо сорбируются гидрофоб- ные соединения, к которым относятся углеводороды нефти, ароматические углеводороды и их производные, хлорированные углеводороды и другие малорастворимые в воде соединения. Для освобождения воды от низкомолекулярных соединений используют мелкопористый уголь, для удаления веществ с более крупными молекулами (сульфокислоты и гуминовые вещества) используют крупнопористый уголь. Удаление запахов и привкусов производят физическими способами, в зависимости от их происхождения. Неприятные запахи и привкусы при- родного происхождения (продукты жизнедеятельности микроорганизмов и их отмирания) удаляют обработкой воды медным купоросом. Аналогич- ные результаты можно получить действием сильных окислителей (озон, хлор) или различных адсорбентов. К четвертой группе примесей воды относятся электролиты (менее 1(Р см), удаление которых основано на связывании ионов в малорастворимые и сла- бодиссоциированные соединения. Для удаления примесей четвертой группы широко используют ионообменные реакции на поверхности ионообменных смол. Эти процессы используются в случаях, когда ионы, которые удаляют, необходимо удержать на нерастворимом материале, заменяя их ионами, ко- торые не опасны для дальнейшего использования технологической воды.
Технология пищевых продуктов 49 Воду можно освободить от нежелательных ионов и путем ее выпарива- ния в специальных теплообменниках, переведением в твердую фазу (вымо- раживание, получение газогидратов) или добавлением растворителя, который не смешивается с водой для образования двух фаз, используя неравномер- ность распределения ионов между этими фазами, т. е. экстракцию. Умягчение воды, то есть удаление из нее катионов кальция и магния, ко- торые обуславливают общую жесткость воды, происходит термическими, реагентными, ионообменными и электрохимическими способами. Термические методы умягчения воды основаны на переводе гидрокар- бонатов кальция и магния в малорастворимые карбонаты, которые полно- стью осаждаются при кипячении. Реагентными методами умягчения воды растворимые соли кальция и магния с помощью химических реактивов пе- реводятся в нерастворимые соединения образуя взвеси, которые удаляют- ся отстаиванием и фильтрованием. Наиболее распространенный способ та- кого умягчения воды — известняково-содовый. Умягчение воды ионообменным способом производят фильтрованием через Na или Н -катионит, при этом ионы Са и Mg , которые находятся в воде, обмениваются на ионы Na пли Н . В последнее время широко внедряется новый способ обработки воды, который основан на се пропускании через магнитное поле. В результате та- кой обработки осадок из воды выпадает в виде мелких кристалликов по- движного шлама, который не концентрируется на поверхности нагревания. В целом, обессоливания воды можно достичь термической обработкой, электрохимическим путем, методом ионного обмена, газогидратным спосо- бом, экстракцией, обратимым осмосом и др. При наличии в воде железа в виде гидрокарбоната его удаляют с помо- щью аэрации с последующим отстаиванием и фильтрованием. Коллоидные органические соединения железа удаляются хлорированием с последующей обработкой коагулянтами. Если вода содержит железо в виде некарбонатных солей, осуществляют ее фильтрование через Н-, Na*-, Са*-катиониты. Соединения марганца (II) окисляют кислородом, переводя его в марга- нец (III). Марганец (II) также удаляется фильтрованием сквозь песок или пиролюзит с предварительной обработкой воды известью для повышения основности, обработкой железными коагулянтами или фильтрованием сквозь Мп3*-катионит. Для удаления тяжелых металлов (свинца, меди и др.), а также ядовитых и отравляющих веществ, которые имеют высокое токсическое действие, ис- пользуют подобранные комбинированные способы очистки, основанные на процессах дистилляции, фильтрования, коагуляции, окисления, осажде- ния, адсорбции, ионного обмена, а также на процессах метаболизма специ- альных иммобилизованных микроорганизмов. 4 - 8-913
50 Раздел 1 Зная особенности, которые характеризуют каждую группу примесей, мож- но найти эффективные способы их удаления, изменить их ионный состав и освободиться от микроорганизмов. Самым эффективным способом подготовки технологической воды в пи- щевой промышленности является мембранный. Мембранным разделением называют процесс выделения определенного компонента или компонентов из смеси с помощью полупроникаемой мем- браны. При таком разделении смесь делится на концентрат и пермиат. Кон- центрат содержит компоненты, которые удерживаются мембраной, а пер- миат — компоненты, которые проходят сквозь нее. Способность мембраны задерживать составляющие концентрата называется селективностью. Движущей силой переноса вещества сквозь мембрану является разница потенциалов: - гидростатического давления (микрофильтрация, ультрафильтрация, обратный осмос); - концентрации (диффузионное разделение газовых смесей, испарение сквозь мембрану, осмос, диализ): - электрических потенциалов (электродиализ). В пищевой промышленности в основном используют мембранные уста- новки, в которых движущей силой является разница гидростатического давления до и после мембраны. В зависимости от диаметра пор мембра- ны различают обратный осмос (0,5...5 нм), ультрафильтрацию (5...50 нм) и микрофильтрацию (50... 10000 нм). Таким образом, при обратном осмосе фильтрование происходит на уровне ионов и недиссоциированных моле- кул, при ультрафильтрации — высокомолекулярных соединений и колло- идов, а при микрофильтрации — коллоидных соединений и микроорга- низмов. Явление осмоса характеризуется самопроизвольным переходом воды сквозь полупроницаемую мембрану и задержкой растворенных веществ (ионы солей). Давление, при котором наступает равновесие, называется ос- мотическим. При этом, если в растворе давление становится больше осмо- тического, то перенос растворителя будет происходить в обратном направ- лении. В этом случае речь идет, об обратном осмосе. Мембраны должны удовлетворять таким требованиям: иметь высокую разделяющую способность (селективность), удельную продуктивность (проницаемость), химическую стойкость, достаточную механическую прочность и быть безопасными для организма человека. При использовании обратноосмотических мембран можно практически полностью освободится от растворенных в воде веществ (если их неболь- шое количество). Однако обычная питьевая вода имеет достаточно высокое содержание солей, поэтому использование мембран целесообразно только
1 Технология пищевых продуктов 51 после предварительной водоподготовки общепринятыми способами (реа- гентный, ионообменный и др.). Использование установок с мембранами на уровне микрофильтрации позволяет освободится от грубой взвеси и некоторых видов вредных мик- роорганизмов. Контрольные вопросы: 1. Какова роль воды в организме человека? 2. Какие бывают примеси в воде? 3. Основные показатели качества воды. 4. Какие предъявляются требования к воде при производстве пищевых про- дуктов? 5. Основные способы подготовки воды технологического назначения. 6. Как удалить из воды тяжелые металлы и отравляющие вещества? 4*
52 Раздел 2 Раздел 2. ПИЩЕВЫЕ ДОБАВКИ К пищевым добавкам относят природные или синтетические экологиче- ски чистые вещества, которые специально добавляют в пищевые продукты и напитки для выполнения определенных биотехнологических функций. Основными целями введения пищевых добавок в продукты и напитки является: 1. Создание новых или совершенствование уже существующих техноло- гий подготовки и переработки пищевого сырья, а также изготовления, фа- совки, транспортировки и хранения продуктов питания. 2. Увеличение стабильности и стойкости пищевых продуктов и напит- ков к различным видам ухудшения их качественных показателей. 3. Создание и сохранение структуры продуктов питания. 4. Изменение в лучшую сторону или сохранение органолептических свойств и внешнего вида пищевых продуктов и напитков. Все пищевые добавки не должны маскировать последствий использова- ния нестандартного сырья, проведения технологических процессов в анти- санитарных условиях и нарушения технологической дисциплины. Пищевые добавки делятся на 4 группы: 1. Добавки, регулирующие вкус и аромат пищевых продуктов и напит- ков (усилители вкуса и аромата, ароматизаторы, подсластители, замените- ли соли и сахара, кислоты, подкислители) или улучшающие цвет пищевых продуктов и напитков (стабилизаторы окраски, красители, отбеливатели). 2. Добавки, регулирующие консистенцию и формирующие текстуру продуктов (гелеобразователи, загустители, пенообразователи, эмульгато- ры, наполнители и т. д.). 3. Добавки, повышающие сохранность продуктов питания и увеличива- ющие сроки их хранения (консерванты, защитные газы, антиокислители и их уплотнители, влагоудерживающие агенты, антислеживающие агенты, пленкообразователи, стабилизаторы). 4. Добавки, облегчающие и ускоряющие ход технологических и биотех- нологических процессов (ферментные препараты, разрыхлители, экстра- генты, осветлители, осушители, пеногасители, хлебопекарные и кондитерс- кие улучшители и др.). Большинство пищевых добавок имеют комплексные технологические функции, которые проявляются в зависимости от особенностей пищевой системы. Приведенная классификация основана на технологических функциях пищевых добавок, к которым не относят вещества и соединения, повышаю- щие пищевую ценность продуктов питания, например витамины, макро- элементы, аминокислоты.
Технология пищевых продуктов 53 К пищевым добавкам также относят «непищевые вещества», добавляе- мые в продукты питания, как правило, в небольших количествах для улуч- шения внешнего вида, вкусовых качеств, текстуры или для увеличения сро- ков хранения. Средн основных причин широкого использования пищевых добавок в про- изводстве продуктов питания следует назвать: 1. Современное, па мировом уровне, развитие торговли, приводящее к необходимости перевозки продуктов питания (в том числе скоропортя- щихся и быстро черствеющих) на большие расстояния. 2. Непрерывно повышающиеся требования современного потребителя к качеству и ассортименту продуктов питания при сохранении невысокой стоимости. 3. Создание новых видов пищевых продуктов и напитков, отвечающим современным требованиям науки о питании. 4. Разработка новой и совершенствование уже существующей техноло- гии новых и традиционных продуктов питания. Стандартизация пищевых добавок характеризуется такими требованиями: 1. Данная конкретная добавка должна быть проверена на безопасность для человека. 2. Добавка может быть рекомендована в рамках ее установленной безо- пасности и технологической необходимости при условии, что применение этого вещества не введет потребителя в заблуждение относительно типа и состава пищевого продукта и напитка, в которые оно внесено. 3. Для данной добавки должны быть установлены критерии чистоты, необходимые для достижения определенного уровня качества продуктов питания. При определении целесообразности и эффективности применения пи- щевой добавки как при производстве традиционных пищевых продуктов и напитков, где она ранее не использовалась, так и при создании техноло- гии новых пищевых продуктов и напитков, обязательно необходимо учи- тывать особенности пищевых систем, в которые вносится пищевая добавка, правильно определить этап и способ ее внесения, оценить экономическую и социальную эффективность ее использования. Следует отметить, что концепция рационального питания, одобреная экспертами ФАО/ВОЗ и принятая в Украине и Российской Федерации, предполагает необходимость поступления в организм среднестатистичес- кого человека (здоровый мужчина работоспособного возраста весом около 70 кг) определенного количества компонентов пищи. К ним относятся органические соединения и минеральные вещества, которые непосредст- венно или в преобразованном виде относятся к разрешенным к применению
54 Раздел 2 в пищевой промышленности Украины и РФ пищевым добавкам (их более 250). Из них более 200 пищевых добавок являются непосредственными учас т- никами обменных физиологических процессов, субстратами и регулятора- ми метаболизма. Это -- белки, витамины, аминокислоты, олигопептиды и производные их соединений, эфиры глицерина, фосфатиды и жирные кислоты, усвояемые красители, сложные и простые углеводы, минералы. В процессе метаболизма в организме человека, прежде всего пластическом и энергетическом видах обмена, остальные пищевые добавки не принима- ют активного участия. Большая часть таких добавок выводится из организ- ма после окисления, восстановления и гидролиза. Для оценки экологической безопасности пищевых добавок следует учи- тывать такие критерии: острая токсичность; метаболизм и токсикокинети- ка; генотоксичность и матагенность (способность вызывать в организме че- ловека наследственные изменения): репродуктивная токсичность, включая тератогенность, то есть способность вызывать аномалии в развитии плода и влияние на способность к воспроизведению потомства; субхроническая токсичность; хроническая токсичность, канцерогенность (способность вы- зывать раковые опухоли). Известно, что любое вещество может быть как безвредным, так и токсич- ным, что зависит от способа и количества его применения. Очень важную роль при этом играют: доза (количество вещества, поступающего в орга- низм); длительность потребления; режим поступления; пути поступления в организм человека. О токсичности пищевых добавок судят по клиничес- ким результатам их воздействия на живой организм подопытных животных. С целью гигиенической регламентации пищевых добавок на основе ток- сипатологических критериев международными организациями ООН (ВОЗ, ФАО и др.), а также органами здравоохранения отдельных госу- дарств приняты такие величины: 1 ДСП - допустимое суточное поступление: количество вещества, вы- ражаемое в миллиграммах на 1 кг массы тела в сутки, ежедневное поступ- ление которого в организм в течение всей жизни не оказывает негативного влияния на здоровье человека. 2 ПДК — предельно допустимая концентрация, то есть, предельно до- пустимое, с точки зрения безопасности для здоровья человека, количество пищевой добавки в продукте питания, выражаемое в миллиграммах на 1 кг продукта, которое регламентируется законом. ПДК характеризуется такой концентрацией, которая при ежедневном воздействии в течение длительного времени не вызывает у настоящего и последующих поколений заболеваний или отклонений в состоянии здо- ровья, обнаруживаемых современными методами медицинских исследо- ваний.
Технология пищевых продуктов 55 Расче! и обоснование предельно допустимой концентрации пищевой добавки в пищевых продуктах (ПДК, в мг кг) следует проводить по формуле: ПДК = ДСП • м р где ДСП — допустимое суточное поступление в миллиграммах на 1 кг мас- сы тела в сутки; М - средняя масса тела человека, кг; Р — количество продукта в суточном рационе (кг), в котором может содержаться регламентируемая пищевая добавка. При применении человеком пищевых добавок следует руководство- ваться принципом: «Запрещено все, что не разрешено». А поэтому исполь- зование в кулинарии, пищевой промышленности и т. п. пищевых добавок запрещено, если они нс прошли соответствующую проверку и не получили одобрения соответствующих органов. Международный опыт организации и проведения системных токсико- лого-гигиенических исследований пищевых добавок обобщен в специаль- ном документе ВОЗ «Принципы оценки безопасности пищевых добавок и контаминантов в продуктах питания». Очень важной проблемой при гигиенической регламентации пищевых добавок в продуктах питания является комбинационная токсикология и возможные химические взаимодействия между различными компонента- ми, что может вызвать нежелательный эффект. Следовательно, внесение различных добавок (особенно красителей) в пищевые продукты требует дополнительных исследований химического состава смеси. § 2.1. Классификация пищевых добавок Группировка пищевых добавок с учетом основ их классификации про- водится по технологическим фракциям и состоит из 5 групп: 1. Добавки, улучшающие цвет, аромат и вкус пищевых продуктов и на- питков. 2. Добавки, регулирующие консистенцию продуктов и напитков. 3. Добавки, способствующие увеличению сроков годности. 4. Добавки, ускоряющие и облегчающие ведение технологических про- цессов. 5. Добавки как вспомогательные материалы.
56 Раздел 2 § 2.2. Добавки, улучшающие цвет, аромат и вкус продуктов Известно, что главным критерием выбора продуктов и напитков потре- бителем является их цвет, аромат и вкус. Потребитель от каждого пищевого продукта и напитка ожидает аппетитного внешнего вида и, особенно, арома- та, а также привычного приятного вкуса. Веками человечество улучшало внешний вид, аромат и вкус своих пищевых продуктов и напитков, добавляя к ним соль, пряности, уксус и т. д. В дальнейшем, с развитием высокотехно- логического промышленного производства пищевых продуктов и напитков появилась необходимость добавлять к ним вещества, которые значительно улучшают такие показатели их качества, как цвет, аромат и вкус. Доказано, что цвето-, аромо- и вкусообразующие вещества, которые ес- тественным образом находятся в пищевом сырье, являются весьма нестой- кими. При определенных условиях промышленной переработки (высокая температура, холод, давление, вакуум и т. д.) и длительном хранении они часто улетучиваются и разрушаются. Исходя из этого, в пищевые продук- ты и напитки нужно добавлять аналогичные им вещества извне. Этим приемом следует пользоваться при создании технологии новых продуктов или для расширения ассортимента традиционных продовольст- венных товаров (кондитерских кремов, безалкогольных, слабоалкогольных и алкогольных напитков). Красители. Огромное значение для потребителя имеет цвет пищевого продукта и напитка. Этот показатель характеризует не только свежесть и ка- чество продукта, но и необходимые параметры его узнаваемости. Известно, что за цвет продукта и напитка отвечают присутствующие в них красители, которые могут содержаться естественным образом (морковь, свекла, яичный желток, тыква и др.) или могут быть добавлены в процессе технологической переработки. Добавленные красители восстанавливают природную окраску, утраченную в процессе обработки соответствующего пищевого сырья и хра- нения. Красители повышают интенсивность природной окраски; окрашива- ют бесцветные продукты и безалкогольные напитки, придавая им привлека- тельный вид и цветовое разнообразие. Все красители делятся на органические и неорганические; на жироводо- растворимые и пигменты (нерастворимые ни в воде, ни в жире). Красителями не считаются природно окрашенные пищевые продукты, также как и натуральные соки (особенно томатный, шпинат, молотые сухие свекла, морковь, тыква и т. п.). Подразделяются красители на натуральные и синтетические. Выделяют натуральные красители физическими способами из растительных и животных
Технология пищевых продуктов 57 источников или подвергают их химической модификации для улучшения технологических и потребительских свойств. Целый ряд красителей полу- чают не только их выделением из природного сырья, но и синтетически. Например. [3-каротин, полученный из моркови, по своему молекулярному строению соответствует [3-каротину, полученному микробиологическим или химическим путем. Следует отметить, что натуральный [3-каротин на- много дороже микробиологического или химического и поэтому редко ис- пользуется в пищевой промышленности как краситель. Для натуральных пищевых красителей сырьем могут быть цветы, ягоды, листья, корнеплоды, овощи, фрукты и т. д., а также отходы переработки рас- тительного сырья на консервных и винодельческих заводах. Содержание красящих веществ в растительном сырье зависит от клима- тических условий произрастания, состава почвы и времени сбора плодов и ягод. Современные технологические процессы позволяют получать пре- параты натуральных пищевых красителей с заданными свойствами и стан- дартным содержанием основного красящего вещества. По химическим и биохимическим свойствам красящие вещества природ- ного происхождения чаще всего относятся к флавоноидам (флавоны, антоци- аны, флавонолы) и каротиноидам. Кроме того, широко распространены в приро- де хлорофилл, бетанин, рибофлавин, кармин, пигменты (сахарный колер) и др. К синтетическим пищевым красителям относятся органические соеди- нения, которые не встречаются в природе и являются искусственными. Они подразделяются на азокрасители, триарилметановые, ксантановые, хиноли- новые, индигоидные. Все они относятся к натриевым солям. Синтетические пищевые красители прекрасно растворяются в воде, что позволяет вносить их в продукт или напиток в виде водных растворов или растворов в жидких компонентах продукта. Для окрашивания драже используют пигменты. Синтетические пищевые красители дешевле натуральных. Они менее чувствительны к условиям технологической переработки и хранения, дают яркие и легко воспроизводимые цвета. Применяют красители при произ- водстве различных кондитерских изделий, безалкогольных, слабоалко- гольных и алкогольных напитков, мясных продуктов, консервов, рыбных продуктов, продуктов быстрого приготовления, чипсов, соусов и т. д. Отбеливатели. Отбеливающие вещества предотвращают и устраняют нежелательное окрашивание продукта и напитка, вызванное химической реак- цией между его компонентами. По своей химической природе отбеливате- ли относятся к окислителям или восстановителям. Химическое действие окислителей основано на выделении ими активного кислорода или хлора, которые взаимодействуют с нежелательными красящими веществами про- дукта, превращая их в неокрашенные соединения.
58 Раздел 2 Химические действия восстановителей (диоксида серы, сульфатов) за- ключаются в замедлении процессов ферментативного и неферментативно- го побурения. Окислители проявляют и другое действие, являясь, прежде всего, консервантами. Восстановители — антиокислителями. Применяются отбеливающие вещества при отбеливании муки, зерна, крахмала, орехов, бобовых культур, желатина, рыбных консервов, маринадов, крабового мяса, тресковых пород рыб, кишек, отдельных сортов сыра и т. и. Стабилизаторы окраски. Функции стабилизаторов окраски заключа- ются в сохранении природной окраски пищевых продуктов и напитков при их переработке и хранении или замедлении нежелательного изменения ок- раски. Изменение окраски пищевого продукта и напитка при переработке и хранении могут вызывать кислород, окислительно-восстановительные процессы, кислоты и основания, гидролиз, полимеризация или другие хи- мические реакции, а также действия различных ферментов. Применяются стабилизаторы окраски при производстве мясопродуктов, колбасных изделий, продуктов переработки фруктов, овощей и ягод (консер- вы, сухофрукты, соки, пульпы, пюре, свежеизмельчеиные фрукты, ягоды и овощи и т. и.), сухих молочных продуктов, яичного порошка, плавленых сыров, вина, сока белого винограда и полупродуктов сахарного производства. Пищевые продукты и напитки, окраску которых необходимо стабилизиро- вать, и, соответственно, стабилизаторы окраски делятся на три большие группы: Группа А. В мясной промышленности стабилизаторы окраски необхо- димы для стабилизации красного цвета мясопродуктов. Так обработка мяса нитритом натрия приводит к образованию нитрозомиоглобина, который обеспечивает нужный цвет при хранении, варке и запекании. При добавле- нии таких восстановителей, как аскорбиновая кислота, ее соли и эфиры не только ускоряют процесс образования красного цвета, но и увеличивают срок хранения продукта. Группа Б. Растительное пищевое сырье, которое содержит хлорофилл, при переработке склонно к вымыванию зеленой окраски. Если добавлять при этом небольшое количество ионов меди, окраска возвращается. Для со- хранения зеленой окраски подвергаемых термообработке овощей, фруктов и ягод часто используют монофосфат натрия, который также поддерживает оптимальную для сохранения окраски кислотность среды (pH = 6,8...7,0). Для этих целей предпочтительно использовать смесь карбоната магния с фосфатом натрия. Группа В. Известно, что ряд продуктов и напитков из растительного сырья склонны к ферментативному и неферментативному побурению. Фер- ментативное побурение вызывают вещества коричневого цвета, образую- щиеся в ходе реакций катализируемыми ферментами. Для предотвращения
Технология пищевых продуктов 59 ферментативного иобурения необходимо инактивировать иди разрушить со- ответствующие ферменты. При этом используют: добавку ингибиторов (ас- корбиновая кислота, диоксид серы или сульфиты): повышение кислотнос- ти среды добавкой кислот или ферментацией; связывание ионов металлов. Необходимым условием ферментативной реакции является наличие кофакторов, роль которых выполняют свободные ионы металлов Си, Fe, Са, Zn и Mg. Если эти ионы перевести в растворимые комплексы, фермен- ты работать не будут. Неферментативньгм побурением называют целую группу реакций, которая включает образование карбонильных полупродуктов, а также полимерных ко- ричневых пигментов. К этой группе принадлежит реакция меланоидинооб- разования — взаимодействие редуцирующих сахаров с аминокислотами. Известно, что диоксид серы, сернистая кислота и ее соли предотвраща- ют как ферментативные, так и неферментативные потемнения пищевых продуктов и напитков. Они действуют более эффективно, потому что, в от- личии от других восстановителей, обладают способностью очень быстро проникать сквозь клеточную мембрану. Пищевые ароматизаторы. Это — добавки, вносимые в пищевой продукт или напиток для улучшения их аромата и вкуса. Пищевые ароматизаторы представляют собой вкусоароматические вещества или их смесь с раство- рителем или сухим наполнителем. В состав ароматизатора входит традиционное пищевое сырье и пищевые добавки, в том числе и концентрированные. Соки, сиропы, варенья, вина, коньяки, ликеры, а также пряности (свежие, сухие и механически обработан- ные) не относятся к ароматизаторам, так как указанное сырье может приме- няться как пищевой продукт или напиток — типичный ингредиент пищи (его нельзя считать добавкой). Все ароматизаторы подразделяются на натуральные, идентично нату- ральные и искусственные. Натуральные ароматизаторы включают в себя натуральные ароматические компоненты, то есть химические соединения или их смеси, выделенные из натурального сырья с применением физичес- ких методов, а также полученные с помощью биотехнологии. Разновиднос- тью натуральных ароматизаторов являются эссенции — водно-спиртовые вытяжки или дистилляты летучих веществ из растительного сырья. Идентичные натуральным ароматизаторы имеют в своем составе минимум один искусственный компонент, идентичный натуральному, и могут содержать несколько натуральных компонентов. Идентичные натуральные компонен- ты — это химические соединения, идентифицированные в сырье растительно- го или животного происхождения, но полученные химическим синтезом или выделенные из натурального сырья с применением химических методов.
60 Раздел 2 Искусственные ароматизаторы в своем составе имеют минимум один искусственный компонент, а также могут содержать натуральные и иден- тичные натуральные компоненты. В целом, это химические соединения, не идентифицированные до настоящего времени в сырье растительного или животного происхождения и полученные путем химического синтеза. Применение всех видов ароматизаторов позволяет: 1. Создать технологию широкого ассортимента пищевых продуктов, от- личающихся ио вкусу и аромату, на основе однотипной продукции: леден- цовой карамели, мармелада, безалкогольных и слабоалкогольных напит- ков, желе, мороженого, йогуртов, жевательной резинки и др. 2. Восстановить вкус и аромат, частично утерянный при хранении или переработке - замораживании, пастеризации, стерилизации, консервации, концентрировании. 3. Стабилизировать вкусоароматические характеристики пищевой продукции вне зависимости от ежегодных колебаний качества исходного натурального сырья. 4. Усилить имеющийся у продуктов и напитков натуральный вкус и аромат. 5. Придать аромат продукции на основе некоторых ценных в питатель- ном отношении, но лишенных аромата видов сырья (продуктам переработ- ки сои и др.). 6. Придать аромат продукции, получаемой с использованием технологи- ческих процессов, при которых не происходит естественного образования аромата (приготовление пищи в микроволновых печах). 7. Избавить пищевые продукты и напитки от неприятных привкусов. Категорически не допускается использование ароматизаторов любых видов для маскировки изменения аромата пищевых продуктов, обуслов- ленного их порчей или недоброкачественностью сырья. Выпускаются ароматизаторы в виде жидких, сухих и пастообразных продуктов. Получают ароматизаторы в результате физических (экстрак- ция, дистилляция, растворение, смешение) или химических процессов. Усилители вкуса и аромата. Эти пищевые добавки усиливают (моди- фицируют) восприятие вкуса и аромата путем стимулирования окончаний вкусовых нервов, хотя сами усилители могут не иметь ни собственного за- паха, ни вкуса. В целом, усилители вкуса и аромата позволяют усилить, вос- становить и стабилизировать вкус и аромат или его отдельные составляющие, утрачиваемые при переработке и хранении пищевого продукта, а также смягчить отдельные нежелательные составляющие вкуса и аромата. Рыбонуклеиновые кислоты и их соли усиливают соленый, мясной, рыб- ный и другие гастрономические вкусы и ароматы, хотя сами не пахнут и не
Технология пищевых продуктов 61 имеют вкуса в обычной дозировке. Модификатором вкуса является также поваренная соль. Пищевым продуктам она не только придает соленый вкус, но и обладает свойствами усиливать их сладость, а также маскировать при- вкусы горечи и металла. Области применения усилителей вкуса и аромата: фруктовые соли, кон- дитерские изделия, продукты переработки овощей, фруктов и ягод, мясо- и рыбопродукты, продукты быстрого приготовления и др. Подсластители (интенсивные). К интенсивным подсластителям отно- сят пищевые добавки несахарной природы, применяемые для придания пи- щевому продукту сладкого вкуса. Эти добавки в сотни раз слаще сахара. Подсластители не требуют для усвоения организмом инсулина, не несут энергетической нагрузки, не вызывают кариеса. Они предназначены для производства низкокалорийных и диабетических продуктов питания. Ха- рактеристика вкуса подсластителей не полностью совпадает с профилем вкуса сахара, то есть сладость может наступать позже или раньше, сохра- няться дольше или исчезать почти сразу, иметь более сильные или слабые, чем у сахара, свойства, горьковатый, соленый или другие оттенки вкуса. А поэтому для приближения характеристики сладости в реальных пище- вых продуктах используют соответствующие смеси подсластителей, кото- рые совместно усиливают сладость продуктов и напитков. В процессе выбора подсластителя для продуктов с длительным сроком годности необходимо обращать внимание на его стабильность при хранении. Применяются подсластители при производстве безалкогольных напит- ков, жевательной резинки, соусов, при консервации фруктов и овощей, в молочной, хлебобулочной и кондитерской промышленности, а также при производстве столовых подсластителей для прямой продажи населению. Заменители сахара. Сахарозаменители придают пищевым продуктам и напиткам сладкий вкус, а также выполняют другие технологические функ- ции сахара и могут использоваться при производстве продуктов для больных сахарным диабетом. По своей химической природе сахарозаменители отно- сятся к полиспиртам. Фруктоза также относится к сахарозаменителям. По силе сладости сахарозаменители не очень отличаются от сахара и имеют следующие ориентировочные коэффициенты сладости (КС1): изомальтит — 0,4; ксилит — 0,9; лактит — 0,35; мальтитный сироп — 0,65; манит — 0,6; сор- бит — 0,55. Это позволяет получать продукт, аналогичный продукту с саха- ром не только по сладости, но и по консистенции. Сила сладости сахарозаменителей зависит от концентрации и наличия Других сладких веществ. Смеси сахарозаменителей друг с другом в опти- мальных количествах проявляют эффект организма (взаимного усиления
62 Раздел 2 сладости). В смесях сладких веществ достигается необходимый профиль сладости, достаточно близкий к профилю сладости сахара, чего не обеспе- чивают индивидуальные подсластители. Очень важной! областью использования сахарозамеиителей и их смесей с подсластителями является производство низкокалорийных и диабетиче- ских кондитерских изделий и мороженого. Рассчитывают дозировку сахарозамеиителей по коэффициенту сладо- сти, а затем уточняют по результатам дегустации. Вносят в продукт замени- тели сахара также, как сахар, -- в виде сиропа. Применяют подсластители при производстве безалкогольных напитков, мороженого, консервировании фруктов, ягод и овощей, в хлебопекарной и кондитерской промышленности, а также при прямой продаже населению. Подкислители. В пищевых продуктах и напитках подкислители вызыва- ют приятный кислый вкус. качестве подкислителей используются как органические, так и неорганические кислоты. К органическим кислотам отно- сятся фруктовые кислоты, то есть вещес тва, встречающиеся в соответству- ющих фруктах и ягодах. Это винная, лимонная, яблочная и другие кислоты. По числу атомов водорода (неорганические кислоты) или карбоксиль- ных групп (органические кислоты) различают одно-, двух-, трех- и много- основные кислоты. К пищевым одноосновным кислотам относятся соляная (НС1) и уксусная (СН3СООН); к двухосновным — серная (H2SO4) и янтар- ная (НООССН2СН2СООН); к трехосновным — фосфорная (H3PO/J и ли- монная (НООССН2С(ОН)(СООН)СН2СООН). Пищевой продукт или напиток имеет кислый вкус, когда pH < 4,5. То есть ощущение кислого вкуса пропорционально концентрации ионов водорода. Почти все кислоты, кроме кислого, могут иметь собственный вкус (лимон- ная), а могут обладать чистым кислым вкусом (фосфорная). Вот почему растворы разных кислот с одинаковым pH могут восприниматься по-разно- му, что характеризуется их кислотностью. Значительно влияет на восприятие кислого вкуса пищевого продукта и напитка присутствие буферных соединений, сладких и вкусовых веществ. Чтобы усилить ощущение кислого вкуса, необходимо увеличить вязкость продукта, то есть задержать его во рту и на языке. Применяются подкислители при производстве разных напитков, мари- нованных ягод, фруктов и овощей, фруктовых и ягодных сиропов, марме- ладов, рыбопродуктов, желе, твердой и мягкой карамели, кислых драже, жевательной резинки, фруктового мороженого и т. п. Заменители соли. Это вещества, которые придают продуктам соленый вкус. Обычная соль (хлорид натрия) придает продуктам привычный чис- тый соленый вкус. Однако при заболевании (почек, сердца, гипертонии
Технология пищевых продуктов 63 и т. п.) больным не рекомендуется употреблять соль из-за содержащегося в ней натрия. С целью сохранения для таких больных привычного вкуса знакомых продуктов необходимо использовать заменители соли, не содержащие ионов натрия: кальциевые, калиевые или магниевые соли органических и неорга- нических кислот. Такие соли имеют удовлетворительный соленый вкус, но не типичный вкус хлорида натрия. Используют заменители соли в основном при производстве диетичес- ких продуктов и напитков. § 2.3. Добавки, регулирующие консистенцию продуктов Наряду с цветом, ароматом и вкусом одной из важных узнаваемых ха- рактеристик пищевого продукта и напитка является его консистенция. Продукты и напитки в целом представляют собой коллоидные системы: су- спензии, эмульсии, пены, гели. Для их создания необходимы добавки с та- кими свойствами, как активность, запущенность, желируемость. Эмульгаторы. Это добавки, делающие возможным или облегчающие получение эмульсий и их стабилизирующие. Представляют собой эмуль- сии коллоидные системы из двух или более несмешивающихся фаз с разви- той поверхностью раздела между ними. То есть одна из фаз в виде жидкос- ти образует непрерывную дисперсионную среду, по объему которой дисперсная фаза распределена в виде мелких твердых частиц, капель или пузырьков (<10 1 см). Если дисперсной фазой является масло, что часто встречается в пище- вой промышленности, а дисперсионной средой — вода, то такая эмульсия относится к типу «масло в воде» (М/В) и называется прямой. К такой эмульсии относится майонез. В других случаях, эмульсия «вода в масле» (В/М) называется обратной. К такой эмульсии относится маргарин. Пищевые эмульгаторы представляют собой поверхностно активные ве- щества (ПАВ) — органические соединения, молекулы которых имеют ди- фильное строение, то есть содержат гидрофильные и гидрофобные атом- ные группы. Гидрофильные группы характеризуются полной растворимостью ПАВ в воде, гидрофобные (углеводородные) при высокой молекулярной массе способствуют растворению ПАВ в неполярных сферах. В смеси формиру- ется пограничный слой, благодаря которому снижается поверхностное на- тяжение и становится возможным или облегчается образование эмульсий.
64 Раздел 2 Действие эмульгаторов следует рассматривать шире. Образование про- странственных и электрических барьеров дополнительно стабилизнруе'1 эмульсии, т. е. предотвращает повторное слипание уже сформировавшихся частичек дисперсной фазы и повторное расслоение. Эмульгатор ускоряет образование эмульсий и стабилизирует тот их тип, в дисперсной среде которого он лучше растворим. Все эмульгаторы характеризируются многосторонним действием: они ответственны за взаимное распределение двух нссмешивающихся фаз. за консистенцию пищевого продукта и напитка, их пластичные свойства, вязкость и ощущение наполненности во рту. Применяют эмульгаторы для равномерного распределения нераствори- мых в воде ароматизаторов, эфирных масел, экстрактов и концентратов, пряностей в напитках и пищевых продуктах. Пенообразователи. К пенообразователям относятся эмульгаторы, которые создают условия для равномерной диффузии газообразной фазы в жидкие и твердые пищевые продукты. Пена - это тонкая дисперсия воздуха в жид- кости или твердом теле. Для образования иены используются поверхност- но активные свойства пенообразователей. Применяются пенообразователи при изготовлении кондитерских изделий, молочных коктейлей и пива. Загустители. Это добавки, увеличивающие вязкость пищевых продук- тов и напитков, загущающие их. Одновременно с этим, загустители улуч- шают и сохраняют структуру пищевого продукта, позволяют получать про- дукты с нужной консистенцией. Все это положительно влияет на вкусовое восприятие продукта и напитка. Загустители, благодаря способности уве- личивать вязкость водных сред, стабилизируют дисперсные системы (сус- пензии, эмульсии и пены). Загустители представляют собой гидроколлоиды, молекулы которых являются линейными или разветвленными полимерными цепями, сверну- тыми в клубки. Благодаря своим многочисленным полярным группам, особенно гидрок- сильным, загустители, добавленные в пищевой продукт и напиток, вступа- ют во взаимодействие с имеющейся в них водой. При этом полярные моле- кулы воды располагаются вокруг полярных групп загустителя. Макромолекулы, которые при набухании переходят в вытянутое состо- яние, в наибольшей степени увеличивают вязкость, так как гидродинами- ческое сопротивление вытянутых полимерных цепей является наибольшим. С увеличением длины цепи вязкость продукта возрастает экспотенци- ально. Применяемые в качестве загустителей гидроколлоиды, которые при- надлежат к группе полисахаридов, имеют растительное происхождение.
Технология пищевых продуктов 65 В пищевой промышленности применяют как натуральные полисахариды, так и модифицированные. Подразделяют полисахариды, полученные из растений, на экссудаты, смолы (защитные коллоиды, выделенные растением при повреждениях) и муку семян (резервные полисахариды растений). К модифицированным полисахаридам относят сложные эфиры, целлю- лозу и карбоксилметилцеллюлозу. К микробным полисахаридам относят ксантан. По химическому строению растительные гидроколлоиды подразделя- ются на три группы: 1) кислые полисахариды с остатками уроновой кислоты; 2) кислые полисахариды с остатками серной кислоты; 3) нейтральные полисахариды. В пищевой промышленности в качестве загустителей применяются кис- лые гидроколлоиды с остатками уроновой кислоты (например, трагакант и гуммиарабик), а также нейтральные соединения (например, камедь бобов рожкового дерева и гуар). Эффективность действия гидроколлоидов определяется не только со- ставом пищевого продукта, способом его получения и условиями хранения, но и структурными особенностями их молекул (длина цепи, степень раз- ветвления, наличие гликозидных связей). Большое значение имеет способ приготовления раствора (дисперсии), интенсивность и время перемешива- ния, температура, значение pH, присутствие электролитов, минеральных и гидратирующих веществ, например, сахара, возможность образования комплексов с другими соединениями, процессы распада, вызываемые фер- ментами и микроорганизмами. При совместном использовании двух и более загустителей проявляется синергический эффект: смеси загущают сильнее, чем можно было бы ожи- дать от суммарного действия компонентов. Применяются загустители в продуктах глубокой заморозки, в фрукто- вых наполнителях и других продуктах переработки фруктов и ягод, в фрук- товых и овощных консервах, различных растительных напитках, при изго- товлении диетических низкокалорийных продуктов. Гелеобразователи (желеобразователи и желирующие вещества). К ним относятся вещества (добавки), которые при определенных условиях спо- собны образовывать гели. Гели (желе) представляют собой дисперсные двухкомпонентные системы, в которых дисперсионной средой является жидкость. В пищевых системах это обычно вода, и гель называется гидрогелем. Дисперсной фазой является желеобразователь, полимерные связи которого образуют поперечно сшитую 5-8-913
66 Раздел 2 сетку. В такой сложной системе вода физически связана и полностью теря- ет подвижность. Вот почему консистенция пищевого продукта изменяется. Доказано, что четкого разграничения между гелеобразователями и загу- стителями не существует. Эти группы веществ представляют собой макро- молекулы с гидрофильными соединениями, которые вступают в физичес- кое взаимодействие с имеющейся в продукте водой. Практически гель является закрепленной формой коллоидного раство- ра, золя. Для того чтобы превратить золь в гель, необходимо, чтобы между распределенными в жидкость молекулами начали действовать силы, вызы- вающие межмолекулярную сшивку. Гелеобразователи способны выполнять функции стабилизаторов пены и средств для обработки виноматериалов. Применяются гелеобразователи при производстве фруктовых и ягод- ных наполнителей, мармеладов, желе, варенья, в кондитерской промыш- ленности, при производстве низкокалорийных продуктов, кисломолочных продуктов, молочно-фруктовых напитков, при производстве сгущенного молока и сливок, плавленых сыров и новых продуктов на основе эмульсий. § 2.4. Вещества, способствующие увеличению сроков годности пищевых продуктов Как только человек перешел к оседлому образу жизни, у него появилась потребность сохранять в течение определенного времени продукты пита- ния. Сначала человек это делал с помощью огня и дыма. Потом — с помощью соли, уксуса, в настоящее время — располагает арсеналом веществ, которые способствуют увеличению сроков годности пищевых продуктов и напитков. К этим веществам относятся большие классы пищевых добавок: консерван- ты, антиокислители, стабилизаторы, влагоудерживающие агенты и т. д. Та- кие вещества защищают продукты и напитки от самых разных видов их порчи: микробиологической, окислительной, изменения консистенции, физико-химических свойств, ухудшения органолептических характерис- тик и потери пищевой ценности. Консерванты. К консервантам относятся вещества, которые подавляют развитие микроорганизмов. Это дает возможность предотвратить микроби- ологическую порчу пищевых продуктов, что увеличивает сроки их годнос- ти в несколько раз. Если консерванты лишь предотвращают развитие неже- лательной микрофлоры, то вернуть испорченному продукту приемлемое качество они не могут. Консерванты условно делятся на собственно консерванты и вещества, об- ладающие консервирующим действием (помимо других полезных свойств).
Технология пищевых продуктов 67 Действие собственно консервантов непосредственно направлено на клетки микроорганизмов (замедление ферментативных процессов, синтеза белков, разрушение клеточных мембран и т. и.). Вторые отрицательно влияют на микробы, главным образом за счет снижения pH среды, активности воды или концентрации кислорода. Каждый консервант, соответственно, прояв- ляет антимикробную активность только в отношении части возбудителей порчи пищевых продуктов и напитков, то есть каждый! консервант имеет свой спектр действия. Вот почему эффективным является совместное ис- пользование нескольких консервантов разного спектра действия и сочета- ние консервантов с физическими способами консервирования (сушкой, на- греванием, охлаждением и т. д.). Добавки, обладающие консервирующим действием (сахар, уксус, пова- ренная соль, этиловый спирт, диоксид углерода и т. и.), используют в пище- вой промышленности и кулинарии обычно в количестве нескольких про- центов или десятков процентов. Установлено, что сахар проявляет антимикробное действие, начиная с концентрации примерно 60%. В целом, необходимая концентрация кон- сервирующих веществ определяется вкусовыми характеристиками готово- го продукта и напитка. Вещества, условно отнесенные к консервантам, — сорбиновая и бензой- ная кислоты, низин, диоксид серы и др. — используются в пищевой промы- шленности в гораздо меньшем количестве (менее 0,5%) и практически не влияют на органолептические показатели продукта. Обязательным условием эффективного использования любого консер- ванта является его равномерное распределение в продукте и напитке, луч- ше всего — растворение. Количество и стадия внесения консерванта опре- деляется технологическими регламентами и инструкциями. Выбор самого консерванта и его дозировки во многом зависит от степе- ни бактериальной загрязненности, условий хранения, физико-химических свойств продукта (pH, активность воды и др.), технологии его получения и желаемого срока годности. Защитные (инертные) газы. Инертные газы или их смеси защищают пищевой продукт от воздействия окружающей среды. Использование упа- ковки с защитным газом требует применения газонепроницаемых упако- вочных материалов (полимерные пищевые пленки и т. п.). Технология хранения продуктов и напитков в атмосфере пищевых газов вместо воздуха называется «упаковкой с регулируемой атмосферой». В це- лом, защитные инертные газы замещают воздух и таким образом уберегают пищевые продукты от контакта с кислородом, который участвует в процес- сах окисления компонентов и необходим аэробным микроорганизмам для 5*
68 Раздел 2 дыхания. Использование в пищевой промышленности защитных инертных газов предохраняет пищевые продукты и напитки от окислительной и мик- робиологической порчи. В обработанных защитными газами пищевых продуктах угнетаются толь- ко аэробные микроорганизмы. Однако на развитие патогенных анаэробов, вы- зывающих инфекции и интоксикации, защитные инертные газы не влияют. В качестве защитных газов обычно в пищевой промышленности исполь- зуют азот и диоксид углерода индивидуально или в смеси. Применяются защитные инертные газы при бункерном хранении муки, чая, пряностей, круп; при хранении добавок в потребительской упаковке, сыров, охлажденного светлого мыса и мясопродуктов, птицы, рыбы, ово- щей, фруктов, ягод, грибов, орехов, соков, безалкогольных напитков, хлебо- булочных изделий, полуфабрикатов из теста, жировых продуктов, сухих зав- траков, макаронных изделий, яиц и др. К защитным газам, разрешенным к применению в производстве пищевых продуктов и напитков, относятся: диоксид углерода, азот, аргон, гелий, оксид азота. Их чистота должна соответствовать существующим стандартам. Антиокислители. Это вещества (антиоксиданты, ингибиторы окисле- ния), которые замедляют процесс окисления пищевых продуктов и напит- ков, предохраняя главным образом фрукты, овощи, ягоды и продукты их переработки от потемнения. Они замедляют ферментативное окисление вина, пива и безалкогольных напитков и, тем самым, увеличивают сроки их годности в несколько раз. Антиокислители не допускают химических реакций кислорода воздуха с компонентами пищевого продукта, прерывая реакцию окисления (дезак- тивируя активные радикалы) или разрушая уже образовавшиеся перекиси. Чем выше дозировка антиоксидантов, тем больше срок годности продукта. Однако поднимать концентрацию антиокислителя выше 0,02% по техноло- гическим и гигиеническим соображениям нецелесообразно. Сам процесс окисления продукта является самоускоряющимся. А по- этому, чем раньше к продукту или напитку добавлен антиокислитель, тем большей эффективности от него можно ожидать. Следует отметить, что ес- ли скорость окисления продукта уже достигла своего порогового значения, добавлять антиоксидант бесполезно. Обязательным условием эффективно- го применения антиокислителей является обеспечение их полного раство- рения или диспергирования в продукте. Области применения стандартных антиокислителей (аскорбиновая кислота, аскорбат натрия, аскорбат кальция, аскорбат калия, сульфат ка- лия, фосфатиды и др.): пивоварение, виноделие, безалкогольная промыш- ленность, масложировая, консервная и кондитерская промышленности.
Технология пищевых продуктов 69 Синергисты антиокислителей. К ним относятся вещества, которые не обладают антиокислительным действием, но усиливают эффективность ан- тиокислителей. Это в основном кислоты и комплексообразователи, которые являются донорами водорода, необходимого для регенерации антиокисли- телей. В целом, действие комилексообразователей основано на связывании (перевода в неактивную форму ионов металлов, катализирующих окисление). Применяются синергисты совместно с антиокислителями в безалкоголь- ной промышленности, пивоварении, виноделии, производстве спиртосо- держащих кондитерских изделий и сыров. Стабилизаторы замутнения. Это вещества (добавки), которые сохраня- ют во взвешенном состоянии мелкодисперсные частицы замутненных жид- костей, представляющие собой суспензии частиц мути в жидкости пищевого продукта. Цель стабилизаторов замутнения заключается в предотвраще- нии осаждения частиц мути на дно или на поверхность жидкости. В безалкогольных и слабоалкогольных напитках замутняющими частица- ми могут быть мельчайшие частицы мякоти фруктов, ягод и овощей, эфир- ные масла или другие аналогичные вещества. Эффективными стабилизато- рами замутнения могут быть загустители, которые увеличивают вязкость жидкой фазы, тем самым затрудняя перемещение по ней частичек мути, то есть стабилизируя систему. Например, стабилизирующее действие кислого полисахарида на фрук- товый или ягодный соки с мякотью основано на нейтрализации образую- щимися при диссоциации отрицательно заряженными молекулами полиса- харида положительного заряда поверхности замутняющих частиц. Таким образом сокращается возможное взаимодействие между заряженными час- тицами замутнителя, способное вызвать флоакуляцию. Пищевые волокна (пектин) аналогично другим загустителям увеличи- вают вязкость замутненных напитков (например, ягодных, фруктовых и овощных соков), а также, обладая собственными отрицательными заряда- ми, нейтрализируют, подобно кислому полисахариду, положительный за- ряд на поверхности замутненных частиц. Все это эффективно предотвра- щает распад суспензии. В безалкогольной промышленности, ароматизации прохладительных напитков используют эфирные масла, полученные в основном из кожуры цитрусовых, которые имеют плотность меньше единицы. Они стремятся подняться на поверхность напитка и образовать там жирные пятна. Подбирая соответствующие эмульгаторы, можно увеличить плотность частиц масла, тем самым предотвратив расслоение напитка. Дозировка таких эмульгато- ров составляет 0,02...0,5%. Их действие можно усилить добавкой пектина.
70 Раздел 2 § 2.5. Добавки, ускоряющие и облегчающие ведение технологических процессов Такие вещества добавляются к продукту или напитку в процессе их про- изводства для достижения определенных технологических целей, ускоре- ния технологических процессов, облегчения их ведения (иногда без них осуществление технологического процесса вообще невозможно). В целом, значительная часть добавок, ускоряющих и облегчающих веде- ние технологических процессов, остается в пищевом продукте и напитке до его использования и употребления вместе с ними в пищу. Имеются и такие технологические добавки, которые разрушаются в процессе получения продукта. К ним относятся вещества, способствующие жизнедеятельности полезных микроорганизмов. Регуляторы кислотности. Это вещества, поддерживающие и устанавлива- ющие в пищевом продукте определенное значение pl I. Добавка пищевых кислот снижает pH продукта, добавление щелочей — увеличивает, а добавка буфер- ных веществ поддерживает pH на определенном заданном уровне. Компоненты буферной смеси всегда находятся в состоянии химического или биохимичес- кого равновесия. В такой системе значение pH слабо меняется при концентри- ровании, разбавлении и введении относительно небольшого количества ве- ществ, которые взаимодействуют с одним из компонентов буферной системы. В производстве пищевых продуктов и напитков чаще всего компонента- ми буферной системы являются слабая кислота (основание) и ее соль с сильным основанием (кислотой). В процессе добавки солей слабых кис- лот (ацетата натрия) или оснований (хлорида аммония) можно нейтрали- зовать сильнокислые и сильнощелочные растворы, то есть сделать их сла- бокислыми и слабощелочными. В современном и перспективном производстве пищевых продуктов и на- питков установление и поддержание определенного оптимального значения pH имеет очень большое значение. Низкое значение pH способствует про- длению сроков годности продукта, так как создает неблагоприятные усло- вия для развития микроорганизмов и усиливает действие консервантов. Эмульгирующие соли. В производстве к ним относят вещества, добав- ление которых способствует образованию эмульсий, однако эмульгаторами являются не сами эти вещества, а продукты их взаимодействия с белковы- ми молекулами субстрата. Средства для капсулирования. Это вещества, добавление которых в про- дукт способствует образованию защитного обволакивающего слоя в форме капсул или микрокапсул на поверхности пищевых компонентов, благодаря чему увеличивается срок годности последних.
Технология пищевых продуктов 71 Средства для капсулированпя защищают продукт от атмосферных воз действий (света, ультрафиолетового излучения, влаги, окисления, высыха- ния), предотвращают реакции между отдельными компонентами пищевого продукта, а также позволяют переводить водорастворимые вещества в мас- лодиспергируемую форму и наоборот. Капсулированию подвергаются твердые, жидкие и газообразные веще- ства, а капсулированные жидкости можно перерабатывать как порошки. В качестве средств для каисулпрования обычно используют различные крахмалы и желатин. Капсулы из крахмала наполняют порошкообразными пищевыми веществами. Различают жесткие и мягкие желатиновые капсулы. Первые наполняют порошкообразными веществами, вторые -- жидкостями и эмульсиями (эфирными маслами или рыбьим жиром). Области применения: для сохранения качества растительных масел, ви- таминов, ферментов, пряностей и их экстрактов, ароматизаторов и арома- тических веществ. Пеногасители и антивспенивающие агенты. Эти вещества (добавки) ны определенных стадиях ряда технологических процессов производства пи- щевых продуктов и напитков предотвращают или снижают образование пе- ны. Пеногасители полностью разрушают уже образовавшуюся пену. В результате применения пеногасителей и антивспенивающих агентов ускоряется и облегчается ведение таких технологических процессов, как фильтрование, перекачка продукта любыми насосами, дозирование и роз- лив жидкостей в бутылки, банки и другую посуду. Антивспенивающие агенты замещают пенообразователи на границе по- верхности раздела газовой и жидкой фаз и, образуя там непроницаемую по- верхностную пленку, повышают при этом поверхностное напряжение. Они не должны растворяться в жидкостях, к которым добавляются. Отрицательно влияют на ценообразование жирные спирты, полисилок- саны, природные жиры и масла, полигликолиевые, моно- и диглицериды, полисорбаты, сложные эфиры сорбитана и жирных кислот. Дозирование этих добавок незначительно (достаточно несколько мил- лиграмм на 1 кг продукта). Доказано, что в конечных продуктах они отсут- ствуют или присутствуют в следовых количествах. Применяются пеногасители и антивспенивающие агенты при производ- стве фруктовых соков и других напитков в упаковках и бутылках, консер- вированных овощей, ягод, сиропов, фруктовых продуктов, варенья, марме- ладов и желе, растворимого кофе, пекарских дрожжей и т. п. Вещества, облегчающие фильтрование. К этим веществам относятся ос- ветлители, адсорбенты и флоакулянты. В целом, это инертные нерастворимые
72 Раздел 2 вещества, повышающие эффективность фильтрования, то есть облетающие' и улучшающие отделение твердых частиц от жидкостей (нива, воды, вина и т. и.) или газов при фильтровании, ускоряющие и делающие возможным удаление нежелательных замутняющих компонентов из жидкостей, преимущественно из таких напитков, которые длительное время должны оставаться прозрачными. Вещества (добавки), облегчающие фильтрование, не должны изменять химический и биохимический состав фильтруемого вещества. Они прида- ют фильтрующему слою необходимую прочность и регулируют оптималь- ный размер пор. Они способны также разрыхлять осадок, образующийся на фильтре, и уменьшать забивание пор фильтра. С помощью осветлителей удаляют мелкодисперсные и коллоидные компоненты, которые невозможно фильтровать. Они связывают мельчай- шие мути и оседают вмес те с ними. Принцип действия и эффективность освет- лителей может быть очень разным: коагуляция или образование труднораст- воримых соединений с ионами металлов. К адсорбентам относятся твердые нерастворимые вещества, которые, благодаря большой удельной поверхности, могут селективно адсорбировать определенные вещества из жидкости и вместе с ними выпадать в осадок или десорбироваться другими веществами и выводиться. Коагуляция - это превращение золя (коллоидного раствора твердого вещества) в гель, сопровождающееся флоакуляцией. Такие превращения могут быть вызваны добавкой коагулянтов (флоакулянтов). К осветлителям следует отнести также вещества, которые образуют с растворимыми металлами и ионами металлов труднорастворимые соеди- нения, выпадающие в осадок, и могут быть отфильтрованы от водных раст- воров. Осветлители в готовом конечном продукте полностью отсутствуют. Вспомогательные фильтрующие материалы добавляются к фильтрую- щей жидкости (например, к пиву) в виде суспензий или образуют дополни- тельный слой на фильтре. При этом в производстве чаще всего используют целлюлозу, кизельгур и перлит. Сам процесс фильтрования может иметь целью не только очистку жид- кости, но и получение твердых веществ. Например, ультрафильтрация яв- ляется методом фракционирования и концентрирования белков с помо- щью полимерных мембран. Экстрагенты. Это жидкости или сжиженные газы, которые способны экстрагировать из растительного сырья определенные его компоненты. Экс- трагент и экстрагируемые вещества при этом во взаимодействие не вступа- ют. В конце процесса экстрагирования экстрагент удаляется перегонкой. Существует три вида экстракции: • жидкостью из твердого вещества;
Технология пищевых продуктов 73 • жидкостью из жидкости; • сжиженным газом из твердого вещества. В качестве жидких экстрагентов в пищевой промышленности чаще все- го применяют этиловый спирт, воду, пищевые растительные масла, гексан и другие углеводороды (в том числе хлорированные). В качестве сжижен- ных газов ~ диоксид углерода, окись азота или пропан. Процесс экстракции проводят в специальных аппаратах — экстракторах самой различной конструкции непрерывного или периодического дейст- вия. В пищевой промышленности экстракция применяется для выделения необходимых компонентов, например ароматических, или для удаления не- желательных горьких веществ. Области применения — самые различные: получение сахара из сахарной свеклы, получение ароматических веществ и эфирных масел из раститель- ного сырья, получение экстрактов пряностей, экстрактов хмеля, натураль- ных красителей, удаление спирта из напитков, никотина из табака, кофеи- на из кофе. Катализаторы гидролиза и инверсии. К ним относятся вещества-добав- ки, которые катализируют расщепление белков, крахмала и сахарозы. Ката- лизаторами гидролиза и инверсии чаще всего являются кислоты: неорга- нические (соляная, серная) и органические (лимонная и др.), щелочи и ферменты. При этом белки можно расщеплять до пептидов, а затем — до аминокислот; крахмал — до декстринов, которые можно расщепить до мальтозы, которая тоже расщепляется до глюкозы; сахарозу — до инвертно- го сахара (глюкозы и фруктозы). Гидролитическое расщепление сахарозы до инвертного сахара называется инвертированием или инверсией. Белковые гидролизаты, аминокислоты, полученные кислым химичес- ким гидролизом белка и добавленные к пищевому продукту, придают ему специфический вкус или усиливают его собственный. В качестве катализа- тора гидролиза используют соляную кислоту. Для пищевой промышленности большое значение имеют продукты рас- щепления углеводов в присутствии разбавленных кислот. В качестве сырья используют крахмалы (картофельный, кукурузный, рисовый, пшеничный). Гидролиз протекает по такой химической реакции: (С6Н10О5)л + (п-1)Н20 —> п.С6Н12О6. В качестве химических катализаторов расщепления углеводов исполь- зуют серную и соляную, а также азотную и уксусную кислоты (дозировка 0,1...0,3% в перерасчете на крахмал). Применяются катализаторы гидролиза при производстве глюкозных, мальтозных, глюко-фруктозных сиропов, декстринов, инвертного сиропа в кондитерском производстве и т. д.
74 Раздел 2 Вещества добавки, способствующие жизнедеятельности полезных ми- кроорганизмов. В ходе биотехнологических процессов при дрожжевом броже- нии получают хлеб, вино, пиво. квас, спирт. Обмен веществ и развитие клеток микроорганизмов невозможно без питания: воды, углерода. азота, минераль- ных веществ, микроэлемен тов, ви таминов, аминокисло т, пиримидина и пурина. Гетеротрофные микроорганизмы требу ют органических источников уг- лерода, которыми являются моносахариды (фруктоза, глюкоза, галактоза и др.), дисахариды (сахароза, лактоза, мальтоза, целлобиоза), трисахариды (раффиноза), полисахариды, олиго- и полипептиды, аминокислоты, а так- же природное сырье: шрот, мука, картофель, свекла, целлюлоза. Сегодня в качестве источника углерода используют гидролизаты крахмала и целлю- лозы. сахарную мелассу, спирт и др. Доказано, что плесневые грибы растут и развиваются преимущественно в сахаросодержащих средах, а микроорганизмы в белоксодержащих. Из минеральных веществ самыми важными для микроорганизмов явля- ются фосфор, сера, калит’], кальцит'), магнии и натрий, а также микроэлемен- ты: кобальт, марганец, медь, цинк, молибден, хром, никель, ванадий, бор, селен, кремний, вольфрам, хлор и йод. Вносятся они в субстрат в виде не- органических солей. Необходимым условием развития микроорганизмов являются витамины, которые входят в состав коферментов (Вь В2, В6, В]2. биотин, фолиевая кислота и др.). Области применения: производство вин. нива, кваса, спирта, кисломо- лочных и хлебобулочных изделий и др. Ферменты и ферментные препараты как добавки. Ферменты — при родные биологические катализаторы белкового происхождения. Они спо- собны значительно ускорять биохимические реакции, протекающие в жи- вотном и растительном мирах. Ферменты по сравнению с небиологическими (химическими) катализа- торами имеют ряд преимуществ: 1. Скорость ферментативного катализа на несколько порядков выше (от 10! до 10Д. 2. Большинство из них отличается исключительно высокой субстрат- ной специфичностью. 3. Ферменты катализируют реакции в мягких условиях (при нормаль- ном давлении, температуре от 20 до 70° С, pH от 4 до 9). Получают ферментные препараты в большинстве случаев с использовани- ем микроорганизмов — активных продуцентов соответствующих ферментов. Ферментные препараты позволяют не только значительно ускорить биотех- нологические процессы, но и увеличить выход готовой продукции, повысить ее качество, экономить ценное сырье, улучшать условия труда на производстве.
Технология пищевых продуктов 75 В технологии пищевых продуктов шчюльзуютоя ферментные препара- ты с ами. юли ] ической. upoieo.in i ической. диполи i плоской и онтической ак тивностью. Области применения: пивоварение, винодельческая и спиртовая про- мышленности. производство фруктовых, ягодных и ОВОЩНЫХ соков, чая, хлебобулочных изделий, дрожжей, сыра, творога, мясо- и рыбопродуктов, переработка крахмала, производство бс'лковых пиролизатов, инвертного сиропа и др. § 2.6. Биологически активные добавки Биологически активные вещества (БАВ) — ото особая группа соединений, которые оказывают выраженный физиологический эффект в минималь- ных количествах. К БАВ относятся алкалоиды (азотосодержащие органи- ческие вещества), гормоны и гормоноподобные соединения, витамины, мик- роэлементы, биогенные амины, нейромедиаторы и вещества, которые имеют фармакологическую активность. На основе биологически активных ве- ществ разрабатываются биологически активные добавки. Биологически активные добавки (БАД) к продуктам и напиткам — это природные или аналогичные природным фармакологические комплексы, необходимые для обеспечения физиологически оптимального функциони- рования человеческого организма, которые человек в современных услови- ях не получает с пищевыми продуктами. БАД по своей природе могут быть продуктами растительного, животно- го, минерального, микробного происхождения или иметь комбинирован- ный состав. Они способны компенсировать дефицит в питании современ- ного человека и расширить рацион необходимыми организму витаминами, микроэлементами, пищевыми волокнами и другими ингредиентами. При потреблении БАД человек получает широкий комплекс нативных природных соединений, и они действуют па его организм намного мягче и продолжительнее, чем синтетические или монолечебные вещества. Они аб- солютно нетоксичны, лучше переносятся организмом, не вызывают ослож- нений и аллергических реакций. БАД часто снимают отрицательные по- следствия, которые возникают в результате использования синтетических лекарственных веществ. В БАД большинство веществ играют важную роль в усилении всасывания веществ основных компонентов, регулируют их ме- таболическую и терапевтическую эффективность. Отличие БАД от продуктов питания в том, что употребление с продуктами необходимых элементов сложно контролировать, поскольку в свежих овощах, фруктах и ягодах может содержаться достаточное количество необходимых
76 Раздел 2 компонентов, но при хранении и гермической обработке их содержание значительно уменьшается. Содержание необходимых человеку комнонеитов в ЬАД строго контро- лируется. отмечается в определенных технологических инструкциях и при хранении не изменяется. Современные продукты питания не способны обеспечить организм необходимыми биологически активными веществами в нужном количестве. При использовании ЬАД это возможно. Нс следует смешивать ЬАД общего назначения с нишевыми добавками, которые являются химическими или природными соединениями и отдель- но не употребляются, а добавляются в нишевые продукты для улучшения их качественных показателей. биологически активные добавки к пищевым продуктам и напи ткам явля- ются важным элементом на пути укрепления здоровья человека, профилакти- ки лечения многих заболеваний. Установлено, что применение ЬАД в пище- вых продуктах и напитках помогает в профилактике диабета, атеросклероза и сердечно-сосудистых заболеваний, рака и других заболеваний, которые оп- ределяют уровень смертности в большинстве развитых стран мира. БАД к пище уже много десятилетий широко используют во всем мире. Благодаря этому, в Японии, где БАД применяют более 50 лет, - наивысший уровень долголетия; в США БАД применяют около 20 лет и продолжитель- ность жизни постоянно увеличивается. По данным института питания РАМН, поливитаминные препараты, ко- торые относятся к БАД, каждый день принимают не более 3% населения Украины и России, в то же время в Европе — не менее 50%, в США — 80%. За последние несколько лет 100 млн американцев начали применять их ре- гулярно. Если в 1977 г. на производство БАД было потрачено 3,7 млрд дол- ларов, то в 1999 г. — около 6 млрд. С позиции взаимодействия между БАД и организмом человека выделя- ют такие основные физиологические функции: • регуляция жирового, углеводного, белкового и минерального обменов; • активизация ферментных систем желудка человека. Следует отметить, что в состав многих БАД входят микроэлементы и витамины, в то же вре- мя магний входит в состав более 300 ферментов, цинк — в более, чем 200 ферментов, а витамин В6 — в более, чем 50 ферментных систем; • функция структурных компонентов для построения клеточных мемб- ран. Пищевые продукты и напитки вместе с БАД — единственный источник полиненасыщенных жирных кислот (ПНЖК), которые являются главным липидным компонентом всех без исключения клеточных мембран в орга- низме человека; • антиоксидантная защита организма; • обеспечение физиологических процессов дыхания;
Технология пищевых продуктов 77 • поддержание электролитного баланса, который зависит исключитель- но от поступления в организм кадия, кальция, натрия и магния; • поддержание кислотно-щелочного равновесия в крови; • гормоноподобное действие; • регуляция репродуктивной функции и физиологических процессов эмбриогенеза: • участие в процессах кроветворения; • с труктурное и функциональное обеспечение опорно-двигатслыюго ап- парата; • регулирование физиологических процессов био трансформации ксе нобиотиков. Основной функцией печени является биотрансформация и вы- ведение из организма большого количества токсических и чужеродных ве- ществ, включая и канцерогенные соединения; • поддержание натуральной желудочно-кишечной микрофлоры. БАД для этой физиологической функции должны содержать пищевые волокна, олигосахариды, пантотеновую кислоту и другие компоненты. БАД бывают разных видов: белки и аминокислоты; полиненасыщенные кислоты (ПНЖК) и фосфолипиды; углеводы, витамины, микроэлементы и их смеси. Большинство передовых врачей и ученых во всем мире доказали, что БАД определенного назначения - это идеальный безопасный и надежный путь укрепления здоровья человека, сохранения долголетия и обеспечения лечения разных заболеваний. БАД к пищевым продуктам и напиткам — это уникальная группа лечеб- ных средств, которые предназначены для применения как здоровыми, так и больными людьми. Регулярное употребление специальных пищевых БАД позволяет; • ликвидировать дефицит незаменимых пищевых веществ; • удовлетворить физиологические потребности в важных пищевых компонентах больного человека; • повысить стойкость организма к действию неблагоприятных факто- ров окружающей среды; • ускорить выведение чужеродных и токсических веществ из организма; • целенаправленно изменять обмен веществ в организме человека, вос- становить нарушенный гомеостаз. Применение БАД (соответственно физиологическим потребностям орга- низма) является эффективной формой первичной и вторичной профилак- тики, а также вспомогательной коррекции многих острых и хронических заболеваний. Для здорового образа жизни необходимы такие основные элементы; 1. Адекватное всестороннее продуманное питание.
78 Раздел 2 2. Режим двигательной активности. 3. Психологическая коррекция. 4. Отсутствие вредных привычек. 5. Регулярное употребление биологически активных добавок, которые являются не только безопасными, по сравнению с лекарствами, но и естест- венными для организма человека. Вместе с тем, не следует принимать БАД в дозах, которые превышают ре- комендованные. § 2.7. Биологически активные добавки к продуктам и напиткам Каждый продукт и напиток имеет свой биохимический и химический состав, который обуславливает соответствующее биологическое воздейст- вие на организм. Если бы человеку была необходима только энергия, то эту потребность можно было бы обеспечить одним крахмалом, сахаром или другими моносоединениями. Но такое обеспечение организма небезопасно для здоровья и жизни человека. Современная наука о питании - нутрициология (от лат. nutrikum — пи- тание и греч. logos — наука) доказала, что для роста, развития, сохранения здоровья, поддержания высокой трудоспособности, сопротивляемости орга- низма инфекционным и другим факторам окружающей среды необходимо экологически чистое, физиологически полноценное питание. Установлено и доказано в клинических условиях, что организм челове- ка для оптимального функционирования должен получать комплекс спе- цифически важных веществ (нутриентов). К ним относятся аминокислоты, витамины, макро- и микроэлементы, органические кислоты, фитокомпо- ненты, пищевые волокна и др. В самой природе не существует продукта или напитка, который бы со- держал все необходимые для человека компоненты (за исключением мате- ринского молока). И только комплексная комбинация разных продуктов и напитков в ежедневном рационе питания может обеспечить организм всем спектром необходимых нутриентов. В первую очередь это относится к таким микрокомпонентам продуктов, как витамины и микроэлементы. Физиологический процесс их усвоения и обмена веществ часто зависит от присутствия других пищевых веществ. И поэтому биологические свойства продуктов и напитков зависят от того, сколько нутриентов в них содержит- ся, в каком количестве и в каких пропорциях. Чтобы организм рационально использовал полезные свойства продуктов и напитков, которые употребляет человек, необходимо знать их химический
Технология пищевых продуктов 79 и биохимический состав, пищевую ценность, специальные и оптимальные приемы их технологической обработки, необходимо правильно составить рацион и придерживаться благоприятного для здоровья режима питания. Но сегодня обстоятельства жизни свидетельствуют о значительных не- достатках в питании. Наблюдается смена структуры питания за счет сокращения употребления наиболее ценных и необходимых продуктов и на- питков — молока и молочных продуктов, овощей и фруктов, рыбы и рыбо- продуктов, разных добавок из растительного сырья, богатых биологически активными веществами. В то же время увеличивается употребление хлебо- булочных изделий, картофеля, животного жира. Употребление натуральных продуктов уменьшается, а консервирован- ных с большим сроком хранения — увеличивается. Это приводит к значи- тельному снижению поступления в организм человека незаменимых мик- ронутриентов. Такая тенденция приводит к тому, что рацион человека, необходимый для покрытия энергозатрат, не может обеспечить жизненно важные суточ- ные физиологические нормы потребления незаменимых нутриентов, в пер- вую очередь витаминов, витаминообразных веществ, минералов, органиче- ских кислот, пищевых волокон и др. Одновременно, в условиях повышенной психоэмоциональной нагруз- ки и ухудшения экологической обстановки, потребность человека в микро- элементах как чрезвычайно важном защитном факторе значительно воз- растает. А поэтому для сохранения здоровья и профилактики заболеваний очень актуальной становится задача разработки рациона питания, который имел бы высокую пищевую ценность и не превышал энергозатраты современно- го человека. Важным аспектом этой проблемы является подбор рациона питания для больных людей с точки зрения комплексного подхода к лече- нию их заболеваний. Решение этой задачи, которая основывается на рекомендациях Всемир- ной организации охраны здоровья и национальных физиологических нор- мах нутриентов для разных категорий населения, диктует необходимость производства и употребления специальных продуктов и напитков с повы- шенной биологической активностью. Правовые аспекты этой проблемы в Украине отображены в Законе «О качестве и безопасности продуктов питания и продовольственного сырья» и в ряде подзаконных актов. Так, со- гласно Постановлению Кабинета Министров № 1187 от 30.07.1998 г., к спе- циальным продуктам питания относятся продукты, которые имеют диети- ческие и лечебно-профилактические свойства, биологически активные пищевые добавки, продукты детского питания и продукты питания для спортсменов.
80 Раздел 2 Продукты питания классифицируют ио таким показа гелям: 1. Диетические продукты — это специальные продукты, которые назна- чаются для замены в питании больных запрещенных по медицинским по- казателям продуктов и отличаются от них химическим и биохимическим составом или физиологическими свойствами. 2. Продукты лечебно-профилактического назначения — продукты пи- тания с соответствующими биологическими свойствами, благодаря которым они способствуют профилактике отрицательного действия факторов окру- жающей среды на организм человека и терапии соматических и инфекцион- ных заболеваний. 3. Продукты детского питания — это продукты, которые назначаются детям с периода рождения до 14 лет и отвечают физиологическим особен- ностям детского организма. 4. Продукты питания для спортсменов — это продукты питания и био- логически активные добавки к продуктам и напиткам, которые использу- ются спортсменами в период подготовки, соревнований или восстановления сил и не могут быть отнесены к фармакологическим методам коррекции ра- ботоспособности. 5. Биологически активные добавки к продуктам и напиткам (БАД) — это концентраты натуральных или идентичных натуральным биологически активных веществ, которые назначаются для непосредственного употребле- ния или введения в состав пищевых продуктов и напитков. БАД получают из растительного, животного или минерального сырья, а также химическим или биохимическим способом. К БАД относятся также бактериальные пре- параты, которые применяются для нормализации микробиоценоза желудка. Опыт показывает, что применение БАД может значительно улучшить состояние здоровья человека, притормозить процессы старения, усилить защитные функции организма, повысить трудоспособность. Однако, к со- жалению, часто лечебно-профилактические свойства БАД оценивают не по результатам клинических исследований, а исходя из их химического и био- химического состава, что не может быть фундаментом для оценки биологи- ческого действия БАД. Тем более, необъективная реклама новых продуктов, напитков и БАД вводит в заблуждение потребителей и приводит к ухудше- нию их здоровья. В рецептурах продуктов и напитков специального назначения, которые производятся в Украине, наиболее широко применяются такие натураль- ные биологически активные добавки полифункционального и диетическо- го назначения, как пектин, витапектин, меламин, спирулина, клетчатка пи- щевая, полисолодовые экстракты, дрожжи и соевые продукты. Пектины относят к пищевым волокнам, это сложные биополимеры углеводной природы, структурным элементом которых являются остатки
Технология пищевых продуктов 81 галактоуроповой кислоты. Наибольшее количество пектинов находится в ово- щах, фр\ кIах и ягодах. Высушенные пектины хорошо растворяются в горя- чей воде. Пектиновые вещества широко применяются во всех отраслях пищевой промышленности в качестве желирующей добавки, так как им свойственно гелеобразование. Следует отметить, что пектины способны образовывать соли, что обуславливает их применение в качестве профилактического средства для выведения ионов металлов. Таким образом, пектины можно использовать для терапии отравлений тяжелыми металлами. Они связыва- ют ионы кобальта, свинца и стронция. Минздравом Украины утверждена доза пектина для лиц, которые рабо- тают в неблагоприятных производственных условиях: 8... 10 г в сутки. Пектиновые вещества применяются также в медицинской практике для ле- чения различных заболеваний желудочно-кишечного тракта. Они способствуют значительному снижению концентрации холестерина в организме, сорби- руют и выводят продукты его метаболизма — желчные кислоты. Изготав- ливают пектины в основном из фруктов методом кислотной или щелочной экстракции, путем ферментативного гидролиза. Витапектин изготавливается в качестве натуральной добавки на основе ви- таминов, антибиотиков и экологически чистого фруктового пектина. Применя- ется витапектин для выведения из организма токсических веществ, радионук- лидов, тяжелых металлов, нормализации обменных процессов и оздоровления населения, которое проживает в зонах экологического загрязнения. Витапектин эффективно влияет на функции кроветворения, мозгового кровообращения, сердечно-сосудистой системы, работу желудка, кишечни- ка, печени, укрепляет капилляры организма, стабилизирует мембраны кле- ток, повышает защитные силы организма. Необычайно эффективным свойст- вом витапектина является его способность восстанавливать деятельность клеток организма, который получил лучевые повреждения, благодаря на- личию хорошо подобранных групп антиоксидантов. Если минеральные и угольные сорбенты вместе с радионуклидами аб- сорбируют важные для организма микроэлементы, то витапектин сам со- держит в своем составе богатый набор микроэлементов и витаминов. Применять витапектин необходимо при интоксикации, лучевых повреж- дениях, при нарушении обмена веществ, снижении иммунитета и работоспо- собности, заболевании пищеварительного тракта, кишечных отравлениях, при реабилитации после инфекционных и хронических заболеваний, при профилактике сердечно-сосудистых, аллергических и профессиональных за- болеваний, связанных с облучением; он предназначен для специалистов, ко- торые работают с радиоактивными веществами, пестицидами, токсинами и тяжелыми металлами. 6-8-913
82 Раздел 2 Производство витапекгина освоено на Киевской фармацевтической фа- брике АО «Фармация». Зародыши зерна пшеницы — эго природный поливитаминный концен- трат, эффективный источник белков, микроэлементов, витаминов, который восстанавливает нормальную жизнедеятельность человека, повышает защит- ные функции организма. Зародыши облегчают перенос физических и умст- венных нагрузок, снимают усталость, очищают организм от радионукли- дов и солей тяжелых металлов, укрепляют иммунитет, предупреждают аллергию. В состав зародышей входят: белки — 30%, жиры — 12%, углеводы — 40%, фитогормоны (регуляторы роста), двенадцать витаминов, богатый ком- плекс микро- и макроэлементов. Цикорий и цикорлат. Корень цикория содержит около 20% инулина и олигофруктоз. Они способны нормализовать липидный обмен, уменьшить риск сердечно-сосудистых заболеваний. Доказано, что инулин имеет анти- канцерогенную активность. Меламин — экстракт бурой морской водоросли (морской капусты), ко- торый содержит 150...300 мг/100 г йода, является необходимым для нор- мального функционирования щитовидной железы. Кроме того, меламин содержит в своем составе калий, кальций, железо, которые принимают уча- стие в выполнении важных функций организма, и биогенные микроэле- менты: ванадий, титан, молибден и др. В сухом остатке меламина содержат- ся также биологически активные углеводы. Спирулина — сине-зеленая тропическая водоросль, которая содержит 50...70% белка, витамины группы В, D, А, С, полиненасыщенные жирные кислоты, минеральные элементы (железо, кальций, магний, калий, натрий, марганец, селен и другие микроэлементы). Применяется спирулина в каче- стве пищевой добавки в питании детей, беременных женщин, спортсменов, а также для лечения заболеваний сердечно-сосудистой и нервной систем, печени, почек, желудка, кишечника, поджелудочной железы, злокачествен- ных опухолей кожи, слизистой оболочки. Спирулина укрепляет нервную систему, активирует синтез гормонов, обеспечивает мышцы гликогеном. Клетчатка пищевая изготавливается из продуктов переработки зерно- вых и других культур. В своем составе содержит целлюлозу, лигнины, пек- тин, витамины А, Е, В2, В6, РР, макро- и микроэлементы. Используется клетчатка пищевая в качестве натурального органического энтеросорбента. По сравнению с угольными сорбентами, она не выводит из организма макро- и микроэлементы. Обеспечивает условия для нормализации кислотно-ще- лочного баланса в кишечнике и желудке, развития природной микрофлоры. Связывает и выводит из организма слизи, шлаки, различного происхожде- ния токсины (тяжелые металлы, пестициды, радионуклиды и т. д.).
Технология пищевых продуктов 83 Клетчатка пищевая способствует нормализации уровня холестерина, желчных кислот, глюкозы, угнетает развитие гнилостных микробов, норма- лизует моторную функцию кишечника, активизирует вывод из организма пищевых масс, восстанавливает обменные процессы, оптимизирует защитные силы организма, сдерживает процессы старения и предупреждает желчно- каменную болезнь. Полисолодовые экстракты («Золотые зерна», «Надежда». «Целебный», «Витеке») — продукты из проросших зерен, которые применяются в молоч- ной, безалкогольной!, хлебопекарной и кондитерской промышленностях. Разработчиками технологий иолисолодовых экстрактов являются Инсти- тут педиатрии, акушерства и гинекологии, Национальный университет пи- щевых технологий и Киевский завод солодовых экстрактов, который! их вырабатывает из солодов разных злаков и бобовых культур с добавлением настоек лекарственных трав и плодов целебных растений. В состав полисолодовых экстрактов входит 15 незаменимых аминокислот, углеводы (мальтоза, фруктоза и глюкоза), минеральные вещества, особенно важные для развития и нормальной жизнедеятельности организма челове- ка (Са, Zn, Fe, Na, Си, К, Р), витамины (Bb В2, В3, BG, РР, Н, С), ферменты, фитогормоны и микроэлементы. Имея высокую биологическую активность, полисолодовые экстракты нормализуют процессы обмена веществ, повышают содержание гемоглоби- на в крови, понижают уровень холестерина, улучшают умственную и физи- ческую работоспособность, повышают сопротивляемость организма ин- фекциям и выводят радионуклиды из организма. Полисолодовый экстракт «Надежда» изготавливается из проросших зерен пшеницы, овса и ячменя и обогащен настойкой желчегонного лекарст- венного растения — тмина песчаного. В своем составе содержит 15 незаме- нимых аминокислот, углеводы, минеральные вещества, витамины, фермен- ты, фитогормоны и микроэлементы. Применяется в лечебном, лечебно-профилактическом и диетическом питании. Имеет высокую биологическую активность, выраженное желче- гонное действие, которое обеспечивает высокую эффективность при лече- нии и профилактике хронических заболеваний печени, желчного пузыря, органов пищеварения, мочеполовой системы. Натуральный продукт (добавка) лечебно-диетического питания «Золо- тые зерна» — полисолодовый экстракт, изготовленный из проросших зерен пшеницы, овса и ячменя, в своем составе содержит такие вещества природ- ного происхождения: незаменимые аминокислоты, углеводы (мальтозу, мальтотреозу, мальтотетраозу, глюкозу, фруктозу и др.), минеральные ве- щества (Са, Mg, Zn, Fe, Na, Си, К, Р), витамины (Вь В2, В3, В5, РР, Н, С), ферменты, фитогормоны, микроэлементы. 6*
84 Раздел 2 Полисолодовый экстракт «Целебный» имеет ярко выраженные антиги- ноксические свойства. Сотрудниками Института педиатрии, акушерства и гинекологии АМН Ук- раины совместно со специалистами фирмы «Новые микротехнологии» и работниками Киевского завода солодовых экстрактов разработана рецеп- тура и технология нового солодового экстракта-добавки «Витеке». Продукт защищен патентом и предлагается Минздравом Украины к применении) в пищевой промышленности. В состав «Витекса» входят пшеничный, ячменный, овсяный, кукуруз- ный и гороховый солоды. Результаты клинических исследований, прове- денных при участии 5000 пациентов (в том числе детей и беременных жен- щин), показали высокую эффективность этой добавки для профилактики и комплексного лечения заболеваний сердечно-сосудистой и дыхательной! систем, органов пищеварения и мочегонной системы. «Витеке» способствует нормализации липидного обмена и изофермент- ного спектра амилазы поджелудочной железы, имеет антигиноксическое действие, улучшает адаптогенные свойства организма. Он полезен при умст- венных и физических перегрузках, при беременности и снижении потенции. Целесообразность присутствия полисолодовых экстрактов в рационе питания человека доказана экспериментальными и клиническими исследо- ваниями, которые проводились на протяжении многих лет. Кроме того, поли- солодовые экстракты успешно применяются при производстве диетическо- го и лечебно-профилактического питания: хлебобулочных и кондитерских изделий, безалкогольных напитков и различных молочных продуктов. Дрожжи — незаменимая пищевая добавка в виде пищевого белкового концентрата, витаминизированной и ферментативно модифицированной его формы, дрожжевых экстрактов. Белковые концентраты из дрожжей характеризуются наличием до 75% белка, который вмещает все эссенции аминокислоты; в соединении с белка- ми животного происхождения можно получать полноценные белки в виде биологически активной композиции и молочно-дрожжевой композиции. Белковые концентраты содержат 8% минеральных элементов, витамины группы В и другие биологически активные вещества, которые имеют высо- кие функциональные свойства. Они используются отдельно или в составе функциональных добавок в качестве биологически активных консервов и пищевых концентратов. В качестве пищевых добавок предлагается использовать смесь амино- кислот и других веществ, полученных из дрожжей, — сахаромицетов. Соя и соепродукты. Сегодня соя является одной из главных сельскохо- зяйственных культур, которая играет активную роль в сложном процессе кругооборота веществ в природе, а в процессе фотосинтеза в ней образуются
Технология пищевых продуктов 85 экологически чистые вещества, которые удовлетворяют потребность человека в полноценном белке, витаминах и минеральных соединениях. Соя - уни- кальное продовольственное, лекарственное и кормовое растение, которое выращивают на всех континентах мира. Академик УААН А. О. Бабич назвал сою «природной фабрикой продо- вольствия, лекарств и кормов», поскольку она за один вегетационный пе- риод синтезирует все необходимые питательные вещества, полезные как для человека, так и для животных. Продукты питания, добавки к напиткам на основе сои имеют высокое содержание питательных веществ. В семенах сои содержится 38...40% белка, который на 88...95% является водорастворимой фракцией, включая легкорастворимые глобулины (60...80%), альбумины (8...25%) и труднорастворимые глютелины (3...7%). Белок сои используется в основном в качестве сырья для приготовления препаратов, которые стимулируют деятельность центральной нервной сис- темы, применяется для лечения сахарного диабета и лучевой болезни, рака, болезней печени, почек. Соевые белки улучшают состав крови, уменьшают вероятность инфарк- та миокарда, атеросклероза, гипертонии. Незаменимые аминокислоты сои повышают сопротивляемость организма. Кроме того, в семени сои содержится 20...28% жира, который является жизненно важным источником энергии для человека и животных. По пита- тельности соевое масло мало чем уступает коровьему маслу. Ценность мас- ла обусловлена высоким содержанием глицеридов, высокоэнергетических жирных кислот, которые редко встречаются в растениях. В семенах сои содержится 22...35% углеводов, в том числе моносахари- дов — 0,7...2,2%, сахарозы — 3,3... 13%, рафинозы — 3,3...3,7%, гемицеллюло- зы — 1,3...6,5%. Углеводы сои почти полностью усваиваются после ее прора- щивания в оптимальных условиях. При употреблении продуктов и добавок из сои важную роль играет пищевая клетчатка, на которую раньше не обра- щали внимания. Содержание ее в семени составляет около 3%. Рационы питания с низким содержанием клетчатки вызывают повышен- ную вероятность заболевания раком прямой кишки, разные формы расст- ройства функционирования пищеварения. Около 75% всей пищевой клет- чатки содержат соевые добавки, которые получают из семенной оболочки. Соевые семена являются богатым источником фосфатидов, содержание которых колеблется от 1,3 до 2,5%. Фосфатиды принимают активное учас- тие в процессах преобразования жиров в организме человека и животных, способствуют образованию белков и предотвращают их распад, повышают усвоение жиров и белков. Содержание неорганических веществ в зерне сои составляет 4,5...6,8%, в том числе калия 1,61...2,5%, фосфата — 0,51...1,09%, серы — 0,48%,
86 Раздел 2 кальция - 0,35...0.98. магния - 0.11...0.55%. натрия 0.15...0.62%. железа -- 0,01%. Микроэлементы входя т в состав ферментов семян сон. Эго природ- ные биологические активаторы и катализаторы, которые влияют на синтез белков, спиртов и углеводов, ('одержание микроэлементов в сое следую- щее, мг/кг сухих веществ: марганец — 30, медь — 12, бор — 13, цинк — 28. алюминий — 20. барий — 9, хром — 1,5, кобальт — 0,1, стронций — 0,2. Пищевые продукты и добавки из сои разделяются на две основные группы: неферментативные, то есть такие, при изготовлении которых не применяются процессы брожения и проращивания, и ферментативные, ко- торые получают в процессе ферментации основных компонентов сои. Приобретает популярность неферментативный продукт из сои — соевое молоко, которое изготавливается из замоченных и измельченных зерен. Для увеличения срока хранения соевое молоко превращают в сухой поро- шок, как и коровье молоко. Сухое соевое молоко используют в кондитерской промышленности, в качестве наполнителя мясных изделий, а также в произ- водстве разных напитков. Ферментация составных частей сои способствует увеличению срока хранения полученных продуктов и, главное, улучшает их качественные по- казатели. В процессе ферментации, благодаря гидролизу, происходит пре- образование определенного количества белка в аминокислоты, а крахма- ла — в сахара. Наличие новых веществ в продуктах из сои способствует их лучшему усвоению организмом человека. Кроме того, в процессе фер- ментации составных частей сои накапливаются витамины и ферменты. Ферментативные продукты из сои получают в результате деятельности определенных микроорганизмов и их ферментов. Соевые ферментирован- ные продукты легко усваиваются организмом. К этим продуктам и добав- кам относят: соус, соевую пасту, ферментативные целые бобы сои, фермен- тированный мякиш сои и сыр из сои. К современным продуктам и добавкам из сои относят: соевую муку, сое- вый белковый концентрат и соевый белковый изолят. Обезжиренная или полножировая мука из сои — основная белковая до- бавка, которая используется в хлебопекарной промышленности. Применение муки из сои в производстве мясных продуктов обусловлено такими фактора- ми: значительно улучшается качество и питательная ценность продуктов; возрастает интерес потребителей к таким продуктам, которые имеют цен- ные питательные и профилактические свойства. Это пищевые продукты с добавками компонентов из сои: сосиски, начинки для пирожков из фарша говядины, различные мясные консервы. Налаживается производство заменителей мясных продуктов продукта- ми переработки белка сои, которые по структуре, вкусу и цвету очень близ- ки к аналогичным мясопродуктам, а также продуктам детского питания.
Технология пищевых продуктов 87 § 2.8. Яичные продукты в качестве биологически активных добавок Лучшей питательной добавкой являются куриные яйца, которым при- надлежит ведущее место среди продуктов, имеющих высокую пищевую ценность. В состав яичных продуктов входят все биологически активные вещества, необходимые для жизнедеятельности человека. Это витамины (A, D, Е, К, В 12, В,, В3, В5, В6, биотин), аминокислоты (аргинин, гистидин, изолейцин, лизин, метионин, лецитин, валин, тирозин, триптофан, трео- нин), минеральные вещества (натрий, калий, магний, кальций, марганец, железо, медь, цинк, фосфор, хлор, фтор, йод, селен). Основной белок желтка яиц — фосфопротеид витален — является этало- ном биологической ценности но аминокислотному составу среди всех про- дуктов питания. Аминокислотный состав белковых веществ яиц позволяет рассматривать их как пищевые добавки, которые имеют природные радио- протекторные свойства, благодаря высокому содержанию серосодержащей аминокислоты — цистина. Остальные аминокислоты стимулируют жировой обмен в печени и повышают ее антитоксическую функцию. Связыванию ра- дионуклидов и выведению их из организма человека способствует также гли- цин и глутаминовая кислота, содержание которых в яичном порошке велико. Яичный жир, как по абсолютному составу незаменимых жирных кислот, так и по соотношению с другими жирными кислотами, относится к ценным природным жирам. Холестерин яичного желтка выполняет самые разнообразные функции в организме. Это поддержка процессов обмена в клетках, связывание и обезвреживание отравляющих веществ, которые поступают в организм или образуются в нем. В организме человека из холестерина образуется ряд биологически активных веществ: гормоны, витамины группы D и желчные кислоты. Куриные яйца не являются причиной развития атеросклероза, а наоборот, предупреждают его развитие. По содержанию биологически активных веществ, богатству и разнооб- разию химического состава, а также по вкусовым качествам яйца относят- ся к диетическим продуктам и добавкам к продуктам детского питания. § 2.9. БАД-«Эноант» Известны антибактериальные и антивирусные свойства виноградных вин. Антивирусный эффект красного вина сохраняется даже при 1000-крат- ном его разбавлении. Доказано, что в основу полезных свойств вина зало- жена антиоксидантная активность самого винограда. Но красные столовые
88 Раздел 2 виноградные вина содержат 9...14% этилового спирта и поэтому их упо- требление не всегда показано больным и противопоказано детям. II не каж дый здоровый человек захочет или сможет каждый день употреблять 0.5 л красного столового вина. Необходимы биологически активные пищевые добавки, которые имели бы антиоксидантную активность и содержали в своем составе полифенолы винограда. Сегодня установлено, что основной причиной повреждения клеток в орга- низме человека являются структурно-функциональные повреждения био- мембран клеток в результате перекисного окисления липидов, которые возникают при воздействии экологически неблагоприятных факторов хи- мической, физической, биологической природы, стрессовых ситуаций, про- воцирующих процессы свободно радикального окисления. Личные резер- вы антиоксидантной защиты организма человека зависят от структуры питания, физической активности, возраста, сезонных факторов, вредных привычек, хронических заболеваний и т. п. Если свободно радикальное окисление не компенсируется за счет резер- вов личной антиоксидантной защиты, процессы перекисного окисления липидов биомембран организма человека принимают разрушающий лави- ноподобный характер. А разрушение структуры биомембраны неизбежно приведет к нарушению обменных процессов и физиологических функций на уровне клеток, тканей, органов и в целом организма человека. Появля- ются болезни, среди которых следует отметить атеросклероз, ишемию орга- нов, бронхит, бронхиальную астму, ревматизм, сахарный диабет, стресс, ал- лергию, лучевую болезнь, нарушение обмена веществ, онкологические заболевания, иммунную недостаточность, болезни старения организма и др. Чтобы не допустить нарушения антиоксидантного баланса в организме человека, необходимо своевременно компенсировать недостаток личных ре- зервов антиоксидантной защиты за счет внешних источников антиоксидантов. Повышенная потребность в антиоксидантах возникает: • при неблагоприятных условиях проживания; • при особых профессиональных условиях труда (психоэмоциональ- ные перегрузки, стрессовые ситуации, работа в экстремальных условиях, действия ионизирующей радиации и токсических соединений и др.); • при особом физиологическом состоянии организма; • при интенсивной нагрузке или при недостаточной физической актив- ности; • при стрессовом состоянии; • при инфекционных заболеваниях; • при неинфекционных заболеваниях таких, как воспаление легких, бронхиальная астма, атеросклероз, ишемическая болезнь сердца, нейроток- сикоз;
Технология пищевых продуктов 89 • при острых и хронических бытовых и производственных интоксикациях: • при наличии вредных привычек курение, алкоголизм; • при побочном действии лекарств. Доказано, что прием больными биологически активных добавок, кото- рые содержат полифенолы винограда, позволяет поддерживать на соответ- ствующем уровне антиоксидантный статус организма и предупредить воз- никновение перечисленных выше болезней человеческого организма. В БАД «Эноант» содержится вся гамма флавоноидной и нефлавоноид- ной группы полифенолов винограда «Каберне-Совиньон», а также микро- элементы Zn, Си, Mg, Бе и др. Благодаря такому обеспечению, комплексная биологическая активность «Эноанта» — антибактериальная, антивирусная, РР-витаминная, антиоксидантная. Клинические и бактериологические исследования, проведенные на ка- федрах Крымского государственного медицинского университета, доказа- ли, что использование «Эноанта» способствовало улучшению сна, норма- лизации функций нервной системы и почек, уменьшению сердечной боли. Разработчиком «Эноанта» является Институт винограда и вина «Мага- рач» и ДП «Ялтакурорт». Контрольные вопросы: 1. Основные цели введения пищевых добавок в продукты питания. 2. Какие критерии следует рассматривать для оценки экологической безо- пасности пищевых добавок? 3. Какие пищевые добавки улучшают цвет, аромат и вкус продуктов питания? 4. Пищевые добавки, регулирующие консистенцию продуктов. 5. Добавки, способствующие увеличению сроков годности пищевых про- дуктов. 6. Добавки, ускоряющие и облегчающие ведение технологических процессов. 7. Биологически активные добавки и их роль в питании человека. 8. Какие биологические активные добавки применяются с продуктами и напитками? 9. Безопасность пищевых биологически активных добавок. 10. Характеристика специальных пищевых продуктов.
90 Раздел 3 Раздел 3. ТЕХНОЛОГИЯ МОЛОЧНЫХ ИЗДЕЛИЙ Промышленное производство молочных продуктов состоит из таких подотраслей; - производство цельномолочных продуктов (питьевые виды молока, сметана, творог кисломолочный, кисломолочные напитки, мороженое); маслоделие (масло сливочное и кислосливочное традиционного и не- традиционного химического состава); - сыроделие (сыры натуральные — твердые, мягкие, полутвердые, пере- работанные и т. п.); - производство молочных консервов (сгущенные стерилизованные, сгу- щенные с сахаром и сухие молочные консервы); - производство детских молочных продуктов (жидкие, пастообразные продукты, сухие смеси); - переработка вторичного молочного сырья (сухое вторичное сырье, ка- зеин и прочие белковые концентраты, заменители цельного молока, обез- жиренные молочные продукты и т. п.). Соответственно вышеупомянутым отраслям в молочной промышленнос- ти функционируют предприятия разной специализации; молочные заводы и молочные комбинаты, маслозаводы, сырзаводы, молочноконсервные комбинаты, предприятия детского питания, заводы сухого обезжиренного молока, предприятия-производители мороженого и др. Молочные продукты получают путем обработки сырья, во время ко- торой происходят химические, физические, микробиологические и биохи- мические процессы, которые подчиняются основным законам фундамен- тальных наук. Например, основными средствами обработки сырья в производстве питьевых видов молока являются термические процессы, а механическая обработка играет только вспомогательную роль. В произ- водстве кисломолочных продуктов преобладают микробиологические про- цессы; в производстве молочных консервов — физические процессы; в масло- делии основные процессы подчиняются законам физической и коллоидной химии. Цель применения основных процессов — это получение молочных про- дуктов, которые содержат или все компоненты молока, или их часть. В про- изводстве цельного питьевого молока, пастеризованного и стерилизован- ного молока, а также кисломолочных напитков используют все составные компоненты молока. Изготовление питьевых сливок, сметаны, кисломо- лочного сыра, масла, сыра и других продуктов предусматривает раздель- ную переработку жировых и белковых компонентов молока. Производство молочных консервов связано с сохранением всех сухих веществ в молоке после удаления из него влаги.
Технология пищевых продуктов 91 Молочное сырье имеет высокую нишевую и биологическую ценность и относительно высокую стоимость. Поэтому переработка сырья должна быть комплексной с максимальным выходом и минимальными потерями, а также с сохранением естественных свойств. § 3.1. Состав и свойства молока Молоко — это полноценный естественный пищевой продукт, в состав которого входит приблизительно 100 питательных веществ в сбалансиро- ванном соотношении, в том числе незаменимые аминокислоты и жирные кислоты, минеральные соли, витамины, молочный сахар и др. Химический состав коровьего молока существенно изменяется в зави- симости от породы животных, стадии их лактации, возраста, условий корм- ления и содержания, состояния здоровья, времени года и других факторов (табл. 3.1). Таблица 3.1 Химический состав коровьего молока Составные компоненты молока Содержимое, % Среднее значение Границы колебаний Вода 87,5 86-89 Молочный жир 3,4 2,8-5,0 Белки 3,25 2,5-4,0 Молочный сахар (лактоза) 4,5 4,0-5,0 Минеральные вещества 0,7 0,6-0,8 Белки молока. Ценнейшей составной частью молока являются белки, которые содержат все необходимые человеку аминокислоты, в том числе и незаменимые. По степени усваивания и сбалансированности аминокис- лотного состава белки молока относятся к наиболее биологически ценным. Их степень усвояемости составляет 96-98%, показатель чистой утилиза- ции — 82%. Белки молока — это казеин (приблизительно 80% общего содержимого белков), сывороточные белки — альбумин и глобулин (около 16%), низкомо- лекулярные белки и белки оболочек жировых шариков и ферментов (остаток). В молоке казеин находится в виде кальциевой соли (казеината кальция) в трех формах: ос-, (3-, у-, которые отличаются разным содержанием фосфо- ра и кальция и реакционной способностью к действию сычужного фермен- та. Казеин способен выдерживать довольно жесткую тепловую обработку
92 Раздел 3 11 1 it‘р кЫ Ш1( i <';! । it )Д ,iiTк 1 Ш It М |. ПС. it) I II СЫЧ\ /к! Is ‘I t> ф('|).\П Bi i <<. H pH .ilia'iei! Г .! X UK I HlillOII Kill . It) Г1 It)(’ ГП Ml> ioixi pH ! Ji I, < ( 11, i1 ) ) I (-K I IЯ I 11 (' BIB I I ()'I KU ) I- в HUH I Otlpu.lt >BblBUr l It1. 1t'l К I. ЦЮН V It) < J p\'K I p\' • TH ' I! >)б\ t'. iaB. HlBIlt’ I <'I Till l(f 111 icci. \ io ktiinit и iiiiiiiu в.Iв . i1 )M<i. it>4Hы\ hutiii kob и смеганы. t погибши i в i.<i3riinu к cBt'pi ываппю .uit'i возможное i ь iio.ouaib осиковос iropo/Kiiot .it'plli) В ICXHO.IOl ИЯХ KIIC.IO.MO. 1ОЧНО1 () i Bopoi а л сычмжных сыров. Ilpl! BBI хревании сыров казеии под действием прогеодп 1 ических фермой юв спосо- бен расщеп, |Я I вся на . ici ко\ сводимые iticiiiHiiwr nai l и. Альбумин (в основном, а-.1а!<1оадвб\мин) и ообу.нш ((1-. (актоглобх дин), которые cool веки венно сое I ав. щ ю i iiohiii P.O и 0. Гб. относятся к простым бедкам. Они образовывают осадок нри [императоре от 75 С’ и вы- ше (। аб. 1 3 2). 11рп произво. к тве сыра альбумин и i. ioov и ш ос таю i ся в сы воронке. потому их называю! сывороючнымп белками. lao.uma J Влияние температуры на денатурацию альбумина Продолжи- тельное! ь нагревания, мин 1 5 60 Количес ( 65 2 во денатч при г 70 5 10 рированн императ у] 75 38 19 oi оальб\ те, С 80 15 90 .мина ("<>) 85 б 100 95 100 10 3 10 10 55 98 100 30 5 15 30 85 100 - 60 8 20 40 93 100 - Альбумин легко усваивают новорожденные дети за счет образования более нежного сгустка под влиянием кислого желудочного сока, чем и объяс- няется сто повышенное количество в материнском молоке. Глобулин иг- рает чрезвычайно важную биологическую роль, так как он входит в состав иммунных тел и предопределяет бактерицидные свойства свежевыдоенно- го молока. Молочный жир. Молочный жир вместе1 с жирообразными веществами (фосфатидами, стеринами) равномерно диспергирован в волной части мо- лока в виде эмульсии. Жировые шарики эмульсии окружены белково-ле- цитиновыми оболочками, которые препятствуют их агрегированию и коа- лесценции. 1 см! молока содержит до 4 млрд жировых шариков. Молочный жир лучше других животных жиров усваивается организмом человека, это связано с низкой температурой его плавления (25-30° С) и мелкодисперен- рованным состоянием (размеры шариков — 0,5...10 мкм). За счет частичной
Технология пищевых продуктов 93 криста. 1.1 л за ин и мо. iohhoi о жира при i (-мнсра 1'. р, - о >.\pain ж ня <ю. iыпинс г ва мо. к)'1 и их продуктов ( 1 2 ( ) форм п руг; ся ново. 1 ыю i \ < i ал кон с и с о и Ния сметаны и жи])о( одержащих напи i ков. К 6110.101 н чески а к I и иным вещее) вам. ко i орые находя ня в оеспрерыв ной фазе мо.ючиого жира, оi нося i . пщи i ин, содержимое коiорого в мо.юке достигает 0,1 ”<>. и кефалин (до 0,03%). 11з стеронов молока важнейшим яв- ляется ход ее i epi 1 и. Молочный сахар (лаклоза) Чакюза это редуцирующий дисахарид, ко- торый состои! из молекул моносахаридов глюкозы и галактозы. Молочный саха]) приблизите, шно в 3 раз менее слаще сахарозы, но пи- тательная ценность лактозы и сахарозы одинаковая. В организме человека лактоза всасывается медленнее, чем другие сахара, поэтому и доходи! к то. [стому кишечнику, где* под дейеншем молочнокислых бактерий пре- вращается в молочную кислоту. Последняя тормозит вредные гнойные процессы и нормализус! кишечную микрофлору. Лактоза находи!ся в молоке в а- и |3-формах. |3-форма имеет меньшую растворимость. чем л форма. Обе формы могут переходить из одной! в дру- гую. С повышением темпера гуры рас 1 воримое гь лактозы возрастает. До. i- гос нагревание молоки при iемнературе близкой; к 100" С приводит к взаи- модействию альдегидных ipcnii лакюзы с аминогруппами аминокислот, вследствие чего получаются темноокрашениые мслаиоидпновые соедине- ния. Эту способность .молочного сахара используют в технологиях топлено- го молока и ряженки. При более высоких температурах вместе с реакцией меланоидинообразования происходит также карамелизация лактозы, вследствие чего окраска молока становится более интенсивной. Молочный сахар играет чрезвычайно важную роль в производстве мо- лочнокислых продуктов и сыров. Под влиянием молочнокислой микрофло- ры молочный саха]) сбраживается к молочной кислоте. Последняя вызыва- ет коагуляцию казеина с образованием характерных для кисломолочных продуктов органолептических свойств. Минеральные вещес тва молока. Молоко - важный источник минераль- ных вещест в, в особенное । и кальция и фосфора. Последние находятся в мо- локе в лсгкоусвояемой форме в сбалансированных соотношениях, что осо- бенно важно для детского питания. Например, содержание некоторых макроэлементов молока следующее, мг: кальция - 120. магния — 12. ка- лия — 143, фосфора — 93. серы - 34, железа -- 0,2. Соли кальция присутствуют в молоке в коллоидном и связанном с казе- ином состоянии. Чрезмерное содержание солей кальция и магния бывает причиной свертывания молока при тепловой обработке. Витамины. Молоко содержит широкий спектр жиро- и водораствори- мых витаминов - витаминов A, D, Е, группы В, РР, С и др. Витамины очень
94 Раздел 3 чувствительны к теп.ioboii обработке. Гак. в результате пастеризации со- держание в молоке витаминов А. Е. 1%. В2 и РР уменьшается на 10-12%. При мгновенной пастеризации количество витамина С снижается на 50%, а при продолжительной - на 80-90%. К основным ферментам молока, которых насчитывают около 20-ти, от- носят: липазу, пероксидазу, каталазу, фосфатазу, редуктазу и др. На дейст- вии ферментов класса гидролаз, оксиредуктаз и других основываются тех- нологии кисломолочных продуктов и сыров. Но некоторые ферменты, например липаза, протеаза, нежелательны в молочных продуктах, так как ускоряют процессы их порчи. Кроме того, по активности некоторых натив- ных и бактериальных ферментов можно судить об определенном санитар- но-гигиеническом состоянии сырого молока (редуктаза) или об эффектив- ности его тепловой обработки (фосфатаза, пероксидаза). Свойства молока. По вкусу и запаху молоко должно быть чистым, без по- сторонних, нс присущих ему привкусов и запахов; по внешнему виду — од- нородной жидкостью без осадка и хлопьев, белого цвета с желтоватым от- тенком. По физико-химическим показателям молоко должно отвечать требова- ниям, которые приведены в табл. 3.3. Таблица 3.3 Физико-химические показатели молока коровьего Показатель Норма Титрованная кислотность, °Т 16-20 Активная кислотность, pH 6,65-6,7 Плотность, кг/м3 1,027-1,028 Степень чистоты по эталону, группа I-III Температура замерзания, °C Не выше -0,52 Температура кипения, °C 100,2 Вязкость, Пас 1,75 • 10 3 Поверхностное натяжение, Н/г 43,5 • 103 Теплоемкость, Дж/(кг • К) 3,89 • 103 По микробиологическим показателям в сыром натуральном молоке ко- личество мезофильных, аэробных и факультативно-анаэробных микроорга- низмов (МАФАнМ) не должно превышать 3 • 105-4 • 106 КОЕ/см3 (для мо- лока высшего сорта); число соматических клеток для молока должно составлять 5 10J-1 • 106 в 1 см3. Энергетическая ценность молока с массо- вой концентрацией жира 3,2% составляет 58 ккал.
Технология пищевых продуктов 95 § 3.2. Механическая и тепловая обработка молока Чтобы предотвратить бактериальное загрязнение и порчу молочного сырья до переработки, необходимо не только придерживаться санитарных и ветеринарных правил ее получения, но и обеспечить стойкость молока при сохранении и транспортировании. Молоко до переработки очищают, поддают тепловой и механической обработке, резервируют и сохраняют. Очищение проводят с целью удаления механического загрязнения и мик- роорганизмов. Эту технологическую операцию осуществляют путем фильт- рования или сепарирования. Наиболее эффективное очищение молока осуществляют с помощью се- параторов-молокоочистителей, в которых в поле центробежных сил очищение происходит за счет разной плотности между плазмой молока и посторонними примесями. Сепарирование молока желательно проводить при температуре 35...45° С с целью уменьшения вязкости жидкой системы, что содействует повышению эффективности процесса. На предприятиях отрасли также при- меняют и так называемое «холодное очищение» молока, которое осуществ- ляют в сепараторах, предназначенных для работы при низких температурах. При центробежном очищении молока вместе с механическими загрязне- ниями извлекают значительную часть микроорганизмов. Для достижения наибольшей степени удаления микробных клеток применяют бактофугиро- вание, что повышает эффективность удаления микроорганизмов до 98%. Сепарирование молока в сепараторах-сливкоотделителях — это его раз- деление на высокожирную (сливки) и низкожирную (обезжиренное моло- ко) фракции. В барабане сепаратора молоко под действием центробежных сил распределяется между тарелками в виде тонких слоев, что создает бла- гоприятные условия для наиболее полного отделения жировых шариков за короткое время. Оптимальная температура сепарирования для обезжири- вания молока — 35...45° С. Нормализация — это регулирование химического состава сырья для по- лучения готового продукта, который отвечает требованиям стандарта. При нормализации молока по жиру могут быть два варианта: 1) жир ча- стично отделяют от цельного молока в потоке путем сепарирования; 2) к молоку-сырью добавляют рассчитанное по уравнению материального баланса количество обезжиренного молока или сливок. Гомогенизация — это обработка молока (сливок) с целью измельчения жировых шариков путем приложения значительных внешних усилий. Мелкие жировые шарики не могут отстаиваться в виде сливочного слоя при сохранении молока и молочных продуктов. Кроме того, увеличенная
96 Раздел 3 поверхность контакта фаз жир-илазма способна частично связывать белки и воду, то есть структурировать всю систему с возрастанием ее вязкое! и. Для достижения указанной цели необходимо, чтобы средний диаметр жи- ровых шариков не превышал 2 мкм. Эффективность гомогенизации зависит от давления и температуры. Оп- тимальное давление гомогенизации для получения продуктов разных групп в среднем составляет 10...20 мПа, а температура - 60...65° С. Эффектив- ность процесса также зависит от свойств и состава жидкого сырья — вязко- сти, плотности, кислотности, содержания жира. Повышенные кислотность, вязкость и плотность молока снижают эффективность гомогенизации. Для гомогенизации молока применяют в основном клапанные гомоге- низаторы на основе многоплунжерных насосов высокого давления, кото- рые обеспечивают обработку продукта в диапазоне от 0 до 25 мПа. С целью повышения эффективности процесса часто используют двухстепенную или двойную гомогенизацию. Тепловую обработку молочного сырья проводят с целью уничтожения посторонней микрофлоры, инактивации ферментов и придания готовым про- дуктам специфического вкуса и аромата. Физико-химические изменения составных частей молока, которые зависят от температуры и продолжи- тельности тепловой обработки, должны быть минимальными. Эффектив- ность пастеризации, которая определяется процентом истребленных мик- роорганизмов, должна составлять не менее 99,98%. К основным видам тепловой обработки относят пастеризацию и стери- лизацию. Разновидностью пастеризации можно считать термизацию. Пастеризацию молока проводят при таких режимах: - при температуре 60...63° С с выдержкой 30 мин (продолжительная пас- теризация); - при температуре 74...78° С с выдержкой 15...20 с (кратковременная пас- теризация); - при температуре 85...87° С с выдержкой 3...4 мин; - при температуре 95...98° С без выдержки (мгновенная пастеризация). Выбор режимов пастеризации определяется имеющимся оснащением и избранной технологией. Так, в производстве пастеризованного молока наиболее часто применяют кратковременную пастеризацию, для кисломо- лочных продуктов и мороженого пастеризацию проводят при температуре 85...87° С. Мгновенная пастеризация по влиянию на микроорганизмы и свойст- вами молока аналогична кратковременной, ее рекомендуют в маслоделии и при производстве молочных консервов. Термизация — это тепловая обработка молока с целью увеличения продол- жительности его сохранения путем снижения общей бактериальной обсеме- ненности молока. Термизацию проводят при температуре 65° С на протяжении
Технология пищевых продуктов 97 15 с для повышения стойкости сырого .молока при хранении, а также для изго- товления десертных кисломолочных изделии продленного срока хранения. Стерилизация -- .это тепловая обработка молока при температурах вы- ше 100° С с целью повышения его стойкости при хранении путем уничто- жения как вегетативных, так и споровых форм микроорганизмов. Стерилизацию проводят при более высоких температурах с минималь- ной выдержкой, поэтому физико-химические свойства молока меняются незначительно. В зависимости от особенностей! производства и фасования продукта различают периодическую и беспрерывную стерилизацию в таре и в пото- ке с асептическим разливом. Срок хранения стерилизованного молока со- ставляет от 2 до 4 месяцев при температуре 20° С при условии герметичес- ки закрытой тары. При выборе способа стерилизации и типа установок следует учитывать условия эксплуатации, качес тво исходного сырья, вид продукта и экономи- ческую целесообразность. Ультравысокотемпературную (УВТ) обработку молока проводят при температурах свыше 135° С в течение 1-3 с. Охлаждение молока. Свежевыдоенное молоко содержит особые бактери- цидные вещества, которые не только препятствуют росту бактерий, но и унич- тожают их. В неохлажденном молоке быстро развиваются микроорганизмы, которые вызывают его порчу. При температуре 32° С через 10 ч кислот- ность молока повышается в 2,8 раза, а число бактерий возрастает в 40 раз. В молоке, охлажденном до 12° С, на протяжении 10 ч кислотность не уве- личивается, а общее число бактерий изменяется несущественно. Поэтому охлаждение молока — это один из основных факторов, который оказывает содействие угнетению развития нежелательной патогенной микрофлоры и сохранению качества молока. Развитие большинства микроорганизмов резко замедляется при охлаж- дении молока до температуры ниже 10° С и почти целиком прекращается при температуре приблизительно 2...4° С. Срок хранения молока в таких условиях — до 12 ч. При более продолжительном хранении охлажденного молока могут возникать недостатки вкуса и консистенции. При замораживании молока и молочных продуктов существенно изме- няются их физико-химические свойства. Способность дефростированных продуктов возобновлять начальное качество зависит от содержания влаги и форм ее связи в замороженной массе. Замораживание молока осуществляют в три стадии: переохлаждение, обезвоживание и взаимодействие со связанной водой. Желательно обезво- живание проводить очень быстро, чтобы молоко не расслаивалось. Количе- ство замороженной воды в молоке при температуре - ГС составляет 45%, 7-8-913
98 Раздел 3 при -21 С - 95%. при -25 С достигает 97.1%. Таким образом молоко, быс т- ро и послойно замороженное при температуре -21...25' С. фактически не содержит свободной воды; 3.5% составляет связанная вода, поэтому на про- тяжении долгого времени (до 1,5 лет) молоко не изменяет своих свойств. Путем вымораживания можно сгущать сыворотку и обезжиренное мо- локо. Процессы замораживания также имеют большое значение в произ- водстве мороженого. § 3.3. Технология цельномолочных продуктов Питьевые виды молока. К питьевым видам молока относят молоко пастеризованное и стерили- зованное с разным содержанием жира, топленое, белковое, витаминизиро- ванное молоко, молоко с наполнителями и др. Пастеризованное молоко — это молоко, обработанное при температу- рах 65...99° С с соответствующей выдержкой. Технологический процесс производства пастеризованного молока со- стоит из следующих операций: прием и подготовка сырья, очищение, нор- мализация, гомогенизация, пастеризация и охлаждение, разлив, упаковка, маркирование, сохранение и транспортирование. В зависимости от содержания жира в исходном сырье и готовом продук- те для нормализации используют обезжиренное молоко или сливки, при со- держании сухих веществ — сухое обезжиренное молоко или сгущенное обезжиренное молоко без сахара. Нормализацию проводят путем смешивания в емкостях (периодический способ) или в потоке (беспрерывный способ). При производстве питьевого пастеризованного молока нормализованную смесь гомогенизируют при температуре 60...65° С и давлении 12,5...15,0 мПа. Охлаждение. Пастеризованное молоко охлаждают до температуры 6±2° С и направляют на разлив и упаковку или в промежуточную емкость для вре- менного хранения (до 6 часов). Разлив пастеризованного молока осуществляют в стеклянную тару, бу- тылки из полимерного материала, бумажные пакеты из комбинированного материала тетраэдральной формы, бумажные пакеты типа «Пюр-Пак», «Тетра-Брик», пакеты из полиэтиленовой пленки или другую тару, которая имеет разрешение Министерства здравоохранения Украины к примене- нию, вместительностью 0,25; 0,5 и 1,0 дм3. Хранение и транспортирование. Пастеризованное молоко необходимо сохранять при температуре 4±2° С при относительной влажности возду- ха 85...90% до 36 часов с момента окончания технологического процесса,
Технология пищевых продуктов 99 в том числе на предприятии-производителе - не более 12 часов. За счет высокотемпературной пастеризации и использования современных упа- ковочных материалов срок хранения продукта можем быть продлен до 5 суток. Особенности технологии разных видов питьевого молока: Топленое молоко — молоко, обработанное при температуре более 95е С с выдержкой в течение 3-4 ч. Продукт имеет сильно выраженный привкус пастеризации, кремовый цвет. Топленое молоко производят с массовой ча- стицей жира 6,0; 4,0; 2,5; 1,0% и обезжиренное. Технологический процесс производства топленого молока отличается от классической технологической схемы дополнительной операцией топле- ния. Нормализацию молока осуществляют по массовой доле жира с учетом частичного выпаривания влаги из продукта при топлении. Топление моло- ка проводят в емкостях с паровой рубашкой при температуре 95...99° С в течение 3-4 часов (для молока нежирного и 1%-й жирности — до 4-5 ча- сов) до появления в молоке кремового оттенка. В процессе топления мо- локо рекомендуют перемешивать каждый час в течение 2-3 мин для пре- дотвращения появления на поверхности продукта белково-жировой прослойки. Молоко витаминизированное вырабатывают из нормализованного пас- теризованного молока жирностью 3,2; 2,5; 1,5% и обезжиренного. Техноло- гический процесс производства витаминизированного молока подобен производству пастеризованного. Особенностью технологии есть дополни- тельная операция внесения витамина С (аскорбиновая кислота) или его за- менителя аскорбината натрия в охлажденное после пастеризации молоко в количестве (с учетом потерь) 110 г на 1000 кг молока для детей раннего возраста и 210 г для детей старшего возраста и взрослых. Стерилизованное молоко обрабатывают при температуре более 100° С с соответствующей выдержкой. Стерилизацию осуществляют по одно- или двухступенчатой схеме. По первой схеме молоко стерилизуют один раз — до разлива или после него. Вторая схема предусматривает двукратную сте- рилизацию молока — в потоке до разлива и в таре. Двухступенчатый способ в большей мере гарантирует стерильность продукта, чем одноступенчатый, тем не менее сопровождается более глубокими изменениями естественных свойств молока. Нынче среди стерилизованных видов питьевого молока преобладает стерилизованное молоко длительного срока хранения, которое производят путем ультравысокотемпературной обработки (135... 145° С в течение 2-3 с) и упаковки в асептических условиях в пакеты из комбинированного мате- риала. 7*
100 Раздел 3 § 3.4. Кисломолочные напитки Кисломолочные напитки ото кисломолочные продукты жидкой или полужидкой консистенции, полученные путем сквашивания молочной смеси специальными микроорганизмами, которые входят в состав заквасок или препаратов для заквашивания. Кисломолочные напитки можно изго- тавлять с наполнителями и пищевкусовыми добавками. Эта группа молоч- ных продуктов имеет диетические и лечебно-профилактические свойства за счет легкоусвояемой формы основных питательных компонентов, ведь в процессе жизнедеятельности заквасочной микрофлоры белки частично расщепляются до пептонов или других простых веществ, из лактозы полу- чается молочная кислота, в продуктах накапливаются витамины, фермен- ты, антибиотические соединения. Молочная кислота повышает использо- вание кальция, ингибирует развитие патогенной микрофлоры, имеет антиоксидантные свойства, действует как консервант. Условно кисломолочные напитки можно классифицировать но способу производства (изготовленные резервуарным или термостатным способом); химическому составу (содержание жира, сухих веществ и т. п.); по виду ис- ходного сырья (продукты из цельного и обезжиренного молока, маслянки, сыворотки); по виду сбраживания (гомо- и гетероферментативное); по сро- ку пригодности (с коротким, продленным сроком годности, термизовап- ные). Кисломолочные напитки изготавливают двумя основными способами: резервуарным и термостатным. Резервуарный — это способ, во время которого сквашивание молока и вызревание кисломолочных напитков происходит в резервуарах с даль- нейшей фасовкой в потребительскую тару. При термостатном способе сквашивание молока и вызревание кисломолочных напитков происходит в специальных камерах в потребительской таре. Внедрение резервуарного способа имеет определенные преимущества: уменьшаются затраты ручной работы, более рационально используются про- изводственные площади, нет ограничения в выборе потребительской тары. Технологический процесс производства кисломолочных напитков ре- зервуарным способом состоит из таких последовательных технологических операций: прием сырья, нормализация смеси по содержанию жира, подогрева- ние (40...45° С), очищение, пастеризация (85...87° С с выдержкой 5... 10 мин или 90...95° С с выдержкой 5...6 мин), гомогенизация (55...70° С при давле- нии 15±2,5 мПа), охлаждение, заквашивание и сквашивание (температура и продолжительность процесса зависят от состава и дозы закваски), переме- шивание, охлаждение сгустка (4...60 С), фасование и хранение (от 36...72 ча- сов до 5...30 суток при температуре 4±2° С).
Технология пищевых продуктов 101 Увеличение срока хранения кисломолочных напитков до 5...30 суток возможно за счет повышения качества сырья, применения высоких темпе- ратурных режимов обработки молока, использования стабилизаторов, за- квасок прямого внесения, современных видов фасовочного материала. Особенности технологии разных видов кисломолочных напитков Кефир можно изготавлять термостатным и резервуарным способами. Осо- бенностью технологии является использование симбиотической кефирной закваски, в состав которой!, наравне с традиционной! микрофлорой, обязатель- но входят молочные дрожжи. Температура заквашивания и сквашивания со- ставляет 23...25° С, смесь сквашивают до образования сгустка кислотностью 85...100° Т. Сгусток охлаждают до температуры 4...6° С при периодическом пе- ремешивании и оставляют на вызревание продолжительностью 9-13 часов. При вызревании кефира активизируется жизнедеятельность дрожжей, накап- ливаются продукты спиртового брожения, происходит гидратация белков. Йогурт — это кисломолочный продукт, который имеет повышенное ко- личество сухих веществ. Его производят с использованием закваски, в со- став которой входят термофильный стрептококк и болгарская палочка. Йогурт можно получать резервуарным и термостатным способами. При тер- мостатном способе продукт имеет ненарушенный сгусток, при резервуарном способе изготавливают так называемый питьевой йогурт с затронутым сгуст- ком. Особенностью технологии является сквашивание нормализованной смеси при температуре 40...45° С в течение 3-4 часов до образования сгустка кислотностью 80° Т, который постепенно охлаждают до температуры 20° С при перемешивании и направляют на фасование. При необходимости перед фасованием в сгусток в процессе перемешивания вносят наполнители. На сегодня в производстве йогурта широко используют закваски пря- мого внесения с более широким спектром микрофлоры, что и обуславлива- ет более широкий температурный интервал процесса сквашивания (35...45° С), большую продолжительность образования сгустка (4-10 часов). Примене- ние стабилизаторов разрешает продлить срок хранения йогурта до 14 су- ток, а дополнительная термизация сгустка — до 30 суток. Ряженка — это национальный украинский кисломолочный продукт, ко- торый получают из топленого молока путем его сквашивания закваской с термофильным стрептококком. Топление молока проводят при темпера- туре 97±2° С в течение 3-4 часов. Сквашивают молоко при температуре 37...42° С в течение 5-8 часов, сгусток охлаждают до температуры 20±2° С и направляют на разлив с дальнейшим охлаждением.
102 Раздел 3 § 3.5. Творог кисломолочный Творог кисломолочный :лю белковый продукт, который изготавливают путем сквашивания молока препаратами для сквашивания с применением кис. югной, кислотно-сычужной или термокислотной коагуляции белка. Выбор способа свертывания белков молока зависит, в основном, от оборудования, которое используют на конкретном предприятии. По содержанию жира творог кисломолочный разделяют такие виды: жирный (содержание жира — 18%), полужирный (9%) и обезжиренный. В основу распределения могут быть также положены: способ коагуляции белков, аппаратурно-технологическое оформление процесса и т. и. Существуют два способа производства творога кисломолочного жирно- го и полужирного — традиционный и раздельный. При традиционном способе творог кисломолочный изготавливают из нор- мализованного но содержанию жира молока с учетом содержимого белка в сырье, а при раздельном — применяют процесс сепарирования молока с це- лью отдельного получения обезжиренного кисломолочного творога и сли- вок с дальнейшим их смешиванием в соответствии с рецептурами. Раздельный способ экономически целесообразен, учитывая снижение потерь жира при переработке сырья; облегчение изъятия сыворотки из сгу- стка; регулирование кислотности и температуры кисломолочного творога путем добавления охлажденных сливок; улучшение микробиологических показателей кисломолочного творога; возможности механизации и автома- тизации технологических операций. Пастеризацию подготовленного сырья проводят при оптимальной темпе- ратуре 78±2° С с выдержкой 20-30 с, что обеспечивает коагуляцию термо- лабильных сывороточных белков и повышение выхода продукта. Пастеризованное молоко охлаждают в теплое время года до температу- ры 28...30° С, а в холодное — до 30...32° С и направляют на заквашивание в специальные ванны или резервуары. Продолжительность сквашивания молока при кислотной коагуляции составляет 8-12 часов, а при кислотно- сычужной — 6-10 часов с момента внесения закваски на мезофильных стрептококках в количестве 1,..5% от объема молока. При кислотном способе производства в молоко добавляют только заква- ску с возможным добавлением хлористого кальция. При кислотно-сычуж- ном способе производства творога кисломолочного в молоко, кроме закваски, добавляют хлористый кальций и специальные ферменты для свертывания молока. После внесения закваски, фермента и хлористого кальция молоко оставляют в покое до полного сквашивания. Обработка сгустка: готовый сгусток разрезают проволочными ножами на дольки размером по ребру около 2-х см, оставляют их в покое в течение
Технология пище вы х продуктов ЮЗ 40-60 мин для наращивания кислотности и более интенсивного удаления сыворотки, которую потом частично изымают из ванны. При производстве творога кисломолочного столового и нежирного с ис- пользованием кислотной коагуляции белков для усиления и ускорения уда- ления сыворотки используют подогревание полученного сгустка до темпе- ратуры 36.„60° С в течение 15-50 мин в зависимости от вида творога. Для окончательного удаления сыворотки из сгустка, который разлива- ют в бязевые или лавсановые мешочки, применяют самопрессование, а по- том и принудительное прессование. Отпрессованный кисломолочный тво- рог быстро охлаждают до температуры 3...8° С для прекращения процесса молочнокислого брожения. Упакованный продукт доохлаждают в холо- дильной камере до температуры 4+2° С. С целью механизации процесса отделения творожного сгустка от сыво- ротки на предприятиях кисломолочный творог изготавливают с помощью изготовителей сыра с прессующими ваннами (верхняя перфорированная ванна опускается в ванную со сгустком и отпрессовывает его), в ваннах-сет- ках (процесс обезвоживания проходит во время самопрессованпя творож- ного сгустка в поднятой кверху ванне-сетке), на механизированной и авто- матизированной линии с обработкой сгустка в потоке (тепловая обработка сгустка проходит в потоке, отделение сыворотки — на отделителях сыво- ротки, которые представляют собой барабаны с натянутой фильтровальной тканью). Наиболее прогрессивным является раздельный способ получения тво- рога высокого качества с отделением сыворотки от белкового сгустка в по- токе линии с сепаратором-отделителем творожного сгустка. Продукция, полученная на такой линии, отвечает современным требованиям качества, в особенности с точки зрения увеличения срока хранения до 7 суток при температуре 4±2° С, а при термизации белкового сгустка — до 21 суток. § 3.6. Сметана Сметана — это национальный славянский кисломолочный продукт, ко- торый производят на основе пастеризованных сливок путем их сквашива- ния закваской на чистых культурах молочнокислых стрептококков с даль- нейшим вызреванием сквашенных сливок. Основной ассортимент составляет сметана в натуральном виде с разным содержанием жира. В зависимости от массовой доли жира и микрофлоры за- кваски выпускают сметану диетическую, любительскую, ацидофильную. В за- висимости от вида добавок, рецептурных компонентов и способов производ- ства выпускают: сметану с наполнителями (столовую, домашнюю), сметану
104 Раздел 3 со стабилизаторами («Украинскую». «Европейскую». «Свягкову»), смекни термизованную. продукты сметаны с вкусовыми наполнителями и др. Сметану производят резервуарным и термостатным способами. Э ти способы различаются между собой только методом сквашивания сливок. В технологическом цикле производства сметаны разных видов и разными способами большинство операций одинаковые: прием сырья, сепарирова- ние молока, нормализация сливок, пастеризация, гомогенизация, охлажде- ние, заквашивание и сквашивание сливок, фасование и упаковка, охлажде- ние и вызревание сметаны. При резервуарном способе подготовленные заквашенные сливки сква- шивают в резервуарах или ваннах. Образованный сгусток перемешивают и фасуют в потребительскую или транспортную тару, после чего продукт направляют в холодильную камеру для охлаждения и вызревания. Термостатный способ производства применяют при изготовлении сме- таны с низким содержанием жира и в ту пору года, если на переработку по- ступает сырье с низким содержимым СЗМЗ и белка, например весной. При термостатном способе производства сметаны сливки после заквашива- ния в емкости сразу же фасуют в потребительскую тару и сквашивают в термостатной камере, а потом направляют в холодильную камеру. Термо- статный способ производства сметаны, по сравнению с резервуарным, бо- лее энергоемкий, требует больших затрат ручной работы, наличия термо- статных камер и имеет ограничение по виду потребительской тары при фасовании продукта в мелкую тару. Сметану резервуарным и термостатным способами производят, в основ- ном, с применением гомогенизации. Для производства сметаны всех видов допускается также изготовление сметаны из негомогенизированных сли- вок с применением физического вызревания сливок перед сквашиванием. В последнем случае для физического вызревания сливки после пастери- зации охлаждают до температуры 4±2° С и выдерживают в таких условиях 1-2 часа. При физическом вызревании происходит массовая кристаллизация молочного жира, большая часть которого принимает участие в формирова- нии структуры сгустка сквашенных сливок и улучшает консистенцию гото- вого продукта. Потом сливки медленно подогревают до температуры заква- шивания, которая не должна превышать в этом случае 30° С. Технологический процесс получения сметаны резервуарным способом состоит из следующих операций: прием, подготовка молока и сливок; сепа- рирование молока (40...45° С); нормализация сливок по содержанию жира; гомогенизация сливок (60...70° С, 7...15 мПа); пастеризация сливок (84.„90° С с выдержкой от 15 с до 10 мин и при 90...95° С с выдержкой от 14...20 с до 5 мин); охлаждение сливок до температуры заквашивания (20...26° С или 26...28° С); заквашивание и сквашивание сливок (не более
Технология пищевых продуктов 105 10 часов): охлаждение сметаны (18...20 С), фасование, упаковка, маркирова- ние сметаны; ох. )аждение и вызревание сметаны (в крупной rape — 12...48 ча- сов, в мелкой 6...8 часов при температуре 1...6' С); хранение сметаны (4±2° С от 48...72 часов до 11 суток для терминованной сметаны и до 1 ме- сяца для высокожирной сметаны). § 3.7. Мороженое Мороженое — это десертный продукт, который получают путем пасте- ризации, гомогенизации, сбивания и замораживания молочных, фруктово- ягодных или ароматических смесей, в состав которых входят стабилизато- ры структуры, наполнители и разнообразные добавки. На сегодня известно около 1000 разновидностей отечественного мороженого. Мороженое разделяют на группы летнего и зимнего ассортимента: лет- нее — в основном порционное, зимнее — торты, пирожные и рулеты из мо- роженого и мороженое в пластиковых упаковках. По способам изготовления мороженое разделяют на закаленное, мягкое и домашнее. Закаленное мороженое классифицируют по составу и виду фасования. По составу различают: - мороженое традиционного состава (классическое) на основе молоч- ного сырья (молочное, сливочное, пломбир); - мороженое на основе комбинированного сырья с частичной или пол- ной заменой молочного жира растительными маслами; - плодово-ягодное; - ароматическое. Общее количество компонентов смесей, разрешенных для применения в производстве мороженого, составляет приблизительно 200. Основным сырьем для производства мороженого являются следующие группы. Молочные продукты — это молоко, вторичное молочное сырье, кисломо- лочные продукты, сгущенные и сухие молочные консервы, закваски, сли- вочное масло. Растительные масла — кокосовое, пальмовое и пальмоядровое масло, кондитерский жир, композиционные заменители молочного жира. Сахаристые вещества в мороженом -- это сахар, мед пчелиный, крах- мальная патока, кукурузный сироп, фруктоза, глюкоза, инвертный сахар. Из сахарозаменителей используют сорбит и ксилит. Эмульгаторы. В рецептурах новых видов мороженого с немолочными жирами обязательно используют эмульгаторы — соединения жирных кис- лот, моно- и диглицериды, эфиры сахаров и жирных кислот, лецитин.
106 Раздел 3 Их роль состоит и повышении агрегативной стойкости жировых шариков и воздушных пузырьков, облегчении процесса сбивания. Стабилизаторы. Эти вещества содействую г сбиванию смесей для моро- женого и противодействуют его сплошному промерзанию за счет способно- сти многократного связывания свободной влаги. Наиболее употребляемые стабилизаторы: желатин, пектин, модифицированные крахмалы, карраге- нин, ксантиновая камедь, камедь из бобов рожкового дерева. Плодово-ягодное сырье — это плоды, ягоды и овощи культурные (слива, абрикос, смородина, морковь, дыня, ревень) и дикие (ежевика, морошка, клюква), свежие и замороженные, в виде пюре, соков, сиропов, варенья, джемов, повидла и мякоти. Вкусовые и ароматические вещества — это добавки и наполнители (ка- као-порошок, изюминки, сироп, крем-брюле, цукаты, экстракты кофе и ци- кория, вафельная стружка, шоколадная стружка и др.). Яичные продукты (свежие яйца, яичный порошок) используют для по- вышения вкусовых свойств, улучшения сбнтости и структуры мороженого. Технологическая схема производства мороженого состоит из следующих операций: подготовка сырья (взвешивание рецептурных компонентов, фильт- рование жидких, просеивание, смешивание сухих ингредиентов, измельче- ние добавок, очищение ягод и фруктов, зачистка и расплавление сливочного масла, мытье изюминок, ягод и фруктов, набухание и растворение стабилиза- торов структуры), складывание смеси и ее подогревание (40...45° С), очищение смеси, пастеризация смеси (80...85° С с выдержкой 50-60 с или без выдерж- ки при температуре 92...95° С), гомогенизация (63...90° С, 7,5...15,0 мПа), охлаждение и вызревание смеси (0...60 С не менее 2-х ч), фризеровка (темпе- ратура мягкого мороженого на выходе -4,5...-6° С), фасование и закалка мо- роженого (-30...-40° С), упаковка и хранение мороженого (не выше -18° С не дольше 12 месяцев). Во время вызревания смеси проходят процессы гидратации стабилиза- торов, белков, кристаллизации жира, который способствует образованию красивой консистенции мороженого. Фризеровку смеси проводят с помо- щью специального оборудования — фризеров, в рабочем объеме которых происходят вместе с тем процессы замораживания влаги и сбивание смеси, то есть насыщение ее воздухом. За счет фризеровки смеси до 30-50% всей влаги переходит в кристаллическое состояние, степень сбитости мороженого достигает 80-120%, температура мягкого мороженого составляет -5...7° С. Закалка мягкого мороженого придает ему прочность, сопротивление тая- нию, что способствует продолжительному хранению и возможности транс- портирования продукта без потери качества.
Технология пищевых продуктов 107 § 3.8. Технология сливочного масла Сливочное масло — пищевой продукт, выработанный из коровьего моло- ка, который состоит преимущественно из молочного жира и плазмы, в ко- торую частично переходят все составные части молока — фосфолипиды, белки, молочный сахар, минеральные вещества, витамины и вода. Кроме классического сливочного масла, предприятия производят комби- нированное масло с частичной заменой молочного жира растительными мас- лами, а также жировые продукты — спреды и топленые смеси. Спред - это эмульсионный жировой продукт с массовой долей общего жира от 39% до 95%. Для производства спредов используют как молочное (молочный жир, сливки, сливочное масло), так и немолочное сырье (расти- тельные масла натуральные, фракционированные, переэтерифицирован- ные, гидрогенизированные). Топленая смесь — жировой продукт с массовой долей жира не менее 99%, полученный путем вытапливания жировой фазы из спреда. В зависимости от состава сырья спреды и топленые смеси разделяют на сливочно-растительные (массовая частица молочного жира в составе жиро- вой фазы не менее 50%), растительно-сливочные (массовая частица молоч- ного жира в составе жировой фазы от 15 до 49%) и растительно-жировые, полученные только из немолочного сырья. Усвояемость сливочного масла составляет 97...98%, так как низкая тем- пература плавления основных групп ацилглицеридов (27...34° С) и таяние (18...23° С) оказывает содействие переходу молочного жира в пищевом трак- те в наиболее благоприятное для усвоения жидкое состояние. Масло из коровьего молока можно разделить на две группы: сливочное масло и концентраты молочного жира. К сливочному маслу можно отнести те его разновидности, которые име- ют структурно-механические характеристики и потребительские показате- ли, присущие традиционному сливочному маслу. В зависимости от содер- жания компонентов и назначения ассортимент продуктов этой группы условно разделяют на 6 подгрупп: - сливочное масло традиционного состава: сладкосливочное и кисло- сливочное, вологодское, что предназначены для универсального потреб- ления; - разновидности сливочного масла со сниженной массовой долей жира (но не ниже 50%), эта подгруппа имеет 3 градации по массовой доле жира: облегченное (70...80%), легкое (60...70%) и сверхлегкое (50...60%); - низкожирные разновидности сливочного масла с массовой долей жира менее 50%. В зависимости от структуры и консистенции различают мягкое и пастоподобное масло;
108 Раздел 3 разновидности масла десертного, закусочного и диетического назна- чения: - разновидности масла, ориентированные по назначению -- для кули- нарных целей, главным образом для жарки: - «консервированное масло», то есть продукты, которые характеризу- ются повышенной способностью к хранению, транспортабельности, а так- же способностью храниться при нерегулироваиной температуре. К концентратам молочного жира можно отнести топленое масло и мо- лочный жир, массовая доля жира в котором составляет 99% и более. Различают два способа производства масла: сбиванием сливок средней жирности и преобразованием высокожирных сливок. При изготовлении масла сбиванием сливок концентрирования жировой! фазы достигают путем сепарирования молока и последующего разрушения эмульсии молочного жира при интенсивном перемешивании полученных сливок. Содержание влаги регулируют во время механической обработки масла. Кристаллизация ацилглицеридов молочного жира завершается во время физического созревания перед механической обработкой масла. При получении масла способом преобразования высокожирпых сливок (ВЖС) концентрирование жировой фазы молока осуществляют путем се- парирования. Нормализацию ВЖС по влажности проводят до начала тер- момеханической обработки с таким расчетом, чтобы массовая доля жира в сливках отвечала массовой доле жира в готовом продукте. Разрушение эмульсии жира сливок и кристаллизация ацилглицеридов молочного жира происходят главным образом во время термомеханической обработки. Для производства масла перечисленными способами существуют соответ- ствующие технологические линии. В линию для производства масла спосо- бом сбивания сливок обязательно входят емкости для физического созре- вания сливок и изготовители масла беспрерывного или периодического действия. В линию производства масла способом преобразования ВЖС вклю- чают сепараторы для высокожирных сливок и изготовители масла разных типов и конструкций (цилиндрические и пластинчатые). С экономической точки зрения производство масла методом преобразо- вания ВЖС более целесообразно за счет значительного сокращения техно- логического цикла, меньшей энергоемкости оборудования, его большей компактности и легкости в обслуживании. Масло, полученное путем пре- образования ВЖС, имеет лучшие микробиологические показатели, влага и наполнители в нем более диспергированы. А сбитое масло характеризует- ся лучшими структурно-механическими характеристиками и возможнос- тью фасования в брикеты в потоке. Технология масла способом сбивания сливок предусматривает следующие технологические операции: прием молока, его охлаждение до температуры
Технология пищевых продуктов 109 4±2" С, временное хранение, нагревание до температуры 10 С , сепарирова- ние молока для пояснения сливок 38°<>-й жирности, iсиловая обработка сливок (85...90 С — в весенне-летний период, 92...95 С -- в осенне-зим- ний), дезодорация, физическое вызревание сливок (4...6 С с выдержкой не менее 5 часов в весенне-летний период года и при температуре 5...7 С с выдержкой не менее 7 часов в осенне-зимний), сбивание сливок (40-60 мин до образования масляного зерна размером 3...5 мм при температуре 7...16J С в зависимости от времени года и вида масла), промывание масляного зерна, соление масла (для соленого масла), механическая обработка (для регули- рования состава масла и равномерного диспергирования влаги в масле), фасо- вание и сохранение масла. Технологический процесс производства сливочного масла способом преоб- разования высокожирных сливок (ВЖС) включает такие технологические опе- рации: прием молока, его охлаждение (4±2° С), временное хранение, подогрева- ние (40° С), сепарирование молока для получения сливок 35%-й жирности, тепловая обработка сливок (85...90° С — в весенне-летний и 92...95° С — в осен- не-зимний период), дезодорация, сепарирование сливок (75° С) для получения ВЖС с массовой долей жира 61,5...83%, соление (для соленого масла), норма- лизация ВЖС по содержанию влаги, термомеханическая обработка ВЖС, при которой происходит первичное структурообразование масла, фасование и термостатирование масла (14... 16° С в течение 3-4 ч), хранение масла. § 3.9. Технология натуральных сыров Сычужный сыр — это питательный натуральный пищевой продукт, кото- рый получают путем ферментативного свертывания молока, изъятия сыр- ной массы и её дальнейшей обработки и вызревания. Пищевая ценность сыра обусловлена содержанием в нем молочного белка (до 25%) и жира (до 27,5%) в легкоусвояемых формах. Популярность сыра как продукта питания обусловлена, кроме высокой калорийности (от 2000 до 4000 ккал/кг), еще и биологической ценностью за счет наличия аминокислот (в особенности незаменимых), жирных и других органических кислот, карбонильных соединений, витаминов, минеральных солей, макро- и микроэлементов. В зависимости от вида сыра массовая доля сухих веществ составляет приблизительно 65% (для твердых) и 45% (для мягких). По основным группам сыры разделяют на: - твердые прессованные с низкой температурой второго нагревания; - твердые прессованные с низкой температурой второго нагревания и по- вышенным уровнем молочнокислого процесса;
110 Раздел 3 - твердые1 прессованные с высокой температурой второго нагревания; - полу твердые: - мягкие, что вызревают под влиянием молочнокислых и слизистых бактерий: - мягкие, что вызревают под влиянием молочнокислых, слизистых бак- терий, плесени; - рассольные; - переработанные (плавленные). В сыроделии используют лишь молоко, что подходит для производства сыра, которое свертывается под действием сычужного фермента. Общие технологические операции получения сыров такие: • прием молока, определение его количества и качества; • подготовка молока к производству сыра (очищение, охлаждение, резервирование, вызревание, нормализация, тепловая и вакуумная обра- ботка); • подготовка молока к свертыванию (внесение хлористого кальция, азотнокислых солей, бактериальных заквасок или бактериальных препара- тов, красителя, установление температуры свертывания); • свертывание молока; • обработка сгустка и сырного зерна (разрезание и постановка зерна, выме- шивание перед вторым нагреванием, второе нагревание, разведение сыворотки водой, частичное соление в зерне, вымешивание после второго нагревания); • формирование сырного зерна; • самопрессование и прессование сырной массы; • соление сыра; • вызревание; • сортировка, упаковка и хранение готового продукта. Подготовка молока. Молоко резервируют при температуре 6±2° С не бо- лее 24 часов после доения, очищения и охлаждения. Вызревание молока проводят при температуре 10±2° С в течение 13±2 ч с добавлением или без добавления закваски на молочнокислых бактериях. При вызревании изменяются физико-химические и технологические свой- ства молока. Предельная кислотность молока после вызревания не должна превышать 20° Т — для твердых и 25° Т - для мягких сыров. Нормализацию молока в сыроделии проводят по массовой доле жира с учетом массовой доли белка в молоке при использовании сепараторов- нормализаторов или сепараторов-сливкоотделителей. Тепловую обработку молока проводят для обезвреживания технически вредной для сыроделия патогенной микрофлоры. Оптимальным режимом пастеризации молока в сыродельческой отрасли считается температура 70...72° С с выдержкой 20-25 с. В случае повышенной
Технология пищевых продуктов 111 бактериальной загрязненности молока разрешается повышение температу- ры пастеризации до 76 С. Подготовка молока к сычужному свертыванию. В процессе тепловой об- работки молока часть солей кальция может переходить из растворимого в нерастворимое состояние, которое ухудшает сычужное свертывание мо- лока. Поэтому в нормализованную смесь добавляют раствор хлористого кальция из расчета от 10 до 40 г обезвоженной! соли на 100 кг молока. С целью угнетения развития вредной газообразовывающей микрофло- ры (бактерии группы кишечной палочки и маслянокислые бактерии) в мо- локо разрешено вносить растворы натрия или азотнокислого калия из рас- чета 20+10 г сухой соли на каждые 100 кг молока. В зависимости от вида сыра необходимая доза бактериальной закваски, которая добавляется в нормализованную смесь, составляет от 0,5 до 2,5%. Во время производства полутвердых и мягких сычужных сыров, кроме мо- лочнокислых стрептококков, используют микрофлору сырной слизи, кото- рая придает сырам специфический вкус и аромат. Свертывание молока проводят при температуре от 28 до 35° С в зависи- мости от вида сыра, времени года и технологических свойств молока. Наилучшим ферментным препаратом в сыроделии является сычужный фермент, который получают из сычугов телят и ягнят. Количество фермент- ного препарата, необходимого для свертывания молока, определяют с помо- щью специального прибора. После внесения раствора ферментного препарата в ванную для изделия сыра молочную смесь тщательно мешают в течение 5 мин и оставляют в покое до образования сырного сгустка. Продолжительность свертывания молока во время производства боль- шинства твердых сычужных сыров составляет 30±5 мин, сыров со снижен- ной массовой долей жира в сухом веществе — 35±5 мин, мягких сыров — от 30 до 90 мин. Обработка сгустка и сырного зерна. Формирование, самопрессование, прес- сование сыра. Сычужный сгусток обрабатывают с целью его обезвоживания, получения сырного зерна, а также регулирования интенсивности и уровня молочнокислого процесса. Для этого последовательно проводят такие опе- рации: разрезание сгустка и получение сырного зерна, перемешивание пе- ред вторым подогреванием, второе подогревание и перемешивание после второго подогревания (обсушивание). В процессе обработки сырного зерна возможно проведение дополни- тельных технологических операций: разбавление сыворотки водой и час- тичное соление сыра в зерне. Разрезание сгустка и получение сырного зерна осуществляют с помощью резально-вымешивальных машин, скорость движения которых регулируется в зависимости от структурно-механических свойств сгустка.
112 Раздел 3 В процессе получения сырного зерна откачивают приблизительно 30'6 сыворотки от общего количества перерабатываемого молока. 11оказатслем нормальной постановки зерна считается однородность его размеров. Зерна одинакового размера равномерно отделяют сыворотк\. благодаря чему обес- печивается хорошая структура сыра. Далее зерно вымешивают в течение 10—25 мин. При производс тве твер- дых сыров для обезвоживания сырной массы применяю т второе подогрева- ние зерна. В зависимости от температуры второго подогревания сыры раз- деляют на две группы: сыры с низкой (38...42° С) и сыры с высокой температурой второго подогревания (59...60° С). Частичное соление усиливает гидратацию белков сыра, что стимулиру- ет повышение активной кислотности сыра за счет интенсификации молоч- нокислого процесса. Частичное соление в зерне способствует повышению массовой доли влаги в сыре на 2,5±0,5%. Кроме того, в случае частичного соления сыра в зерне продолжительность следующего пребывания сырных головок в рассоле сокращается на 0,5-1 сутки. Доза пищевой соли, которая используется для частичного соления сыра в зерне, составляет от 200 до 300 г на 100 кг перерабатываемого молока (для некоторых видов сыров — от 500 до 700 г). Вымешивание сырного зерна после второго подогревания называют обсу- шиванием, в результате которого за счет удаления сыворотки зерно умень- шается в размерах и приобретает шарообразные формы. Продолжительность обсушивания во время производства сыров с низкими температурами второ- го нагревания составляет 15-30 мин, а сыров с высокими температурами вто- рого нагревания — 50-60 мин. Формирование сыра — это совокупность технологических операций, на- правленных на процесс отделения сырного зерна от сыра и образования из зерна головок сыра необходимой формы, размера и массы. В промышленных условиях используют три способа формирования: из пласта, насыпанием и наливанием. Применение одного из способов фор- мирования в основном и определяет структуру и рисунок сыра. Прессование сыра проводят с целью уплотнения сырной массы, удале- ния остатков свободной (межзерновой) сыворотки и образования закрыто- го и плотного поверхностного пласта. Прессование может осуществляться за счет собственного веса сырной мас- сы (самопрессование), а также при внешнем давлении. При самопрессовании сырной массы в формовочных устройствах или формах без оказания дополни- тельного давления продолжается молочнокислый процесс и обезвоживание головок. Продолжительность самоирессования определяется видом сыра, технологическими особенностями производства сырной массы, оборудова- нием, которое используется, и колеблется от 20 мин до нескольких часов.
Технология пищевых продуктов 113 По истечению 20-10 мин (дня самонрсссованных сыров) или в койне самопрессования (л. ы прессованных сыров) проводят маркирования сыра казеиновыми пли пластмассовыми цифрами. На каждой головке сыра долж- ны быть указаны: дата изготовления (число и месяц) и номер варки. После отпрессовывания (самонрессование, прессование) сыр взвешива- ют и направляют в солильное отделение. Во время соления сыра соль диффундирует в сырную массу, а сыворот- ка переходит в рассол. Эти взаимообусловленные процессы проходят одно- временно, но в противоположном направлении. Соление сыра проводят в концентрированном 18...24%-м рассоле при температуре 8... 12° С в течение 5 -9 суток в зависимости от формы и массы головки. При солении поверхностный слой сыра сильно обезвоживается, вследствие чего он становится твердым, слабопластичным. После соления сыр обсушивают на стеллажах в солильном помещении в течение 2-3 суток при температуре 10° С. Вызревание сыра представляет собой сложный комплекс микробиоло- гических, биохимических и физико-химических процессов, которые проте- кают в сырной массе. В процессе вызревания сыр приобретает характерные вкус и аромат, консистенция становится более пластичной, мягкой, а для некоторых сыров — мажущейся. Продолжительность вызревания (от 10 су- ток до 6-ти месяцев), температура и влажность воздуха в камере вызрева- ния для разных сыров значительно колеблется соответственно требовани- ям нормативной документации. Готовый сыр маркируют: с помощью специальной краски на поверх- ность сыра наносят определенные обозначения (содержание жира, номер предприятия, местоположение предприятия). После сортировки сыры па- куют в транспортную тару. До реализации сыры хранят при температуре 8...12° С и влажности воздуха 85.,.87%. § 3.10. Технология молочных консервов Молочные консервы — это продукты, полученные из натурального мо- лока путем сгущения (со следующей стерилизацией или добавлением саха- ра) и сушения. Консервирование — это специальная обработка продуктов с целью предотвращения их порчи. В основе всех способов консервирования заложены приемы, направленные или на уничтожение самих микроорганизмов, или на угнетение их жизнедея- тельности. Из всех известных принципов консервирования для производства молочных консервов используют два: абиоз (полное уничтожение микроорга- низмов в продукте) и анабиоз (угнетение микробиологических процессов). 8-8-913
114 Раздел 3 В производстве молочных консервов анабиоза достигают путем повы- шения осмотического давления в молоке (осмоанабиоз) и высушиванием молока (ксероанабиоз). Молочные консервы разделяют на две большие группы, которые отли- чаются степенью концентрирования составных частей и особенностями технологии, это — сгущенные молочные консервы (концентрированное стерилизованное молоко или сливки, сгущенное молоко или сливки с саха- ром) и сухие молочные продукты. Молочные консервы разных видов могут изготавливать без наполнителей и с ними. Пригодность сырья устанавливают по результатам физико-химических и бактериологических анализов, а также органолептической проверки. Производство молочных консервов характеризуется рядом общих при- емов подготовки и обработки сырья таких, как прием, очищение, охлажде- ние и резервирование, нормализация, тепловая обработка, гомогенизация, сгущение. Прием, очищение, охлаждение молока. Для обеспечения бесперебойной работы оборудования и подбора термостойкого молока возникает необходи- мость в охлаждении и резервировании больших партий молока. Оптималь- ные условия — это охлаждение до температуры 4...8° С и хранение не бо- лее 12 ч. Нормализация исходной смеси. Осуществляется для получения в молоч- ных консервах необходимого соотношения между составными частями су- хого вещества. Пастеризация. Нормализованную смесь перед сгущением пастеризуют при температуре 90±2° С или 107±2° С без выдержки. Сразу же после пас- теризации рекомендуется охладить молоко до температуры 70...75° С, что- бы предотвратить денатурации сывороточных белков. Сгущение. Охлажденное молоко направляют на сгущение с целью кон- центрирования сухих веществ молока или его смешения с компонентами путем выпаривания влаги в вакуум-испарительных установках при давле- нии ниже атмосферного. Применение вакуума позволяет снизить темпера- туру кипения молока и в большей мере сохранить его свойства. При выпаривании основными параметрами процесса являются темпера- тура, продолжительность влияния и кратность концентрирования. Темпера- тура выпаривания в зависимости от числа корпусов установки и содержа- ния сухих веществ в смеси изменяется от 45 до 82° С. Продолжительность теплового влияния зависит от вида вакуум-испарительных установок. В однокорпусной циркуляционной установке она колеблется от 1-го (при сгущении до И...25% сухих веществ) до 10 ч (при сгущении до 6...60%). В пленочной вакуум-испарительной установке продолжительность выпа- ривания составляет от 3 до 15 мин.
Технология пищевых продуктов 115 Особенностью технологии производства сухого молока является гомоге- низация и сушение молока. При производстве сухого молока нормализо- ванное по жиру и сухому веществу сырье пастеризуют при температуре не менее 90° С. Для сгущения нормализованного молока используют много- корпусные вакуум-испаритсльные установки. Технические параметры сгу- щения поддерживают в границах, указанных в инструкции по эксплуата- ции вакуум-испарительных установок. Необходимость гомогенизации сгущенного молока обусловлена тем, что при механической, тепловой обработке и сгущении происходит деста- билизация жировой фракции молока, что приводит к окислению жира в продукте при хранении. Поэтому для повышения стабильности жирового компонента молоко гомогенизируют при температуре 50...60° С и давлении 10...15 мПа для одноступенчатого гомогенизатора, а для двухступенчатого гомогенизатора — при давлении И,5...12,5 мПа на первой ступени и 2,5...3,0 мПа — на второй ступени. Перед сушением сгущенное гомогени- зированное молоко поступает в промежуточную емкость. В зависимости от метода удаления влаги применяют разные способы су- шения: пленочный (контактный), распылительный (воздушный) и субли- мационный. При пленочном способе сушение осуществляют на вальцовых сушилках. Сгущенное молоко наносят распылением или тонким слоем на вращающиеся вальцы, поверхность которых нагревается паром до температуры 105... 130° С. В результате контакта продукта с горячей поверхностью вальцов молоко вы- сушивается и образует тонкую пленку, которую снимают специальными ножами. Продолжительность сушения молока на вальцовых сушилках не должна превышать 2 с, так как высокая температура поверхности нагрева- ния вызывает существенные изменения в основных составных компонен- тов молока, в частности дестабилизирует жир. В связи с низкой раствори- мостью продукта, в состав которого входит дестабилизированный жир, пленочный способ применяют в основном при производстве сухого обез- жиренного молока и сыворотки. При сублимационном сушении удаление влаги происходит из заморо- женных продуктов с содержанием сухих веществ до 40%. Сублимационное сушение осуществляют при температуре замороженного продукта -25° С и давлении в сублиматоре 0,0133...0,133 кПа. Продукты, полученные при сублимационном сушении, легко восстанавливаются, сохраняют вкус, хи- мический состав и структуру. Сублимационным сушением получают сухие кисломолочные продукты, закваски и смеси для мороженого. При распылительном способе сушение осуществляют путем контакта распыленного сгущенного продукта с горячим воздухом. Сгущенное моло- ко распыляют в сушильной камере с помощью дисковых и форсуночных распылителей. 8*
116 Раздел 3 Температура воздуха, который поступает в сушильную установку пря- моточного тина, должна быть 165...180 С, па выходе из сушильной баш- ни — 65...85е С; для сушилок со смешанным движением воздуха и продукта температура воздуха, который поступает в сушильную башню, должна быть 140... 170е С, а на выходе из башни — 65...80е С. На выходе из сушиль- ной башни сухое цельное молоко просеивают на сите и направляют на ох- лаждение. Хранение и транспортирование молочных консервов не требует специальных затрат, сроки хранения разных видов молочных консервов в зависимости от содержания жира и наличия наполнителей — 6... 12 меся- цев при температуре 20±2° С. Контрольные вопросы: 1. Состав и свойства молока. 2. Механическая и тепловая обработка молока. 3. Технология цельномолочных продуктов. 4. Кисломолочные напитки. 5. Технология сливочного масла. 6. Технология натуральных сыров. 7. Технология молочных консервов.
Технология пищевых продуктов 117 Раздел 4. ТЕХНОЛОГИЯ ЭТИЛОВОГО СПИРТА Технология спирта, а по современной номенклатуре — биотехнология — это наука и практика о методах и процессах переработки разных видов сы- рья на этиловый спирт. К такому сырью относится крахмалосодержащее зерно и картофель и сахаросодержащее — свекольная меляса. Технология спирта включает в себя такие процессы: подготовка сырья к развариванию, разваривание зерна и картофеля в воде для разрушения кле- точной структуры и растворения крахмала; охлаждение разваренной массы и осахаривание крахмала ферментами солода (пророщенного зерна) или фер- ментными препаратами; сбраживание сахаров дрожжами на спирт, выделение спирта из бражки и его очищение (ректификация), а также приготовление со- лода как носителя ферментов проращиванием зерна или культивированием плесневых грибов и бактерий для получения амилолитических и протеолити- ческих ферментных препаратов и вывода и размножения посевных дрожжей. Для получения спирта из сахаросодержащего сырья (мелясы) процессы раз- варивания и осахаривания исключаются. В процессе производстве этилового спирта — основного продукта - по- лучают диоксид углерода и побочные продукты — барду, главную фракцию (ГФ) и сивушное масло. Диоксид углерода (СО2), который образовался во время спиртового брожения, улавливают, очищают от сопутствующих при- месей и превращают в жидкий или твердый продукт (сухой лед). Из браж- ки перед перегонкой и ректификацией получают хлебопекарные дрожжи. Сивушное масло (смесь изоамилового, изобутилового и п-пропилового спиртов) и главную фракцию, которые выделяются в процессе ректифика- ции спирта, выпускают как технические продукты. Барда — остаток после выделения спирта из бражки. Зернокартофель- ная барда содержит все составные компоненты исходного сырья, за исклю- чением крахмала, и дрожжи, которые синтезируют полноценные белки, ви- тамины и прочие биологически активные вещества. Потому натуральная зернокартофельная барда — ценный корм для животных и птиц. С целью сохранения состава барды на некоторых заводах ее используют для выра- щивания кормовых дрожжей, концентрируют и сушат. Мелясная барда является отходом спиртового производства, которую выводят на поля фильтрования, нерационально используя плодородные земли и загрязняя атмосферу. На некоторых заводах на мелясной барде выра- щивают кормовые дрожжи, получают почти такое же количество вторичной барды или на ее основе вырабатывают кормовые концентраты витамина В10 (культивированием метановых бактерий). В мелясной барде содержится много глицерина, глутаминовой кислоты, бетаина, калийных солей и др., но выделяют их в небольшом количестве.
118 Раздел 4 Наилучший способ использования мелясной барды — ее очищение в аэ- робных условиях с иммобилизацией соответствующих микроорганизмов. Главный потребитель этилового спирта — пищевая промышленность. Его используют при изготовлении ликеро-водочных изделий, плодово-ягод- ных напитков, для повышения сииртуозности виноматериалов и купажи- рования виноградных вин, в производстве уксуса, пищевых ароматизаторов и парфюмерно-косметических изделий. В микробиологической и медицин- ской промышленности этиловый спирт используют для осаждения фер- ментных препаратов из культуральной жидкости, для получения витами- нов и других препаратов и лекарств, как дезинфектор и вещество, которое предупреждает инфицирование экстрактов из лечебных трав. Большое количество этилового спирта используется в химической, ма- шиностроительной, автомобильной и других областях промышленности, а также в ветеринарии и фармакопее. Получив от сельского хозяйства растительное сырье и выделив из пего и из мелясы наиболее ценную часть — углеводы, спиртовая промышлен- ность возвращает животноводству белковые витаминизированные корма. Это единственная область промышленности, которая способна перераба- тывать дефектное зерно и картофель (а они всегда будут, так как предусмо- треть резкое изменение климатических условий нынче невозможно) на до- брокачественные продукты и корма. Спиртовая промышленность Украины сегодня — одна из чрезвычайно развитых областей, в которой разработаны и внедрены беспрерывные тех- нологические процессы разваривания зерна и картофеля при низкой темпе- ратуре, осахаривание крахмала с помощью ферментных препаратов, про- точное беспрерывное сбраживание сусла с рециркуляцией дрожжей. Общий уровень механизации и автоматизации на спиртовых заводах со- ставляет более 80%. § 4.1. Основные виды сырья для производства этилового спирта Сырье, из которого вырабатывают спирт и которое имеет высокое со- держание крахмала или сахара и хорошо сохраняется, обеспечивает эконо- мическую целесообразность производства. Наилучшим технологическим требованиям спиртового производства отвечает растительное сырье — кар- тофель. Из картофеля получают в 3-4 раза больше крахмала, чем из зерновых культур. Картофельный крахмал быстро разваривается, в картофеле содер- жится такое количество азотных и фосфорных веществ, которых достаточ- но для питания дрожжей во время спиртового брожения. Для спиртовой
Технология пищевых продуктов 119 промышленности желательны сорта картофеля с хорошей урожайностью и высоким содержанием крахмала. Важной является также стойкость клуб- ней картофеля во время его хранения. Химический состав клубней картофеля зависит от сорта, земельно-кли- матических условий, агротехники, внесенных удобрений, времени и усло- вий хранения. Клубни содержат в среднем 25% сухих веществ и 75% воды. Содержание воды может колебаться от 64 до 86%. Она находится в свободном состоянии (78%) и связанном с коллоидами (22%). Свободная вода — хоро- ший растворитель, она легко испаряется, а при снижении температуры — за- мерзает. Вода, которая связана с коллоидами (крахмал, белки, пектиновые вещества), не может быть растворителем, имеет больший удельный вес и практически не замерзает. Сухие вещества клубней картофеля состоят приблизительно из 24% ор- ганических и 1% минеральных веществ. К органическим веществам клубней относятся, %: крахмал — 18,5, саха- ра — 0,8, целлюлоза (клетчатка) - 1,0, пентозаны и пектиновые вещества — 1,5, азотистые вещества — 2,0 и жиры — 0,2. Итак, количество крахмала в клубнях картофеля составляет 70...80% от сухой массы и 95...98% от мас- сы углеводов. Сахар содержится в картофеле в виде глюкозы, фруктозы и сахарозы (глюкозы — 75% от всей массы сахаров). При продолжительном хранении клубней в условиях низких температур содержание сахара увеличивается и может достичь 7...8% от массы картофеля. Клетчатка (целлюлоза) и пенто- заны — основные структурные элементы стенок клеток, всех тканей клубня. Содержание клетчатки колеблется от 0,9 до 2,0, пентозанов — от 0,7 до 1,0%. Пектиновые вещества распределены неравномерно: в кожуре — около 4, в мякоти — 0,6% от массы. Азотных веществ в картофеле содержится от 0,11 до 0,59%, что в пере- расчете на белок составляет в среднем 2,0%. Белки картофеля представлены двумя группами: простые белки (проте- ины) и сложные (протеиды). При гидролизе простых белков конечными продуктами являются аминокислоты, сложных — аминокислоты, липоиды, нуклеиновые кислоты. В клубнях картофеля присутствуют также витамины, мг на 100 г: тиа- мин 0,12; рибофлавин 0,05; никотиновая кислота 0,9; аскорбиновая кисло- та 10; токоферол 10; биотин 0,06; ^-каротин (провитамин А) 0,02. Из органических кислот в клубнях картофеля больше всего лимонной (0,08...0,55%) и яблочной (около 0,1%) кислот. Количество минеральных веществ (макроэлементов) изменяется от 0,5 до 1,9%. Это калий и фосфор. К микроэлементам, которые присутствуют в клубнях картофеля, относится марганец, кобальт, никель и т. п.
120 Раздел 4 На спирт перерабатывают любое зерно. 61 учiiieii зерновой культурой для производства спирта является кукуруза, урожайность которой в 2-3 раза выше урожайности других зерновых культур. Кроме кукурузы, на спирт перерабатывают рожь, пшеницу, ячмень, овес, тритикале и др. В среднем, зерно состоит из 14% воды и 86% сухих веществ. Сухие веще- ства содержат 84% органических и 2% минеральных веществ, в том числе, %: крахмал - 52. сахара — 3, клетчатка — 6, пентозаны и пектиновые вещест- ва — 9, азотные вещества — 11, жир 3. Крахмал — основная составная часть зерновых культур, которая перерабатывается на спирт. Его содержа- ние составляет, %: в пшенице — 48...57, во ржи — 46...53, в ячмене — 43...55. в овсе — 34...40, в просе - 42...60, в кукурузе - 61...70. Зерно перед развариванием измельчают на молотковых, валиковых и дру- гих дробилках. Наиболее эффективным способом измельчения зерна явля- ется способ с использованием дезинтеграторов, разработанных ироф. В. О. Маринченком. В спиртовой промышленности как сырье используется также меляса — отходы сахарной отрасли. Меляса - это густая вяжущая жидкость темно- коричневого цвета со специфическим ароматом карамели и меланоидинов. Наряду с высоким содержанием сахара в мелясе содержатся почти все ве- щества, необходимые для нормальной жизнедеятельности дрожжей в про- цессе брожения сусла. Во время переработки мелясы на спирт значительно упрощается техно- логический процесс, так как исключаются операции разваривания сырья и осахаривания крахмала ферментами солода или ферментными препара- тами, при этом снижается себестоимость спирта и повышается эффектив- ность производства. В свекольной мелясе содержится в среднем 80% сухих веществ и 20% воды. Сухие вещества состоят из таких компонентов, в среднем % мае.: са- хароза - 60,0; безазотные органические вещества — 16,7; азотные вещест- ва — 14,8; минеральные вещества — 8,5. § 4.2. Водно-тепловая обработка зерна и картофеля Цель водно-тепловой обработки крахмалосодержащего сырья — подготов- ка к осахариванию крахмала амилолитическими ферментами солода или ферментными препаратами. Осахаривание крахмала наиболее полно проис- ходит тогда, когда его зерна доступны действию ферментов. Этого можно до- стичь такими способами; тепловой обработкой неизмельченного сырья при высокой температуре (150...170° С), чрезвычайно тонким механическим
Технология пищевых продуктов 121 измельчением сырья при помощи специальных машин (дезинтеграторов), механическим измельчением сырья до оптимальных размеров частичек с последующим развариванием массы. Разваривание крахмалосодержащего сырья при высокой температуре увеличивает себестоимость спирта вследствие больших удельных затрат пара и уменьшает выход спирта с 1 т крахмала, поскольку во время такого разваривания образуются меланоидины и карамели, которые дрожжи не сбраживают. Разваривание крахмалосодержащего сырья при температуре ниже 100° С значительно снижает потери сбраживаемых веществ и сокращает затраты пара на единицу крахмала. Кроме того, отпадает необходимость устанавли- вать аппараты, которые работают под большим давлением. Следует отме- тить, что крахмал, разваренный при температуре ниже 100° С, ферментами солода полностью не осахаривается. Итак, наиболее эффективным способом водно-тепловой обработки зер- на и картофеля является низкотемпературное разваривание сырья с после- дующим осахариванием крахмала высокоактивными ферментными препа- ратами. Больше половины сухих веществ зерна и картофеля составляет крах- мал, из которого в процессе производства получают спирт. Крахмал в рас- тительных клетках содержится в виде микроскопически мелких зерен (гра- нул) овальной формы. Размер крахмальных зерен составляет от 1 до 120 мкм. Средний размер наибольших гранул картофельного крахмала составляет 40...50 мкм, а гранул крахмала злаков — 10... 15 мкм. По химическому соста- ву гранулы крахмала состоят из двух полиоз — амилозы и амилопектина. Молекулы амилозы представляют собой длинные цепочки остатков [3-глю- копиранозы. Молекулы амилопектина — это сильные большие органичес- кие молекулы, масса которых составляет 107. В крахмале большинства растений содержится 20...25% амилозы и 75...80% амилопектина. Амилоза и амилопектин не растворяются в холод- ной воде, этиловом спирте и эфире. В производстве спирта такие свойства крахмала, как набухание, клейсте- ризация и растворимость, имеют первостепенное значение, так как от них зависит атакуемость зерен крахмала амилолитическими ферментами. Измельченные крахмальные гранулы атакуются амилазами гораздо лег- че, чем неизмельченные, а клейстеризованный крахмал, особенно раство- ренный, в сотни раз легче, чем нативный. Наряду с физико-химическими происходят и биохимические изменения крахмала, главным образом гидролитические. Крахмал поддается фермен- тативному гидролизу после разваривания сырья также благодаря содержа- нию в нем амилаз (самоосахаривание). При температуре разваривания до
122 Раздел 4 70е С среди продуктов гидролиза преобладают сахара, а при повышении температуры они разлагаются. Основным показателем спиртового производства, которое характеризу- ет оптимальный режим проведения технологических процессов, является выход спирта из 1 т условного крахмала сырья. Исследования ученых пока- зали, что в результате повышения температуры и продолжения процесса разваривания уменьшается содержание нерастворимого крахмала в зрелой бражке и увеличиваются потери от разложения сахаров. Итак, оптималь- ным режимом разваривания крахмалосодержащего сырья в зависимости от степени его измельчения является тот, при котором общие потери сбражи- ваемых веществ минимальны. На спиртовых заводах Украины раньше применяли, в основном, беспре- рывные способы разваривания измельченного растительного сырья с повы- шенным давлением в аппаратах колонного и трубчатого типов. Но в связи с большими затратами пара на 1 т сырья и потерями крахмала в процессе образования при высоких температурах несбраживаемых веществ (мелаио- идинов и карамели) сииртзаводы перешли на механическо-ферментатив- ную обработку крахмалосодержащего сырья, которая предусматривает применение водно-тепловой и ферментативной обработки измельченных зерен и картофеля в беспрерывном процессе при температуре не выше 100° С в горизонтальных и вертикальных цилиндрических аппаратах с мешалка- ми. Если на замес из измельченного зерна или картофеля, предварительно смешанный с ферментным препаратом (а-амилаза), действовать тепловой энергией (60...96° С) при беспрерывном перемешивании в течение несколь- ких часов, то такой замес можно без разваривания под давлением охладить до 60° С и направлять на осахаривание. Эта технология дает возможность уменьшить затраты пара на разваривание (на 40%) и увеличить выход спирта с 1 т крахмала за счет снижения потерь сбраживаемых веществ. Разваренную массу подают на осахаривание, которое включает в себя такие операции: - охлаждение разваренной массы (зерна или картофеля) до соответст- вующей температуры; - смешивание разваренной массы с ферментными препаратами (или со- лодовым молоком); - осахаривание крахмала; - охлаждение сусла до начальной температуры его брожения; - перекачивание сусла в бродильное и дрожжевое отделения завода. Все эти операции, кроме перекачивания сусла, проходят в основном по беспрерывной технологической схеме.
Технология пищевых продуктов 123 § 4.3. Сбраживание сусла Вся масса сусла, кроме топ части, которая идет на приготовление дрожжей, подается в бродильные аппараты для сбраживания на спирт. Во время сбражи- вания зернокартофельного сусла одновременно происходят процессы дооса- харивания декстринов. Сброженное сусло называется бражкой или культу- ральной жидкостью. Содержание спирта в зрелой бражке в объемных процентах называется крепостью бражки. На спиртовых заводах страны применяют, в основном, непрерывно-про- точный, проточно-циркуляционный и циклический способы сбраживания сусла. Непрерывно-проточный способ характеризуется введением дрож- жей в поток осахаренного сусла главного аппарата бродильной батареи, ко- торая состоит из нескольких последовательно соединенных между собой аппаратов. Из конечного аппарата получают зрелую бражку. Циклический способ сбраживания сусла представляет собой разновидность полунепре- рывных методов брожения, когда главное брожение проходит непрерывно, а дображивание -- периодически. Технологические показатели зрелой бражки характеризуют не только работу бродильного цеха, но и всех предыдущих цехов и отделений — раз- варивания сырья, проращивания солода или культуры плесневых грибов (ферментные препараты), осахаривания, вакуум-охлаждения, размноже- ния дрожжей и др. Ошибки в технологии, допущенные в предыдущих цехах, сказываются на показателях зрелой бражки. Важнейшие из них такие: содержание сухих веществ (г/100 мл), видимая плотность (%), кислотность (град) и крепость бражки (% об.). Количество несбраживаемого сахара в зрелой бражке не должна превышать 0,2%, концентрация спирта — 6...1% об., срок брожения — 50...60 ч, содержание воды — 82...90%, содержание сухих веществ — 4,0... 10,0%. § 4.4. Выделение спирта из бражки На перегонку и ректификацию спирта подается зрелая бражка, которая состоит из воды (82...90% мае.), сухих веществ (4... 10% мае.) и этилового спирта с сопутствующими летучими примесями (5...9% мае., или 6... 11% об). В бражке содержится также 1...1,5 г/дм3 диоксида углерода, кислотность 0,5° Т, pH = 4,5...5,2. Сухие вещества бражки содержат как дрожжи и дробину, так и раство- римые в водно-спиртовой смеси органические и неорганические вещества (декстрины, несбраживаемые сахара, белки, кислоты, минеральные вещест- ва и др.). Наибольшее общее содержание сухих веществ в мелясной браж- ке — 8...10%, в зерновой — 6...7%, в картофельной — 3...4%.
124 Раздел 4 Летучие примеси спирта характеризуются большим разнообразием (70 ви- дов) и составляю! 0,6% от количества этилового спирта. Они делятся на че- тыре группы: спирты, альдегиды, кислоты и эфиры. Отдельно выделена группа азотистых (аммиак, амины, аминокислоты) и серосодержащих ве- ществ (сероводород, сульфокислоты и др.). Такие примеси, как пропило- вый, изобутиловый и изоамиловый спирты (0,35...0,45% от количества эти- лового спирта), служат основой сивушного масла. Метиловый спирт (0,2% от количества этилового спирта) содержится в зернокартофельной и све- кольной бражке. Свободный от спирта остаток — барда (после перегонки), содержит все сухие вещества бражки и остаточную часть воды. Содержание сухих ве- ществ в барде — в среднем 8%. По органолептическим показателям спирт этиловый ректификованный в соответствии с ГОСТ 5962-67 должен удовлетворять таким требованиям: - внешний вид — прозрачная бесцветная жидкость без посторонних примесей; - вкус и запах — характерные для каждого вида этилового спирта, который выделяется из соответствующего сырья, без посторонних привкусов и запахов; - дегустационная оценка в баллах должна быть не ниже: первый сорт — 8,5; высшей очистки — 9,0; «Экстра» — 9,3; «Люкс» — 9,5. Для производства спирта этилового ректификованного «Экстра» и «Люкс» используются все виды кондиционного зерна (пшеница, рожь, куку- руза, ячмень и др.), а в отдельных случаях — до 35% качественного картофеля. Технический спирт вырабатывается из некондиционного зерна, мелясы, спиртосодержащих побочных продуктов спиртового и винодельческого производства (главная фракция, сивушный спирт и др.). Такой спирт перед отправкой из завода может поддаваться денатурации путем добавления к нему денатурирующих веществ, которые придают стойкий неприятный вкус и запах, и красителей. Кроме спирта-сырца, ректификованного и технического спирта, спирто- вая промышленность вырабатывает так называемый абсолютный спирт с концентрацией 99,5...99,8% об. Не следует путать понятия безводный (100%) и абсолютный спирт, который содержит до 0,2...0,5% об. воды. Безводный спирт промышленностью не производится. Основные показатели безводного этанола такие: плотность (при 20° С) — 0,78927 кг/м3; удельная теплоемкость (при 20° С) — 2,39 кДж/(кг-К); тепло- та сгорания — 27 МДж/кг; температура кипения (при давлении 101,3 кПа) — 78,33° С. Выделение спирта из бражки и его очищение происходит в результате пере- гонки и ректификации. Под перегонкой понимают разделение смеси лету- чих веществ, которые имеют разную температуру кипения, на отдельные
Технология пищевых продуктов 125 компоненты или фракции путем частичного выпаривания и следу юте if конденсации пара. В процессе перегонки пар обогащается легколетучими компонентами (ЛЛК), а жидкость - гяжелолетучими компонентами (ТЛК). Ректификация — сложная многоразовая перегонка в противоточном пото- ке жидкости и пара. В результате тепломассообмена между компонентами на контактных устройствах (тарелках) пар, который поднимается вверх по ректификационной колонне, обогащается спиртом, а жидкость, которая опускается вниз, обедняется. Теория перегонки и ректификации спирта ба- зируется на законах П. Д. Коновалова, М. С. Вревского, на результатах теоре- тических и прикладных исследований В. М. Стабникова, П. С. Цыганкова, П. Л. Шияна, И. Ф. Малежика, В. О. Анистратенко и др. Колонны (бражная, итерационная и ректификационная) обогреваются открытым паром в том случае, если он не влияет отрицательно на качество конечных продуктов, не взаимодействует с продуктами ректификации и не образовывает новых систем, которые с трудом разделяются в колонне. Во время открытого обогревания конденсат пара смешивается с остатком (конечным продуктом разделения). Для закрытого обогревания колонн с помощью кипятильников (испарителей) нужен пар более высоких пара- метров и наличие поверхности теплообмена. При этом полностью гаранти- руется отсутствие попадания разных примесей из пара в колонны. § 4.5. Получение спирта-сырца Спирт-сырец концентрацией от 35 до 96% об. выделяется из бражки со всеми улетучивающимися примесями и приводится к заданной концентра- ции. Спирт-сырец концентрированный (88% об. и выше) получают на од- но- и двухколонных ректификационных установках (см. рис. 4.1). В процес- се получения спирта-сырца из бражки отгоняют этанол вместе с летучими примесями. Бражка А нагревается в дефлегматоре 3 и поступает в бражную часть колонны 1, где спирт испаряется из бражки паром ЧП, который вво- дится в кубовую часть колонны. Бражка А, освобожденная от ЛЛК встреч- ным потоком пара в бражной части, называется бардой Б, которая беспре- рывно выводится из колонны через гидрозатвор или бардорегулятор 5. В бражной части устанавливают 18...22, в спиртовой — 9... 10 контактных устройств. В основном на таких установках монтируют сетчатые или мно- гоколпачковые устройства. Спиртовый пар концентрацией около 88% об. из установки поступает в дефлегматор 3, где значительная часть его конденсируется (2/3), отдавая теплоту бражке и воде и образовывая флегму. Остаточная часть (около 1/3) спиртового пара поступает в холодильник 4, где конденсируется в спирт- сырец и охлаждается.
126 Раздел 4 п СП Б ГП _1 ЛЛК сс 4 В Рис. 4.1. Аппаратурно-технологическая схема одноколонной ректификационной установки: 1 — бражная часть; 2 — спиртовая часть; 3 — де- флегматор; 4 — холодильник спирта; 5 — бар- дорегулятор; А - бражка; Б — барда; В — вода; ГП — греющий пар; ЛЛК — легколетучие компо- ненты; СП — спиртовой пар; СС — спирт-сырец; Эксплуатация ректификационной одноколонной установки сводится к выбору и стабилизации оптимального режима ее работы, во время кото- рого необходимо строго следить за подачей бражки, пара и воды, за отводом спирта и барды. Для постоянной и оптимальной подачи бражки работу ус- тановки регулируют изменением подачи пара к ней и воды в дефлегматор. Подачу пара регулируют так, чтобы при заданной концентрации спирта- сырца не было потерь спирта с бардой. В современных установках подачу бражки, пара и воды изменяют с по- мощью автоматических регуляторов, в зависимости от разных параметров: бражки — от температуры в верхней бражной части, пара — от давления в нижней части установки, воды в дефлегматор — от концентрации спирта, а воды в холодильник — от его температуры. Давление в нижней части установки поддерживается в пределах 0,8... 1,5 г вод. ст., в верхней — может изменяться в пределах 0,1...0,5 г вод. ст. Затра- ты пара и воды на установках для производства спирта-сырца колеблются в широких диапазонах и зависят от концентрации спирта в бражке и спир- те-сырце, состояния и конструкции установки, а также от режима эксплуа- тации. На 1 дал спирта-сырца расходуется 18...26 кг пара и 0,1...0,5 м3 воды. Потери во время получения спирта не превышают 0,3% спирта, введенного с бражкой.
Технология пище вых продуктов i'll § 4.6. Технология ректификованного спирта В спиртовой промышленности ректификованный спирт получают ис- ключительно из бражки, в основном, на непрерывнодействующих трехко- лонных брагоректификационных установках (БРУ) (см. рис. 4.2). В этой установке бражная колонна состоит из 23...28 одноколпачковых контактных устройств (тарелок) двойного кипячения с междутарелочным расстоянием 280 мм, или из 24...28 сетчатых или клапанных тарелок с между- тарелочным расстоянием 500...550 мм. Сетчатыми и клапанными тарелка- ми оборудованы колонны установок производительностью 3000 дал в сутки и больше. В эпюрационной колонне размещают 39...41 многоколпачковых или клапанных тарелок с междутарелочным расстоянием 170 мм. Питание вводят на 20-ю, 27-ю или 36-ю тарелку, начиная снизу. В спиртовой колон- не должно быть 71...74 тарелки того же типа, что и в эпюрационной. Введе- ние питания предусмотрено на 16-ю тарелку внизу колонны. Все колонны (каждая в отдельности) обогреваются открытым или за- крытым паром. К каждой из них присоединены теплообменники для кон- денсации пара, который выходит из колонн. Бражка, которая поступает в установку, нагревается в подогревателе 1 до температуры 70...85° С, потом в сепараторе 2 освобождается от СО2 и дру- гих газов, после чего вводится в бражную колонну. Конденсат бражной ко- лонны (бражный дистиллят) направляют в среднюю часть эпюрационной колонны. В нижней части к бражной колонне присоединен бардоотводчик или гидравлический затвор с пробным холодильником. Пар, который выходит из эпюрационной колонны, конденсируется в де- флегматоре 3 и только небольшая часть — в конденсаторе 6; он имеет мак- симальную концентрацию главных и конечных примесей и называется эти- ловым спиртом главной фракции (ГФ). Освобожденный от главных примесей эпюрат подается на питание спир- товой колонны, оборудованной дефлегматором 4 и конденсатором 5. Преобладающая масса пара, которая выходит из спиртовой колонны, кон- денсируется в дефлегматоре и в виде флегмы поступает на орошение колонны. Ректификованный (пастеризованный) спирт, который отбирается из жидкой фазы с 3...10-Й тарелки, начиная сверху спиртовой колонны, прохо- дит холодильник, спиртоизмерительный прибор и поступает в спиртопри- емочное отделение. Промежуточные примеси выводятся из спиртовой колонны в виде двух продуктов — сивушной фракции (35-, 7-, 9- или 11-й тарелки) и сивушного спирта (с 17...20- и 25-й тарелок, начиная снизу колоны). После конденсации и экстрагирования из сивушной фракции получа- ют сивушное масло, которое является товарным побочным продуктом.
128 Раздел 4 Рис. 4.2. Аппаратуры)-технологическая схема брагоректификационной установки (БРУ) непрямой линии: I, II и III — бражная (БК), эпюрационная (ЭК) и ректификационная (РК) колонны; 1 - подогреватель бражки; сепаратор С02; 3 — дефлегматор ЭК; 4 — дефлегматор РК; 5 —конденсатор РК; 6 — конденсатор ЭК; 7 осно конденсатор БК продуктивностью 3000 дал в сутки и больше
Технология пищевых продуктов 129 Сивушный спирт также удаляют из установки в виде побочного продукта. Лютерная вода выходит из нижней части колонны через гидравлический затвор. Каждая колонна обеспечена верхним и нижним вакуум-нрерывателем, регуляторами подачи пара и воды. Для непрерывного контроля за работой установок по линии подачи бражки, отбора главной фракции, непастеризо- ванного, сивушного и ректификованного спиртов, а также сивушной фрак- ции применяют расходомерные устройства (ротаметры). § 4.7. Технология технического спирта В наше время технический спирт используется микробиологической промышленностью, предприятиями органического синтеза и многими об- ластями промышленности как растворитель. В связи с повышением цен на нефтепродукты и нефть, истощением топ- ливных месторождений технический этиловый спирт используется как топливо для двигателей внутреннего сгорания. Он может быть использован как добавка к бензину в количестве 10...20%. Добавка этанола в бензин улучшает его качество, то есть обеспечивает по- вышение октанового числа топлива, что дает возможность отказаться от введе- ния в бензин экологически вредных антидетонационных присадок (например, на основе тетраэтилсвинца). Установлено, что каждые 3% добавки этанола к смеси обеспечивают повышение октанового числа на единицу. Смесь этано- ла с бензином снижает токсичность отработанных газов и затрату горючего. Использование технического спирта как моторного горючего в ближай- шем будущем станет основным направлением потребления этанола. Топливный этанол не требует глубокой очистки от примесей, в связи с чем возможно его получение в одноколонном брагоперегонном (типа сыр- цевого) аппарате, что позволяет сократить удельные затраты пара во время его получения. Для получения топливной смеси «газохола» (бензин с добавкой до 10% этанола) можно использовать спирт с концентрацией 96% об. при условии добавления к смеси стабилизаторов. Для получения топливных смесей с большим содержанием технического спирта его нужно абсолютизировать (обезводить) для предотвращения возможного расслоения бензина и спир- та. В случае использования чистого технического спирта как моторного топлива его абсолютизировать не нужно. Технический спирт категории А получают на типичных брагоректифика- ционных установках с частичным выделением главной фракции и сивушно- го масла по технологии производства спирта ректификованного пищевого. 9-8-913
130 Раздел X Процесс производства юхнического спирт категории Б может происхо- дить в одноколонной ректификационной установке с некоторым отбором I лавных примесей и komhohchiob (tibviiiiioiо масла или на типичных браго- ректификапионных установках с изъятием из схемы эпюрацпопной колонны. Для производства юхничес кого спирта категории В наиболее целесооб- разно использовать одноколонную сырцовую ректификационную установку с увеличением флегмового числа и количества тарелок в концентрационной части колонны (до 50 шт.). При этом предполагается отбор сивушного масла. Технология спирта категории В предусматривает также использование типичных брагоректификациопных установок (без включения эпюрацион- ной колонны и отбора главных примесей). Денатурация проводится с целью исключения возможности примене- ния технического спирта для изготовления алкогольных напитков или дальнейшей переработки на ректификованный спирт питьевых кондиций. Технология технического спирта категорий А, Б, В была разработана под руководством проф. II. Д. Шияна в Национальном университете пищевых технологий (г. Киев). Спирт этиловый технический необходим как для химических, так и дру- гих областей промышленности, для использования в двигателях как мотор- ное топливо. Технологию и оснащение для производства СЭТ разработали в НУПТ под руководством доктора техн, наук, проф. П. Л. Шияна. Установлено, что мощности спиртовых заводов Украины достигают 65 млн дал в год, тем временем как потребность ликеро-водочной области не превышает 26 млн. Резервы мощностей можно было бы использовать для производства спирта этилового технического (СЭТ). Для этого необходимо разработать соответствующую высокоэффективную энерго- и ресурсосо- храняющую технологию и оборудование. Программа «Этанол», утвержден- ная Постановлением Кабинета Министров № 1044 от 04.07.2000 г., предус- матривает увеличение к 2010 году производства СЭТ до 40 млн дал в год. Для организации производства спирта этилового технического необхо- димо частично реконструировать спиртовый завод, прежде всего брагорек- тификационное отделение, отделение водно-тепловой обработки и осаха- ривания (в случае переработки крахмалосодержащего сырья). Технологический процесс перегонки и ректификации спирта этилового технического может быть дифференциирован в зависимости от его катего- рии (А, Б или В) и производного сырья. На рис. 4.3 приведена схема брагоректификационной установки для про- изводства СЭТ категории А, Б и В по ТУ В 18.510-99. В эпюрационной колонне 2 происходит изъятие и концентрирование ос- новных примесей спирта, в колонне 3 — концентрирование спирта и изъятие из него промежуточных и остаточных основных примесей.
Технология пищевых продуктов 131
132 Раздел 4 Промсжх i очные примеси, в час i нос ч и с ив\чины и с пир,. отбираю, из со о, веге гв\ тощих ,аре.юк в паровой фазе и подаю, в конденсатор эпюрани- oiiiioii колонны 10, онсуда их вмесюе главной фракцией л илового снирча выводя т из установки. Сивушные масла изымаю, традиционным способом. Непастеризованный спирт отбирают из конденсатора 13 спиртовой ко- лонны 3 и подают на 35 37-ю тарелку эпюрационной колонны 2. СЭТ отбирают с 56- 64-й тарелок спиртовой колонны. В случае4 переработ- ки бражки с небольшим количес твом летучих примесей СЭТ можно отбирать с флегмовой коммуникации спиртовой колонны 3. Общее1 количество глав- ной фракции этилового спирта в зависимости от качества сырья 2,5...5,0%. Во время производства СЭТ категории В и В часть бражного дистилля- та (20...50%) возвращается в виде е|)легмы ,5 бражную колонну, остаток по- ступает непосредственно на тарелку питания спиртовой колонны. Основные примеси концентрируются в конденсаторах 7 и 8, откуда их выводят — 0.5...2,0% от абсолютного алкоголя бражки. В спиртовой колонне 3 происходит дальнейшее концентрирование спирта и очищение его от промежуточных и остатка основных примесей. Те, что не были изъяты в бражной колонне, накапливаются в конденсаторе спиртовой! колонны 13, откуда их изымают из процесса. При производстве СЭТ категории В спирт отбирают с флегмовой! коммуникации колонны 3, а категории Б — спирт отбирают с 54-56-й тарелок спиртовой колонны. При этом промежуточные примеси в виде сивушного спирта отбирают в па- ровой фазе из соответствующих тарелок спиртовой колонны и после кон- денсации в конденсаторе 7 бражной колонны выводят из процесса вместе с основными примесями. Общее их количество зависит от качества сырья и при производстве СЭТ категории Б составляет 2,0...3,0%, а для категории В — 1,0...1,5% от абсолютного алкоголя бражки. Спиртовая бражка содержит большое количество летучих органических примесей спирта — сложные эфиры, альдегиды, кетоны, органические кис- лоты, высшие спирты, азот- и серосодержащие вещества и т. п. В процессе перегонки и ректификации эти примеси выделяются из спирта, концентрируются и в виде главной фракции и сивушного масла изымаются из процесса, что увеличивает удельную ресурсоемкость конечного продукта. Другие материальные потоки, обогащенные легкими примесями, такие, как непастеризованный спирт, конденсаты из конденсатора СО2, спиртоловушек и, в некоторых случаях, сивушный спирт, возвращаются в установку для даль- нейшего концентрирования летучих примесей. Эти примеси частично проника- ют в зону отбора ректификованного спирта, отрицательно влияя на его качество. Кроме того, энергетические затраты на изъятие и концентрирование примесей прямо пропорциональны степени их концентрирования.
Технология пищевых продуктов 133 На рис. 4.4 приведена схема БР> . коюрая предхсмаiриваеi совместное производство нишевого спирта (IOCI 5962-6/) и и ниового технического спирта (ТУ В 18.510-99) категории Ь и В. Отбор спиртосодержащих фракций. обогащенных основными примеся- ми (главная фракция этилового спирта непастеризованный спирт), регу- лируют затратой охлаждающей воды на соответствующие дефлегматоры. Отбор фракций, обогащенных высшими спиртами (зона сивушного масла) и промежуточными эфирами (зона сивушного спирта), регулируют соот- ветствующей запорной арматурой. Указанные фракции вместе с конденсатами из сиирголовушек поступа- ют в общий коллектор 20, откуда в виде спирта этилового технического вы- водятся из установки. Спирт этиловый технический категорий Б и В отбирают в количестве до 15% от абсолютного алкоголя бражки. Соотношение фракций, которые поступаю! в коллектор 20, зависит от ко- личества и качественного состава летучих примесей в ректификованном спирте. Для производства СЭТ категорий Б и В предложена энергосберегающая брагоректификационная установка, которая работает по принципу прямого действия (без эпюрационной колонны). Затраты пара составляют 25-28 кг/дал спирта, что в 2 раза меньше, чем на обычной БРУ. Для удовлетворения потребностей спиртовой области в современном ос- нащении концерном «Укрспирт» вместе с научно-производственным объеди- нением «Интермаш» налажено производство отечественных энерго- и ре- сурсосберегающих брагоректификационных установок из нержавеющей стали и меди мощностью от 1000 до 6000 дал спирта в сутки. Разработка современной конкурентоспособной технологии и оснаще- ния для производства СЭТ, их широкое внедрение дало возможность Укра- ине избавиться от монополии зарубежных стран и самой экспортировать технический спирт и оборудование для его производства. § 4.8. Технология абсолютного спирта Очищенный абсолютный спирт в небольших количествах вырабатыва- ют для научно-исследовательских работ и для органического синтеза. Производство технического абсолютного спирта как добавки к мотор- ному топливу в последнее время развивается большими темпами. В своем составе такой спирт содержит все летучие примеси (эфиры, альдегиды, высшие спирты и др.). Спирт абсолютизируют (обезвоживают) разными методами: связыванием воды твердыми или жидкими материалами (негашеная известь, глицерин); ректификацией под вакуумом; в присутствии солей. Технологию абсолютно- го спирта, которая введена на некоторых спиртзаводах, разработали ученые УкрНИИспиртбиопрода под руководством академика В. К. Янчевского.
134 Раздел 4
Технология пищевых продуктов 135 Для абсолютизирования, как правило, использую, метол образования тройных нераздельнокинящпх (азеотропных) смесей. Эта смесь образуется при добавлении к ректификованному спирту (вода + этанол) третьего ком- понента (бензол, циклогексан, трихлорэтал или другие вещества, способные к образованию с этанолом и водой тройных азеотропных смесей). Сегодня как третий компонент для абсолютизирования спирта, в основном, исполь- зуют циклогексан. Технологический процесс обезвоживания спирта состоит в том, что в ректификационную колонну вводится концентрированный (95...96% об.) спирт и добавляется определенное количество циклогексана. В колонне в процессе ректификации образуется азеотропная смесь, которая ведет себя как ЛЛК и выходит из колонны в виде верхнего продукта в паро- образном состоянии. Вниз опускается обезвоженный этанол, а вода, которая поступила в колонну со спиртом, выводится с азеотропной смесью. Пары азеотропной смеси во время конденсации дают гетерогенную жидкую смесь, которая расслаивается, образуя верхний пласт, содержащий 93...94% мае. циклогексана, 6...7% мае. этанола и незначительное количество воды. Очищенный абсолютный спирт должен отвечать таким требованиям: - концентрация спирта — не меньше 99,8% об.; - содержание альдегидов — не больше 5 мг в 1 дм3 спирта; - не должен содержать сухого остатка, минеральных кислот, щелочи. Фурфурола; - должен быть прозрачным, бесцветным и не иметь посторонних запа- ха и вкуса. В соответствии с ТУУ 18.475-98 основные показатели технического абсо- лютного спирта, который используется как высокооктановая кислородосодержа- щая добавка к автомобильному бензину, должны быть такие: внешний вид — прозрачная бесцветная или светло-желтая жидкость с концентрацией органиче- ских кислородосодержащих веществ: сухого остатка — не больше 50,0 мг/дм3; воды — не больше 0,2% об.; высших спиртов — не больше 12000 мг/дм3; цикло- гексана — не больше 0,5% об. Плотность при 20° С — не больше 0,79 кг/дм3. Технический абсолютный спирт можно получать из технического ректифи- кованного спирта, который содержит все сопутствующие ему летучие примеси. Контрольные вопросы: 1. Сырье для производства спирта и его химический состав. 2. Способы разваривания растительного сырья на спиртовых заводах. 3. Способы сбраживания сусла. 4. Теоретические основы перегонки и ректификации спирта. 5. Основные принципы получения спирта-сырца. 6. Типичная брагоректификационная установка косвенного действия. 7. Технология технического и абсолютного спирта.
136 Раздел 5 Раздел 5. ТЕХНОЛОГИЯ СОЛОДА Пивоваренным солод — ото пророщенное в искусственных условиях и высушенное зерно разных видов зерновых и (Зобовых культур. Во время проращивания солод обогащается активными ферментами и другими био- логически активными веществами. Применяется солод в основном при производстве пива, хлебного кваса, спирта, зерносолодовых концентратов, хлебобулочных изделий, безалкогольных напитков и продуктов лечебно- профилактического назначения. Принципиально-технологическая схема производства солода из зерно- вых культур показана на рис. 5.1, а аппаратурно-технологическая схема производства солода — на рис. 5.2. § 5.1. Технология солода из зерновых культур Для производства солода используются созревшие, очищенные и отсор- тированные зерновые культуры, которые перед замачиванием обязательно промываются водой с применением дезинфицирующих средств (хлорная известь, гидроксид натрия, пероксид водорода и др.). Целью промывки зер- на является удаление с его поверхности органических и неорганических за- грязнений, которые могут создать благоприятные условия для развития микроорганизмов. В результате замачивания зерна появляется вегетационная вода, которая растворяет простые вещества (минеральные, сахара, аминокислоты, пептиды) и способствует его пробуждению к активной жизнедеятельности. Поступление воды в зерно для его замачивания оказывает содействие биохимическим про- цессам гидролиза высокомолекулярных соединений (крахмал, белок и др.) с помощью ферментов. Вегетационная вода в зерне предопределяет появление первых признаков его жизни. Гормоноподобные вещества, которые накаплива- ются в щитке, мигрируют к алейроновому пласту и создают биологические условия для активизации существующих и образования новых ферментов. Для обеспечения достаточного обмена веществ в зерне необходима веге- тационная влага, содержание которой должно быть не меньше 45%. Какой- то границы между замачиванием и проращиванием зерна не существует. Так, при влажности зерна 30...35% начинаются биохимические процессы, способствующие его проращиванию, то есть интенсивное дыхание и обмен веществ, которые требуют соответствующего количества кислорода с соот- ветствующим увеличением выделения диоксида углерода. Для замачивания зерна в промышленных условиях используют специаль- ные аппараты разных конструкций. Современные конструкции замочных
Технология пищевых продуктов 137 аппаратов имеют цилиндрическую форму с плоским дном. Зерно разметают в аппарате пластом высотой около 3 м. Для загрузки, разравнивания и раз- грузки зерна предусмотрен специальный лопастной механизм. Объем за- мочного аппарата зависит от мощности солодового цеха и подбирается из расчета 2...2,2 м’ на 1 т зерна. Рис. 5.1. Принципиально-технологическая схема приготовления солода из зерновых культур
138 Раздел 5 Условные обозначения о О § о §
Техно л огия п ищевых продуктов 139 Моечные и замочные аппараты в основном iimcioi цилиндрическую форм) с наклоном не меньше 45° (чтобы зерно в аппарате не залегало). Для обес- печения интенсивного мытья зерна в центре замочного аппарата (при от- сутствии моечных аппаратов) размешают вертикальную эрлифтную трубу диаметром не меньше 150 мм. В нижнюю часть трубы подают сжатый воз- дух, который вместе с водой перемешивает зерно. Часть загрязнений (смесь половы, легких недоразвитых зерен, пустых цветочных оболочек и других легких примесей, которые не отделились во время очищения зерна на зерно- очистительных машинах) поднимается на поверхность воды. Потом сплав с водой подается в сборник с сетчатым дном. В зависимости от ряда факторов (вид оборудования, особенности зерна, характеристика солода) практикуют такие способы замачивания зерна: воздушно-оросительный, воздушно-водный и в беспрерывном потоке воды и воздуха. Наиболее эффективным является воздушно-оросительный спо- соб замачивания, который осуществляется непосредственно в пневматичес- ких аппаратах, где зерно и проращивается. Для орошения зерна распыленной водой на механизмах для перегребания солода монтируются форсунки. Воду па форсунки подают под давлением с помощью гибкого шланга. Затраты ее при таком способе замачивания зер- на уменьшаются по сравнению с другими способами. В соответствии с тех- нологической инструкцией зерно поочередно то орошается водой, то аэри- руется кондиционированным воздухом. Во время мытья и замачивания зерна в результате поглощения его кол- лоидами вегетационной влаги зерна набухают и увеличиваются в объеме. После замачивания начинается процесс проращивания зерна. При этом в зер- не, которое прорастает в искусственных условиях, происходят такие же фи- зиологические и биохимические изменения, как и в зерне, которое растет в естественных условиях (в грунте). Размер зародыша зерна во время проращивания увеличивается, а глав- ный его корешок (росток) пробивает оболочку и продвигается между дву- мя цветочными пленками. Потом из этого корешка появляется несколько тоненьких новых корешков-ростков. Зачаточный листочек (будущий сте- бель) прорывает оболочку и продвигается между ними по стенной стороне к верхушке зерна. В зерне во время проращивания под действием ферментов происходят глубокие морфологические изменения, в результате чего смягчается и рас- творяется крепкая мучнистая часть зерна (эндосперм). В процессе прорас- тания зерна на степень его рыхления значительно влияют окружающие ус- ловия: аэрация, температура, влажность эндосперма и т. п. Небольшое количество свободных сахаров, аминокислот, пептидов и минеральных веществ, содержащихся в зерне, растворяется при помощи
140 Раздел 5 вегетационной воды. Она пробужда<п к активной жизнедеятельности заро- дыш. который в первый период жизни использует эти простые вещества для дыхания и образования новых структур. Вегетационная вода в зерне способствует диффузным процессам и гидролизу высокомолекулярных со- единений. которые осуществляются с помощью ферментов. .Активизации пассивных ферментов, которые содержатся в алейроновом пласте, и обра- зованию ферментов способствуют гормоноподобные вещества (с содержа- нием гибсрелиновой кислоты), которые накапливаются в зародыше и щи г- ке и диффундируют но всему объему зерна. Во время прорастания зерна количество гиберелинов увеличивается и они полностью обеспечивают синтез таких ферментов, как ос-амилаза, пептидаза и эндо-Р-глюканаза. Чрезвычайно важную роль во время проращивания зерна играет вода, содержание которой на протяжении всего периода биотехнологического процесса должно оставаться на уровне 42...47%. Она является непосредст- венным участником гидролитических реакций, а также дисперсионной сре- дой и транспортным средством для всех диффузных процессов. Оптимальной температурой для накопления гидролитических фермен- тов является 16...17е С. В процессе проращивания зерна значительные изменения испытывают белковые вещества, которые частично гидролизуются до аминокислот. В даль- нейшем. это существенно сказывается на активности ферментов, питании дрожжей во время брожения пива, а также на качественных показателях го- тового продукта. Одна из важнейших задач солодования зерна — это подготовка крахма- ла к действию амилаз во время затирания и частичное его осахаривание для питания зародыша, являющегося генератором соединений, которые обра- зовывают новые и активизируют «спящие» ферменты в зерне во время по- лучения солода. Во время проращивания зерна расщепляется 15... 18% крахмала. На жиз- недеятельность зародыш использует 4...5%, на построение новых тканей — 3...4% гидролизованного крахмала (сахаров), а 8...10% крахмала, который остал- ся в виде сахаров в солоде, придают последнему сладковатый вкус и название «солод». Остаток (около 30%) крахмала в прорастающем зерне изменяется лишь структурно, благодаря чему он становится доступным для действия амилаз во время затирания и превращения его в растворимые вещества (са- хара). Зерно проращивают до максимального накопления активных фермен- тов и растворения эндосперма, то есть до получения необходимых свойств конечного продукта, который называется свежепророщенным солодом. В спиртовой промышленности его непосредственно используют для осахари- вания крахмала, а в пивоваренной — для производства солодовых экстрактов и концентратов — после сушки и термической обработки.
Технология пищевых продуктов 141 Для проращивания пивоваренных ячменей с оптимальным количеством белковых соединении (10... 12%) в первый период гемиературу в пласте зер- на повышают до 17... 18 С. Во второй период пласт зерна охлаждают до 12... 13 С. При высокой влажности зерна процесс растворения его эндоспер- ма, несмотря на низкую температуру, стимулируется. Для получения солода высокого качества большое значение имеет повсед- невный контроль влажности зерна. Поэтому очень важно поддерживать до- стигнутый уровень влажности проращиваемого зерна (44...48%) в течение всей фазы растворения эндосперма, поскольку он существенным образом влияет на биохимические преобразования веществ. В проращивании зерна важную роль играет также кислород, особенно в первой фазе роста, пока не появятся ростки. Он принимает участие в об- разовании ряда ферментов, а также в развитии зародыша. Диоксид углеро- да, который выделяется в процессе дыхания зерна, на ранней стадии биоло- гической фазы проращивания снижает жизненную активность зародыша. На стадии растворения эндосперма повышенное содержание СО2 (до 8%) ингибирует рост зерна, но растворение продолжается. Накопление и активизацию ферментов в зерне, а также ускорение дей- ствия гидролитических ферментов в эндосперме стимулирует применение гиберелинов Аи А2, А3. Их доза, которая добавляется в воду на последней стадии замачивания зерна в количестве от 0,06 до 0,15 мг/кг, сокращает процесс проращивания зерна на двое суток. Воздушно-оросительный способ замачивания зерна обеспечивает эффек- тивное удаление продуктов его жизнедеятельности в биологической фазе роста и является мощным импульсом к действию естественных гиберели- нов, которые вырабатывает зародыш во время пробуждения к жизни. Все это также способствует сокращению периода проращивания. Технология свежепророщенного солода в пневматических аппаратах (ящич- ного типа со шнековой мешалкой; цилиндроконический горизонтальный аппарат с сетчатой плоскостью системы «Seeger»; типа «передвижная гряд- ка»; барабанного типа с плоским ситом; барабанного типа с сетчатыми тру- бами; для производства солода совмещенным способом — замачивания, проращивания и сушения) характеризуется как высокоэффективная и про- грессивная, которая дает возможность получить солод высокого качества с низкой себестоимостью. Особенностью пневматических солодовен являет- ся проращивание зерна в высоком пласте (до 1,5 м), размещенном на гори- зонтальном сите, сквозь которое периодически подается кондиционирован- ный воздух. Зерно перемешивается специальными устройствами. Поток кондиционированного воздуха должен не только охлаждать и увлажнять проростающее зерно, а и удалять из пласта диоксид углерода и обеспечи- вать его необходимым количеством кислорода.
142 Раздел 5 (. I >< ж 111 )o| >.i i hi i вл i II я >< ’ 11 и,! в . 1111 iu| .! i а л 1.1 я 11 p( шз воде l ва ы >. u ».i<i c< iB\t Ib'IHIBIM I'lKl'inmM ('I if I 'IB l,Il I .) . I) I \ Il'B. |: 1 н ' I U. ' i > 11 Ы \ UIIHapaiUX !)...>> I'\ K() i 1.1111 u I (। fl 11) ю ва i 111 ы 11 воздух. вторым нрод\виг i ся проращиваемо» верно в со. юдорас I и. 1ьных письма 1 и чески.\ aniiapai ах, до. окси бы i в чис i ы.м. оц I имал Biioii । ампера । \ ры в coo । вс i» 1 в\ ющип момент проращивания (о i »к до 16 С ), поднос । ню насыщенным водой и бея механических загрязнен11ii. В зав и(Ч1 мое i и от времени i ода воздх х. ко юрым продувай гея плас г зер на во время проращивания солода в пневма! ическпх солодовнях, нужно на гревать или охлаждай, и в динараiах для кондиционирования повышай, влажное 1 ь до 97... 100'7. 11а некоторых иредпрпя гнях небольшой moihhocih для производиiва и солода нива, кваса, со. юдовых и но. и ко. ю щвых koi щен i ра тов испо. н>з\ юг ю ковые со.юли. 1Ы1и. ?)ю классическая и просюпшая модель солодовни, где процесс со.юдорощения очень нросю pci с. шрмстся и кон гро.mpveicn. но она имеет определенные недоспатки: высокая собес гопмос'1 ь солода, низкая удельная производительность на единицу площади, нерациональное ионолы зованне помещении, педос га точная механизация i рудоемких процессов и г. 11 11])и помощи токовой со. 1ОДОВНН юже можно по. iyna гь со. юд высокого качес i ва § 5.2. Сушка и термическая обработка солода Свежепроросшнй солод непригоден для продолжительного хранения, тем более он нс имеет характерных качественных свойств для изготовления пива и солодовых концентратов. Сушку и термическую обработку свежепророщенного солода следует про- водить в таком режиме, чтобы сохранять активность ферментов, необходи- мую в дальнейшем для изготовления пивного сусла желательного состава. На первой стадии сушки в солоде продолжаются жизненные процессы. Зерно дышит и энергия дыхания при этом даже возрастает по сравнению с процессом солодоращения. Дальнейшее повышение температуры и сни- жение влажности приводи т к инактивации ферментов дыхания н прекра- щению жизнедеятельности солода. Гидролитические ферменты действуют довольно активно, так как их температура приближается к оптимальному значению. В солоде на первой стадии сушки продолжают накапливаться продукты гидролиза белков и крахмала (аминокислоты и сахара) - пред- шественники ароматических и красящих соединений. В целом, свежепророщенный солод во время сушки и термической об- работки подвергается глубоким физическим, физиологическим и биохими- ческим изменениям, которые зависят от температуры сушильного аген та, содержания влаги в солоде (должно быть оптимальное соотношение между
Технология пищевых проОуктов КЗ температурой, которая повышаек'я. и в. ыжнос i ью вторая нониж.к-н mi и условий процесса. Часть высокими.|екулярны.\ белков. вторые содержаiся в солоде. во вре- мя сушки коагулируют, что в дальнейшем положительно сказывается на процессе осветления стела и пива. Росj км, которые moi \ г придагь пиву нс приятный горьки и вкус, в процессе1 сушки с гаиовя гея кротким и и легко о i - деляются от зерна. Вкус сухого солода в значительной мере зависи г oi меланоидинов кра- сящих и ароматических веществ, которыс образуются при повышенной тем- пературе в результате химических реакций между сахарами и аминокисло- тами. Во время сушки солода до 10% влаги легко удаляется из зерна. Остаточ- ная, крепко связанная с коллоидной структурой солода, влага удаляется очень тяжело. На этой стадии термической обработки солода появляются харак- терные сто признаки: аромат, цвет и вкус. В зависимости от биохимических, физических и химических преобразова- ний весь процесс сушки и термической обработки солода делится на три фазы: физиологическая — характеризуется тем, что в этот период в солоде про- исходят процессы жизнедеятельности. Влажность при этом снижается от 50...40% до 30...20%. Происходит биологический процесс проращивания зерна. Накопление и активизация ферментов способствуют растворению эндосперма, что приводит к повышению содержания аминокислот и саха- ров. Продолжительность фазы — 10... 12 ч при температуре до 40...45° С; ферментативная — происходит при повышении температуры в пласте солода от 40 до 70° С и снижении его влажности от 30...20% до 10...8%. В кон- це фазы все жизненные процессы в солоде практически прекращаются. Коллоидная вода в зерне остается, а потому ферменты еще сохраняют вы- сокую активность. В начале ферментативной фазы происходят гидролити- ческие процессы. Становятся активными амилолитические и протеолити- ческие ферменты. Оптимальная продолжительность ферментативной фазы составляет 5...7 ч; химическая — характеризуется полным прекращением ферментативных процессов, снижением влажности солода от 10% до 3%. Осуществляется при температуре 70° С и выше. Важным химическим процессом в этой ([газе яв- ляется образование красящих и ароматических веществ — меланоидинов. Продолжительность химической фазы составляет 3...4 ч. Солодосушилки, которые полностью отвечают технологическим требова- ниям к физическим и биохимическим процессам сушки и термической обра- ботке солода, делятся на два типа: периодического и непрерывного действия. К первому типу относятся горизонтальные одно-, двух- и трехярусные су- шилки, которые сейчас используют на большинстве предприятий Украины
144 Раздел 5 и Западной Европы, ко второму - вертикальные сушилки /1СГА (Латвии скоп сельскохозяйственной академии), карусельные Национального уни- верситета пищевых технологий (НУПТ). Сушка и термическая обработка солода на сушилках периодического действия проходит с небольшими перерывами для загрузки свеженророс- шего и разгрузки сухого солода. Период сушки длится от 12 до 24 ч, темпе- ратура сушильного агента изменяется от 45 до 80... 105° С в зависимости от вида солода. Более продуктивными являются одноярусные горизонтальные сушилки простой компактной конструкции. Свежеироросший солод ровным пластом высотой до 1,5 м загружают на решетку и сушат в течение 16...18 ч. Полный цикл всех операций, учитывая загрузку, сушку, термическую обработку и раз- грузку готового солода, составляет 24 ч. В период термической обработки со- лода (химическая фаза) сушильный агент, который выходит из сушилки, име- ет низкое содержание влаги, то есть высокие сушильные возможности. Для повышения эффективности работы одноярусных сушилок периодичес- кого действия и экономии энергоресурсов их удваивают. Сушильный агент после сушилки используют для обезвоживания солода (физиологическая фа- за) в другой сушилке. После окончания процесса сушки и термической обра- ботки солода в первой сушилке, а также после разгрузки готового солода и за- грузки ее свежепроросшим солодом, технологические функции сушильного агента изменяются. Его поток направляется из второй сушилки в первую. В металлическом корпусе сушилки солода типа Л СГА размещены две вер- тикальные сетчатые шахты, заполненные солодом, который непрерывным потоком опускается сверху вниз. Чтобы предотвратить задержку его переме- щения, расстояние между ситами шахты к низу увеличивается. Сушильный агент четыре раза зигзагоподобно проходит через пласт солода снизу вверх. Но сушилки типа ЛСГА имеют существенные недостатки: низкую про- изводительность, неравномерное движение солода, неравномерную сушку и термическую обработку. Для таких сушилок характерна высокая удель- ная материалоемкость. Среди современных сушилок солода более экономичными являются ка- русельные непрерывного действия, разработанные на кафедре биотехноло- гии продуктов брожения НУПТ. После загрузки сушилки свежепроросшим солодом и установления ее на оп- тимальный режим технологический процесс сушки и термической обработки происходит в плотном слое, который перемещается сверху вниз. Сушильный агент пронизывает пласт солода снизу вверх. Перемещение пласта происхо- дит за счет непрерывного отбора в горизонтальной плоскости нижнего плас- та готового солода винтовым конвейером и одновременного пополнения верхнего пласта сушилки свежепроросшим солодом через бункер-питатель.
Технология пищевых продуктов 145 Противотоковый (пласт солода и сушильный алии ) непрерывный про- цесс сушки солода в карусельной сушилке отвечает биотехнологическим требованиям к оптимальному соотношению между температурой агента и влажностью в каждом элемен гарном пласте. Э го даст возможность полу- чать сухой солод высокого качества. § 5.3. Технология специальных солодов В пивоварении при изготовлении темных, специальных, а также некото- рых светлых сортов нива из солода с частичной заменой его несоложенным материалом возникает потребность в использовании солода повышенной кра- сящей способности. Основным источником образования красящих веществ — меланоидинов — являются углеводы и промежуточные продукты расщеп- ления белковых веществ. Меланоидинообразование и структура зерен готового окрашенного со- лода в значительной мере зависят от достижения полного растворения эн- досперма солода, в результате чего создаются благоприятные условия для лучшего контакта и взаимодействия молекул аминокислот с молекулами сахаров. Растворение эндосперма способствует также образованию стекло- видной структуры готового карамельного солода, который высоко ценится в пивоварении, поскольку считается показателем его качества. Темное пиво — оригинальный незаменимый продукт пивоварения, ха- рактерными особенностями которого являются сравнительно низкое содер- жание спирта, рубиновый цвет, приятный ячменно-солодовый вкус и аро- мат, которые придают ему красящие вещества, образующиеся в результате специальной обработки ячменного солода. Сортовые отличия пива и его вку- совые особенности предопределяются типом используемого солода. § 5.4. Технология карамельного солода Оптимальный технологический режим приготовления карамельного со- лода должен обеспечить глубокое расщепление органических соединений высокобелкового ячменя, накопление максимально возможного количества сахаров, аминокислот и пептидов как исходных веществ меланоидиновой реакции. Режим сушки и термической обработки солода способствует накоп- лению значительного количества меланоидинов, а также достижению необ- ходимых структурно-механических свойств солода. Карамельный солод получают из свежепроросшего высокобелкового ячме- ня, в котором на четвертые сутки проращивание, в основном, заканчивается 10 - 8-913
146 Раздел 5 образованием и активизацией ферментов, принимающих участие1 в гидроли зе углеводов и бочков. Использование свеженроросшего солода, но сравне- нию с сухим, дает возможность снизить удельные энергозатраты, уменьшить потери сухого вещества на дыхание и рост корешков, улучшить качество целевого продукта и повысить коэффициент использования производст- венных площадей и оборудования. Промытый и продезинфицированный ячмень с содержанием белка 12... 16% замачивают до влажности 45...47% воздушно-оросительным спосо- бом непосредственно в солодорастнльном пневматическом аппарате. Зерно периодически орошают водой с температурой 12... 14° С и продувают конди- ционированным воздухом влажностью до 100% и температурой 10...14° С. Солодоращение проводят в тех же пневматических аппаратах, где замачи- вали зерно. В процессе проращивания ячменя необходимо накопить в соло- де большое количество сахаров и аминокислот как исходных веществ для образования мелапоидшюв. Глубокий гидролиз белков возможен только пос- ле накопления в зерне протеолитических ферментов и создания условий, благоприятных для их действия. Поэтому замоченный ячмень проращивают вначале при влажности 46...47%, достаточной аэрации и температуре 16... 19° С. Одним из важнейших биохимических процессов солодоращения является активизация амилаз, которые играют основную роль в осахаривании крах- мала. Одновременно в процессе подготовки солода необходимо достичь полно- го растворения эндосперма, состояние которого определяет скорость реак- ции меланоидинообразования и структуру карамельного солода. Подготов- ленный к сушке и термической обработке солод должен иметь влажность 50...55% и полностью растворенный эндосперм. Сушку, термическую обработку и охлаждение карамельного солода це- лесообразно проводить на установках с кипящим слоем или в аппаратах ба- рабанного типа. Сначала солод ступенчато нагревается до 90° С. Потом в первый период сушки при обезвоживании солода от 50 до 10% температу- ра сушильного агента должна составлять 90... 100° С, а потом, во время тер- мической обработки, повышаться до 130...140° С. Термическая обработка солода осуществляется при импульсной подаче сушильного агента. Потом солод охлаждается продувкой воздухом. Продолжительность процесса тер- мической обработки солода определяется температурой и желательной его окраской. По внешнему виду карамельный солод представляет собой однородную зерновую массу от светло-желтого до бурого цвета с глянцевым отблеском. Аромат — солодовый, вкус — сладковатый, вид на срезе — коричневый.
Технология пищевых продуктов 147 § 5.5. Технология темного солода Темный солод используется для произволе! на юмных сорюв нива (Мар- товское, Бархатное, Портер и др.). Он должен иметь пористое мучнистое тело с коричневато-желтым оттенком, оболочку равномерно буро-желтого цве- та. Исходными соединениями для образования ароматических, вкусовых и красящих веществ темного солода являются низкомолекулярные продук- ты распада белков (аминокислоты и пептиды), а также простые сахара. Для изготовления темного солода используют очищенный и отсортирован- ный ячмень с повышенным содержанием белка. В аппаратурно-технологи- ческой схеме производства темного солода предусмотрены аппараты боль- шой единичной мощности, в которых осуществляются все технологические процессы. Промытое зерно с помощью гидротранспортера подается в аппараты бол ь- шой единичной мощности для замачивания, проращивания, сушки, терми- ческой обработки и охлаждения готового темного солода. При оптимальных условиях проращивания (температура 18...20° С, влаж- ность 47...48%) в течение 4-5 сут в свежепроросшем солоде заканчиваются активизация и образование всех ферментов, которые принимают участие в гидролизе крахмала и белков. Дальнейшее проращивание ячменя осуществляется в атмосфере диокси- да углерода. При этом повышается температура слоя солода до 30° С и уси- ливается ферментативный гидролиз составных эндосперма. Важной стадией технологии является ферментация свежепроросшего со- лода, которая предусматривает медленное нагревание его слоя влажным и го- рячим воздухом в течение 10...20 ч до температуры 40° С. При этом создают- ся благоприятные условия для дальнейших биохимических процессов. Весь процесс сушки и термической обработки темного солода состоит из пяти этапов: • снижение влажности солода от 46...48 до 25% в течение 10... 12 ч при температуре сушильного агента не выше 50° С. Растворение эндосперма в этих условиях продолжается; • медленное повышение температуры сушильного агента до 70° С в те- чение 10...12 ч. При этом влажность солода снижается на 3...7%, происходят осахаривание крахмала и дальнейший распад белковых веществ; • снижение влажности солода от 20 до 10% в течение 8...10 ч при темпе- ратуре в слое 70...90° С; • медленное нагревание слоя солода до 105° С и снижение его влажнос- ти до 5%; • при температуре сушильного агента 105...110° С проводится термичес- кая обработка солода. В этих условиях влажность солода снижается до
148 Раздел 5 1,5...2%. В результате сложных реакции между углеводами и аминокислотами образуются меланоидины, которые придают солоду специфический вкус, аромат и цвет. § 5.6. Технология ржаного солода Ржаной солод является основным сырьем для производства концентра- та квасного сусла и хлебного кваса, а также добавкой к хлебобулочным из- делиям. Замоченную рожь проращивают в пневматической солодовне, при этом ворошат и орошают солод каждые 4...6 ч. Проращивание ржи длится 3...4 су- ток при температуре 14...17° С. Активизация и образование ферментов в прорастающем зерне происхо- дит параллельно жизнедеятельности зародыша. В дальнейшем, в условиях, неблагоприятных для развития зародыша, активность большинства фер- ментов сохраняется даже тогда, когда в слой зерна не поступает кислород. Эту способность ферментов используют для специальной обработки ржаного солода - ферментации, во время которой температура в слое зерна постепен- но повышается до 60...65° С при влажности 50...55%. Создаются оптимальные условия для активного действия амилолитических и протеолитических фер- ментов солода, которые накапливаются в процессе солодоращения. В резуль- тате ферментации в солоде накапливаются аминокислоты и сахара, при вза- имодействии которых образуются красящие и ароматические вещества. Замачивание, солодоращение, ферментацию, сушку и термическую обра- ботку солода следует проводить в одном аппарате, поскольку перемещать фер- ментированный солод неудобно из-за его вяжущей консистенции (НУПТ). Сушение и термическую обработку ферментированного солода следует проводить в соответствии с технологическими инструкциями, разработан- ными канд. техн, наук В. Д. Ганчук и Т. Ф. Толстолуцкой под научным ру- ководством доктора техн, наук Н. О. Емельяновой. § 5.7. Технология солода сои Главной задачей технологии солода сои является ее экологическое на- правление, то есть создание нового продукта, не только богатого биологичес- ки активными веществами, но и безвредного для питания человека. По всем показателям продукты из солода сои предпочтительнее самой сои. Солодование сои способствует активизации разных ферментных систем зерна, а именно липолитических ферментов, каталитическое действие которых
Технология пищевых продуктов 149 может влиять на качество липидов сои вследствие образования продуктов их окисления. Поэтому липиды сои представляют потенциальную опасность, и исследования их биохимических преобразований па разных стадиях про- цесса солодования имеют большое значение для качественных показателей конечных продуктов. Эти исследования осуществляли на стадии замачива- ния, проращивания и сушения зерна сои иод руководством канд. техн, наук Б. И. Хиврича (НУПТ). Очень важным этапом солодования сои является ее замачивание, по- скольку с увеличением влаги в ней начинается интенсивное дыхание зерна, а при дальнейшем поступлении влаги начинается интенсивный обмен ве- ществ. Результаты исследований влияния процессов солодования на показатели качества липидов сои характеризуются снижением кислотных чисел (КЧ) на 50%. Установлены также радиозащитные свойства солода сои, в котором содер- жится: белков около 40,6%; жиров — 21,7; углеводов — 19,2; пищевых воло- кон — 4%; множество минеральных веществ (Na 6 , К 1607, Са — 348, Р — 603, Fe — 15 мг на 100 г СВ) и витаминов (Bt — 14, В2 — 33 и РР — 3,3 мг на 100 г СВ). В результате исследований выявлено значительное снижение цезия-137 у подопытных животных, которые получали ежедневно солод сои. При производстве солода для промышленной переработки используют сою с энергией прорастания от 90 до 93%, а для приготовления пищи в до- машних условиях — не меньше 93%. Способность к прорастанию как для промышленной переработки и изготовления детского питания, так и для приготовления пищи в домашних условиях должна быть не меньше 95%. Солод сои, предназначенный для приготовления детского питания, а так- же блюд в домашних условиях, вырабатывают из сои большой и средней фракций. Соя для производства солода должна храниться в специальных зерно- хранилищах, которые обеспечивают надлежащие физиологические, физи- ко-химические, технологические и прочие показатели качества. Соя, кото- рая поступает на завод, должна сопровождаться удостоверением качества. Во время приема зерно взвешивается, отбирается средняя проба соответст- венно стандартам и потом передается для анализа в заводскую лабораторию. Результаты анализа сравнивают с данными удостоверения качества. Сле- дует отметить, что свежесобранная соя имеет сниженную проростаемость, поэтому во время приема такая соя в течение 4...8 недель должна проходить стадию созревания. Перед закладкой на хранение сою можно предвари- тельно очистить на зерновом сепараторе для изъятия разных примесей, ко- торые ухудшают условия хранения. Сою хранят соответственно инструкции по хранению продовольственно-кормового зерна, муки, крупы. Перед мытьем
150 Раздел 5 на (шецнал ьн их сепара юрах и 1 риерах сою (>чпщаю г и сорте руно на бо.н, тую. среднюю и модную фракции. Для обеспечения высокой энергии прорастания зерно сои следует зама чивать при влажноегп 6О...62"<>. которая достигайiся за 21 32 ч при юмпе ратурс 11 18 ('. В связи с гем, что соя отличается от других зерновых культур редким со- отношением белков, жиров, углеводов, bitiаминов, антиоксидантов, фермой- тов, фосфатидов и микроэлементов, определение оп тимальных характеристик процесса замачивания пмит большое’ влияние' на получение высококачест- венного солода сои. В результате проведенных исследований установлено, что в сое, как и во всех злаковых культурах. в начале замачивания влажность резке) возрастаем а потом, 13 отличие от упомянутых культур, продолжается ее’ плавное повы- шение. Таким образом, градиент дп(|)())\’зин влаги уменьшается пос тепенно и достигает нуля только в конце замачивания при влажности сои 61...626. Эго объясняется биохимическим составом и структурным строением зерна сон, главным образом, наличием в его составе незначительного количества крахмала. Влажность, которая гарантирует высокую энергию прорастания, состав- ляет 58-62%. Она достигается за 24 ч при температуре 17... 18° С. Наиболее эффективный способ замачивания сои — воздушно-водный. Оптимальная последовательность водных и воздушных пауз такая: первая - водная (5...7 ч), вторая — воздушная (5 ч), третья — водная (2...3 ч), четвер- тая — воздушная (8... 10 ч), последняя — вымочная (1...3 ч). Соблюдение определенного режима воздушно-водного замачивания дает возможность достичь 93...95% энергии прорастания зерна. Особенностью сои является то, что оболочка зерна имеет плохую механи- ческую прочность, а потому разрушение оболочки в процессе замачивания приводит к раскалыванию ядра на семядоли и обрыву зачаточного корешка. Перед замачиванием сою промывают водой в замочном аппарате, кото- рый сначала заполняют водой, а потом — взвешенным очищенным и отсор- тированным зерном. Одновременно с засыпанием происходит активное пе- ремешивание с помощью воздуха. Сплав, куда входят разные примеси, снимают благодаря его флотации. Общее время засыпания и мытья зерна составляет 60 мин. После мытья грязную воду сливают и набирают чистую, добавляя дезинфицирующий раствор перманганата калия (10...15 г на 1 м; воды). Промытую и продезинфицированную сою замачивают воздушно-вод- ным или воздушно-оросительным способом. В зависимости от температуры замочной воды и способа замачивания процесс замачивания длится в те- чение 24-32 ч.
Технология пищевых продуктов 151 Для избежания повреждения оболочки зерна сои и зародыша не шш\ с кается интенсивное перемешивание и i pancnopi ировшиш зерна в ин герва- ле его влажности 28- При наиболее эффективном воздушно-водном замачивании сои реко- мендуется такой оптимальный режим: промытую сою оставляют на 6 ч иод водой температуры И...IS1 С: йотом воду сливают и оставляют зерно на 6...8 ч в среде воздуха; дальше набирают воду и зерно оставляю'!' иод водой на 2 ч и без воды на 6...8 ч до достижения влажности 6О...62°<>. В конце зама- чивания проводя т дезинфекцию зерна. Процесс проращивания сои нужно проводить при таких оптимальных условиях, чтобы зерно прорастало интенсивно, равномерно и в конце техно- логического процесса корешки достигли длины 3...4 см. На протяжении всего процесса проращивания (3...4 суток) рекомендуется поддерживать темпе- ратуру в пределах 15... 18 С. При этом обеспечивается необходимая степень растворения белков. Соя проращивается в слое высотой 600...800 мм без перемешивания, что обеспечивает целостность корешков и соблюдение принятых температурных режимов с помощью кондиционированного воздуха, который периодически подается сквозь слой зерна (в течение 2 ч каждые 4 ч). Го товая свежепророс- шая соя перед сушкой характеризуется такими показателями: длина кореш- ков 3...4 см; аромат свежего пророщенного зерна; без липкой и потемневшей оболочки, что указывает на отсутствие содержания вредных микроорганизмов. Для проращивания сои лучше использовать пневматические аппараты типа «барабан», в которых легко поддерживать оптимальную температуру в слое зерна (от 14° С в первые сутки и до 18° С на четвертые сутки) продув- кой кондиционированного воздуха. Из таких пневматических аппаратов зерно выгружается без его травмирования на сушилку. Рациональным аппаратом для сушки свежепроросшего солода сои явля- ется тот, в котором проходил процесс ее проращивания, то есть «барабан». При этом исключается транспортирование и травмирование хрупких зерен солода. Сушка солода допускается и на одно- и двухярусных сушилках пе- риодического действия (таблица). После сушки на специальных машинах проводится лущение и отделе- ние семядолей солода сои от корешков и оболочек. Сухой солод лущат на лущильнике типа У-1-БШВ с резиновыми валиками при режимах, которые обеспечивают наименьшее дробление ядра. Отделение семядолей от кореш- ков и оболочек достигается воздушной сепарацией на специальных сепара- торах со скоростью воздуха 4...5 м/с. Солод сои, который используется для производства детского питания и при- готовления блюд в домашних условиях, дополнительно калибруется на бура- тах. При этом изымаются измельченные семядоли зерна и остатки корешков.
152 Раздел 5 Оптимальный температурный режим сушки пророщенной сои Продолжи- тельность сушки Барабан или одноярусная Сушилка двухярусная Температура сушильного агента, ° С Массовая ча- стица влаги пророщенной сои, % Температура су- шильного агента, 0 С (под нижней решеткой) Массовая часть влаги сои, % на решетке 58 57 верхней нижней 1 2 20 25 60 65 58 57 10 9 1 3 30 54 70 54 8 4 35 4 4 70 41 7,5 5 40 30 75 30 7.2 6 45 25 75 27 6 7 50 20 80 20 5,7 8 Г- Г- ээ 15 80 15 5,2 9 60 10 80 13 4,5 10 70 8 80 12 4 И 75 6 80 И 3.8 12 80 4 80 10 3,7 Выход готового солода сои при оптимальном ведении технологических процессов замачивания, проращивания и сушки составляет 65...68% от су- хого вещества. Хранение и контроль качественных показателей готового солода сои осу- ществляют в соответствии с существующими стандартами и нормативными документами. Контрольные вопросы: 1. Способы замачивания зерна. 2. Способы проращивания зерна. 3. Основные фазы сушения и термической обработки солода. 4. Технология карамельного солода. 5. Технология темного солода. 6. Технология ржаного солода. 7. Особенности технологии солода сои. 8. Цель изготовления солода сои.
Технология пищевых продуктов__ Раздел 6. ТЕХНОЛОГИЯ ПИВА 153 Пиво - эго слабоалкогольный напиток, полученный из солода и неироро- щенных зерновых культур (ячмень, пшеница, кукуруза, рис, тритикале и др.) спиртовым сбраживанием охмеленного сусла пивными дрожжами. Оно не только утоляет жажду, но и повышает тонус организма, улучшает обмен ве- ществ и усвояемость пищи. Пиво представляет собой довольно сложную сис- тему органических и неорганических кристаллоидов и коллоидов в слабом вод- но-спиртовом растворе. В его состав входит свыше 400 соединений, которые определяют высокое качество и необходимость для человека тугого продукта. Качество пива — вкус и аромат, приятная хмелевая горечь и цвет, пенис- тость, стойкость пены и самого напитка во время хранения - в рыночных условиях должно полностью удовлетворять требования потребителя. Цен- нейшими в пиве являются горькие вещества — эфтгртгое масло и полифено- лы хмеля, которые придают ему своеобразную приятную горечь, аромат, вкус, оказывают содействие ценообразованию и биологической стойкости. На протяжении последних веков пиво не было причиной ожирения или алкоголизма. Употребляемое в умеренном количестве (1...2 стакана в сутки), пиво является даже средством борьбы с алкоголизмом и ожирением. Энергетическая ценность (калорийность) 1 л пива составляет 1600...3300 кДж (400...800 ккал), а потребность взрослого человека в энер- гии составляет 10475...12570 кДж (200...2500 ккал). Установлено, что в результате потребления небольшого количества пива исчезает гастрит и выделяется соляная кислота желудочного сока, что улуч- шает пищеварение и аппетит, оказывает мочегонное действие. Пиво также ценный напиток для здоровых людей пожилого возраста: физиологически действует успокоительно, сосудорасширяюще, мочегонно и снотворно; пси- хологически — улучшает общее состояние. Японские ученые из университета префектуры Окаяма пришли к выводу, что этот напиток уменьшает действие на человеческий организм канцеро- генных веществ, которые содержатся в подгоревших продуктах и задымлен- ном воздухе, при умеренном употреблении пиво предотвращает раковые заболевания. Сегодня марку пива должны характеризовать такие свойства: высокое и стабильное качество, физиологическая ценность, биохимический состав, внешний вид, разумная цена, реклама для потребителя, успешный сбыт на- питка, высокая степень информации о коллективе, предприятии и технологии экологически чистого пива на данном предприятии. Важнейшим партне- ром пивоваренной промышленности является потребитель, который состо- яние своего здоровья все больше связывает с пищевыми продуктами и напит- ками, а марка экологически чистого пива подчинена всем законам рынка.
154 Раздел 6 Пиво содержит более 30 минеральных вещее!в и микроэлементов, кото- рые, в основном, являются со. тодового происхождения. Содержание спирт а fi пиве не превышает 10О/о об., экстрактивных веществ - от 3 до 10%, из ко- торых 80% составляют углеводы, а 70% из них — декстрины. Вместе с декст- ринами пиво содержит небольшое количество мальтозы и совсем немного глюкозы. Значительное количество экстрактивных веществ составляют бел- ковые соединения и продукты их гидролиза: альбумозы, пептиды, амиды и аминокислоты. В пиве содержатся горькие, дубильные некрасящие вещест- ва, а также органические кислоты — молочная, янтарная, щавелевая, яблочная. Таким образом, пиво содержит биологически активные вещества, в том числе витамины (тиамин, рибофлавин, никотиновая кислота), а пивные дрож- жи — в значительном количестве витамин В,. Одним из важных компонентов пива является хмель. Он нс только при- дает напитку горьковатый приятный вкус и особый аромат, а и использует- ся как консервант, который тормози т вредное для пива молочнокислое бро- жение. Горечь и антисептические свойства хмеля обусловлены хмелевыми кислотами. Пиво содержит значительный набор полифенолов. Среди них дубильные вещества, антоцианы, флавоноиды и кислоты дубильных соединений. Пред- ставителями группы фенольных соединений являются кверцетин, катехин, кислоты дубильных веществ и др. Все эти вещества полезны для человечес- кого организма, поскольку проявляют значительное антирадиационное действие. Использование нестандартного сырья или нарушение технологии может придать пиву канцерогенные и токсичные свойства, вредные для орга- низма. Сортов пива чрезвычайно много. Каждый сорт характеризуется опреде- ленным ароматом, вкусом, цветом, наличием соответствующего количества экстрактивных веществ, содержанием алкоголя, степенью сбраживания и дру- гими физико-химическими показателями. Пивоваренная отрасль в Украине, России и других странах преимущественно представлена светлыми и тем- ными сортами пива. К светлым сортам относятся Оболонь, Жигулевское, Подольское, Львовское, Рижское, Московское, Невское, Киевское, Одесское, Двойное золотое, Славутич, Столичное, Рогань, Десна и др., к темным — Украинское, Золотистое, Мартовское, Бархатное, Днепровское, Портер, Обо- лонь Бархатное и др. Срок дображивания и созревания высших сортов пива составляет, сутки: для Рижского и Московского — 42, Жигулевского — 28. Органолептическая характеристика пива оценивается его дегустацией по таким показателям, как цвет, аромат, вкус, пена и насыщенность диокси- дом углерода. Условия проведения дегустации пива приведены в учебнике «Технология солода и пива».
Технология пищевых продуктов 155 Основным сырьем для производства нива является солод, полученный из пророщенного и высушенного в специальных условиях ячменя. Кроме солода, используют воду, хмель, разные зерновые культуры (ячмень, пше- ницу, кукурузу, рис, тритикале), дрожжи, концентраты из проросшего зер- на, ферментные препараты, сахар. Пивоваренный ячмень, по сравнению с другими зерновыми культурами, используемыми в пивоварении, имеет существенные преимущества: растет практически повсюду, непритязателен к почвенно-климатическим услови- ям; легко перерабатывается для получения солода; оболочки измельченно- го ячменного солода разрыхляют слои дробины, которая обеспечивает хо- рошее фильтрование сусла при разделении затора. Состав ячменного солода и его ферменты дают возможность получать пиво с паилучшимп ка- чественными показателями. Ячмень относится к семейству злаковых и но морфологическим признакам делится на двурядный и многорядный. В за- висимости от времени высевания ячмень бывает ярый и озимый. Ячменное' зерно представляет собой продолговатую зерновку длиной около 10 мм и толщиной 3...4 мм и состоит из трех основных частей: зародыша, эндо- сперма и оболочек. Зародыш, который является зачатком будущего растения, содержится на спинной стороне основы зерна. Эндосперм — мучнистая часть зерна, клетки которой заполнены крахмальными зернами. Внешняя часть эндосперма представляет собой алейроновый пласт, в котором содер- жатся ферменты. Зерно защищают от повреждений и предохраняют заро- дыш от проникновения вредных для него веществ оболочки: внешняя — цветочная пленка, потом выросшие -- плодовая и семенная. Ячмень состоит на 82...85% из сухого вещества и 12...18% воды. К орга- ническим веществам относятся, в основном, углеводы и белки, а также жи- ры, полифенолы, органические кислоты, витамины и т. п. Неорганические вещества — это фосфор, сера, кремний, калий, магний, кальций, железо, хлор. Некоторая часть их связана с органическими соединениями. Средний химический состав ячменного зерна характеризуется такими данными, % сухое вещество: крахмал — 45...70, белок — 7...26, пентозаны — 7...11, саха- роза — 1,7...2, целлюлоза — 3,5...7, жир — 2...3, зольные элементы — 2...3. В ячмене в основном преобладают водорастворимые сахара — полисаха- риды. К последним относится крахмал и некрахмальные полисахариды: целлюлоза, гемицеллюлоза и пектиновые вещества. По типу строения мо- лекул и степени полимеризации это смесь двух полисахаридов — амилозы и амилопектина. Азот, который содержится в ячмене во всех формах, бывает белкового и небелкового происхождения. Небелкового азота в ячмене очень мало. Содержание витаминов в ячмене характеризуется такими данными, мг на 100 г сухого вещества: Bj — 12...0,74; В2 — 1 ...0,37; В6 — З...О,4; никотиновая
156 Раздел 6 кислота - 8... 15. Некоторые1 витамины входят в состав ферментов, активи тируя их действие. Хмель, наравне с водой и солодом, является тоже основным видом сырья для производства нива. Благодаря содержанию горьких веществ, эфирного масла, полифенолов, он - незаменимое сырье для производства пива. Имен- но хмель наибольшей мерой предопределяет характерные специфические1 свойства пива: наряду с неповторимыми вкусовыми и ароматическими ка- чествами, оно приобретает способность противостоять помутнению в про- цессе хранения, улучшается его пеностойкость. Ценные вещества, которые содержит хмель, придают пиву особое биоло- гическое значение. Наличие в хмеле более 400 разных соединений способст- вует тому, что его применяют в народной и научной медицине для лечения свыше 50 заболеваний: органов пищеварения, дыхания, сердечно-сосудистой системы, печени, желчных и мочевыводящих путей, нервных, кожных и т. и. Важнейшими компонентами хмеля для пивоварения считаются эфир- ные масла и хмелевые кислоты. А основным свойством хмеля является утонченный аромат, который во время технологической обработки придает пиву запах. Компоненты хмеля являются эффективными агентами для осаждения высокомолекулярных азотосодержащих веществ из сусла, поло- жительно влияют на пеностойкость пива, а также проявляют бактерицидное и консервирующее действие на конечный продукт. Без естественных биологически активных органических катализаторов белкового происхождения, то есть ферментов, изготовить высококачест- венное пиво невозможно. В отличие от неорганических катализаторов, та- ких как кислоты, основания, металлы и их оксиды, ферменты не вредны для организма человека. В технологических процессах пивоварения специ- фическое действие ферментов дает возможность получать максимальное ко- личество сусла и пива с минимальным содержанием посторонних веществ. Производство пива включает такие технологические процессы: приго- товление пивного сусла, сбраживание пивного сусла, дображивание и со- зревание пива, осветление и разлив пива в бутылки или кеги. Приготовление пивного сусла состоит из пяти стадий: подготовка зер- нопродуктов (очищение, сортировка, измельчение); переведение экстрак- тивных веществ зернопродуктов (крахмал, белки и др.) в раствор, то есть сусло (затирание); фильтрование затора (обособление сусла); охмеление сус- ла в результате его кипячения с хмелем или хмелевыми препаратами; ос- ветление и охлаждение сусла. Важнейшим технологическим процессом приготовления сусла является преобразование ферментативных компонентов солода и его заменителей (ячмень, пшеница, рис, кукуруза, сорго, тритикале и прочие зерновые куль- туры) в растворимый экстракт.
Технология пищевых продуктов 157 Перед измельчением солод и его заменители очищают от пыли, органи- ческих и неорганических примесей. /(ля очищения зернопродуктов исполь- зуют воздушноситовые сепараторы с магнитными устройствами, подвиж- ными ситами и иылеотделителями. Солод перед измельчением увлажняют, благодаря чему оболочка становится мягкой и лучше отделяется от ядра, образовывая оптимальный фильтровальный слой во время разделения за- тора на сусло и дробину. Целью измельчения солода и зернопродуктов является создание благо- приятных условий для действия воды и ферментов на фракции помола, а также ускорения физических и химических процессов, чем обеспечивает- ся быстрое растворение веществ и ферментативное преобразование нерас- творимых соединении (крахмал, белки и т. и.) в растворимые. Во время измельчения зернопродуктов, как и солода, оболочка должна оставаться в виде наибольших долек, которая обеспечивает не только образо- вание оптимального рыхлого фильтровального слоя, а и значительно сни- жает переход нежелательных веществ в сусло. Такое измельчение в пивоваренной промышленности могут обеспечить только специальные вальцовые дробилки. Это шести-, четырех- и двухвальцо- вые установки с автоматическим регулированием контроля качества помола. Переведение экстрактивных веществ зернопродуктов и солода в раствор проводят в заторном аппарате, где осуществляется смешивание измельчен- ных солода и зернопродуктов с водой, нагревание и кипячение заторной мас- сы. Аппарат представляет собой цилиндрическую емкость с двойным сфе- рическим дном, которое образовывает паровую камеру, с помощью которой нагревают и кипятят заторную массу. Аппарат оборудован распределитель- ным краном для направления перекачиваемой заторной массы в фильтра- ционный аппарат. В зерновых злаковых культурах и солоде потенциальные питательные вещества для дрожжей находятся не в той форме, которую они могли бы ис- пользовать. Поэтому имеющиеся в зерне высокомолекулярные соединения необходимо расщеплять на молекулы, пригодные для потребления дрож- жами. На стадии затирания ферменты расщепляют имеющиеся в солоде и других злаковых добавках крахмал и протеины. Продукты расщепле- ния — простые сахара, аминокислоты и низшие пептиды — могут быть ис- пользованы дрожжами во время получения пива. В классических технологиях пива солод используют не только как основ- ное сырье, но и как источник ферментов для расщепления нерастворимых веществ. Тем не менее солодование — дорогой процесс получения фермен- тов. Значительной экономии можно достичь частичной (около половины) заменой солода непророщенным зерном и промышленными ферментными препаратами.
158 Раздел 6 В процессе xai ирання в ааюрном aimapaic неооходимо создать опт ималь ные 1 ампераiурные \с.1свия для действия фермен iов. Крахмал поддается ферментативным изменениям, которые протекают в три стадии: к.тейсгери- заиия, разрежение и осахаривание. Ферментативный гидролиз белков в заторном аппарате происходит иод действием протеолитических ферментов. Оптимальными температурными паузами во время загорания солода явлжчея: начало затирания при кхмиера- туре 40...45' С для разрежения затора под влиянием цитолитических и дру гпх фермен гов, потом темпера тура затора повышается до 50...52" С' - белко- вая пауза, оптимальная для действия пептидаз; для осахаривания крахмала предельной является температура 73 С, оптимальная для действия ос-ами- ла.з. Итак, изменяя температуру, продолжительность выдерживания затора при определенных температурах, а также pH, можно регулировать фермен- тативные процессы и изменять выход экстракта, получать необходимые со- отношения между отдельными продуктами гидролиза крахмала и белков. На ферментативные процессы во время затирания и, соответственно, на выход экстракта и его сос тав, а также на коагуляцию белков и органолепти- ческие показатели готового пива значительно влияет показатель pH. Опти- мальный показатель pH для действия комплекса основных ферментов со- лода во время затирания имеет диапазон 5...5,3. Если этот показатель выше, затор подкисляют молочной кислотой. На затирание 100 кг зернового сырья расходуется 400...500 л воды. Гид- ромодуль затора значительно влияет на скорость ферментативных реакций во время затирания, поскольку процесс осахаривания и расщепления белков замедляется при концентрации затора свыше 16%. В пивоварении применяют два способа затирания: настойный и отвароч- ный. При настойном способе для приготовления затора используют воду, подогретую до такой температуры, чтобы начальное ее значение во время смешивания с солодом было 40° С. В заторный аппарат набирают половину расчетного количества воды, а потом одновременно добавляют измельчен- ный солод и остаток воды для перемешивания. Затор выдерживают 30 мин при температуре 40° С. В процессе перемешивания его подогревают до 52° С со скоростью Г С в минуту и для эффективности действия пептидаз при этой температуре делают паузу на 30 мин. Далее массу подогревают до 63° С (мальтозная пауза), выдерживают 30 мин, потом — до 72° С и выдержива- ют до конечного осахаривания, которое определяют йодной пробой. Осаха- ренный затор нагревают до 76...78° С и перекачивают в фильтрационный аппарат для фильтрования. Одноотварочный способ состоит в том, что в заторный аппарат набираю! половину всей воды, которую тратят на один затор, нагревают ее до такой
Технология пищевых продуктов 159 температуры, чтобы noc.ie внесения измельченного солода температура за тора достигла 50...52 С. Потом включают мешалке и спускаю! в аппарат из бункера измельчен- ный солод, одновременно подавая остальную воду. Температуру заторной массы после размешивания устанавливают в пре- делах 50...52" С. что отвечает оптимуму действия протеолитических фер- ментов. При этой температуре затор выдерживают 30 мин (белковая пауза), потом при отключенной мешалке спускают в отварочный аппарат 1 z3 гус- той массы. Эту часть затора называют отваром. В отварном аппарате заторную массу при перемешивании подогревают до 62...63“ С и выдерживают 20 мин (мальтозная пауза), дальше температуру повышают до 70...72° С и выдер- живают 15 мин для осахаривания крахмала. После осахаривания массу на- гревают до кипячения и кипятят 20 мин при работающей мешалке. Чтобы сохранить активность ферментов в основном заторе, отвар перекачивают в заторный аппарат медленно, направляя его в центр аппарата для лучшего перемешивания. Одноотварочный способ применяют только для перера- ботки хорошо растворенного солода с высокой осахаривающей способностью. Двухотварочный способ затирания дает возможность перерабатывать со- лод разного качества, при этом температурный режим затирания может из- меняться. Трехотварочный способ применяют в основном для изготовления темных сортов пива и переработки плохо растворенного солода с целью повышения выхода экстракта. С солодом хорошего качества можно перерабатывать не больше 30% не- соложенного сырья, так как ферментов, которые вносятся в затор с солодом, недостаточно для гидролиза крахмала и белка. В пивоваренной промышлен- ности как несоложенное сырье в основном используют пивоваренный ячмень второго сорта (со сниженной способностью к прорастанию), а также муку кукурузную, пшеничную и из других зерновых культур. Для успешного ферментативного гидролиза белков и крахмала используют ферментные препараты, % от массы сырья: амилоризин ПХ — 0,6...!, цитороземин ПХ — 0,5...1, амилосубтилин Г10Х — 0,03 и мультиэнзимную композицию МЭК - 1...0,025. С целью осуществления нормального процесса затирания количество внесенных ферментных препаратов должно обеспечить гидролиз биополи- меров зерновых культур за время, установленное для затирания. Зависи- мость количества вносимых ферментных препаратов от количества несоло- женного ячменя в заторе устанавливают экспериментально. Применение экологически чистых ферментных препаратов в пивоварении не снижает качества конечного продукта, повышает его стойкость и увели- чивает прибыли. При использовании ферментных препаратов на стадии
160 Раздел (> нр<нi.!В( |дс i b;i н > |)cki >\р. j। j \ < । си । кь" i дива ь вин к > i вар( >ч и ым ра/дс. 1 ьн ы : • >дц| а >твар< иным ыцы: < it с < » и в; и i, р ;;ц; н a ы и >рып pea. i нв\ ю i с в ю< > ветс гвин с icxho. ioi ид неким и пне I рек дням и и pci ддмен га пням и. Фи. н>1 реванш ;ак)ра проводя! в фил в ! рационном аппара о* но шки\ последовательным операциям: подкмовка фил ы рационно] о аппараia. за ливанпе сиг водой ( 15 мни), перекачивание заюра в филы рационный ап парат (20 мин ), о i стаивание га гора (25.. 30 мин ). пропуск кранов и возвра щение мутного сусла (10 мин), фильтрование первого схсла (90 мни), промывание дробины (120 мин ), разгрузка дробины (25 мин ). Для фильтрования пивных заюров 11 pi i меня к) i ся также филь 1 рацион и ьк прессы, на которых все грх'доемкие процессы механизированы и авгомаш зированы. Отфилырованнос cvc.io кипятят с хмелем в с\<ловарочпом аппарат Целью кипячения сусла с хмелем являсюя сгабп. 1нзация ею состава, \п.и ривание до установленной копнен грации, экс гравирование из хме. (я арома гических и горьких веществ, инактивация фермой юв. коагу.ыция белков и стерилизация eye.ia д. 1я обеспечения чнсioi о брожения и получения гнои кого продукта. После введения сусла в сусловарочныи аппара т темпера гурх в нем ус га навливают в пределах 63...75 С. 11ри л их условиях о-амилаза осахаривает крахмал, который перешел в сусло после промывания дробины. Пост окончания введения в сусловарочный аппарат промывных вол из фильтра ционного аппарата и после достижения полного набора сусла его подогре вают до кипячения и кипятят около 2 ч. Хмель и продукты его переработки вносят с учетом нормы горьких веществ в горячем сусле и содержания ос-кислот в хмеле. Нормы горьких веществ в горячем сусле для пива разных наименований в допус тимых границах за- висят от способа изготовления пива, качества хмелепродуктов, зернового сырья и воды. В сусловарочный аппарат хмель вносят порциями в соответ- ствии с технологической инструкцией. Сусло в сусловарочиом аппарате необходимо кипятить с такой интен- сивностью, чтобы количество использованной воды составляло не меньше 5...6/О за 1 ч. Конец кипячения определяют но массовой частице сухого ве- щества в сусле, наличию в нем больших хлопьев скоагулпрованных белков и прозрачности в горячем состоянии. Массовую частицу сухого вещества определяют в охлажденной пробе сусла сахаромером. Охмеленное сусло — сложная полидисиерсная система (дисперсные кол- лоиды, суспензии, эмульсии и молекулярно растворимые вещества). В экстрак- те сусла содержатся, % к СВ: мальтоза, глюкоза, фруктоза, декстрины — вмес те 60...70, сахароза — 2...8, пентозаны — 3...4, несбраживаемые декстрины 15...20, сырой белок - 3...6, минеральные вещества — 1,5...2.
Техно.ю г и я нище вы л продуктов 161 В С\С. К' ! П |)Ш'\ I Г i Н\ И >1 \ М(‘ ШВЫС i Щ >ЫЛ В !.Ш и 11 ы. ор >. <ы. вой.и, НЫС BCIHceiBJ. чфпршн' \\в в ВОГ (окпр. !.»0 ?(1() mi I \ < В1.1ЫI Bi \ п 100... 1 КО mi горьких вещее I в на i . i eve. ia ). 1 la <1.ю 11 >eo.icp/Кащпх сосите Hiiii в eye. le ec i в a. i b6\ mob bi ii lien iоиы. аминокис.ioi ы. амиды, a i а коке ам м нами Bill азо I. Виан и тельная час i в азо i осодержащих соединен ни ( 1 э...50"о) представлявI собой вещества, K'oiopbie усваиваюк'я дрожжами. Пос.к1 кипячения свело пропускаю! через хме.leone.hi ic.ib. а потом на иравляют на охлаждение и осветление, целью которых является снижение темпера туры от 100 до 6 иди 15 I’ (в зависимое i и oi меюдов брожения) и насыщение eye. ia кислородом воздуха, ч тобы в аэробных условиях брожения дрожжи активно размножались и осаждались зависшие дольки. Полное ос- ветление сусла во время охлаждения уораншя i рудное in, которые возни- кают в процессе основною брожения, а также предотвращав! помутнение и инфицирование пива. Предыдущее ох. 1ажденис сусла и ею освещение проходя! в ондойном aiinapaie, который iimcci форму цилиндрического резервуара с рубашкой или змеевиком, плоским, немного преклонным дном и сферической крышкой. Освещение весла можно проводи i ь iaK/Ке в i идрониклонном ai11iapaic. который предо гав. oieг собой цилиндр с конической крышкой и плоским дном. Горячее сусло входи т в виде струи в аппарат тангенциально через вход- ной патрубок со скороеияо 20 М/С. Зависшие частички сусла под действием гидродинамических сил собираются в цен тре дна. где образуется конус осад- ка, который периодически отводи тся. Сусло осветляют также на сепараторах. Наиболее эффективным способом подготовки сусла к брожению явля- ется его охлаждение в пластинчатых теплообменниках, которые использу- ются и для пастеризации пива и стерилизации сусла. Для первого охлаждения сусла в плас тинчатом 'теплообменнике использу- ют артезианскую воду температурой до 20 С. а для окончательного охлаж- дения -- ледяную воду температурой 1; С или рассол. Контроль подготовки сусла к брожению (охлаждение и осветление) со- стоит в установлении нормативной степени сбраживании, потерь экстрак- та между сусловарочным и бродильным аппаратами, степени осветления и биологическом контроле. На основе полученных данных устанавливают количество сусла в бродильном аппарате. Потери экстракта между вароч- ным и бродильным отделениями не должны превышать 1%. Для их умень- шения следует старательно удалять сусло из отстоя и хмелевую дробину. Сбраживание пивного сусла проходит в бродильных аппаратах разных типов. Возбудителями брожения являются дрожжи, которые представляют собой одноклеточные микроорганизмы растительного происхождения. Дрожжи содержат 75% воды и 25% сухого вещества, к которым относят- ся азотосодержащис вещества, безазотистыс экстрактивные вещества, жиры 11 - 8-913
162 Разлетп ч мищ-ра. юные зсщгг 1 ш В (юс i ;ш .гд вежей i;\o. щ 1 : аос в и I амин ы В . В В„. ( . В. I)а 1 аВ/Ке них ' пи к. 1с и )Ч I! ьк и в иск. |с 111'111 ыс фермен 1 ы. Размножение и рос, дрожжей ос\nice 1 визе i ея б. laro. [аря асепмиллцни раса коримых в с\с. ie ни i а 1 е. п>ных вещее а в. а химическая энергия для а год > вырабатывается в клетке. Одновременно с ассимиляцией, в организме клет ки происходят процессы диссимиляции. К) (лив распад BemeciB, который сопровождав।ся выде. leiine.M aiiepiiiii. пенс. и>и\емоп для еншеза с целью поддержания жизни к.вики. Оба процесса асснми.тяция и дисспмпля ция взаимосвязаны и ocvineriвляннся в к.ветке одновременно. Брожение и дыхание две формы диссими. 1яции. Брожение является анаэробным обменом вещее ! в дрожжевой клетки, котла углеводы частично превращаю гея в .лиловый < иирт и диоксид \ глерода. в октичие от (ыхаппя. |де этот /КС субстрат по. и юс гыо окисляется с образованием диоксида \ тле рода и воды. Дрожжи в течение' г,сего периода размножения одновременно со сора жпванпем сахаров ассимилируют из аминокислот около 15°<> азота, органи- ческих и неорганических аммонийных солей с образованием и выделением азотистых вещест в, летучих и нелетучих кислот. Размножение дрожжевых клеток' почкованием основной петь их накоп- ления при нормальных условиях в бродильном аппарате, ( начала на мате ринской клетке в аэробных условиях образуется маленькая дочерняя почка, которая, достигнув соответствующей величины, отделяется от материнской клетки и ведет самостоятельную жизнь, ассимилирует питательные вещества и размножается. Период времени от начала почкования материнской клет- ки до почкования дочерней называют продолжительностью генерации. Культивирование дрожжей в пивоварении проводят периодическим и полунепрерывным способами. Важное значение для осветления пива после* его сбраживания имеет аг- глютинация (флокуляция или склеивание и оседание) дрожжевых клеток, то есть способность дрожжей укрупняться в конгломераты (аглютинаты) и быстро оседать на дно. -Это связано с электрическим зарядом дрожжей и их автолизом. Под действием собственных ферментов во время старения клетки происходит биохимический распад углеводов и жиров и они раство- ряются, то есть поддаются автолизу. Различают сильно- и слабосбраживаемые дрожжи, а также дрожжи вер- хового и низового брожения. Все пивные дрожжи должны быть микробио- логически чистыми, хлопьевидными, быстро сбраживать сусло и оседать на дно, образовывая чистое осветленное и прозрачное пиво с полным вкусом и ароматом. К таким дрожжам относится раса 11 — сильносбраживаемые дрожжи с высокой способностью к осветлению. Пиво, полученное с их ис- пользованием, приятного вкуса. Дрожжи рас 41 и 44 — среднесбраживаемые
Технология пищевыл продуктов 163 с ВЫСОКОЙ способ] Ji )С'1 ЫО К ()(<.]/К. О ] 111 к I 11 < К • В< ’ I. It'll!! К I I I II Ы I ilMt'e ! МЯ I КИН. . |< ' I ный и чистый apoMai. Вас. 1 \ жи ван и i<iiii.\i;iniin 1 к ы»। и' к i к пыв, лри/К/Кеи и Р. чешская Р и немецкая 3 1-\. Kpei юс 1ь iinict во время 1юраж1;вания не мелкими расами може i дос i in a 11> I < >o. (iipn высокой koiiцен i рации c \c да 18% СВ и больше). Jio дрожжи низового брожения. Дрожжи верховою брожения ( 191-к и др.) применяю! в основном для получения земных или специа. шиых сортв нива. Механизм ci nip з oboi о брожения в анаэробных хс.ювия.х iipe.ie iав. ыеi собой сложный биохимический 11 роцесс преобразования \ ч. юводов в рез\.Ib- ra те метаболизма дрожжей и д<. йс 1 вия их фермой I он на cniipi и диоксид \ i лерода и выражаемся уравнением: CJI.•>()<; 2< ’ ,11 -ОН • 2(’О.. - 1 18 кДж Из 180 1 глюкозы георсiнчески можно по.ы чи i в 92 i ciinpia, 88 i диок сида углерода, ряд побочных и вюрпчиых нродхкюв (китерпп. ян i apipx ю кислоту, высшие спирты, альдегиды и др.). Во время аэробного брожения с полным окислением у г. i сводов образу с i с я bi >да. диске! г i \ гл ерода и оо.ц> той прирост биомассы. Во время брожения сусла пиво насыщается диоксидом mi . шрода до 0.2'7. После выдерживания в отделении дображиванпя при гемiicpa i урс око. ю 0 ( и давлении до 0,13 мПа количество СО2 увеличивае1ся до 0,3...О, Г'» мае. Современная технология пива характеризуется совмещением брожения и дображиванпя в цилиндроконическом аппарат. Суть се состоит в том, что в одном аппарате большой емкости (от 100 до 2000 м!) совмещают две стадии: главное брожение и дображивал не. Весь биотехнологический про- цесс длится 14...15 суток вместо 28 (для Жигулевского пива). С первым осветленным суслом в коническую часть аппарата вводят сильносбраживаемые дрожжи (0,15...! л на 1 гл сусла) и проводят аэрацию стерильным воздухом. Температура брожения поддерживается в интервале от 9 до 14° С и регулируется подачей холодагента (через внешние пояса или выносной теплообменник). Окончание брожения определяют по установ- ленному для каждого сорта уменьшению массовой части сухого вещества в пиве в течение 24 ч. На пятые сутки достигают видимой конечной массо- вой части 2,2...2,5% сухого вещества. Потом пиво охлаждают до образова- ния плотного осадка дрожжей при температуре 0,5...1,5 (’. В цилиндричес- кой части температуру 3...4° С поддерживают в течение 6...7 суток, а потом снижают до 0,5...1,5й С и проводят процесс дображиванпя пива. Дрожжи изымают из конической части через 10 суток от начала брожения. В пивоварении применяют целый ряд способов сбраживания пивного сус- ла и дображиванпя пива. Это — периодический, полунепрерывный, уско- ренный в цилиндроконических бродильных аппаратах и др. и*
164 Раздел 6 По классической традиционной технологии различают холодное (5...6е С) и теплое (7... 12 С) брожение в аппаратах периодического действия. Основ- ной показатель брожения - конечная степень сбраживания. При низовом брожении в молодом пиве оставляют часть углеводов (1... 1.5%) для добра- живания и естественного насыщения пива диоксидом углерода. При работе1 с чистой культурой основой являются дрожжи, которые по лучают в специальных лабораториях. Размножением дрожжей в постепен- но возрастающих количествах стерильного сусла достигают количества, не- обходимого для введения в один производственный бродильный аппарат. Осадок дрожжей после первого сбраживания по классической периодичес- кой технологии в производственном аппарате называют посевными дрож- жами первой генерации. После следующего сбраживания сусла дрожжами первой генерации в осадке получают дрожжи второй генерации, а осадок дрожжей, использованный, например, в десяти бродильных циклах, соот- ветственно называют дрожжами десятой генерации и т. д. В классической технологии придерживаются двухстепенного броже ния, по которому сразу после главного брожения в отдельных аппаратах (первая степень) молодое пиво освобождается от основной массы дрожжей, охлаждается, дображивает (вторая степень) и созревает в специальных ап- паратах. Целью дображивания является завершение начатого во время глав- ного брожения биохимического преобразования дрожжами, которые оста- лись, остатков экстракта в конечные продукты — диоксид углерода, спирт, эфиры, альдегиды, высшие спирты, органические кислоты, аминокислоты и др. При этом диацетил превращается в ацетоин, происходит окончатель- ное формирование аромата, вкуса, пеностойкости и стойкости пива. Во время дображивания пива в горизонтальных или вертикальных ап- паратах происходят одни и те же биохимические процессы, что и во время главного брожения, но из-за низкой температуры и небольшого количества дрожжевых клеток они значительно замедлены. Содержание растворимого диоксида углерода увеличивается от 0,2 до 0,4% при оптимальном давле- нии в аппарате 0,04...0,07 мПа. После созревания пиво выдерживают, фильтруют, охлаждают и для повы- шения его стойкости обрабатывают протеолитическими ферментными пре- паратами. Оседание и своевременное выделение дрожжевых клеток способст- вует исключению сложных химических преобразований, которые существенно влияют на формирование вкуса и аромата пива, главным образом за счет образования ароматических спиртов и эфиров. После выдерживания пиво фильтруют через диатомит, мембранные или другие фильтры с целью удаления молекул белков, дрожжевых клеток, бел- ково-дубильных соединений и хмелевых смол.
Технология пищевых продуктов 165 Разлив пива в стеклянные бутылки осуществляют на автоматических линиях, которые состоят из автомата для выема бутылок из ящика, бутылко- моечной машины, разливного аппарата, закупорочного, бракеражного, эти- кетировочного автоматов и автомата для укладки бутылок в ящики. Пиво разливают также в пластмассовые экологически чистые бутылки, пивные банки из специальной листовой жести, предназначенные для пищевых про- дуктов и напитков, и кеги вместительностью 10...60 л. Контрольные вопросы: 1. Характеристика пива как слабоалкогольного напитка. 2. Основные свойства пива. 3. Основные сорта пива и их характерист ика. 4. Сырье для производства пива. 5. Характеристика основного сырья для производства пива (ячмень, хмель). 6. Основные технологические процессы производс тва пива. 7. Способы затирания. 8. Оптимальный режим кипячения сусла. 9. Подготовка сусла к брожению. 10. Оптимальный режим брожения сусла. 11. Способы размножения дрожжей. 12. Механизм спиртового брожения.
166 Раздел 7 Раздел 7. ТЕХНОЛОГИЯ БЕЗАЛКОГОЛЬНЫХ НАПИТКОВ Безалкогольные напитки характеризуются минимальной концентрацией спирта, оптимальным количеством биологически активных веществ и приме- няются как для утоления жажды, так и для оздоровления организма человека. Большинство безалкогольных напитков обладают тонизирующими свойства- ми, ириятным ароматом и вкусом, благодаря содержанию сахаров и других экстрактивных веществ, которые поступают с экстрактами, концентратами, соками, морсами и др. В состав напитков также входят минеральные вещест- ва, диоксид углерода, органические кислоты и другие вещества. Благодаря этому, некоторые безалкогольные напитки имеют лечебно-профилактичес- кие свойства, регулируя в организме водный режим, обмен веществ и др. Производство и употребление безалкогольных напитков в мире с каждым годом возрастает. Наивысший уровень потребления этих напитков в Герма- нии — 195 дм’/год на одного человека; в США — 164; в Великобритании — 189; в Бельгии — 129; в Чехии — 110; в Украине - менее 50. Среди безалкоголь- ных напитков, которые употребляют в мире, 20% составляют фруктово- ягодные негазированные. В большинстве европейских стран возрастает выпуск напитков оздоро- вительного действия с включением витаминов и антиоксидантов. В некото- рых странах Восточной Европы возрастает производство эмульсионных напитков с добавлением разных соков. Объемы потребления безалкогольных напитков в Украине за период 1970-1990 гг. увеличились с 13,9 до 29,5 дм’/год на человека, а в следую- щие 9 лет сократились до 9 дм’/год, то есть более, чем в 3 раза, в то время как производственный потенциал безалкогольной отрасли страны оценивается в 150 млн дал в год. Разливают безалкогольные напитки в стеклянную, пластиковую и ме- таллическую тару, а некоторые виды напитков доставляют к потребителю в цистернах, кегах, бочках. Доля разлитых в пластиковые бутылки напитков составляет более 50% изготовленной в Украине газированной продукции. Потребительские свойства безалкогольных напитков в значительной степени зависят от качества использованной воды, фруктово-ягодных со- ков, овощных соков, сахаров и сахарозаменителей, красителей, ароматиза- торов, консервантов и других компонентов. Основную часть в рецептуре и технологии безалкогольных напитков занимает вода. Сахара (в основном глюкозо-фруктозные сиропы) придают безалкоголь-' ным напиткам соответствующий вкус и формируют их букет. Однако сис- тематическое употребление напитков с содержанием чистого сахара суще- ственно повышает энергетический баланс суточного рациона. Чтобы этого
Технология пищевых продуктов 167 не наблюдалось, в безалкогольно!] промышленности применяют инверт- ный сахарный сироп. Благодаря инверсии сахарозы достигается увеличе- ние сладости напитков и повышение массовой доли сухих веществ в нем за счет глюкозы и фруктозы. Оптимальных] вариантом для увеличения сладости напитков является использование глюкозо-фруктозных сиропов (ГФС), которые получают в результате ферментативного гидролиза крахмала. Среди заменителей сахаров в безалкогольном производстве используют сорбит, ксилит, манит, мальтит. Для изготовления напитков специального назначения и снижения их энергетической ценности применяют такие под- сластители, как сахарин, цикламаты, ацетосульфам К. аспартам, сахарало- зу и неогесперидип. Оптимальным вариантом применения подсластителей в безалкогольной промышленности является применение смеси аспартама, сахарина и ацето- сульфама К. Превосходный вкус и аромат безалкогольных напитков формируют пи- щевые кислоты и фруктово-ягодные полуфабрикаты, которые повышают их пищевую, биологическую и энергетическую ценность. Следует отметить, что полифенолы, которые содержатся в плодах и растениях, являются более сильными антиоксидантами, чем витамины. Напитки растительного проис- хождения снижают опасность заболеваний сердечно-сосудистой системы. В основном, для производства безалкогольных напитков используют соки натуральные, спиртованные и концентрированные, а также экстракты лекарственных трав. Для газированных безалкогольных напитков с насыщенностью до ми- нимальной концентрации 0,4% мае. добавляют диоксид углерода, который принимает участие в образовании вкуса напитков, придает им игристость, обуславливает освежающее и жаждоутоляющее действие, повышает биоло- гическую стойкость напитков. Ароматизация безалкогольных напитков проводится при помощи аро- матизаторов, настоев ароматических веществ, экстрактов и растворов ду- шистых растений, эфирных масел, ванилина. Ароматизаторы представляют собой концентрированные растворы натуральных и синтетических душис- тых веществ, эфирных масел, настоев или экстрактов натурального сырья. Ароматизаторы бывают порошкообразные, жидкие, содержащие и не содер- жащие спирт, с красителем и без него. При производстве безалкогольных напитков используют в основном та- кие эфирные масла: розовое, цитрусовое, мандариновое, мятное и др. Значительная часть отечественных напитков производится на основе импортных концентратов и ароматизаторов. Поставщиками являются не- мецкие компании «Rudolf Wild» и «Gmbh Dohler».
168 Раздел < В состав безалкого. п>ны.\ нантков при их производстве добавляю!: кра ciire.ni. пряно-арома!ическое paci тельное сырье*, консерванты, витамины и другие биологически активные вещества. Растительное сырье до зкегра гирования предварительно обраба тываю! подвергают измельчению, обез жпрпванию, ферментации и т. д. 11ринциниальная технологическая схема производства безалкогольных напи тков представлена на рис. 7.1. Особое внимание* при производстве на- питков уделяется подготовке* воды, микробиологической и экологической чистоте конечных продуктов. Аппаратурно-технологическая схема производства безалкогольных на- питков с розливом в стеклянные* бутылки представлена на рис. 7.2. Фруктово-ягодные* экстракты для напитков представляют собой сгу- щенные, концентрированные и осветленные фруктово-ягодные соки, ува- ренные в вакуум-аппаратах с целью максима.итого сохранения ценных компонентов. Большине! во экстрактов содержит около 60% сухих веществ, виноградный — 62%, клюквенный — 55%, облепиховый и черносмородино- вый — 44%. В зависимости от качественных показателей зкетракты бывают высшего и первого сортов. Высший сорт зкетрактов характеризуется ярко выражен- ным вкусом и ароматом, прозрачностью и незначительным количеством осадков. В первом сорте допускаются более слабо выраженные вкус и аро- мат, более темный цвет, вдвое больше осадка (1%). С целью определения органолептических показателей экстрактов пре- дусмотрено соответствующее разведение их дистиллированной водой: для ви- ноградного — 1 : 4,5; алычового, сливового, яблочного, грушевого и черно- смородинового — 1 :5,5; ежевичного, клубничного, красносмородинового, малинового и брусничного — 1 : 7,5. Экстракты из лечебного и другого растительного сырья получают при помощи мацерации, перколяции или других методов с использованием рас- творителей в специальных экстракторах. Потом экстракты дополнительно очищаются от сопутствующих нежелательных соединений. Изготавливают экстракты в виде концентрированных сухих, жидких или вязких продуктов. В процессе экстрагирования чрезвычайно важно подобрать мягкие способы обработки для полного перевода ценных ве- ществ из растений в экстракты без существенных изменений. В последние годы значительно увеличивается производство СО2-экст- рактов, которые получают путем экстракции жидким диоксидом углерода растительного сырья и используют как вкусо-ароматическую добавку для некоторых напитков. Экстрагент, который содержит 3...5% этилового пи- щевого спирта-ректификата, быстрее проникает в растительные клетки и способствует более полному гидролизу полимеров растительного сырья.
Технология пищевых продуктов 169 Вола i! 5 !()В1!11Ы Рис. 7.1. Принципиальная технологическая схема производства безалкогольных напитков
170 Раздел 7
Технология пищевых продуктов 171 Концентраты для безалкогольных напитков включакл однородные, рав- номерно окрашенные, сыпучие, гранулированные продукты, таблетки, а так- же сиропы вязкой густой консистенции. Они могут включать также одну или несколько ароматических и экстрактивных частей!. Порошкообразные концентраты для напитков получают при помощи агломерованных твердых и жидких компонентов (в кристаллической или аморфной форме) по определенной рецептуре. Сушат агломераты при оп- тимальной температуре 40...50° С и измельчают на специальных дробилках. Благодаря такой температуре почти полностью сохраняются в активной форме биологически активные вещества. Сухие концентраты безалкогольных напитков бывают нешипучими и ши- пучими. Сухие нешипучие концентраты изготавливают из смеси сахара-песка (лучше фруктозы), экстрактов, пищевых кислот, красителей и натуральных ароматизаторов (Вишневый, Яблочный, Черносмородиновый и другие). Сухие шипучие концентраты включают сахар-песок, кислоту винную пищевую, гидрокарбонат натрия и ароматизаторы (Крем-сода, Лимонад, Лимонный, Медок, Мятный). В процессе растворения такая смесь выделя- ет значительное количество диоксида углерода вследствии взаимодействия винной кислоты и гидрокарбоната натрия. Актуальным считают производство концентрированных основ (бальза- мов), которые содержат основные натуральные вкусовые компоненты безал- когольного напитка в сочетании с пищевым спиртом-ректификатом, концент- рация которого не превышает 25% об. Такая основа содержит значительное количество биологически активных веществ, которые проявляют лечебно- профилактические свойства. Применяются такие концентрированные ос- новы в качестве парафармацевтического пищевого продукта в виде биодо- бавки для горячих и холодных напитков или воды. Некоторые концентраты состоят из двух частей — ароматической и экс- трактивной. Для замутнения напитков выпускают пастообразные, а также сухие растительные смеси для горячих напитков. С целью более полного экстрагирования ценных веществ из раститель- ного сырья для производства экстрактов и концентратов применяют фер- ментативный гидролиз. Благодаря расщеплению структурных элементов клеток, эффективно изменяется состав дубильно-белковых веществ, струк- тура эфирных масел и образуются новые ароматизаторы. Пастообразные концентраты для напитков готовят из овощных, фрукто- во-ягодных пюре или соков с мякотью. Для некоторых паст применяют за- густители крахмало-желатинового комплекса.
172 Раздел 7 § 7.1. Ассортимент и характеристика безалкогольных напитков Предприятия пиво-безалкогольной отрасли пищевой промышленности Ук- раины выпускают широкий ассортимен г безалкогольных напитков. Их техно- логия и оборудование за последнее время претерпели коренные изменения. Ши- роко распространяются прогрессивные технологии, новое сырье и материалы. Согласно Государственному стандарту, безалкогольные напитки различа- ются по отдельным признакам. В частности, по внешнему виду напитки бы- вают жидкие (прозрачные и замутненные) и концентрированные (порош- кообразные, прессованные, гранулированные и в виде пасты или вязкой жидкости). В зависимости от сырья, его содержания в готовом напитке, технологии и назначения напитки разделяют на соковые (с содержанием сока 10,0-40,0%) и сокосодержащие (с содержанием сока 1,0-9,9%), на зер- новом сырье, на пряно-ароматическом (вкусо-ароматическом) раститель- ном сырье, на ароматизаторах, ферментированные (напитки брожения), на- питки специального назначения и искусственно минерализованные воды. В зависимости от степени насыщения диоксидом углерода различают силь- ногазированные (больше 0,4% мае. СО2), среднегазированные (0,3-0,4% мае. СО2), слабогазированные (0,2-0,3% мае. СО2) и негазированные на- питки. По способу обработки напитки подразделяют на непастеризован- ные, пастеризованные, с консервантами или без применения консервантов, холодного, горячего и асептического фасования. Внешний вид жидких напитков и концентратов безалкогольных напит- ков должен быть следующим: Прозрачные — прозрачная жидкость без осадка и посторонних включений; допускается незначительная опалесценция, которая обусловлена особенно- стями исходного сырья. Замутненные — непрозрачная жидкость, допускается наличие осадка, частиц и взвесей, характерных для сырья, без посторонних включений, ко- торые несвойственны продукту. Концентраты напитков - однородный, бесцветный или равномерно окрашенный сыпучий порошок, пилюли, гранулы разного размера, увлаж- ненная или пастообразная масса, вязкая жидкость. Для безалкогольных напитков установлен предельно допустимый уро- вень содержания этилового спирта. Он составляет: для тех напитков, кото- рые изготовлены с использованием пряно-ароматического растительного сырья, виноматериалов и спиртованных соков, а также ферментированных напитков — не более 1,2% мае., а для остальных — не более 0,5% мае. Для каждого напитка составляется рецептура, где указываются органо- лептические и физико-химические показатели, пищевая и энергетическая
Технология пищевых продуктов 173 ценность, а также требования к стойкости, которые обусловлены особенно- стями сырья, технологии и условиями розлива. К безалкогольным напиткам предъявляются также дополни тельные тре- бования относительно содержания микроорганизмов и токсических элемен- тов, которые не должны превышать норм, утвержденных Министерством здравоохранения Украины. По классификационным признакам безалкогольных напитков их можно разделить на три типа: напитки купажирования, напитки брожения (фер- ментированные напитки) и воды. Первый тип характеризуется общим технологическим признаком — при- готовление сводится к искусственному смешению всех ингредиентов, зало- женных в рецептуру. Такие напитки наиболее распространены, благодаря простой технологии и отсутствию сложных биотехнологических процессов. Характерным признаком второго типа напитков является присутствие технологической стадии сбраживания, благодаря которой сусло под дейст- вием микроорганизмов биотрансформируется в готовый напиток или его основу. Несмотря на то, что такие безалкогольные напитки менее распрост- ранены, будущее безусловно за ними. Основанием для такого утверждения является то, что напитки брожения содержат в своем составе широкий спектр биологически активных веществ как исходного растительного сырья, так и образованных в процессе брожения. К третьему типу относятся воды (газированные и негазированные) при- родные и искусственно минерализованные. Если в процессе технологической обработки в воду дополнительно вносят определенные ингредиенты с целью образования тех или иных ароматических и(или) вкусовых особенностей, такой продукт необходимо отнести к напиткам купажирования. В Украине наиболее распространенными среди безалкогольных напитков являются газированные напитки купажирования. Их технология предусмат- ривает подготовку питьевой воды, приготовление сахарного сиропа (или раствора заменителей сахара) и других ингредиентов (кислот, ароматичес- ких веществ, красителей и т. д.) и смешивание в пропорциях, предусмотрен- ных рецептурой. Характерная особенность таких напитков — искусствен- ное насыщение диоксидом углерода, который создает освежающий эффект и является консервирующим фактором при хранении. Консервирующее действие диоксида углерода заключается в снижении pH и непосредствен- ном бактерицидном воздействии на микроорганизмы. Газированные безалкогольные напитки наиболее полно проявляют свои освежающие и вкусовые качества при температуре употребления, которая составляет 10...12° С. Наиболее распространенными отечественными безалкогольными газиро- ванными напитками купажирования являются «Лимонад», «Ситро», напитки
174 Раздел 7 серии «Росинка». «Оболонь». - Премьера» и др\ гие. К сожалению, боль иншегно современных 1 азпрованиых наишков и.я отав, ншае i ся на основе искусственных ароматизаторов. что значительно понижает их биологичес- кую ценность н создает определенный риск для здоровья населения. В последнее время быстрыми темпами растет выпуск питьевых природ- ных минеральных вод как iазированных. так и негазированных. Значитель- ную часть занимают воды лечебно-профилактического направления. Среди наиболее распространенных следует выделить «Миргородскую», «Труска- вецкую», «Лужанскую» и др. Сухие напитки распространены в Украине в меньшей степени. В по- следнее время наблюдается тенденция к снижению доли «искусственных» (содержат бикарбонат натрия) и увеличению «неискусственных» напит- ков. Из таких наиболее распространены напи тки, которые при растворении имитируют чай или различные фруктовые и овощные соки. Среди безалкогольных напитков брожения наиболее распространенным является хлебный квас. Производство хлебного кваса сосредоточено глав- ным образом в больших городах. По причине низкого срока хранения (2 су- ток) производство хлебного кваса, фасованного в потребительскую тару, в Украине практически отсутствует. Следует отметить, что газированный безалкогольный напиток под названием «Квас» ничего общего с хлебным квасом, который является напи тком брожения, не имеет. Кроме того, назы- вать газированный напиток купажирования квасом является нарушением Государственного стандарта ГОСТ 2368-94. § 7.2. Технология сухих безалкогольных напитков В связи с простотой и удобством применения порошкообразных смесей для производства безалкогольных напитков их выпуск за границей состав- ляет около 15% общего объема производства таких напитков. Ведущей стра- ной по производству порошкообразных смесей для производства напит- ков является США, где производят около половины объема мировой продукции. Порошкообразные смеси для напитков готовят на основе порошкооб- разных концентратов из целых фруктов, ягод и выжимок из них, получен- ных с применением различных видов тепловой и сублимационной сушки с последующим измельчением. Готовые порошкообразные смеси фасуют в многослойные пакеты со сроком хранения до 2-х лет. Одним из актуальных направлений является производство порошкооб- разных смесей для безалкогольных напитков, обогащенных биологически активными веществами, которые улучшают самочувствие и способствуют
Технология пищевых продуктов 175 профилактике заболеваний. Это экстрах пи лекаре гвеиных растении. ши русовых кулыур, зародыши злаковых культур, пролукчы пчеловодства. ви- тамины. ферменты, органические' кислоты и др. ККЗ «Росинка» выпускает сухие смеси для напитков «Барбарисовый». «Золотая рыбка», «Чебурашка». «Розовый». «Холодок» и др. Рецептуры некоторых сухих смесей для напитков «Барбарисовый». На 1000 кг шипучего напитка (в кг): сахара 738,87; кислоты винной - 135,6; натрия двууглекислого — 111,2; красителя сафло- рового — 0,4; красного пли тартразина — 0,05. В смесь добавляют 10 дм3 не- сении и « Барбарисовая ». «Розовый». На 1000 кг нешипучего напитка (в кг): сахара 961,58: кислоты лимонной — 25,13; масла розового — 0,02; ванилина — 0,18; краси- теля сафлорового, красного - 0,2; чайно-свекольного красителя 0,2. В смесь добавляют 0,56 дм* спирта. «Холодок». На 1000 кг нешинучего напитка (в кг): сахара - 961,58; кис- лоты лимонной - 25,13; масла мятного — до 0,04; красителя сафлорового, желтого — 0,05 или тартразина — 0,025. В смесь добавляют 0,4 дм3 спирта. Для получения сухих напитков используют сахар-песок рафинирован- ный (кристаллы 0,14-0,49 мм) и через просеивающе-дозирующий агрегат подают в смеситель. После этого добавляют лимонную или винную кисло- ту, натрий двууглекислый, красители. При введении в смесь эссенции влажность сырья увеличивается и проис- ходит быстрая реакция между кислотой и натрием двууглекислым, что может ухудшить физико-химические показатели напитка. Чтобы это предотвра- тить, 1/5 часть сахара предварительно ароматизируют эссенцией и потом добавляют в общую смесь. В смесителе сухой напиток анализируют и определяют плотность, кислот- ность и другие физико-химические показатели. Смесь направляют в бун- кер автомата для фасования и фасуют в пакетики из ламинированной бумаги (ТУ 28 УССР 188-78) или полиэтиленовые пленки нестабилизированной марки по ГОСТ 10354-82. Среднее допустимое отклонение от массы нетто 20 пакетиков не долж- но превышать ±6%. Упакованную продукцию транспортером подают на ме- сто укладывания в тару. При растворении одной порции (16 г) порошка во- дой в объеме 200 см3 напитки приобретают свойства, которые указаны в табл. 7.1. Технологическая схема производства сухих безалкогольных напитков включает такое оборудование; выбрасыватель мешка, просеиватель, подъем- ник, машина тестомесильная, автомат фасовочный, транспортер, стол упако- вочный.
176 Раздел 7 1 аб.тиа 7 Основные показатели растворенных напитков ! Кислотность, '7" ' Напит- ки Массовая доля СР,% см* 1 и. NaOH на 100 см' напитка Цвет Вкус Арома 1 «Бар- бари- совый* 7.6 3.5 От светло-крас- ного до красного или желтого Кисло- сладкий Барбари- совый «Розо- вый» 7,6 2,6 От светло-розо- вою до розового Кисло- сладкий Розовый «Холо- док» 7,6 2,6 От светло-зеле- ного до зеленого Кисло- сладкий Мяч н ы й Порошкообразные безалкогольные напитки имеют преимущества перед жидкими: • меньшая масса (на 1 дм' напитка необходимо 100...120 г порошка) со кращает транспортные затраты, особенно при перевозке на далекие рассто- яния, требует незначительных производственных и складских площадей: • простой способ производства уменьшает объемы капиталовложений: • удобная упаковка упрощает их использование в домашних условиях, в экспедициях, при полевых работах и т. д. Производство порошкообразных смесей может быть осуществлено по др\ - гой технологической схеме. Так, на Мишковицком спиртовом заводе внедрен выпуск порошкообразных смесей для безалкогольных напитков на основе переработки растительного сырья. Такая схема предусматривает примене- ние следующего оборудования: мерники, сборники для сока, сборники для концентрата, вакуум-выпарной аппарат, реактор для упаренной вакуум-сме- си, барометрический конденсатор, барометрический сборник, вакуум-насос, напорные сборники концентратов, агломератор, сушилка, дезинтегратор, просеиватель, смеситель, герметизированные контейнеры, бункер для по- рошка, фасовочный автомат, автомат для запечатывания коробов, центро- бежные и шестеренчатые насосы. Рассмотрим принципиальную технологию тонизирующего напитка «Вал- дай». Напиток «Валдай» рекомендован людям, которые подвергаются систе- матическому воздействию вредных факторов, и предназначен для употребле- ния в качестве лечебно-профилактического. В рецептуру порошкообразной смеси входят сахар-песок, безводные яблочная, винная и лимонная кисло- ты, концентрированный яблочный сок, а также продукты пчеловодства, растительные экстракты, натуральный краситель, сафлоровый краситель, апельсиновая и банановая эссенции.
Технология пищевых продуктов 177 Схема производства порошкообразной смеси для нашпка «Валдай* вклю- чает приготовление расти юльных экстрактов. копией [рированного яблочного сока, продукт пчеловодства, получение концентрированных полуфабрикатов, агломерирование, сушку и ароматизацию, фасование, упаковку и маркировку. Для приготовления экстракта из расти тельного сырья в качестве экстра- гента используют водно-ферментный раствор с вытяжкой из ферментного препарата. Водно-ферментный раствор через теплообменник подают в диф- фузор для проведения ферментативного гидролиза. Водно-спиртовую экс- тракцию осуществляют в зависимости от продолжительности действия фер- ментного препарата на сырье. Концентрированный яблочный сок получают по такой технологии: мы- тье плодов, сортировка, измельчение яблок, выделение сока-самотека. Пас- теризуют яблочный сок при температуре 63...65° С с выдержкой 15 мин; 85...87° С - с выдержкой 16 с; 95...97° С - без выдержки. Перед сгущением, которое проводят в вакуум-аппаратах разной конструк- ции до 67...70°(> мае., пастеризованный яблочный сок фильтруют. Полуфаб- рикаты получают путем сгущения растительного экстракта с концентриро- ванным яблочным соком. Перед агломерированием сахара-нсска со смесью жидких компонентов их предварительно смешивают в соотношениях, опре- деленных расчетным путем. Смесь жидких компонентов состоит из концент- рированного полуфабриката, продуктов пчеловодства и красителя. Сушку агломерата проводят в кипящем слое при температуре 50° С до влажности 2%. Полученные гранулы многократно измельчают на дезинте- граторах до однородного по структуре порошка, потом через промежуточ- ный сборник направляют в смеситель для купажирования с сухими компо- нентами и ароматизаторами. Известны также криогенные технологии получения продуктов раститель- ного происхождения в виде порошкообразных концентратов. Эти технологии полностью исключают тепловую обработку продукта и основаны на примене- нии жидкого азота в качестве источника низких температур и инертной среды на всех стадиях переработки сырья. Плодово-ягодные порошкообразные кон- центраты, полученные по криогенным технологиям, полностью сохраняют би- ологически активные вещества, которые содержатся в исходных материалах. В технологическую линию, которая реализует возможности криогенной технологии, включены процессы; быстрое замораживание предварительно измельченных фруктов в жидком азоте, сублимационная сушка с примене- нием в качестве холодоагента жидкого азота и криогенное измельчение ма- териала с применением жидкого азота. Существующие способы измельчения сырья до высокой степени дисперс- ности в атмосфере воздуха приводят к интенсивному окислению и сниже- нию качества готового продукта (потере биологически активных веществ). Л- 8-913
178 Раздел 7 С пособ криогенно] о измельчения сублимированных фруктов, овощей и ягод позволяет увеличить удельную площадь порошка, получи ть более тон- кий помол, избежать окисления сырья, предупредить агрегацию. Готовый продукт длительное время находится в порошкообразном состоянии и со- храняет высокое качество. Плодово-ягодные криопорошки могут быть использованы в качестве ос- новы для приготовления порошкообразных смесей для безалкогольных на- питков. В целом, порошкообразные смеси для безалкогольных напитков должны удовлетворять таким требованиям: быстро растворяться в холодной воде, легко увлажняться, частицы порошков не должны ощущаться при употреб- лении восстановленных напитков. Оптимальный размер частиц сублими- рованных порошков из целых фруктов и овощей - не более 50 мкм. Характеристика некоторых криопорошков приведена в табл. 7.2. Таблица 7.2 Основные показатели криопорошков Криопорошок Относитель- ная скорость растворения при 20° С в течение 30 с, % Содержание в 100 г порошка, г Общего сахара . .... 1 к Белка 1 J Органичес- ких кислот (по яблочной 1 кислоте) Прото- пектина Общего пектина Клетчатки Яблочный: Сорт «Антоновка» Сорт «Боровинка» Сорт «Семиренко» 93,1 93,4 95,1 79,2 67,0 79,3 3,6 3,9 4,3 4,4 4,5 1,8 2,4 4,8 3,1 4,0 4,0 Лимонный с цедрой 71,3 27,1 6,8 21,1 8,8 12,2 8,9 На основе использования криопорошков разработаны порошкообразные смеси для безалкогольных напитков «Банановый», «Харьковский», «Гру- шевый морс», «Дружба», «Лесная красавица», витаминизированных напит- ков для детей «Золушка», «Снеговик», а также фруктово-ягодных напит- ков для спортсменов «Лесовичок», «Клубничка», «Арктика», «Лимонный морс», «Солнышко», «Томатный», «БАВ», «БИО-ВИТ», «БИО-ТОН».
Технология пищевых продуктов 179 § 7.3. Минеральные воды К минеральным относят такие воды, которые в своем составе1 содержат более 1 г/дм* минеральных солей в растворенном состоянии или менее 0,25 г/дм1 газообразных продуктов. У’потребляются в основном минеральные столовые воды, хотя можно готовить и искусственные воды, которые харак- теризуются процессом растворения в питьевой воде соответствующих ми- неральных солей. Природные минеральные воды представляют собой водный раствор физиологически активных солей и некоторых газов (диоксида углерода, се- роводорода и др.), которые образовались под землей. В зависимости от минерализации, наличия специфических биологически активных компонентов и применения при непосредственном употреблении или при производстве безалкогольных напитков, минеральные воды разде- ляют на природные столовые, лечебно-столовые и лечебно-столовые сме- шанного типа. К природным столовым минеральным водам относятся воды с минерализацией менее 1,0 г/дм1, в составе которых не содержатся микро- компоненты, имеющие лечебное действие. К минерально-столовым минеральным водам относятся воды с мине- рализацией от 1,0 до 15,0 г/дм3 таких групп: гидрокарбонатно-натриевые, гидрокарбонатно-хлоридные, хлоридно-гидрокарбонатные натриевые. К этой группе относят также соответствующие минеральные воды с низшей мине- рализацией при минимальном содержании, в мг/дм3; железа - - 10,0; мышья- ка — 0,7...1,5; ортоборной кислоты — 35,0; брома — 25,0; метакремниевой кислоты — 50,0; йода — 5,0; органических веществ (в расчете на углерод) — 8...30,0. Лечебно-столовые минеральные воды смешанного состава получают путем купажирования в определенном соотношении природных вод разной минерализации. Такие воды применяются в качестве лечебных по назначению врача и как столовые напитки несистематично. Природные столовые воды делятся на такие группы: гидрокарбонатные кальциевые, гидрокарбонатные натриевые, гидрокарбонатные сложного ка- тионного состава, гидрокарбонатно-сульфатные, сульфатно-гидрокарбо- натные сложного катионного состава и другие. Лечебно-столовые воды бывают следующих групп: гидрокарбонатные натриевые, гидрокарбонатные различного катионного состава с повышенным содержанием органических веществ, борные, хлоридно-сульфатные, хло- ридно-натриевые и другие. Лечебно-профилактические воды смешанного состава представлены та- кими группами: хлоридные натриевые и хлоридные кальциево-натриевые. 12*
180 Раздел 7 Но типам выделяюия воды углекислые, сульфидные, железноiые, мы- шьяковистые. бромные, йодистые, радоновые, борные, с повышенной кон центрацией кремниевой кислоты и с высоким содержанием органических веществ тина «Нафтуси». Сегодня 220 наименований минеральных вод Украины разливается в разную тару и предлагается потреби гелю торговыми предприятиями. К ним относятся, в основном, лечебно-столовые и столовые воды. Всего в Украине эксплуатируется 84 месторождения, в том числе в За- карпатье — 21. Наиболее перспективным регионом считают Карпатскую гидрогеологическую зону и Прикарпатский артезианский бассейн. Углекислые гидрокарбонатиые нат риевые лечебные воды «Поляна Ква- сова» и «Поляна Купель» имеют широкий спектр лечебного действия и при- меняются для лечения заболеваний органов пищеварения, при нарушении обмена веществ и для лечения верхних дыхательных путей. Такие минеральные компоненты воды, как гидрокарбонаты, сульфаты, хлориды, кальций, магний, натрий, калий и йод улучшают обмен веществ, стимулируют деятельность желудочно-кишечного тракта, очищают печень, активизируют работу почек. С целью повышения пищевой ценности и усиления профилактического действия минеральных вод предложена рецептура и технология безалкоголь- ного напитка «Ширинская витаминизированная лечебно-столовая». Все типы минеральных вод перед разливом в бутылки или другую гигиени- чески чистую посуду подвергаются фильтрованию, обработке ультрафио- летовыми лучами, насыщению диоксидом углерода. Разлив минеральной воды в бутылки проводится с таким расчетом, что- бы среднее наполнение 10 бутылок соответствовало ее номинальной вмес- тимости с отклонением ±3%. Наполненные водой бутылки герметически закупоривают кронен-пробками и подвергают бракеражу, который предус- матривает проверку прозрачности воды, отсутствия в ней посторонних примесей, чистоты внутренней и внешней поверхности, полноты заполне- ния и герметичности их закупоривания. По результатам медицинских ис- следований ПЭТ-бутылки не влияют на качество минеральной воды. В минеральных водах предельная массовая концентрация основных компонентов ограничивается содержанием, которое указано в табл. 7.3. Массовая доля диоксида в минеральных водах, разлитых в стеклянные или другие экологически чистые бутылки, должна быть не менее 0,3% для всех групп вод, а для железистых — 0,4%. На каждую бутылку с минеральной водой должна наклеиваться специ- ально оформленная этикетка с указанием названия, местонахождения и то- варного знака предприятия; названия воды и ее группы; минерализации, г/дм3; химического состава, г/дм3 (для лечебно-столовых); назначения
Технология пищевых продуктов 181 воды (лечебно-столовая, природно-столовая). Для лечебно-столовых мине- ральных вод на этикетках указывается лечебно профилактическое прими нение, рекомендации но хранению, обозначение стандарта. Таблица /.3 Предельная массовая концентрация отдельных компонентов Название компонентов Содержание, мг/дм', не более В лечебно-столовых водах и водах смешанного состава В природных столовых водах Нитраты (по NO’ ) 50,0 50.0 Нитриты (по NOJ ) 2,0 2,0 Мышьяк 1.5 0,05 Свинец 0.1 0,1 Цинк 5,0 5,0 Селен 0,05 0,05 Кадмий 0,01 0,01 Ванадий 0,4 0,4 Ртуть 0,02 0,005 Хром 0,5 0,5 Стронций 25,0 7,0 Фтор 10,0 1,5 Уран 1,8 (23,8 Бк/дм') 1,8 (23,8 Бк/дм:|) Радий 5,2 • 10 7 (18,5 Бк/дм3) 5,2 • 10 ' (18,5 Бк/дм’) Фенолы 0,1 0,001 Другие органические вещества (в перерасчете на углерод, С орг.) 30,0 8,0 В основном, все типы минеральных вод хранят в затемненных, защищен- ных от влаги помещениях при температуре от 5 до 20° С в течение одного года; железистые минеральные воды — 4 месяца; «Збручанскую», «Ново- збручанскую», «Жемчужину Подолья», «Товтры», «Шкло» — 6 месяцев со дня разлива. Бутылки с минеральными водами, закупоренные кронен-пробками с прок- ладками из полимерных материалов, хранят в горизонтальном положении.
182 Раздел 7 § 7.4. Технология напитков как продуктов брожения Технология напитков брожения на основе использования концентратов расти тельного сырья, чиоых культур дрожжей и мо.ючнокислых бактерии предусматривает производство грех групп пани гков и сое гонт из следующих основных технологических стадий: приготовление сусла, приготовление сахарного сиропа, приготовление производственных культур микроорга- низмов, сбраживание сусла, обработка сброженного сусла, купажирование напитка. Приготовление сахарного сиропа сводится к растворению сахара-песка в подготовленной воде и кипячению образованного раствора. Эта сталия практически не отличается от аналогичной в технологии безалкогольных напитков купажирования. Сахарный сироп используют при приготовлении основного сусла, питательной среды для культивирования микроорганизмов и купажирования готового напитка. Сусло готовят из определенных концентратов в две стадии. На первой ста- дии подготавливают предварительно разбавленное (концентрированное) сус- ло с концентрацией сухих веществ 35...45%. Такое сусло пастеризуют с целью предотвращения развития посторонней микрофлоры. После охлаждения из концентрированного сусла готовят основное сусло путем добавления рассчи- танного количества питьевой! волы и других ингредиентов согласно рецептурам. Произволетвенные культуры дрожжей и молочнокислых бактерий полу- чают путем их постадийного пересева и последующей стадии. Процесс осуще- ствляют в три этапа: в лаборатории, в отделении чистых культур цеха и на производстве. Для поддержания жизнеспособности культур и обеспечения необходимого количества их биомассы в производственных условиях исполь- зуют отъемно-доливной способ. Он состоит в регулярном пополнении ап- паратов чистых культур с определенным остатком культуральной жидкости необходимым количеством стерильного сусла. После накопления биомас- сы производственные культуры передают на сбраживание основного сусла, оставляя необходимое количество культуральной жидкости для следующего цикла. Производственные культуры дрожжей и молочнокислых бактерий можно использовать как отдельно, так и в виде комбинированной закваски. Стадия сбраживания основного сусла является главной технологической стадией в производстве напитков брожения. При сбраживании, благодаря действию ферментативного комплекса культур микроорганизмов, происхо- дит биотрасформация составных сусла с образованием продуктов метаболиз- ма, обуславливающих органолептические особенности ферментированных напитков. Сбраживание сусла контролируют по уменьшению содержания сухих ве- ществ и возрастанию общей кислотности; останавливают его путем охлаждения
Технология пищевых продуктов 183 до температуры 4...6’ С. В резулыаiе охлаждения бродильная onepi ня куль- тур микроорганизмов снижается и они оседаю!. образуя плотный осадок. После удаления осадка культу]) микроорганизмов сброженное сусло ку- пажируют сахарным сиропом и(или) другими ши редиентами согласно ре- цептурам. Такие напитки относят к первой группе напитков брожения. Они содер- жат значительное остаточное количество микроорганизмов и непригодны для длительного хранения. Гарантийный срок их хранения сос тавляет 2 су- ток при температуре нс выше 12° С. Их разлив осуществляют в термоизо- лированные цистерны и реализуют в течение указанного срока. Для получения напитков брожения второй группы после удаления осадка в сброженное сусло добавляют осветлители и осуществляют дополнительное удаление культур микроорганизмов. Э та операция позволяет увеличить срок хранения напитков до десяти суток и обеспечить возможность их разлива в кэги. Третья группа напитков брожения представлена напитками бутылочно- го разлива со сроком хранения нс менее 30 суток. Их производство основа- но на фильтровании осветленных напитков при помощи фильтров с намыв- ным слоем и полном уничтожении микроорганизмов путем использования тепловой обработки или обеспложивающего фильтрования. На рис. 7.3 представлена принципиальная технологическая схема про- изводства напитков брожения с использованием чистых культур дрожжей и молочнокислых бактерий. § 7.5. Технология хлебного кваса Напитки брожения являются одной из наиболее перспективных групп с точки зрения лечебно-профилактического влияния па организм человека. Их активное оздоровительное действие обусловлено наличием биологичес- ки активных веществ — как внесенных с натуральным растительным сырь- ем, так и образованных в процессе жизнедеятельности культур микроорга- низмов, а также присутствием в готовых напитках этих микроорганизмов. Самым известным представителем напитках этой группы является хлеб- ный квас. Это напиток темно-коричневого цвета с приятным вкусом и харак- терным ароматом ржаного хлеба. Напиток получают путем комбинированно- го неоконченного спиртового и молочнокислого брожения. В качестве основного сырья на большинстве предприятий используют концентрат квас- ного сусла (ККС), который производится специализированными за- водами и цехами в Украине, России, Белоруси и некоторых других го- сударствах.
184 Раздел < i';_ р mi: ! срП Hi 11Ц I' I 11 игре- диенть! за 13 >HIleii 1 риро BaiHlUl h e\-(\ V 11 ;ic i аризация bomu'H i риро ванного c\ (\ la 1 p И Г( i H 4 > u I III (' ' И I ( I f h' I 1ОЧ1ЮКИС. i bl X MIC. I BIX j lipinoiobji'Ihh ьо.моинированнап загвасьп ( )\. Ll/K.lCiill* (. ( )c;lu)i pencil 1 vpon L__: Г’о.ЗЯИВ в КОГИ К потребителю ( )CB(‘ I 1) 1 C lb К потребителю ! \ | ни .|])o;MM'I! Рис. 7.3. Принципиальная технологическая схема производства напитков брожения с использованием чистых культур дрожжей и молочнокислых бактерии
Технология пищевых продуктов_______________ ~ _£8э Cor.lacuo .кчйс гвующе.мх 1 ос\папе i bi иномv <• lan.iapi \ l\Ki представ лист собой rvcivio. вязка ю жидки и, к мно-1лр!1чнсв<)1(> цвиа. кисловав сладкую и немного горьковатую на вкус, с аромаюм ржанок; хлеба. 11рн рас- творении в воде донускаек я она.lecneniuiH и наличие единичных часиш хлебного сырья. Массовая доля сухих вещей в должна оьль 70,0 ”0.2'... а кислотность 16.0... 10.0 см раса вора Х'аОН концентрацией 1.0 моль дм продукта. Для нриготовления хлебного кваса, кроме концентрата квасного сусла, используют также сахар в виде белого сахарного сиропа, питьевую воду, ком бинированную закваску из культур дрожжей и молочнокислых бакюрий. Технология хлебного кваса состоит из таких основных стадий: при!о товление белого сахарного сиропа, 11pi11 оiов.icinie сусла, lipin отопление за - кваски культур микроорганизмов, сбраживание сусла, купажирование кваса. Белый сахарный (троп готовят по технологии. принятой в производи ве газированных безалкогольных напи тков. 1 отовый сироп используют при приготовлении квасного сусла и купажировании кваса. Квасное сусло готовят путем растворения в воде рассчитанного количе ства концентрата квасного сусла и бе.юго сахарною ( ирона. Приготовление квасного сусла, его сбраживание и купажирование кваса целесообразно проводить в одном аппарате (цилиндро-коническом или бро- дильно-купажном), что позволяет упростить и облегчи ть ведение технологи- ческого процесса, снизить потери основного сырья и образованного в про- цессе брожения диоксида углерода. Приготовление закваски культур микроорганизмов проводят в три эта- на — в лаборатории, в отделении чистых культур микроорганизмов и непо- средственно на производстве. Задача процесса заключается в накоплении необходимой для осуществления брожения биомассы дрожжей и молочно- кислых бактерий. Для приготовления закваски используют чистые культу- ры квасных дрожжей и молочнокислых бактерий. Для сбраживания сусла задают в размере 2...4% от его объема комбини- рованную закваску из чистых культур дрожжей и молочнокислых бактерий. Брожение ведут при оптимальной температуре 30’ С до снижения содержа- ния сухих веществ на 0,8... 1,0 г в 100 г сусла и достижения общей кислотно- сти 2,0...2.5 см’ раствора NaOH концентрацией 1 моль/дм’ на 100 см’ сусла. Останавливают процесс брожения путем охлаждения смела до температу- ры 2...7° С и его выдержки при этой температуре в спокойном состоянии 30...60 минут. Купажируют сброженное сусло после удаления осадка микро- организмов путем внесения белого сахарного сиропа до нормативного со- держания сухих веществ. Готовый квас разливают в автоцистерны, изотермические автоцистер- ны, бочки, кэги или бутылки. Для сохранения вкусовых и ароматических
186 Раздел 7 качественных показателей кваса и предотвращения потерь диоксида хтлеро да его разлив целесообразно проводить в изобарических условиях. Гаран- тийный срок хранения хлебного кваса составляет 2 суток при температуре, не превышающей 12° С. На отдельных передовых предприятиях Украины внедрено производст- во новых видов биологически активного кваса лечебно-профилактического назначения («Украинский», «Особенный», «Целебный»), химико-бактери- ологический состав которого адаптирован к физиологическим потребностям организма человека. Напитки разработаны сотрудниками Национального университе та пищевых технологий, Института микробиологии и вирусологии НАН Украины, Института геронтологии АМН Украины — В. Л. Прибыл ь- ским, В. А. Маринченко, В. С. Подгорским, Н. К. Коваленко, Ю. Г. Григоро- вым и др. Все эти сорта кваса предназначены для широких слоев населения, особенно для людей, испытавших вредное действие экологических факто- ров. В химический состав кваса «Целебный» дополнительно включены эле- ментарные антиоксиданты, которые тормозят процессы преждевременного старения; эти меры принимались с учетом существующих нарушений в пи- тании населения. В основу получения новых видов кваса положена технология хлебного кваса с использованием традиционного сырья. В технологии биологически активного кваса, кроме новых штаммов дрожжей, использованы специаль- ные штаммы молочнокислых бактерий, полученные из национальных кис- ломолочных продуктов регионов «Абхазского долголетия», которые имеют высокую антагонистическую активность в гнилостной и патогенной мик- рофлорах. Ценность новых видов кваса обусловлена содержанием широко- го спектра биологически активных веществ: легкоусваиваемых углеводов, аминокислот (в том числе незаменимых), органических кислот, витаминов группы В, РР, оптимальным составом микро- и макроэлементов. Результаты медико-биологических исследований, проведенных в клини- ческих условиях, свидетельствуют о значительном оздоровительном эф- фекте новых видов кваса, который проявляется в нормализации обмена ве- ществ, улучшении деятельности пищевого тракта, санации микрофлоры кишечника и активации его перистальтики, что в целом положительно вли- яет на общее состояние здоровья человека. Кроме медико-биологических достоинств, новые виды кваса, по сравнению с обычным хлебным квасом, имеют ряд технологических преимуществ: со- кращение длительности брожения, увеличение мощности квасного цеха на 30% без дополнительных капиталовложений, оптимизация процесса при- готовления комбинированной закваски с увеличением срока ее использо- вания до шести месяцев.
Технология пищевых продуктов 187 Аппаратурно-технологическая схема приготовления хлебного кваса Ниже приведена рациональная анпаратурно- техно.югическая схема приго- товления хлебного кваса на основе использования концентрата квасном) сус- ла (ККС), сахара и закваски из чис тых культур дрожжей и молочнокислых бактерий. По этой схеме (см. рис. 7.4) ККС поступает на завод в автоцистернах 1 и передается насосом 2 через мерник 3 в сборник 4 для хранения. При по- ступлении ККС в бочках их устанавливают иа подлой, ополаскивают горя- чей водой и концентрат насосом 7 перекачивают через мерник 3 в сборник 4. Сахар поступает на предприятие в мешках 15. На поддонах 16 мешки с сахаром автопогрузчиками 19 перевозят для хранения на склад. При пос тупле- нии жидкого сахара в автоцистернах 10 его насосом 11 через теплообмен- ник 12 и мерник 13 подают в сборник 14, оборудованный бактерицидными лампами. При поступлении в производство сахар взвешивают на весах 17, норией 18 загружают в бункер 19 и полают в сироповарочный аппарат 20, в кото- рый предварительно вносят рассчитанное количество воды. Готовый сахар- ный сироп насосом перекачивают через фильтр 21 и теплообменник 23 в сборник 14. Технологическую воду подают через промежуточный сборник 29 в пе- сочный фильтр 30 и через сборник 31 направляют на керамические фильт- ры 39 для фильтрования. Отфильтрованная вода поступает в сборник 40. Для приготовления квасного сусла ККС насосом 2 перекачивают через мерник 3 в сборник 4, там его разбавляют горячей водой и пастеризуют. Па- стеризованный ККС с помощью насоса 6 через теплообменник 9 поступает в бродильно-купажный аппарат 38, куда со сборника 14 подают рассчитан- ное количество сахарного сиропа, со сборника 34 — воду, а с аппарата 27 — закваску чистых культур дрожжей и молочнокислых бактерий. Чистую культуру дрожжей готовят в аппаратах чистых культур 25 и 26, а чистую культуру молочнокислых бактерий — в аппаратах 35 и 36. Затем чистые культуры дрожжей и молочнокислых бактерий перекачивают в ап- парат 38. Сброженное в бродильно-купажном аппарате 38 квасное сусло охлаж- дают, удаляют осадок микроорганизмов и купажируют рассчитанным ко- личеством сахарного сиропа.
188 Раздел 7
Технология пищевых продуктов 189 § 7.6. Приготовление безалкогольных напитков на основе хлебного сырья Промышленность выпускает безалкогольные напитки на основе хлебного сырья бутылочного разлива. Из таких напитков наиболее распространены «Российский», «Московский», «Медовый», «Богатырский» и некоторые дру- гие. Технология их приготовления практически одинакова и отличается только некоторыми рецептурными особенностями и разными соотношениями компо- нентов сырья. Следует отметить, что такие напитки нельзя назвать квасом, по- скольку их технология предусматривает стадию забраживания сусла, а также по содержанию биологически активных веществ они значительно беднее. Такие напитки готовят на основе концентрата квасного сусла или из со- ответствующих концентратов. Второй способ имеет преимущество, посколь- ку он проще, а продукция, приготовленная этим способом, обладает более стабильным качеством. Технология напитков бутылочного разлива на основе хлебного сырья включает следующие стадии: приготовление сахарного и купажного сиро- пов, колера, насыщение воды или напитка диоксидом углерода, разлив в бу- тылки, закупоривание и наклеивание этикеток. Приготовление купажного сиропа. Купажный сироп готовят в такой последовательности: разведение концентрата квасного сусла холодной водой в соотношении 1 : 2, отстаивание полученного сусла в течение 10...12 часов, декантация и фильтрование, приготовление раствора лимонной (для «Мос- ковского» — молочной) кислоты, купажирование. Компоненты купажного сиропа вносят в купажный аппарат при перемешивании в такой последова- тельности: разведенный концентрат квасного сусла, сахарный сироп, раствор кислоты. После тщательного перемешивания купажный сироп фильтруют и охлаждают до температуры не выше 10° С. Приготовление купажного сиропа из соответствующих концентратов сво- дится к разведению их водой, фильтрованию и охлаждению до 10° С. В купаж напитков из хлебного сырья согласно рецептурам добавляют мед, хрен, настой мяты, тмин, аскорбиновую кислоту и другие ингредиенты. Кро- ме ржи и ржаного солода, для приготовления некоторых напитков приме- няют другое зерновое сырье. Основой купажного сиропа напитка «Богатырский» является солодово-ку- курузный экстракт, напитка «Рижский солодовый» солодовый экстракт и уваренное первое неохмеленное пивное сусло. Особенность использования солодового экстракта заключается в том, что его подвергают предварительной обработке с целью коагуляции белков и более глубокого гидролиза декстринов. Пастеризация напитков из хлебного сырья. Для повышения биологи- ческой стойкости напитки пастеризуют одним из способов: пастеризация
190 Раздел 7 купажного сиропа или ютового напи тка в потоке и пастеризация напитка, раз. lit ни о в о\' ты.1ки. I lac юризацию пани тка, раз. иггого в бу i ылкп. осущес твляют в таком ре- жиме: Температура/ С 40 60 65... 70 70 60 40 30 15 12 Продолжительность, мин I вариант 7 7 4 i 7 7 7 6 II вариант б 6 24 6 6 6 6 При пастеризации напитка в потоке для предупреждения повторного ин- фицирования напитка необходимо обеспечить надлежащую микробиоло- гическую чистоту при разливе. § 7.7. Идентификация и экспертиза безалкогольных напитков Цвет, вкусовые и ароматические свойства безалкогольных напитков долж- ны соответствовать характерным признакам, которые присущи исходному сырью и установлены рецептурой для каждого типа напитков. Анализ сырья, которое используется для приготовления безалкоголь- ных напитков, осуществляется по органолептическим, физико-химическим и технологическим показателям согласно требованиям нормативно-техни- ческой документации к каждой партии, которая поступает на предприятие. Контроль промежуточных продуктов производства безалкогольных на- питков, кваса, концентратов, экстрактов, товарных сиропов, сухих напит- ков и искусственно минерализованных вод проводится в каждой приготов- ленной партии, в соответствии с методами технико-химического контроля, описанными в действующих стандартах. Контроль технологических параметров производства безалкогольных на- питков осуществляется с использованием общепринятых методов измерения. Перед разливом безалкогольных напитков в бутылки или другую посу- ду определяется внешний вид, прозрачность, цвет, вкус, аромат, массовая доля сухих веществ, кислотность в каждой партии купажа. В квасе перед разливом проводится анализ массовой доли сухих веществ, кислотности, массовой доли спирта в каждой приготовленной партии. В ку- пажном сиропе для безалкогольных напитков из зернового сырья контро- лируется массовая доля сухих веществ, кислотность купажа и доза купажа на бутылку. В каждой приготовленной партии искусственно минерализо- ванных вод определяется цвет, вкус, аромат, прозрачность и содержание со- лей. Готовые безалкогольные напитки контролируются в соответствии с показателями, которые заложены рецептурой, и с стандартами на них.
Технология пищевых продуктов 191 Основными органолептическими показателями качества иловых безал- когольных напитков, согласно стандартам, являются: • внешний вид: • прозрачность; • цвет; • аромат; • вкус. В безалкогольной промышленности рекомендуются следующие критерии органолептической оценки минеральных вод и безалкогольных напитков: 1. Цвет — бесцветный, светло-желтый, желтый, темно-желтый, светло-ко- ричневый, коричневый, темно-коричневый, желто-зеленый, светло-зеленый, зеленый, темно-зеленый, розовый, ярко-розовый, красный, темно-красный, рубиновый, темно-рубиновый, малиновый, свекольный, голубой, бирюзо- вый, синий, светло-синий, темно-синий. 2. Аромат — округленный, сильный, слабый, нехарактерный, характер- ный, невыразительный, чистый, с ведущим оттенком, пикантный, пряный, навязчивый, легкий, посторонний, осмоленный, свойственный определенным фруктам, ягодам, травам и другому сырью, дрожжевой, сивушный. 3. Вкус — с горчинкой, кисло-сладкий, солоноватый, чистый, полный, гармоничный, ярко выраженный, слабо выраженный, пустой без вкуса, ха- рактерный, округленный, свойственный определенным ягодам, фруктам, пло- дам, травам и другому сырью, солодовый, медовый, пряный с карамельным тоном, с металлическим тоном, пикантный, солоновато-сладкий, неприят- но послевкусовой. 4. Прозрачность — прозрачный, с блеском, сильноопалесцентный, мут- ный, без взвесей, с осадком. Внешний вид безалкогольных напитков в бутылках и банках вместитель- ностью не более 1000 см3 определяют визуально в соответствии с требова- ниями нормативно-технической документации на готовую продукцию. Да- ется оценка и правильности наклейки этикеток, деформации, разрывам этикетки и чистоте бутылки. Прозрачной жидкость следует считать тогда, когда нет посторонних при- месей. Допускается легкая опалесценция, обусловленная особенностями использованного сырья. К замутненным безалкогольным напиткам относится непрозрачная жидкость, в которой допускается содержание взвесей или осадка веществ (без зерновых частиц и посторонних включений, несвойственных продук- ту). Товарные сиропы, экстракты и концентраты по внешнему виду долж- ны отвечать требованиям стандартов на них. Прозрачные сиропы, экстракты и концентраты — это прозрачные теку- чие жидкости без осадка, помутнений и посторонних частиц. Допускается
192 Раздел 7 легкая опалесценция, обусловленная особенностями использованного сы рья. Непрозрачными являются непрозрачные текучие жидкости, в которых допускаются взвеси или осадок плодовой мякоти (без зерновых частиц и посторонних включений, несвойственных продукту). Качество кваса регламентируется требованиями стандарта на безалко- гольные продукты брожения. Все виды кваса (хлебный, для окрошки и др.) относятся к непрозрачным напиткам, в которых при отстаивании образует' ся небольшой осадок из осевших дрожжей и частиц хлебопродуктов. Хлеб ный квас и биоквас имеют коричневый цвет, а квас для окрошки — более светлый цвет. Органолептические показатели кваса бутылочного разлива и напитков на зерновом сырье должны соответствовать требованиям стан- дартов на них. Органолептические показатели искусственно минерализованной воды должны также соответствовать требованиям стандартов на нее. Органолептические показатели сухих смесей для безалкогольных напит ков оцениваются после растворения порошков, которые должны полностью раствориться в течение двух минут в холодной воде. При растворении ши- пучих напитков должен активно выделяться диоксид углерода. Органолептические показатели безалкогольных напитков, товарных си- ропов, экстрактов, концентратов, сухих напитков обусловлены особеннос- тями используемого сырья, способами обработки и технологией. Все они должны отвечать требованиям и нормам, установленным для каждого напит- ка согласно рецептуре. Аромат и вкус безалкогольных напитков, товарных сиропов, экстрактов, концентратов и сухих напитков после их разбавления, искусственно мине- рализованных вод, кваса и напитков, приготовленных на зерновых культу- рах, определяются органолептически при температуре 10... 14° С. Оценива- ют соответствие аромата и вкуса требованиям нормативно-технической документации на готовую продукцию. Цвет, вкус и аромат напитков долж- ны отвечать цвету, вкусу и аромату исходного сырья. Хлебные квасы и другие напитки как продукты брожения имеют осве- жающий кисловатый вкус, выраженный аромат ржаного хлеба или другого сырья, которое использовалось для приготовления напитков. Вкус других напитков на основе зернового сырья должен быть кисловато-сладким с при- вкусом отдельных компонентов, предусмотренных рецептурой. Вкус искусственно минерализованных вод — солоноватый, при напол- нении бокала такой водой должен сильно и активно выделяться диоксид углерода. Объем безалкогольных напитков в бутылках и банках вместимо- стью не более 3000 см3 определяют при помощи мерного цилиндра после переливания содержания бутылки и банки на стекание жидкости в течение двух минут.
Технология пищевых продуктов 193 Органолептическую оценку качества безалкогольных напи тков и мине- ральных вод осуществляют но 25-бал.ibiioii системе по таким показателям: 1. Прозрачность, цвет, внешний вид - от 7 до 10 баллов. 2. Вкус и аромат — от 6 до 12 баллов. 3. Насыщенность СО, — от 2 до 6 баллов. В табл. 7.4 приводится памятка дегустатору для оценки качества безал- когольных напитков. Таблица 7.4 Памятка дегустатору Показа- тели ка- чества Оценка отлично хорошо удовлетвори- тельно неудовлетво- рительно 1. Цвет, внешний вид 7 5 4 1 2. Вкус, аромат 12 полный, ярко выра- женный, характер- ный для напитка 10 нормативный, характерный для напитка 8 неполный вкус, слабый аромат 6 плохо выра- женный вкус, несвойствен- ный аромат 3. Насы- щенность СО2 6 активное выделе- ние пузырьков, лег- кое покалывание на языке, длительное выделение СО2 5 активное, но в течение небольшого пе- риода, слабое по- калывание, пено- образование 4 непродолжи- тельное выде- ление СО2, слабый вкус СО2 3 не ощущают- ся никакие по- казатели Высшим баллом на прозрачность оцениваются напитки прозрачные с блеском, при отсутствии которого оценка напитка снижается на 5 баллов. Вкус и аромат оценивают высшим баллом (10) в том случае, когда напиток имеет характерный полный вкус и ярко выраженный аромат, свойственный данному напитку. Высшим баллом (6) по насыщенности СО2 оценивают напиток при бурном, густом и продолжительном выделении диоксида углеро- да после наполнения бокала. На языке при этом будет ощущаться легкое по- калывание. При бурном, но непродолжительном выделении диоксида угле- рода, оценку напитку снижают на 1 балл. По сумме баллов качество безалкогольных напитков оценивают так: «от- лично» — 23...25 баллов; «хорошо» — 19...22 балла; «удовлетворительно» — 15...18 баллов; «неудовлетворительно» — ниже 15 баллов. Качество кваса как продукта брожения оценивают дегустационным методом по 19-балльной шкале. При дегустации кваса анализируются вкус, аромат, цвет, внешний
194 Раздел 7 вид. резкость. Квас отличного качества имеет оценку 19... 17 баллов: хоро того качества 16...14 баллов: удовлетворительного качества - 13... 10 бал лов: неудовлетворительного качества - ниже 10 баллов. Высший балл для оценки вкуса и аромата -- 12; цвета и внешнего вида -- 7. Резкость кваса ха- рактеризуется содержанием диоксида углерода. Общая балловая система оценки минеральных вод предс тавлена в табл. 7.5. Таблица 7.) Общая балловая оценка качества минеральных вод Название показателей Балловая оценка отлично хорошо удовлетво- рительно неудовлетво- рительно 1. Прозрачность 8 7 6 5 2. Вкус 9 8 7 5 3. Насыщенность СО2 8 7 6 5 4. Сумма баллов 25 22 19 15 5. Граница суммарных балловых оценок 25...23 22...20 19...16 В табл. 7.6 приведена рекомендованная карта дегустационного листа для оценки качества безалкогольных напитков. Таблица 7.6 Дегустационная карта оценки качества безалкогольных напитков Фамилия дегустатора....................... Дата дегустации........................ Название организации...................... Должность.............................. № Название на- питка (мине- ральной воды) № шифра Название показателей качества Суммарная оценка в баллах Приме- чание Прозрач- ность, цвет, внешний вид Вкус и аро- мат Насы- щен- ность со2 Подпись дегустатора.........................
Технология пищевых продуктов 195 Физико-химические показатели безалкогольных наши ков должны со- ответствовать государственным стандартам и находи н'я в пределах норм, ко- торые представлены в табл. 7.7. Таблица 1.1 Название показателей Норма Массовая доля диоксида углерода, % — - силыюгазироваиные Более 0,40 - среднегазированные 0,3...0,4 включительно - слабогазированные 0,2...0,3 включительно - негазированные - Массовая доля спирта, %, не более — для напитков брожения 1,2 В целом, физико-химические показатели безалкогольных напитков опре- деляются особенностями использованного сырья, технологией производст- ва, условиями разлива и устанавливаются на конкретную продукцию. Физико-химические показатели искусственно минерализованных вод от- вечают требованиям стандарта. Массовая часть СО2 в них составляет не ме- нее 0,4%. Не допускается наличие консервантов, тяжелых металлов и мы- шьяка. В продукции безалкогольной промышленности контролируются такие физико-химические показатели: • массовая доля сухих веществ, г/100 г; • массовая доля диоксида, %; • кислотность, см3 на 1 моль/дм3 раствора щелочи на 100 см3 напитка; • стойкость; • массовая доля спирта, %; • массовая доля солей, %. Для определения массовой доли сухих веществ в безалкогольных напит- ках (газированных и негазированных) и квасах применяются аэрометричес- кий, пикнометрический и рефрактометрический методы. Аэрометрический метод основывается на определении массовой доли сухих веществ при помощи ареометра-сахарометра после проведения в напит- ках полной инверсии с обязательным выделением СО2 и спирта. Согласно стандартам, массовая доля сухих веществ в хлебном квасе составляет 5... 10 г на 100 г кваса; массовая доля спирта — 0,5... 1,2%; кислотность — 2...4,5 см3 раствора NaOH концентрацией 1 моль/дм3 на 100 см3; массовая доля диок- сида углерода — 0,3%. Массовая доля диоксида углерода в безалкогольных газированных напи т- ках, искусственно минерализованных водах, напитках из хлебного сырья 13*
196 Раздел / определяется манометрическим методом, согласно стандартам. Суть методе заключается в измерении давления в газовом пространстве' над жидкостью в закупоренной бутылке или металлической банке и с расчетом массовой ча- сти СО2 в зависимости от значения давления и температуры напитка. Кислотность безалкогольных напитков (газированных и негазированных) и квасов как продуктов брожения определяют методом, который основывает- ся на титровании раствором щелочи всех веществ кислого характера после полного освобождения напитка от СО2. Выражают кислотность в см1 раствора гидроксида натрия (NaOH) концентрацией 1 молу дм который был расхо- довав на титрование 100 см’ напитка. За конечный результат исследования принимают среднеарифметические данные двух параллельных определений. Стойкость безалкогольных напи тков и кваса (it сутках) определяют мето дом, которьп’1 основывается на определении времени с момента разлива в бутылки и банки до появления кислотности и снижения сухих веществ. Массовая доля спирта в безалкогольных напитках и квасе определяется методом, который основывается на отгонке спирта с последующим опреде- лением его относительной плотности пикнометрическим методом. § 7.8. Способы повышения стойкости напитков при хранении Способность напитков не изменять внешний вид, вкусо-ароматические свойства, физико-химические и микробиологические показатели называет- ся стойкостью. Изменения в напитках при хранении обусловлены причина- ми биологического и небиологического характера. Биологические изменения возникают вследствии развития микроорганиз- мов, чему способствует наличие в безалкогольных напитках экстрактивных веществ, сахара, органических кислот и других питательных веществ. В безал- когольных напитках могут развиваться микроорганизмы, среди которых, как правило, отсутствуют патогенные для человека и спорообразующие формы. Присутствующие в безалкогольных напитках гамма-положительные бак- терии часто объединяются под названием «молочнокислых». Дыхательная способность бактерий ограничена, а поэтому рост их усиливается в анаэроб- ных условиях. Некоторые молочнокислые бактерии являются гетерофер- ментативными — они, кроме молочной кислоты, продуцируют уксусную кислоту, глицерин, этанол, диоксид углерода. Контаминантами безалко- гольных напитков являются и гамма-отрицательные бактерии, главным об- разом уксуснокислые. Эти бактерии мало чувствительны к низкому pH, но достаточно чувствительны к дефициту кислорода. В напитках из полно- ценного растительного сырья могут развиваться дрожжи.
Технология пищевых продуктов 197 Небиологические помутнения обусловлены химическими реакциями меж ду отдельными составными частями напитков или их взаимодействием с по- верхностью оборудования, а также нарушением равновесия коллоидной сис- темы напитка. Так, при взаимодействии карбоната кальция, содержащегося в воде, с лимонной или винной кислотой образуется лимонно- или винно- кислый кальций, который выпадает в осадок или вызывает опалесценцию напитка. Помутнение и осадки могут также образовываться при взаимодействии солей железа с дубильными веществами плодовых соков и вин, составных частей композиции напитка, а также с веществами колера. В присутствии меди и кислорода интенсифицируются реакции окисления, продукты кото- рых также вызывают помутнение. В результате подобной реакции окисле- ния окисляются эфирные масла цитрусовых настоев, что вызывает нежела- тельные изменения вкуса и аромата напитков. Под влиянием солнечного света и высокой температуры разрушаются красящие и ароматические вещества с образованием осадка и взвесей. Пек- тиновые, белковые, дубильные, окрашенные вещества, которые содержатся в напитках в виде коллоидных растворов, под влиянием разных факторов могут коагулировать с образованием взвесей и осадка. Основные способы повышения стойкости безалкогольных напитков сводятся главным образом к предупреждению биологических помутнений. Большое значение при этом имеет биологическая чистота сырья. Очистка воды заключается в угнетении микрофлоры кипячением, обеспложиваю- щим фильтрованием, обработкой ультрафиолетовыми лучами, ионами се- ребра, ультразвуком, СВЧ-энергией, электрохимической обработкой. Попадание в напитки микроорганизмов, которые содержатся в сахаре, осо- бенно слизеобрающего лейконостока, предупреждается кипячением сахарно- го сиропа в процессе его приготовления. Развитие кислотообразующих бак- терий предупреждает также высокая кислотность напитков (pH ниже 4). Несмотря на достаточно высокую концентрацию спирта в спиртован- ных соках, в них сохраняются жизнеспособные дрожжи и некоторые бактерии. В напитках концентрация спирта значительно ниже, чем в соках, поэтому внесенные с соками микроорганизмы могут активно развиваться. Для умень- шения количества микроорганизмов соки сепарируют или фильтруют через асбестоцеллюлозные пластины. Обработка купажных сиропов из плодово-ягодных соков бентонитом с последующим фильтрованием снижает содержание азотосодержащих со- единений и микроорганизмов, в результате чего увеличивается срок хранения напитков. Одним из наиболее эффективных способов повышения биологической стойкости напитков является использование консервантов.
198 Раздел 7 В произволе гв(' бела, ikoiо. шных нани гк< >в рекомендовано применять еле дующие консервангы (дозирование на 100 дал готового нашпка): бензол натрия (177 г), сорбиновая кислота (300 г), юглон (0.7 г). Растворы консер- вантов вносят в кунажный сироп или готовый напиток. Одним из наиболее распространенных консервантов является бензойная кислота, которая доста точно аффективно угнетает жизнедеятельнос ть мик- роорганизмов в напи тках. 11рименяюг, как правило, натриевсюсо.п> бензой- ной кислоты. В качестве консерванта для безалкогольных напи тков может применять- ся сорбиновая кислота. Она малорастворима в холодной воде (1,6 мг/дм; при 20° (1), но легко реагирует с растворами углекислых и двууглекислых солей щелочных и щелочноземельных металлов, образуя легкорастворимые сорбаты калия, натрия и кальция. Сорбиновая кислота оказывает селектив- но-тормозящее действие на дрожжи. Консервирующее действие сорбиновой кислоты усиливается при одно временном введении ее с аскорбиновой кислотой, которая является акцеп- тором водорода. Эфирные масла цитрусовых плодов, корицы, гвоздики, водные вытяжки из мускатного ореха, имбиря, бергамотовое масло оказы- вают определенное бактерицидное и антисептическое действие. Напитки, содержащие указанные ароматические компонен ты, имеют более высокую стойкость. Для увеличения срока хранения и улучшения качества безалкогольных напитков на основе спиртованных соков целесообразно применять соки с содержанием 5...8% спирта с добавлением сахара и лимонной кислоты в количествах, предусмотренных для приготовления безалкогольных на- питков. При этом высокая концентрация сахара (до 50%) способствует со- хранению витаминов и увеличивает за счет гидролиза белков содержание аминокислот. Процессы окисления, которые вызывают ухудшение органолептичес- ких качеств и помутнение напитка, значительно замедляются при отсутст- вии воздуха. Антиоксиданты повышают устойчивость напитков к помутне- нию как небиологического, так и биологического характера. Контрольные вопросы: 1. Группы безалкогольных напитков в зависимости от перерабатываемого растительного сырья. 2. Принципиальная технологическая схема производства безалкогольных напитков. 3. Экстракты и концентраты из натурального сырья, которые применяются для производства безалкогольных напитков. 4. Органолептическая оценка безалкогольных напитков.
Технология пищевых продуктов 199 5. Основные физико-химические1 показатели качес тва безалкогольных на питков. 6. Ассортимент и характеристика безалкогольных напитков, 7. Приготовление инвертного сиропа. 8. Приготовление колера. 9. Приготовление купажного сиропа. 10. Основные процессы сатурации и разлива газированных напитков. И. Способы повышения стойкости напитков. 12. Технология сухих безалкогольных напитков. 13. Типы и свойства минеральных вод.
200 Раздел N Раздел 8. ТЕХНОЛОГИЯ ЭКСТРАКТОВ И КОНЦЕНТРАТОВ ИЗ РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ § 8.1. Характеристика злаковых культур для производства экстрактов и концентратов При производстве экстрактов. концентратов и некоторых технологиях безалкогольных напи тков достаточно широко используют различное куль- тивируемое растительное сырье. в частнос ти злаковые и бобовые культуры. Ниже приведена краткая характеристика основных культур. Ячмень. Бывает яровой и озимый. Имеет более 130 разновидностей. Се .секционированы такие сорта: озимый Дебют. Бархат, Силуэт, Одесский 46 и др.; яровой — Дружба. Донецкий 9. Подольский 14, Харьковский 74 и др Зерно ячменя состоит из мякинной плодовой и зерновой оболочек, алейронового слоя, эндосперма, зародыша. Химический состав: до 11,5°<. белка; 3,0% жира: 5.5%<> клетчатки; 2,8% минеральных веществ. Не содержа- щих азота экстрактивных веществ содержится около 77% (крахмал - око- ло 60%; пентозаны — 10,5%: сахароза 1,8%; инвертный сахар 0,3°<>). В общем, химический состав ячменя зависит от состояния почв (кислот- ность и др.), количества влаги, тепла и других условий культивирования. Ячмень, который используется в пищевой промышленности, должен отве- чать таким требованиям; высокая экстрактивность и прорастаемость, округ- лая форма, бело-желтоватый цвет, легкое отделение пленок, а также огра- ниченное содержание мелких зерен. Озимый шестирядный ячмень непритязателен к почве, влаге, темпера- туре и солнечному свету, однако чувствителен к агротехнике. Отличие озимого ячменя от ярового состоит в строении колоса, размерах крахмальных зерен и прослоек белковых веществ между ними. Есть также отличия в химическом составе (углеводы, белки, зола и др.). Для производства концентратов используют шестирядный озимый яч- мень. Главным его компонентом являются углеводы, содержание которых составляет 40...70% от массы сухих веществ. Основную их часть составляет крахмал — один из конечных продуктов синтеза углеводов. Он находится в клетках эндосперма в виде зерен разного размера (от 1,5 до 34 мкм) оваль- ной или сферической формы. При высоком содержании белка, что характерно для шестирядного ячме- ня, зерна имеют небольшие размеры с относительной плотностью 1,15 (боль- шие зерна имеют относительную плотность 1,5). Ячменный крахмал содержит 20% амилозы и 80% амилопектина. Температура клейстеризации крахмала —
Технология пищевых продуктов 201 60...80; С. При выращивании ячменя в условиях сухого и жаркого климата клейстеризация может происходить даже при 50 ( (. одержание крахмала в ячмене колеблется в пределах 12...68% от массы сухих веществ. Двухряд- ный ячмень выгодно отличается от шестирядного высоким содержанием крахмала, что обуславливает высокую экстрактивность солода. Составной частью клеточных оболочек зерна является гемицеллюло- за — высокомолекулярный полисахарид, из которого при ферментативном гидролизе образуется смесь гексоз (галактоза, манноза), пентоз (ксилоза, арабиноза) и уроновых кислот (глюкуроновая, галактуроновая). В ячмене ге- мицеллюлоза находится в основном в виде пентозанов. Количество ее в вы- сокобелковом кормовом ячмене выше, чем в низкобелковом. К высокомолекулярным полисахаридам, которые образуют при гидролизе достаточно вязкие вещества, относятся гумми-вещества. Основные их со- ставляющие [3-глюкан и арабоксилан. Пектин содержится в небольших количествах в стенках клеток в виде нерастворимого протопектина. Экстрактивные вещества ячменя представлены также свободными саха- рами (рафиноза ОД4...0,57%; сахароза 0,57...29%; незначительное количест- во фруктозы, галактозы и мальтозы). Содержание жиров и липидов в ячменном зерне составляет 2...3%. Жир сосредоточен главным образом в зародыше и клетках алейронового слоя. В оболочке зерна содержатся также полифенольные соединения. Количество минеральных веществ зависит от химического состава почв, на которых выращивали ячмень, и составляет 2...3%. Основную их часть со- ставляют кремниевые соединения, фосфор и калий. Азотосодержащие соединения представлены белковыми и небелковыми веществами. В ячмене содержатся аминокислоты (аминный азот), соли орга- нических кислот (аммиачный азот) и азотной кислоты (минеральный азот), глютамин (амидный азот). Все формы небелкового азота в сумме с азотом белков (белковый азот) дают общий азот ячменя, содержание которого в пе- рерасчете на сырой белок колеблется в пределах 7...26% и зависит от сорта ячменя, климатических условий выращивания, использования азотистых удобрений. В шестирядном ячмене белка, как правило, больше, чем в двухрядном. В белках ячменя обнаружены следующие аминокислоты: аланин, аргинин, аспарагиновая кислота, изолейцин, лейцин, лизин, метионин, пролин, ти- розин, фенилаланин, цистеин. Простые белки разделяют на 4 вида: водорастворимые — альбумины; со- лерастворимые — глобулины; спирторастворимые — проламины (ячменный проламин называется гордеином) и щелочерастворимые — глютеины. Сумма водо- и солерастворимых белков называется растворимым белком.
202 Раздел 8 Ячменный солод и ячмень является основным сырьем для произволе! ва ячменно-солодовых и нолисо.юдовых экстрактов. Кукуруза. В нашей стране выращивается около 70 сортов кукурузы. Наиболее широко распространены сорта: Днепровский 203 МВ. Днепров- ский 160 МВ, Коллективный 100 'ГВ, Молдавский 251, Перекоп ТВ, Харь- ковский 19 ТВ и др. В пищевой промышленности используют преимущественно кремнис- тую, зубообразную и крахмальную кукурузу. Зерна кукурузы содержат 75...78% углеводов; 10...13°о белков; 2...2,5°<> клетчатки; 4...5% жира и 0,5...2,0% минеральных веществ. Кукуруза но коли- честву витаминов превосходит большинство зерновых культур и является основным сырьем для производства диетических продуктов. В зерне жел- той кукурузы содержится витаминов (мкг/кг): каротина 1,0...6,5; тиамин- хлори/цЦВД — 0,69; рибофлавина (В2) - 5,8; пиридоксина(BG) - 0,69; ни- котиновой кислоты (РР) - 14...31: пантотеновой кислоты -- 4,6...5,6; токоферола (Е) — 2,5; холина 100... 109. Углеводы представлены в основном амилопектином - 70...80% и амило- зой - 20...23%. Присутствуют также 1,5...5% прос тых сахаров, 1 ...6% декст- ринов и до 7% пентоз. В зерне кукурузы содержится проламинов — до 60%, глютеина — 38%, альбумина — 14%, глобулина - 22,6% от общего количества белков. В состав белков кукурузы входят 18 заменимых и незаменимых аминокислот. Основ- ных аминокислот содержится (% от общего количества белка): аспарагиновая кислота — 1,37; аланин — 1,21; аргинин — 0,610; цистин — 0,22; глютаминовая кислота — 1,37; глицин — 0,33; гистидин — 0,25; изолейцин — 0,44; лейцин — 1,43; лизин — 0,27; метионин — 0,22; фенилаланин — 0,55; пролин — 1,10; се- рин - 0,51; треонин — 0,53; тирозин — 0,47; триптофан — 0,11; валин — 0,81. Зерно кукурузы содержит много минеральных веществ (мг %): 4,6...8,0 калия; 5,0 кальция; 0,9 фосфора; 0,009 меди; 0,0005 никеля; 0,0009...0,01 цинка; 0,00005 молибдена; 0,0066 хрома; 0,003 циркония; 0,009...0,035 оло- ва; 0,00009...0,03 серебра; 4,06 кремния; 0,0009 висмута; 0,0046 лития. Протеолитические ферменты пророщенного зерна кукурузы полностью обеспечивают гидролиз белков, но активности амилолитических ферментов недостаточно для полного осахаривания крахмала. Поэтому солод из куку- рузы необходимо перерабатывать на экстракты только в смеси с солодом других злаков. Ценнейшими веществами, которые содержатся в кукурузе, являются фитогормоны (уксины, андрогены, эстрогены) — органические регуляторы обмена веществ. Пшеница. Бывает озимая и яровая. Количество сортов пшеницы превы- шает 250. Основные сорта яровой пшеницы: Белорусская 12, Днепрянка,
Технология пищевых продуктов 203 Ленинградская, Луганская 4. Мироновская Яровая. Накан Светлана. Харь- ковская 46 и др. Зерно пшеницы содержит: 11,..15% оелка: 0,08...0,1 /"<> сахаров: 2,2...2,8 о клетчатки; около 2,5% жира; 1,8... 1.98% минеральных вещес тв: до 72"<> крах- мала. Белок пшеницы состоит из альбумина, глооулина, глютенина, глюади- на. Больше всего его в эндосперме. Около 30% от общего оелка составляю! незаменимые аминокислоты (%): треонин — 3,5; лизин — 3,6; лейцин 6,9: фенилаланин — 4; метионин — 1,7; триптофан - 1,6: гистидин 2,2; ва- лин — 4,3; цистин — 2,4; аргинин — 5,5. Небелковые азо тистые вещества со- средоточены в алейроновом слое. Основным углеводом является крахмал, количество которого в разных сортах пшеницы разное. Зерно пшеницы богато витаминами, активность которых при проращи- вании значительно увеличивается. Витаминный состав следующий: Витамин Содержание, мкг/кг в оболочке в эндосперме в зародыше Тиамин (ВД 10...21 - 21 Рибофлавин (В2) — 2 13 Никотиновая кислота (РР) 140...232 57 68 Пиридоксин (В6) 13 5 14 Биотин — 0,05 Токоферол (Е) — 9 158 Минеральные вещества пшеницы представлены (%): калием — 0,52; нат- рием — 0,03; кальцием — 0,05; фосфором — 0,79; железом — 0,2; магнием — 0,2; серой — 0,01. В зерне пшеницы содержатся ферменты: амилаза, протеаза, цитаза, маль- таза, пероксидаза, каталаза и другие. При выращивании солода их актив- ность значительно возрастает. Для получения пшеничного солода рекомендуются сорта пшеницы, ко- торые отвечают требованиям ГОСТ-9354. Рожь. Бывает озимой и яровой. Посевная рожь насчитывает более 40 сор- тов. Наиболее распространены Белта, Житомирская Тетра, Нива, Олимпи- ада 80, Пуховчанка, Харьковская 60 и др. Зерно ржи близко по строению с пшеничным. Плодовые оболочки состав- ляют 5...7,0%; зерновая — 2...4%; алейроновый слой — 11...18%; эндосперм — 75...79% и зародыш — 3,4,..4%. Зерно содержит 8...19% белка. Белок ржи состоит из альбумина, проламина, глиотина, глобулина и глютелина. В аминокислот- ный состав входят аргинин, валин, гистидин, лизин, лейцин, цистин и др.
204 Раздел 8 Основным углеводом является крахмал, содержание ко юрого состав, ш ег 53...63‘’<>. Есть шкже 2.5...5О<. гумми-вещес i в. около 3°о левулезанов. саха ров - 4...6.6%. клетчатки - 2,1 ...3,3%. Жир составляет 1,7...2% (44,2% линоле новой; 31,9% олеиновой; 8,1% пальмитиновой и 0,2% стеариновой кислот). Содержание минеральных веществ колеблется в пределах 1.5...2.5%, Рожь разделяется на три вида: озимая северная, озимая южная и яровая Зерно каждого вида подразделяется на пять классов. Рожь для производства солода должна отвечать следующим требовани- ям: в партии должно быть не менее 92% зерен ржи, всхожесть не ниже 92'%, влажность не выше 15,5%, содержание примесей не более 5%. По своей пи- щевой ценности рожь занимает второе место после пшеницы. Ржаной солод является основным сырьем для производства концентра- та квасного сусла. Овес. Бывает озимый и яровой. Наиболее широкое распространение по- лучил яровой пленочный овес. Сейчас районировано около 50 сортов овса. Наиболее распространенные: Буг. Кубанский. Львовский 78. Мирный. Скакун, Черкасский 1, Черниговский 83 и др. В зависимости от почв и климатических условий состав зерна овса до- статочно сильно колеблется. В его зерне содержится 11...19% белка, 0,5...0,97% жира, 25...35% клетчатки, около 36,5% пентозанов, 4...7% мине- ральных веществ, 0,6...2,2% сахарозы; содержатся пигменты, гликозид, аве- нин, ферменты. Витаминный состав такой (мкг/кг): тиамин — 4,6...9,7; ни- ацин — 1,7...4,4; рибофлавин — 1,0...1,8; пантотеновая кислота -- 6,3...12,7. Овес разделяют на три вида: первый — белый отборный, второй — жел- тый отборный, третий — обычный. В пищевой промышленности используют первый и второй виды. Зерно овса должно соответствовать ряду требований: влажность не более 16%, сорные примеси не более 3%, зерновые примеси не более 3%, всхожесть не менее 92%. Овес не должен иметь неприятного запаха. Овес обладает диетическими свойствами и отличается от других зерно- вых культур высоким содержанием белка, в состав которого входят все неза- менимые аминокислоты. По содержанию микро- и макроэлементов он также занимает лидирующее место среди злаковых культур. Этому содействует высокая пленочность (23...45%). В зерне овса присутствуют фитогормоны, витамины и ферменты. Горох. В странах СНГ выращивают более 30 сортов гороха зернового, 24 сорта лущеного и около 8 сортов овощного. Наиболее распространенны- ми сортами гороха являются Ворошиловградский Юбилейный, Рапорт, Сар- мат, Топаз, Труженник, Уладовский 6, Харьковский 85 и др. В зерне гороха содержится 20...30% белка, который состоит из аргинина, гистидина, лизина, тирозина, цистеина и др.; 40...56% крахмала; 4...10%
Технология пищевых продуктов 205 сахарозы; 4.5...7,0% клетчатки: около 2% жира: 2.5...!%> золы. I акже в зеле- ном горохе есть витамины (мт 100 г гороха): ( 30: А 40.4: В, 0.3: В;> 0,15; РР — 2,1; пантотеновая кислота — 0,12. Спелые семена гороха отличаются хорошим развариванием, вкусом и пи- тательностью, поэтому стандартный горох разделяют на иродово.тьствен- ный и кормовой. Горох, используемый в пищевой промышленности, должен отвечать следующим требованиям: влажность — не более 14%), содержание сорных примесей — не более 1%, зерновых примесей — не более 3%, мелких и поврежденных зерен — не более 4%. Соя. В нашей стране селекционированы и культивируются такие сорта сои: Аврора, Аркадия Одесская, Белоснежка, Букурия, Искра, Кировоград- ская 5 и др. Семена сои содержит 27...52% белка; 16...26%) жира; 3,5...5,8%. клетчатки; 3,3...6,4% золы; 14...33% не содержащих азота веществ. В аминокислотный состав белка сои входят аланин, аргинин, гистидин, глютаминовая и аспарагиновая кислоты. Кроме того, в семенах сои содер- жится 3,3...5,8% сахарозы; 0,4...2,4% моносахаридов; около 3,1% декстринов, обнаружено присутствие каротина, витаминов В, D, К, С, Е. Семена сои делятся на четыре вида: первый — желтые, второй - зеленые, третий — коричневые, четвертый — черные. В пищевой промышленности используют первый вид. Семена этого типа должны удовлетворять ряду тре- бований: влажность не более 18%, чистота не менее 94%, сорные примеси не более 3%. Семена сои ценятся благодаря содержанию белка, большому количеству жира, сахаров, лецитина и витаминов. Соя имеет достаточно широкое при- менение. Горох и соя отличаются от злаковых культур высоким содержанием белка. В процессе выращивания солода под действием протеолитических ферментов в бобовых культурах накапливаются аминокислоты, в том чис- ле и незаменимые. Как пророщенные, так и непророщенные бобовые являются ценной добав- кой в производстве полисолодовых экстрактов с высоким содержанием белка. § 8.2. Особенности технологии ячменного солода Для производства ячменно-солодового (ЯСЭ) и полисолодового (ПСЭ) экстрактов используют сухой солод, где он одновременно является и основным сырьем, и осахаривающим материалом. Для приготовления концентрата квас- ного сусла часто используют ячменный солод как осахаривающий материал. На большинстве заводов ячменный солод производят по классической технологии.
206 Раздел S Для молки и замачивания зерна шшользхют замочные аппараты нерио дпческого действия. В зависимости от температуры воды, используемой для замачивания отличают холодное, обычное1, теплое и горячее1 замачивание, /{ля холодно го замачивания используют воду с температурой ниже1 10' С', для обычно го - 10...15° С, теплого 20...40'С, а для горячего 50....55 С. Наиболее распространено обычное замачивание. Теплая вода может использоваться зимой для ускорения процесса .замачивания. К современным способам замачивания зерна относятся: замачивание воз- душно-водное, в непрерывном потоке воды и воздуха, оросительное и воз душно-оросительное. Наибольшее распространение получило воздушно-оросительное замачи- вание зерновых культур. Этот способ замачивания является комбинированным и заключается в сок- ращении времени нахождения зерна под водой, периодическом увлажнении зерна путем орошения водой и поддержания постоянных аэробных условий дыхания зерна путем замены воздуха в пространстве между зернами. Замоченное до влажности 43...46% зерно поступает на стадию проращи- вания. Морфологические и химические изменения в прорастающем зерне зависят от температуры, влажности и аэрации. Оптимальным для проращивания солода из ячменя является холодный режим (температура 13... 17° С). Протекание биохимических процессов при проращивании зерна зави- сит от степени его аэрации. В первой стадии проращивания, когда происхо- дит наибольшее накопление ферментов, особенно необходимо поступление кислорода. Если количество накопленных ферментов достаточно, биохи- мические процессы протекают даже при искусственной задержке развития зародыша. Продолжительность выращивания пивоваренного ячменного солода (для производства пива и солодовых экстрактов) составляет 6...7 суток. Получают солод на токовых и пневматических солодовнях. Токовые со- лодовни являются малопродуктивными, трудоемкими и устаревшими. Принцип пневматического выращивания солода основывается на про- дувании высокого слоя замоченного прорастающего зерна увлажненным воздухом при определенной температуре. При этом достигается охлажде- ние зерна, обеспечение его кислородом воздуха и удаление диоксида угле- рода. Для сушки солода используют разнообразные солодосушилки периоди- ческого и непрерывного действия: горизонтальные (одно-, двух- и трехярус- ные) и вертикальные. В качестве сушильного агента используют подогре- тый в калорифере очищенный воздух.
Технология пищевых продуктов 207 Влажность солода в процессе сушки понижается с 13 .. 1G'’<> до 3... ГЗ. I ак> ’< количество влаги должно быть удалено во время сушки приолизительно за 24 ч при температуре в конце сушки 75...85" С . В последние 10...15 лет внедряется совмещенный способ производства солода в одном аппарате. Этот способ дал возможность сократить процесс производства на 1...2 суток, снизить затраты воды, электроэнергии, металло- емкость оборудования, увеличить производительность труда. Замачивание и проращивание зерна, а также дальнейшая сушка солода производятся в одном аппарате, который представляет собой ящик для выращивания со- лода. В подситовое пространство такого аппарата может подаваться увлаж- ненный воздух из камеры кондиционирования в период выращивания со- лода или сушильный агент из термогенератора при сушке солода. Зерно в аппарате перемешивают шнековым ворошителем, оборудован- ным форсунками, с помощью которых зерно в период замачивания ороша- ется для достижения необходимой влажности. Замачивание зерна осуществляют периодическим орошением (каждые 4...6 ч) водой из форсунков. Чтобы достичь равномерного увлажнения, солод перемешивают ворошителем. Ячмень при таком способе замачивания до до- стижения влажности 44...46% уже полностью прорастает. Проращивание зерна продолжается 5...6 суток при температуре в слое солода 17...19° С. В процессе проращивания зерно продувают кондициони- рованным воздухом и перемешивают с помощью ворошителя. Для сушки солода под солодорастительные сита подают подогретый в ка- лорифере воздух. Сушить солод для солодовых экстрактов при помощи га- зов сгорания, то есть контактным способом, недопустимо, поскольку в газах сгорания могут быть вредные для здоровья человека оксиды азота и другие продукты горения топлива. Горячий воздух, который подают под сита, пронизывает слой солода и отсасывается вентилятором из надситового пространства. Высушенный солод пневмо- или механическим транспортом передают в росткоотбивную машину, а после удаления ростков — на хранение и реализацию. Отлеживать солод, используемый для приготовления солодовых экстрактов, необяза- тельно. В последнее время при использовании солода внедряют непрерывно действующие сушилки карусельного типа, к преимуществам которых отно- сят: большую удельную производительность, малые затраты теплоты и элект- роэнергии, незначительные капиталовложения, полное использование по- тенциала сушильного агента, хорошее качество солода, компактность, возможность монтажа не в помещении, простоту автоматизации. Сушку осуществляют в режиме противотока, однако сушилка может ра- ботать и циклически.
208 Раздел 8 Известно, что в случав использования повышенного количес'1 ва несоло.ь ванного зерна в производстве концентрата квасною сусла, кроме ячменной, пивоваренного солода, для пополнения ферментативной ак тивности добавля ют ферментные препараты. Поэтому большой интерес представляет исполь зованис в производстве пива солода из шестирядного ячменя, который хотя и имеет невысокие пивоваренные качества, но отличается высокой активнос- тью гидролитических ферментов. Полученное из него сусло по содержанию аминного азота и редуцирующих сахаров превышае т сусла из пивоваренного солода. Поэтому солод из шестирядного ячменя целесообразно использова ть в производстве солодовых экстрактов и концен трата квасного сусла. § 8.3. Особенности технологии ржаного солода Ржаной солод является основным сырьем при производстве квасного сусла и хлебного кваса. Частично этот солод используется для приготовле- ния некоторых сортов черного хлеба. Его технология на протяжении мно- гих лет основывалась, в основном, на опыте работы отдельных предприя- тий и была недостаточно научно обоснована. Предприятия вырабатывают два вида ржаного солода: неферментирован- ный (с высоким содержанием ферментов) и ферментированный (содержи ! красящие и ароматические вещества). Как товарный продукт ржаной солод вырабатывают Брянский пивосолодовый комбинат, Чудновский спиртосо- ковый комбинат, Бердичевский солодовый завод и другие предприятия. На Брянском пивосолодовом комбинате рожь замачивается воздушно-оро- сительным способом в течение 25...40 ч до достижения зерном влажности 45...48%. Проращивание ржи осуществляют в солодорастительных бараба- нах в течение 3...4 суток. Ферментация свежепророщенного солода также проводится в барабанах при влажности 48...50%, температуре 30...68° С в те- чение 5 суток. Потом солод высушивают и измельчают на валках. На Чудновском спиртосоковом комбинате рожь замачивают 20 ч, потом 4 суток проращивают на прессовальной грядке. Ферментация солода осущест- вляется на металлических ситах в течение 5...6 суток. Солод высушивают на двухярусной солодосушилке 24 ч до влажности 6...8% и измельчают на четырехвалковой дробарке. На Бершадском, Каменске-Бужском, Константиновском и Каунасском заводах ржаной солод проращивают в течение 3...4 суток, ферментируют 1...5 суток и в сыром виде используют для приготовления концентрата квасного сусла. Сырой ржаной солод, особенно ферментированный, представляет собой липкую массу, которая плохо ссыпается, его многократное транспортирование
1 Технология пищевых продуктов 209 после проращивания на фермен шито и дальше на сушку вызывает icxho- догическпе грудности и снижае! качество готового продукта. Избежать трудное чей помогав i технология ржаного солода с совмещением процессов замачивания, солодоращеиия, ферментации и сушки в одном аппараче, раз- работанная сотрудниками Национального университета пищевых техно- логий (г. Киев). Такая технология внедрена на Бердичевском солодовом заводе. По этой технологии зерно следует замачивать воздушно-оросительным способом до влажности ... 19%. Температура воды для замачивания в за- висимости от конкретных условий может колебаться в пределах 12...20° С. Замоченную рожь проращивают в пневматической ящиковой солодов- не. Ворошение и орошение солода осуществляют каждые 4...6 часов. Про- должительность проращивания ржи составляет 3...4 суток при температуре 14...17° С. Активация и образование ферментов в прорастающем зерне происходит параллельно с жизнедеятельностью зародыша. В дальнейшем, в условиях, неблагоприятных для развития зародыша, активность большинства фер- ментов сохраняется, даже если в зерно не поступает кислород. Эту способ- ность ферментов используют при специальной обработке1 ржаного солода - ферментации. Перед ферментацией свежепроросший солод увлажняют до 50...55% и осуществляют ферментацию в ящиках. В процессе ферментации температура в слое зерна постепенно повыша- ется и до конца ферментации достигает 60...65° С. Этим создаются благо- приятные условия для активного действия амилолитических и протеоли- тических ферментов солода, накопленных в процессе солодоращения. В результате их действия в солоде накапливаются аминокислоты и сахара, при взаимодействии которых образуются меланоидины. Изучая процесс ферментации ржаного солода, сотрудники НУПТ уста- новили, что ферментативный гидролиз белковых веществ, крахмала и не- крахмальных полисахаридов более интенсивно протекает в первые 2...3 су- ток ферментации, а потом существенно замедляется. Из продуктов гидролиза начинают образовываться красящие вещества. Поэтому целесо- образно при производстве концентрата квасного сусла предвидеть для ме- ланоидинообразования специальную технологическую стадию и отказать- ся от экономически нецелесообразной длительной ферментации солода. Замачивание, солодоращение, ферментацию и сушку солода целесооб- разно проводить в одном ящике, поскольку транспортировать ферментиро- ванный солод неудобно из-за его низкой консистенции. Опытами, проведенными в НУПТ под руководством Н. А. Емельяновой, установлено, что получению ржаного неферментированного солода с высо- кой активностью ферментов содействовал такой режим сушки: 14-8-913
210 Раздел 8 Влажность солода, % Температура | сушильного агента, ° С Скорость сушильного агента, м/с От 42...45 до 20...25 60 0,25.„0.30 От 20...25 до 6...7 70 0,25...0,30 Общая продолжительность сушки должна быть 20...24 ч. Для получения ржаного ферментированного солода с достаточным со- держанием красящих и ароматических веществ его необходимо сушить ио такому режиму: Влажность солода, % Температура сушильного агента,0 С Скорость сушильного агента, м/с От 48...55 до 20...25 70 0.25...0.30 От 20...25 до 10... 15 80 0,25...0,30 От 10... 15 до 5...7 80 0.12...0.15 i Общая продолжительность сушки должна быть 40...48 часов. Измене- ние активности гидролитических ферментов в процессе приготовления ржаного солода, по данным НУ11Т, показано в табл. 8.1. Таблица 8.1 Активность гидролитических ферментов при производстве ржаного ферментированного солода, ед./г Образец Активность Общая цитоли- тическая Геми- целлю- лозная Эндопо- лиглюко- зидазная Экзопо- лиглюко- зидазная «-амило- литичес- кая 0-амило- литичес- кая Протео- литичес- кая Рожь 0,0 0.0 2,0 0,0 1,0 38,9 0,0 Замоченное зерно 0,0 0,0 27,7 1,0 7,4 61,2 1,23 Свежепро- росший со- лод, сутки: первые 0,16 0,02 40,1 1,25 14,8 64,8 2,90 вторые 0,28 0,07 64,2 2,50 20,6 163,0 4,42 третьи 0,51 0,5 75,8 2,75 24,3 171,1 7,02 четвертые 0,10 0,5 77,2 2,90 24,9 176,8 7,20 Сухой солод после трех суток про- ращивания 0,10 0,02 38,8 0,20 9,4 91,5 4,0
Технология пищевых продуктов 211 Как видно из табл. 8.1. общая цитолитическая амивиость и активность гемицеллюлозы постепенно увеличивается при выращивании солода и доспи гает своего максимума в первые сутки ферментации. Эндо-Р-иолиглюкозидаза катализирует расщепление гликозидных связей, уменьшает количество молекул и снижает вязкость растворов. Эта актив- ность, свойственная исходной ржи, значительно увеличивается в процессе выращивания солода, уменьшается при сушке солода и составляет прибли- зительно 38% в неферментированном и почти 12% в ферментированном со- лоде по сравнению с солодом перед сушкой. Экзо-₽-полиглюкозидаза отщепляет конечные остатки сахаров и увеличи- вает количество редуцирующих веществ. Она накапливается на третьи сутки выращивания солода, во время ферментации активность ее уменьшается и на третьи сутки этот фермент полностью инактивируется. Протеолитические ферменты, наряду с ци толитическими, участвуют в раз- рушении стенок клеток эндосперма. Уже в замоченном зерне эта активность повышается и заметно увеличивается в процессе выращивания солода, но в су- хом солоде уменьшается вдвое. При ферментации активность протеолити- ческих ферментов увеличивается, а, начиная с четвертых суток, уменьшает- ся и продолжает снижаться в процессе сушки. Содержание а-амилазы в зерне ржи незначительное, в основном она на- капливается в процессе проращивания в первые сутки ферментации, далее активность этого фермента уменьшается. |3-амилазная активность в зерне ржи достаточно велика. Во время выра- щивания солода [3-амилаза накапливается, главным образом, в течение пер- вых суток. При дальнейшем выращивании солода и в первые сутки фер- ментации активность этого фермента изменяется незначительно. Под действием ферментов происходит гидролиз составляющих частей про- ращиваемого зерна, что приводит к изменению его химического состава. В табл. 8.2 приведено изменение содержания некрахмальных полисахари- дов при производстве ржаного солода. В процессе замачивания и в первый пе- риод проращивания количество гумми-веществ увеличивается почти вдвое, по сравнению с несолодованным зерном. При дальнейшем проращивании содержание гумми-веществ уменьшается, и особенно — при ферментации солода. Основные биохимические изменения в ржаном солоде происходят по истечении пятых суток выращивания солода и к концу третьих суток фер- ментации. Самым главным показателем, который свидетельствует об эффективно- сти солодового производства, является выход солода, зависящий от потери сухих веществ. В табл. 8.3 показаны потери сухих веществ ржаного солода, полученного на разных заводах. 14*
212 Раздел 8 Таблица 83 Изменение содержания некрахмальных полисахаридов при производстве ржаного солода Образец Количество, % на СВ Гемицел- люлозы Гумми- вещества Сумма гемицеллю- лоз и гумми-веществ Рожь 13,0 5,01 18,01 Замоченное зерно 10,62 7,15 17,77 Выращивав не солода, сутки: первые 10,38 7,03 17,41 вторые 7,90 9,10 17,00 третьи 7,01 8,92 15,92 четвертые 7,00 7,67 14,67 Ферментация, сутки: первые 5,55 5,00 10,55 вторые 3.02 4,76 7,73 третьи 2,62 4,23 6,85 четвертые 2,47 3,34 5,81 Сухой солод после: трех суток проращивания 4,63 4,75 9,36 четырех суток проращивания 3,57 5,37 8,94 двух суток ферментации 2,27 3,94 6,21 пяти суток ферментации 2,32 3,45 5,77 Таблица 83 Потери сухих веществ при получении ржаного солода, % Завод-производитель Длительность, суток 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 Бердичевский солодовый завод 4,3 5,8 7,8 - — 11,1 12,3 13,9 __ Чудновский спиртосоковый комбинат 3,8 5,0 6,9 8,1 - 11,2 12,5 13,7 14,2 15,3 Выращивание солода на Чудновском заводе продолжительнее, посколь- ку аэрация несколько хуже, чем на Бердичевском заводе. Но потери за пе- риод проращивания практически одинаковые на обоих предприятиях.
Технология пищевых продуктов 213 С целью интенсификации выращивания солода при получении ржаного солода специалисты НПО напитков и минеральных вод (г. Москва) пред- лагают использовать активаторы роста. Добавление их нарушает равновесие собственных биологически активных веществ, что интенсифицирует рост зерна, снижает потери на дыхание за счет угнетения роста зародыша и разви- тия корней. Такая обработка способствует быстрому накоплению комплек- са ферментов и повышению экстрактивности солода. В качестве* активатора при выращивании ржаного солода используют препарат гибберелин, который содержит до 90% гиббереловой кислоты. Чтобы в процессе сушки ферменты солода как можно меньше инактиви- ровались, ржаной солод во время выращивания рекомендуют обрабатывать раствором хлорида кальция. § 8.4. Технология пшеничного солода Пшеничный солод используется в пивоварении для производства белого пшеничного пива верхнего брожения, а также для приготовления солодо- вых экстрактов. Для приготовления пшеничного солода рекомендуются сорта как озимой, так и яровой пшеницы: Мироновская 808, Коралл Одесский, Одесская 51, Ивановская и др., а также озимой твердой. Очищенное и обязательно отсортированное зерно пшеницы, как и ячме- ня, поступает на мойку, дезинфекцию и замачивание. Замачивание пшени- цы производят воздушно-водным или воздушно-оросительным способами при температуре воды для замачивания 12...20° С до влажности 45...48%. Как правило, такая влажность достигается за 24...36 ч в зависимости от тем- пературы воды для замачивания. Замоченное зерно проращивают на токовых солодовнях, в барабанах или, чаще всего, в пневматических солодовнях. Загружается ящик зерном одно- временно по всей площади сит высотой 0,5...0,8 м. Если зерно в процессе проращивания подсыхает, его периодически оро- шают водой из форсунков, установленных на ворошителях, или 0,003%-м раствором перманганата калия. Последнее более целесообразно, поскольку солод одновременно поддается увлажнению и дезинфекции. Приблизительные графики выращивания солода пшеницы в пневмати- ческой и барабанной солодовнях приведены в табл. 8.4 и 8.5 соответственно. Перед выгрузкой солода барабан следует вращать, чтобы распушить массу зерна и облегчить выгрузку. Пшеничный солод можно высушивать в солодосушилках разного типа, но лучше — в горизонтальных.
214 Раздел 8 Таблица Т. 1 График солодовыращивания пшеницы в пневматической солодовне Сутки прора- щивания Число раз- рыхлений в сутки Рекомендован- ная температу- ра в солоде, ° С Примечание 1 2 1!... 15 1 [(.'прерывное продувание неувлажпенным воздухом до выделения поверхностной вла- ги. потом периодическое кондициониро- вание воздухом 2 2...3 15... 16 1 [родуванпе кондиционированным возду- хом в зависимос ти от температуры солода 3 2. .3 16... 18 То же 4 2 15... 16 Солод подвяливается продуванием неув . 1ажненным воздухом Таблица 8. ’> График солодовыращивания пшеницы в барабанной солодовне Сутки прора- щивания Число разрыхле- ний в сутки Рекомендован- ная температу- ра в солоде, 0 С Примечание 1 3...4 14...15 Непрерывное продувание псу влажней - пым воздухом до выделения поверхнос i- ной влаги, потом — периодическое кон- диционирование воздухом 2 3...5 16... 18 Продувание кондиционированным воз- духом в зависимости от температуры со- лода 3 3...5 17...18 77) же 4 3 15... 16 В последние сутки проращивания солод подвяливается продуванием неувлаж- пенным воздухом Во время сушки на двухярусной горизонтальной сушилке свежепророс- ший солод загружают на верхнюю решетку и укладывают ровным слоем высотой 15...25 см. Влажность на верхней решетке должна уменьшаться до 8...10% за 10...И ч. Для равномерности процесса сушки каждые 2.„4 ч солод разрыхляют. На нижней решетке солод сушат также 10...И ч до влажности 5...7%, со- лод разрыхляют каждые 1...2 ч.
Технология пищевых продуктов 215 § 8.5. Технология экстрактов и концентратов из солода Зерновые культуры солодовых .экстрактов имеют высокую пищевую и био- логическую ценность. Они получили широкое распространение как за гра- ницей, так и в нашей стране. Созданные на их основе продукты использу- ются как в диетическом, так и лечебном питании. Они являются ценным сырьем для кондитерской, пиво-безалкоголыюй, хлебопекарной и других отраслей промышленности. Солодовые экстракты и концентраты богаты ми- неральным (кальций, магний, фосфор, калий, натрий, цинк, железо), угле- водным (ксилоза, фруктоза, iлюкоза, декстрины, мальтотриоза и др.), ами- нокислотным составом. По ферментативной активности солодовые экс трак ты и концентраты де- лятся на диастатические и недиастатические. Главной особеннос тью диаста- тических экстрактов является наличие в них амилолитических фермен тов. Они широко используются 15 хлебопекарном и кондитерском производстве с целью улучшения качества изделий, а также в пивоварении для увеличе- ния производительности варочных отделений и на мииипивзаводах. Недиастатические солодовые экстракты не имеют ферментов, использу- ются в производстве молочных напитков для повышения их калорийности, а также для получения некоторых сортов шоколада и мороженого. Недиас- татические экстракты используются также для приготовления пива в домаш- них условиях и на минипивзаводах. Солодовые экстракты и концентраты должны быть приятными на вкус, что обусловлено соотношением мальтозы и декстринов, иметь солодовый аромат, который зависит от технологии сушки и термической обработки солода, и высокое содержание биологически активных веществ, что обеспе- чивается технологическим режимом выпаривания сусла. Используемые в хлебопечении экстракты и концентраты должны иметь высокую амилолитическую и протеолитическую активность, а также высокое содержание сахаров и низкомолекулярных белковых веществ. В результа- те добавления 1... 1,5% экстрактов к муке достигается большой объем теста, хороший цвет мякины, лучшее образование корочки, снижение расхода муки и обогащение хлебобулочных изделий витаминами, В зависимости от используемого сырья, солодовые экстракты делятся иа 2 группы: ячменно-солодовый экстракт (готовится только из ячменного солода или с добавками ячменя) и полисолодовый экстракт (готовится из смеси трех солодов: пшеничного, овсяного и кукурузного или ячменного). В технологии полисолодового экстракта, по сравнению с технологией ячменно-солодового, присутствуют дополнительные стадии пастеризации сусла перед выпариванием и готового продукта перед разливом.
216 Раздел 8 .Это обеспечиваеи низкую микробиологическую обсемененноеть ноли- солодового экстракт и продуктов на его основе1. Основной задачей"! приготовления затора является экстрагирование1 пен иых составных веществ зернонродуктов. Солод и несоложенные зернопро дукгы состоят из растворимых и нерас творимых в воде веществ. Растворимые it воде вещества легко и (бые тро переходят в раствор без участия (ферментов. Однако водорастворимых веществ в солоде1 немного, всего 10... 15°<> от массы сухих веществ, а в несолодовапном ячмене их вдвое меньше. Основное1 же1 количестве) (85%) веществ солодового и несолодованного зерна (крахмал, белковые вещества, некрахмальные полисахариды и др.) нерастворимо, и для перевода их в растворимое4 состояние1 необходимо во время затирания подвергать ферментативному гидролизу. Нод действием амилаз солода крахмал гидролизуется в глюкозу, мальтозу, мальтотриозу, мальтотетрозх и декстрины с различной молекулярной массой. На скорость и полиену ферментативного гидролиза крахмала влияют активность амилолитичес- ких ферментов солода, температура затирания, pH и концентрация затора. На рис. 8.1 представлена принципиальная технологическая схема про- изводства ячменно-солодового экстракта. Важным параметром, который влияет на скорость ферментативных про- цессов, является температура. В процессе затирания при достижении тем- пературы 63° С (оптимальной для действия (3-амилазы) образуется большое1 количество сахаров и незначительное — декстринов. С повышением темпе- ратуры до 70° С (оптимальной для а-амилазы) гидролиз крахмала происходи i быстрее, но при этом 0-амилаза инактивируется и дальнейшее преобразова- ние крахмала происходит под действием а-амилазы с преобладающим об- разованием декстринов. Предельная температура для действия а-амилазы - 78° С, при более высокой температуре она полностью инактивируется. При получении сусла для солодовых экстрактов затор выдерживают при температуре 63° С 45...60 мин и сравнительно недолго при 70° С -- 30 мин. При температуре 76...78° С затор передается па (фильтрование. Пол действи- ем цитолитических ферментов солода происходит гидролиз гемицеллюлоз и гумми-веществ зернонродуктов. В результате этих биохимических процес- сов нерастворимые гемицеллюлозы переходят в растворимые гумми-вещест- ва, которые вследствие дальнейшего гидролиза образуют глюкозу, ксилозу, арабинозу, а также цепочки молекул из этих сахаров типа декстринов. При затирании солода под действием протеолитических ферментов про- исходит гидролитическое расщепление белковых веществ. 30...40% общего количества белковых веществ солода переходит в сусло в виде аминокислот. Наибольшую активность при затирании проявляют протеиназы (эндо- пептидазы), преобразовывая белки солода в некоагулированные, но еще доста- точно сложные полипептиды. Благодаря специальному режиму термической
Технология пищевых продуктов 217 Ячменный солод со склада Ячмень со склада Рис. 8.1. Принципиальная технологическая схема производства ячменно-солодового экстракта обработки солодовых экстрактов, в солодах сохраняются полисахариды, ко- торые осуществляют дальнейший гидролиз полипептидов до аминокислот. Накопление тех или иных веществ при гидролизе белков зависит от тем- пературы затора. Выдержка затора при температуре 50...52° С способствует накоплению низкомолекулярных фракций и аминокислот, а при темпера- туре 63...65° С, наоборот, — образованию максимального количества высоко- молекулярных фракций растворимых белков. При затирании зернопродуктов под действием фермента фитазы расщеп- ляются фосфорные соединения, что сопровождается отщеплением фосфор- ной кислоты. Таким образом, в затор переходит как та часть фосфорной! кислоты, которая образовалась при солодоращении, так и та, которая отще- пилась при затирании. Оптимальной температурой для действия фитазы является 48° С, при 60° С этот фермент инактивируется. Особенностью полисолодовых экстрактов является то, что они готовят- ся не из одного, а одновременно из нескольких видов солода, полученных из разных зерновых культур. В результате отдельного затирания каждого
218 Раздел 8 из солодов. наибольшее количество сахаров при затирании пшеничного и ку- курузного солодов образуется при температуре 63...65 С. а овсяного при 60...63е С. Увеличение длительности згой температурной паузы положитель- но влияет на накопление в сусле сахаров; наилучшие результаты достига- ются при выдержке в течение 60 мин. Таким образом, температурная пауза при 63...65° С в течение 60 мин приемлема для всех трех солодов, затирае- мых в смеси. Наибольшее накопление низкомолекулярных белковых веществ и ами- нокислот наблюдается при затирании кукурузного и пшеничного солодов в температурном диапазоне 40...50° С, а овсяного — 45...55е С в случае вы- держки при этих температурах в течение 45...60 мин. Температурные паузы при 45 и 50° С в течение 45...60 мин оказываются эффективными для накоп- ления аминокислот при совместном затирании названных трех солодов. На рис. 8.2 приведена аппаратурно-технологическая схема производс т- ва солодовых экстрактов. Предварительно очищенный солод из кукурузы, ячменя, пшеницы и овса поступает из зернохранилища на автоматические весы 1 и накапливается в бункерах 2, 3 и 4, из которых через магнитные се- параторы 5 и автоматические весы 6’ подастся в дробилки 7. Размолотый солод собирается в бункерах 8, 9 и 10. а затем направляется в заторный аппарат 11. куда предварительно набирается теплая вода темпе- ратурой 40...45° С из расчета 4...5 м1 на 1 кг сырья. Заторы для солодовых экстрактов готовятся способом настаивания, что дает возможность сохранить в сусле ценные биологически активные вещества. Затем температура заторной массы повышается до 42...45° С и при этой температуре затор выдерживается 30...40 мин. При этом происходит гидролиз некрахмальных полисахаридов, а также белков (особенно пшеничного и куку- рузного солодов) с образованием аминокислот. В дальнейшем, температуру за- тора повышают до 50...52° С и поддерживают ее в течение 30...40 мин для проведения гидролиза полисахаридов белков (особенно овсяного солода) с накоплением аминокислот. Затем затор подогревается до 63...65° С для образования редуцирующих сахаров с выдержкой около 60 мин. Для пол- ного осахаривания температуру затора повышают до 70...72° С и выдержи- вают по йодной пробе не менее 30 мин. После этого затор подогревают до 76...78° С и передают на фильтрование для разделения сусла и дробины. Общая продолжительность затирания составляет 3,5...4 часа. От одной до следующей температурной паузы затор подогревается со скоростью Г С в минуту. Фильтрование заторной массы проводят в фильтрационном аппарате 14. куда затор передается насосом 12. Экстрактивность сусла, как правило, со- ставляет 13... 16% по сахаромеру. Первые порции мутного сусла насосом 15 возвращаются в фильтрационный аппарат 14.
Технология пищевых продуктов 219
220 Раздел 8 После отделения первого сусла дробина 2-3 раза промывается горячей водой (температура 76...78° С). Первые промывные воды экстрактивностью не ниже 4...5% присоединяются к первому суслу, а воды с более низким со- держанием экстракта собираются отдельно и используются для приготов- ления следующего затора. Сусло и промывные воды, предназначенные для упаривания, собираются в сусловом аппарате 16, а промывная вода для приготовления следующего за- тора — в сборнике 18. Там она при необходимости (во избежание скисания) может подогреваться паром, который подается в сборник через змеевик. Дробина, которая осталась в фильтрационном аппарате 14, насосом 20 уда- ляется на реализацию (для скармливания скоту). После сбора сусла и всех промывных вод в сусловарочпом аппарате 16 до передачи их в выпарной аппарат они пастеризуются при температуре 75...78° С в течение 30...60 мин. Такая обработка сусла обеспечивает полу- чение готового продукта с низким микробным обсеменением. Для получения сусла ячменно-солодового экстракта используется такая же схема, только линий для подготовки сырья в случае переработки ячмен- ного солода и ячменя необходимо две, а для переработки только одного яч- менного солода — одну вместо трех, необходимых для нолисолодового экст- ракта. Технологический режим затирания ячменного солода такой же, как и приведенный выше. В процессе приготовления ячменно-солодового экстракта используется неположенный ячмень, который целесообразно предварительно обработать теплом. В заторный аппарат 13 набирают соответствующее количество воды, по- догретой до температуры 55° С, засыпают весь измельченный ячмень и 10% общей массы солода. После размешивания в заторной массе устанавливается температура 50...52° С, при которой затор выдерживают в течение 15...20 мин. Потом заторную массу постепенно (Г С в минуту) подогревают до 70° С, выдерживают 30 мин, доводят до кипения и кипятят 20...30 мин. Ячменно-солодовый затор фильтруют так же, как и полисолодовый. Полученное в варочном отделении сусло-экстракт поступает на выпари- вание, в результате чего образуется концентрат сусла. Содержание экстрак- тивных сухих веществ в концентрате ячменно-солодового сусла должно быть 75+2%, а в полисолодовом — 74,2%. Сусло, поступающее на выпари- вание, содержит, как правило, 10... 12% экстрактивных сухих веществ. В ре- зультате выпаривания солодовое сусло должно быть сконцентрировано приблизительно в 7 раз. Сусло-экстракт выпаривают в специальных вакуум-выпарных установках, которые состоят из вакуум-аппаратов, улавливателя брызг продукта и ба- рометрического конденсатора с вакуум-насосом.
Технология пищевых продуктов 221 С целью сохранения ценных для организма человека веществ, которые содержатся в солодовом сусле-экстракте, температура его выпаривания не должна превышать 75...80° С. Поэтому для концентрации солодового сусла применяется одно- или двухступенчатые выпарные установки. Стеклянные банки для налива солодовых экстрактов моют в типичных моечных машинах, в основном, но разработанным для них режимам. Одна- ко, чтобы обеспечить высокую биологическую стойкость готового продук- та и избежать термобоя банок при заполнении их горячим продуктом, тара под налив должна подаваться горячей. В связи с этим, в моечных машинах последнее холодное шприцевание необходимо переделать на горячее. Чтобы снизить степень микробиологического обсеменения, продукт на- ливается в банки горячим (температура приблизительно 70° С). На разлив продукт подают со сборника, который! оборудован мешалкой под паровой оболочкой. Энергетическая ценность ПСЭ и продуктов на его основе составляет 270...280 ккал/100 г продукта. На полисолодовый экстракт «Полесье» и продукты на его основе («Хо- лесол» и «Антигипоксин») утверждены технические условия ТУ 18 УССР 147-88. Ячменно-солодовый концентрат представляет собой густую жидкость, цвет которой может колебаться от светло- до темно-коричневого. Он имеет сладкий вкус (продукты, которые изготовлены с добавлением аскорбино- вой кислоты, имеют кисловатый привкус) и солодовый аромат (продукты, которые изготовлены с добавлением меда, имеют выраженный аромат и вкус меда). Массовая доля сухих веществ в готовом продукте составляет 75,0+2,0%, при этом массовая доля сахара в перерасчете на сухие вещества — 75,0...80,0%. Кислотность ячменно-солодового экстракта, предназначенного для изго- товления молочных продуктов детского питания, должна быть не более 12,0, а предназначенного для нромпереработки — не более 14,0 см3 раство- ра NaOH концентрацией 1 моль/дм’ на 100 г продукта. Энергетическая ценность ячменно-солодового экстракта и продуктов на его основе составляет 200...220 ккал/100 г продукта. На ячменно-солодовый экстракт и продукты на его основе существуют технические условия ТУ 10.04.06.114-88. В данный момент разрабатывается новая государственная техническая документация на все солодовые экстракты и продукты на их основе, соглас- но которой «Полисол» будет называться «Золотые зерна», «Холесол» — «Надежда», а «Антигипоксин» - «Целебный». Кроме названных, в последние годы было разработано несколько новых диетических продуктов профилактическо-лечебного действия. На основе
222 Раздел 8 бобово-солодового экстракта готовят «1 емосол». который лечит анемию (по- ниженный 1 емо].юбин). Существуют также другие лечебные продукты на основе солодовых экстрактов. Кроме ячменно-солодового и полисолодового экс трактов и концентратов, под руководством доктора техн. наук. проф. Н. А. Емельяново!! разработана технология концентрата квасного сусла (ККС). который является основным сырьем в технологии хлебного кваса и концентратов кваса, а также при изго- товлении других напитков. Квасные хлебцы и сухой хлебный! квас, который раныпе использовался как сырье для приготовления кваса, сейчас почти не используется из-за длительнос ти технологических процессов и большой поте- ри экстрактивных веществ при получении сусла. 11ропзводство хлебного ква- са из ККС дает возможность увеличить выпуск, значительно упростить техно- логию и достичь стабильных качественных показателей готового напитка. ККС получают, в основном, из ржаного ферментированного (сухого или свежепророщенного) и ржаного неферментированпого солодов. I Гзмсльчсп ные зернопродукты смешивают с водой, проводят затирание и осахарива- ние затора, который потом фильтруют, полученное сусло сгущаю т при раз режении и полученный концентрат термически обрабатывают, после чего он поступает на розлив. Согласно действующим государственным стандартам (ГОСТ 28538-90). концентрат квасного сусла представляет собой густую вязкую жидкость темно-коричневого цвета, кисловато-сладкого вкуса с незначительно выра- женной горечью и ароматом ржаного хлеба. Растворимость ККС в воде должна быть полной, но при этом допускается опалесценция и наличие еди- ничных частиц хлебного сырья. Массовая доля сухих веществ готового про- дукта должна находиться в пределах 70,0+2%, а кислотность — 16,0...40,0 см1 раствора NaOH концентрацией 1,0 моль/дм’ на 100 г продукта. Аппаратурно-технологическая схема трехкорпусной выпарной установ- ки для получения ККС показана на рис. 8.3. § 8.6. Технология экстрактов из лекарственных растений Лечение экстрактами имеет ряд очевидных преимуществ перед тради- ционными препаратами, которые вызывают разнообразные побочные явле- ния, аллергические реакции и тяжелые осложнения. Фитосредства являются незаменимыми, безвредными и эффективными средствами терапии, в том числе и противорадиационной. Это объясняется тем, что среди лекарствен- ных растений есть много видов, которые содержат антиоксиданты, разные витамины, микроэлементы, которые положительно влияют на липидный
Технология пищевых продуктов 223
224 Раздел 8 обмен и защищают мембраны клеток от последствий лучевых повреждение А некоторые лекарственные растения содержа! детоксицирующие вещее!- ва, которые адсорбируют соли тяжелых металлов, радионуклиды и выводя i их из организма. Для правильного и аффективного применения лекарствен ных растений необходимы фундаментальные знания в этой отрасли и ин дивидуальный подход к больному при консультации врачей. Использование зкетрактов из лекарственных растений при лечении это народная медицина, опыт миллионов людей, элемент культуры наши?' предков. Много лет назад народные лекари и знахари имели представление как о физиологии и анатомии человека, так и о причинах заболевания. Значи тельное распространение имела (физиотерапия лечение массажем, водой, теплом и холодом. 'Также были распространены внушение и гипноз. Соби рание лекарственных растений и их применение носило культовый характер и сопровождалось магическими обрядами. В нашей стране были сильны на родные традиции применения природных лекарственных средств и, в иервуи • очередь, растений. Жизненная мудрость нашего народа создала па протяжс нии многих столетий универсальные и уникальные методы лечения и профи .тактики ряда серьезных болезней, особенно, инфекционных и аллергических Учеными, медиками и народными лекарями доказано, что нет альтерна- тивы применению системы лечения природными комплексами. Природные комплексы менее токсичны и более практичны. Это и дешев- ле, и безопаснее для человека. Особенно это важно теперь, в период около гических перегрузок. Благодаря физиологическим свойствам, природные методы .течения стали сегодня главными средствами спасения человека в условиях постоянно возрас тающего загрязнения окружающей среды разнообразными химическими, ра диационными и другими веществами, то есть стали ведущими средствами без опасного существования человека в напряженных экологических условиях. Сегодня фитопрофилактика должна стать основой всей медицинской профи лактики. Основой растительной пищи должны быть овощи, фрукты и ягоды, а основой профилактики и лечения — пищевые и лекарственные растения, кото- рые содержат практически все необходимые человеку вещества и соединения. Растения стали незаменимым источником обеспечения процессов жиз- недеятельности организма человека, профилактики и лечения разнообразных патологий. Мы не можем обойтись без витаминов, микро- и макроэлемен- тов, органических кислот, которые регулируют процессы пищеварения, об- мена веществ, деятельность нервной и иммунной систем. Однако, не все растения имеют лечебный эффект. К лекарственным от - носятся только те, которые содержат фармакологически активные соединения и которые оказывают то или другое физиологическое и химическое воздействие на живой организм. Если углеводы, белки и жиры удовлетворяют потребность
Технология пищевых продуктов 225 организма в энергетических и пластических материалах, то аминокислоты, полиненасьнценныс жирные кислоты, микро- и макроэлементы, алкалои- ды, гликозиды, сапонины, пектины, фитонциды, витамины и другие' физи- ологически активные вещества, которые содержатся в растениях. выполня- ют регулирующие функции, активизируя обменные и другие процессы. Без этих вещест в и соединении невозможны как нормальные процессы об- мена веществ в организме, гак и профилактика и лечение многих болезней. Преобладающее болыпинство растений в большей или меньшей степени яв- ляются одновременно пищевыми и лечебными средствами. Сегодня фитотерапия - профилактика и лечение с помощью растений - имеет для человека чрезвычайно большое значение. Препараты из лекарс т- венных трав производятся на многих предприятиях и пользуются у людей большим спросом. Кроме экстрактов из лекарст венных трав, изготавливают прянос ти, кото- рые содержат в себе целый ряд соединений и эфирных масел с соответству- ющими фармакологическими свойствами: желчегонное, сосудорасширяю- щее, бактерицидное и др. Основной базой парфюмерно-косметических изделий являются эфир- ные масла из растительного сырья, аромат которых имеет очень сильное физиологическое воздействие на организм человека, то есть положительно влияет на трудоспособность, улучшает ритм дыхания и пульса, стабилизи- рует температуру тела и кровяное давление. Доказано антимикробное дей- ствие эфирных масел (против кишечной палочки, стрептококков и т. и.). Благодаря влиянию эфирных масел появляется чувство бодрости, облегча- ется дыхание, уменьшается напряжение зрения и утомляемость, улучшает- ся сон. Технология экстрактов из лекарственных растений характеризуется экстрагированием одного или нескольких компонентов при помощи водно- спиртового или другого растворителя, который имеет выборочную способ- ность растворять только те компоненты, которые необходимо выделить. Движущей силой данного процесса массообмена является разница концент- раций экстрагированного вещеетва в жидкости, которая заполняет поры твер- дого тела, и экстрагента, который находится в контакте с поверхностью твер- дых частиц. Сам механизм экстрагирования включает в себя проникновение экстракта в поры твердого материала, растворение там компонентов, пере- нос экстрагированных веществ из глубины твердой частицы на поверхность разделения фаз при помощи молекулярной диффузии или массоироводно- сти и, в дальнейшем, перенос веществ от поверхности разделения в глуби- ну экстрагента при помощи конвекционной диффузии. Основные требования, которые предъявляются к качес тву экстрактов из лекарственных трав, характеризуются технологией длительного настаивания 15 - 8-913
226 Раздел 8 сырья с экстра! ешом водно-спиртового раствора с массовой часняо спирта 10...80% об. С целям ин и’нсификации процесса экстракции можно влиять на раеппельное сыры* такими способами: физическим (в электромагнитном и ультразвуковом нолях), механическим, термодинамическим, гидравличес- ким, в турбу.тентном потоке экстрагента и др. При этом большое значение имеет предварительная обработка сырья ферментными препаратами. Вещества и соединения, которые обуславливают свойс тва расти тельных экстрактов, находя тся в клеточном соке растенпй| и соединены с разными структурными элементами клеток и их оболочек. Поэтому при получении экстрактов из сухого расти телыюго сырья необходимо, в первую очередь, расширить клеточные стенки с помощью цитолитических ферментов. Комп- лексная ферментация сырья, в зависимости от его химического состава и структурно-механических свойс тв, способствует уменьшению потерь сырья на единицу готовой продукции до 15% и улучшению качес!венных показа гелей конечного продукта. Па рис. 8.4 предсгавлеиа динара чурно-технологическая схема приготовле- ния настойки перцовой мя1Ы. Сырье от поставщика ------------->. Рис. 8.4. Аппаратурно-технологическая схема приготовления настойки перечной мяты: 1 — инспекционный конвейер; 2 - конвейер подачи сырья; 3 —- рабочий стол; 4 - конвейер для инспекции; 5 — моечная машина; 6 - дробилка; 7 - аппарат- экстрактор для приготовления экстракта Контрольные вопросы: 1. Основное растительное сырье для производства экстрактов и концентратов. 2. Технология ячменного солода для производства экстрактов и концентратов. 3. Технология ржаного солода для производства концентратов квасного сусла. 4. Технология пшеничного солода. 5. Технология экстрактов из солода. 6. Технология концентратов из солода. 7. Технология концентрации квасного сусла (ККС). 8. Технология экстрактов из лекарственных растений. 9. О пользе экстрактов и концентратов для человека, их химический состав.
Технология пищевых продуктов 227 раздел 9. ТЕХНОЛОГИЯ ПЛОДОВО-ЯГОДНЫХ ВИН § 9.1. Классификация плодово-ягодных вин Технология плодово-ягодных вин характединое<ся с пиртовым брожением подслащенного сока свежих плодов и ягод, а также плодово-ягодной мезги. Плодово-ягодные вина разделяю гея на сор говые и купажныс. Сортовые вина производятся из одного вида плодов или ягод. Допускается использо- вание до 20% соков других видов плодов и ягод, но при ус ловии сохранения органолеп тических свойсi в основного вида рас i и тел ы и я о сырья. Купажныс плодово-ягодные вина изготавливаются из рсг.тамеи тиро- вапной смеси соков разных видов и.тодов и я, од. а также экстрактов лечеб ных трав. В зависимости от техно.тогип плодово-ягодные вина разделяю гея на такие основные группы: • сухие, технология которых предусматривай! полное сбраживание пло- дово-ягодного сока; • полусухие, нолус. 1адкис и сладкие, которые производятся путем допол- нительного подслащивания виноматериалов; • десертно-сорговые, технология которых характеризуется спиртовым сбраживанием сока одного вида плодов (кроме яблок) с последующим доведе- нием до кондиции добавлением л илового ректпфикованого спирта и сахара; • специальные, которые получают путем спиртового сбраживания яб- лочного сока с использованием технологических приемов, придающих на- питку характерные1 органолептические свойства; • шипучие, изготовленные путем физического насыщения диоксидом углерода виноматериалов, полученных брожением плодово-ягодного сока; • игристые. произведенные путем биологическою насыщения диокси- дом углерода виноматериалов, полученных спиртовым брожением плодо- во-ягодных соков. Плодово-ягодные вина должны быть произведены согласно стандартам, регламентам и правилам производства с соблюдением санитарных норм, технологических инструкций, утвержденных в установленном порядке. Плодово-ягодные вина должны быть розливоггойкпми, прозрачными, оез осадка и посторонних включений, обладать вкусом и ароматом, свойст- венными конкретному названию. Отдельной группой напитков на основе плодово-ягодного сырья явля- ются сидры, которые производятся в соответствии со стандартом при сле- дующих биотехнологических процессах: - сидры яблочные — путем полного сбраживания яблочного сока или восст а- новленного яблочного концентрированного сока. Допускается использование 15*
228 Раздел 9 при изютовленип яблочного сидра до 20% соков или сброженных материн лов из других видов плодов: сидры купажные из регламентированной смеси соков и сброженных маюриалов разных плодов. В зависимости от массовой концентрации сахаров изго1авлнваю1ся на lypa.ibHbie сидры: - сухие - полученные полным сбраживанием плодового сусла; полусухие, полусладкие. сладкие полученные полным сбраживанием плодового сусла с последующим внесением сахара или концентрированно- го яблочного сока. Кроме того, в зависимости от степени насыщения диоксидом углерода и наличия разных добавок сидры могут бы ты - «тихими» - не насыщенными диоксидом у г. юрода; г азированными - полученными путем физического насыщения диок- сидом углерода; -ароматизированными полученными путем внесения разных пище- вых вкусо-арома тических добавок (натура. ишых пли идентичных натураль- ным ароматических веществ, эфирных масел, экстрактов oi дельных частей лекарственных растений и г. д.). § 9.2. Технология плодово-ягодных вин Плодово-ягодные алкогольные напитки изготавливают путем спиртово го брожения сока свежих плодов, подслащенного или получаемого из пред- варительно подброженной плодовой мезги. Основными стадиями технологии плодово-ягодных вин являются еле дующие: получение плодово-ягодного сусла, сбраживание сусла, обработка и выдержка алкогольных напитков, розлив в бутылки. Сырьем для производства плодово-ягодных алкогольных напитков (вин) являются свежие плоды и ягоды: абрикоса, айва, алыча мелкоплодная и круп- ноплодная, барбарис, брусника, вишня, голубика, груша, ежевика, земляни- ка, кизил, клюква, крыжовник, малина, облепиха, персик, рябина обычная, рябина черноплодная, слива, смородина белая, черная и красная, яблоки. Сырье, используемое для приготовления плодово-ягодных алкогольных напитков, должно быть в стадии технологической зрелости. Поступающее на завод сырье загрязнено посторонними примесями (листьями, веточками, травой, комками земли, песком и т. д.), а мезга содержит большое количест- во гнилых плодов. Для очищения плодов от загрязнения и мусора их тща- тельно моют. На специальных машинах вымытое сырье сразу же подают на инспекцию и переработку. Затем на инспекционном транспортере отделя- ют поврежденные, некачественные плоды и ягоды, листья и траву.
Технология пищевых продуктов 229 Одной из основных операции переработки является измельчение сырья. От степени измельчения зависит выход сока и содержав не в тем взвесей. При очень медком измельчении на сокоотделение поступает пюреобразная масса с плохими дренажными свойствами. Эю особенно заметно в процес- се переработки перезрелых и нежных плодов. Мезга с крупными частичка- ми имеет хорошие дренажные свойства. но в этом случае из-за недостаточ- ного разрушения клеток плодовой ткани уменьшается выход сока. Поэтому выбор способа измельчения должен зависеть от состояния плодовой ткани. В результате измельчения плодово-ягодного сырья получают однород- ную массу мезги. Для защиты от окисления и влияния посторонних микро- организмов мезгу сульфитируют из расчета до 100 мг SO2 на 1 кг. Для луч- шего извлечения сока из слив, абрикос, алычи, черной смородины перед последующим отделением сока рекомендуется дополнительно обрабаты- вать мезгу ферментными препаратами, теплом или же проводи ть настаива- ние с подбраживанпем. Ферментные препараты вводят в дробилку или мез- госборник в виде суспензии па питьевой воде или свежем соке. Для выделения сока из мезги её направляют на стекатели. после чего прес- суют на гидравлических или шнековых прессах. Полученный сок осветля- ют отстаиванием, обработкой осветляющими веществами и ферментными препаратами с последующей декантацией, центрифугированием или фильт- рацией. Отстаивание желательно проводить при низких температурах в те- чение 18...24 ч. Плодово-ягодные соки осветляются очень плохо, поэтому рекомендуется совмещать отстаивание с внесением осветляющих веществ, например бентонита, который вводится в виде суспензии в количестве 20...40 г/дал сразу после фильтрации. Осветленный сок перед брожением при необходимости подсахаривают сахарным сиропом или сахаром-песком. Сироп концентрацией 70...75% го- товят на соке. Кислотность снижают путем разведения водой. Некоторые виды плодов и ягод содержат недостаточное количество азо- тистых веществ, аминокислот, необходимых для питания дрожжей. Поэтому перед брожением рекомендуется вносить в соки соли аммония в количест- ве 0,1...0,5 г/дм!. Также можно использовать 25%-й раствор аммиака в коли- честве до 0,4 см/дм3. Сбраживание плодово-ягодного сусла проводится на чистых культурах дрожжей Saccharomyces vini и Saccharomyces oviformis, которые приспособ- лены к жизнедеятельности в средах со значительной кислотностью и спир- туозностью. Для каждого вида сусла применяется соответствующая раса дрожжей. Брожение проводится периодическим или непрерывным спосо- бом. При периодическом способе дрожжевая разводка вводится в количе- стве 3% от объема сбраживаемого сока. Оптимальная температура броже- ния - 20° С.
230 Раздел 9 I 1родо. 1ЖН ie. ibhoc 11> uni еш явного брожения соедавляег 10...15 cvtok По мерс никои к'нпя «. niipjа брежснпе замен, ше гея. (. талия тихою броже- ния 15...20 сеток Для оснек 1ения молодого н. юдово-Я!одно!о алкогольного напитка его ос- швляюг на 1О...12с\токд. !я отстаивания. I loc. ie лого алкогольный напитоксни- мают с осадка, (|>и.ты р\ ioт и рая. шваюг в бутылки. Если плодовый алкогольный наииток плохо осветляется, проводят его оклейку. (' агой целью iicno.iьзуюi желатин, бснюнпт, ЖКС (применяется для деметанизации), рыбий клей. 11рп произволегве сухих плодово-ягодных алкогольных напи тков броже- ние доводя г до содержания ос га точного сахара не более О.З'б. Общая продол- жительность биотехнологического процесса сухих плодово-ягодных алкоголь- ных напитков составляет: брожение сока 30... 15 суток: осветление 3...7 суток': снятие с осадка 1 сутки; обработка материалов 5... 18 суток; отдых - Юсу- iok; фильтрация и розлив 1 с\ткп. Особенностями технологии полусухих, полусладких и сладких плодовых алкогольных напитков является то. что они готовятся из сухих плодовых материалов. Обработанные плодовые материалы подсахаривают до нужных кондиций, фильтруют без выдержки и разливают в бутылки. Технология десертных напитков состоит в том, ч то после брожения сус- . ю осветляется отстаиванием в течение 5...8 суток, после чего снимается с осадка. Концентрация спирта невысокая, поэтому в плодовых алкоголь- ных напитках могут быстро развиваться молочнокислые и уксуснокислые бактерии. Чтобы избежать этого, в напитки добавляют сиирт-ректифпкат и сахар до кондиции готового вина и фильтруют. Если фильтрация не обес- печивает нужной прозрачности готового напитка, тогда проводят оклейку. После технологической обработки плодовый материал выдерживают 10 су- ток, проверяют на розливостойкость. фильтруют и разливают в бутылки. Плодово-ягодные алкогольные напитки по специальной технологии про- изводят на основе яблочного сока с использованием разных технологических приемов, которые влияют на вкус и аромат. Наибольшее влияние на качест- венные показатели напитка имею т биохимические процессы, происходя щит при участии дрожжей и специальных видов технологической обработки. Для регулирования биохимических процессов, способствующих фор- мированию яблочного плодового алкогольного напитка, яблочный винома- териал крепостью 17% выдерживают пол хересной пленкой в резервуаре с воздушной камерой и проводят тепловую обработку при 60° С в течение' 12 суток. Полученный плодовый алкогольный напиток обладает характер- ным хересным ароматом и гармоничным вкусом. Для получения яблочной мадеры используют специальный принцип маде- ризации. Плодовый алкогольный напиток готовят на основе яблочных сбро- женно-спиртованных соков. Подсахаренный до 3% виноматериал нагревают
Технология пищевых продуктов 231 до 65...67° С в пастеризаторе и выдерживаю! в резервуаре с дубовыми клен- ками при температуре 65т2 С . Для интенсификации окисли i е.шных процес- сов через сетки в гсчепис 2...3 ч виноматериа.i насыщают кпсло]х)дом путем пропускания воздуха. Продолжительность мадеризацип 12...50 су юк. После этого виноматериал декантируют, охлаждаю!. выдерживают нс менее 30 суток, купажируют, фильтруют и разливают в бутылки. Плодово-ягодные шипучие алкогольные напитки готовят путем полно- го сбраживания соков свежих плодов с добавлением сахара и искусствен ным насыщением СО9. В зависимости от исходного сырья плодовые шипу- чие алкогольные напитки могут быть белыми (из яблок и крыжовника), розовыми и красными (из клюквы, красно!! смородины, вишни, черноплод- ной рябины). В полученный сок перед брожением вводят сахар из расче та обеспечения в плодово-ягодном материале необходимого количества сахара. Брожение проводят до остаточного содержания сахара не более 0,3°о. Сброженный материал снимают с дрожжевого осадка, ещё раз сульфитируют до содер- жания общей сернистой кислоты 120 мг/дм' и оклеивают. После снятия с осадка плодовый материал фильтруют, еще раз сульфитируют из расчет содержания обшей сернистой кислоты не более 200 мг-дм’ и направляют на хранение. Хранят плодовые материалы в герметической закрытой таре. Перед сатурацией (насыщение С’О2) обработанные плодово-ягодные материалы купажируют, затем купаж подсахаривают экспедиционным ли- кером до нужных кондиций, охлаждаю! до температуры 0... -2° С, насыщают СО2 в сатураторах при давлении 300...400 кПа и разливают в бутылки. На основе плодового сырья готовят игристый сидр. Для производства сид- ра используют осенне-зимние сорта яблок с титруемой кислотностью не ниже 6 г/дм3. Переработка яблок осущес гвлястся в соответствии с действующей инструкцией по производству плодово-ягодных алкогольных напитков. Свежий яблочный сок осветляют оклейкой в течение суток при температу- ре 1...60 С и фильтруют. Яблочный сок должен содержать не менее 8,5% са- хара. Полученное сусло сбраживают с добавлением 3...5% чистой культуры дрожжей при температуре 18...25° С. Сброженный сидровый материал сни- мают с дрожжевого осадка, сульфитируют из расчета содержания общей сернистой кислоты до 120 мг/дм’ и затем оклеивают. Оклеенный сидровый материал снимают с осадка, фильтруют, повторно сульфитируют из расче- та содержания общей сернистой кислоты до 200 мг/дм’. Полученный сидро- вый материал используется для вторичного брожения при получении игристо- го сидра. Для этого осветленный сидровый материал купажируют тиражным ликером (готовят его путем растворения сахара в сидровом материале, са- харистость — 70...75%) из расчета содержания сахара в смеси 3% и солей ам- миака в количестве 0,3...0,4 г/дм3. Полученный полуфабрикат называется
232 Раздел 9 тиражной смесью. Ее фильтруют и пастеризуют и но иже при 80...85е С в те- чение 2 минут. Вторичное брожение тиражной смеси проводится чистой культурой дрожжей, которые вводятся в количестве 6...8% от объема смеси. Брожение происходит в аппаратах-акратофорах под давлением 0.4 мПа. При этом происходит- природное насыщение напитка диоксидом углерода. После вторичного брожения выброженный до кондиции сухой сидр фильт- руют и охлаждают в теплообменнике до температуры 0... 2’ С. При производстве полусухого и сладкого сидра после теплообменника охлажденный сухой игристый сидр смешивается с экспедиционным лике- ром. Экспедиционный .тикер готовят аналогично тиражному. Для повыше- ния стойкости и сохранения качества разлитого в бутылки сидра экспеди- ционный ликер сульфитируют из расчета содержания в нем 70... 100 мг/дм; общей серной кислоты и добавляют серную или аскорбиновую кислоты из расчета внесения с экспедиционным ликером в готовый сидр до 50 мг/дм аскорбиновой и до 30 мг/дм! серной кислоты. Охлажденный сидр фильтру- ют и направляют в термос-резервуар для выдержки в течение 10 ч при тем- пературе -3 С. Готовый игристый сидр фильтруют и разливают в бутылки. Из крепких плодовых напитков распространенным в нашей стране и особенно за границей является кальвадос. Родиной этого напитка является Франция (департамент Кальвадос), где в начале второй половины XVI ве- ка было налажено его производство. Кальвадос готовят из выдержанных в дубовой таре яблочных спиртов, полученных путем перегонки сброжен- ного натурального яблочного сока. Яблочные спирты выдерживаются не менее 3-х лет. Готовый яблочный спирт должен иметь крепость 62...70% об. Это прозрачная жидкость золотисто-янтарного цвета с характерным арома- том яблок. Заключительным этапом является купажирование, обработка купажа, выдержка и розлив в бутылки. В купаж, кроме яблочных спиртов, входят смягченная вода, сахарный сироп и колер. При купажировании сначала вносят спирт, йотом сахарный сироп, колер и смягченную воду. После тщательного перемешивания отби- рают пробы и, если спиртуозность и сахаристость отвечают установленным требованиям, купаж считается готовым. При необходимости купаж оклеивают желатином или бентонитом. Ок- лейку проводят при наличии во вкусе неприятной грубости и горечи дуба. Вместо оклейки напиток можно обрабатывать холодом при температуре -5...-10° С в течение 10 суток. Обработанный купаж выдерживают не менее 3-х месяцев для улучшения аромата и стабилизации вкуса. Готовый продукт фильтруют и направляют на розлив. Кальвадосы в соответствии с действующими стандартами разделяют на ординарные (срок выдержки кальвадосных спиртов от 3 месяцев до 2 лет) и выдержанные (срок выдержки спиртов не менее 3 лет).
Технология пищевых продуктов 233 Кроме напи тков типа кальвадос, производи тся широкий ассортимент креп- ких плодово-ягодных напн гков на основе соков разных плодов: яблок, груш, слив, абрикос, черешни, клубники, смородины. Технология таких напитков заключается в том, что подготовленные плодово-ягодные материалы сбра- живают отдельно, перегоняют на установках периодического или непре- рывного действия и получают спирт-сырец крепостью 60...88%. Спирт-сы- рец обрабатываю! 10%-м раствором NaOH и проводят ректификацию на аппаратах периодического или непрерывного действия. Полученный спир , представляет собой прозрачную жидкость с тонами, свойственными пере- работанным плодам, и используется для приготовления следующих креп- ких плодовых напитков: «Бельцянко».........готовится из молодого яблочного спирта, яблочного спирта-ректификата, сахара, смягченной воды и ду- бового экстракта. изготовленного на яблочном спир- те-ректпфикате, доведенного до крепости 40%. Объем- ная час ть спирта в напитке — 40%, сахара — 1,2%. «Стелуца»............напиток готовится из смеси настоянного на листьях яблони и груши яблочного спирта-ректификата, бело- го портвейна, ванилина, лимонной кислоты, сахар- ного сиропа, смягченной воды, молодого яблочного спирта. Готовый напиток имеет светло-коричневую окраску, вкус и аромат с преимуществом яблочного, крепость - 43%. «Яблочный крепкий»...готовится из яблочного спирта-ректификата, смяг- ченной воды, молодого яблочного спирта и спирто- ванного яблочного сока. Готовый напиток имеет лег- кий жгучий вкус, яблочный аромат, объемная часть спирта — 40%, сахара — 1%. «Сливовая крепкая»...готовится из смеси сливового спирта-ректификата. миндального масла и эссенции- Напиток имеет кре- пость 40% и содержание сахара - 0,9%. «Гуцульский»........готовится на основе молодого яблочного спирта, с тонами яблок во вкусе и аромате. Крепость -- 40%, содержание сахара — 0,2%. Белые сухие алкогольные напитки готовят из соков осенне-зимних сор- тов яблок, крыжовника и белой смородины; розовые сухие напитки — из красной смородины, клубники, а также из смеси яблок с черной смороди- ной и черникой; красные сухие напитки — из черной смородины. Перед брожением соки сульфитируют до содержания в них серной кис- лоты 75...100 мг/дм3, подслащивают для обеспечения в готовых напитках стандартных кондиций по спирту, вносят азотное питание, 2...4% разводки
234 Раздел 9 чистой культуры дрожжей и сбраживают до остаточного содержания саха- ра не более 0.3 г. дм Биотехнологический процесс брожения соков проводя т периодическим или непрерывным способом в специальных аппаратах при температуре 18...25° С. Для предупреждения изменения кислотности в напитках реко- мендуется до введения чистой культуры дрожжей пастеризовать подсаха- ренный сок при температуре 80...85° С. Брожение непрерывным способом проводят в условиях сверхвысокой концентрации дрожжей. После окончания брожения сброженные материалы отс таивают в тече- ние 2...5 суток и снимают с осадка дрожжей. Через 20...30 суток сброженные и отстоянные на первой стадии материа- лы снова снимают с осадка и при необходимости купажируют. Для полно- го осветления купаж обрабатывают специальными материалами согласно инструкции по обработке плодово-ягодных алкогольных напитков. Обработанный и осветленный купаж хранят в аппаратах в атмосфере* инертных газов при температуре 8... 16° С до розлива в бутылки или до от- правки на предприятия вторичной переработки. Розлив готовых напитков в бутылки проводят горячим способом или с последующей пастеризацией в бутылках. Идентична технология красных сухих напитков, только для лучшего пе- рехода красящих веществ в сок ягоды и мезгу обрабатывают пектолитически- ми ферментными препаратами. Полусухие и полусладкие напитки готовят с более высоким содержанием спирта, допускается метод неполного сбраживания сахаров. При переработке плодов и ягод на сладкие алкогольные напитки полу- ченные соки сульфитируют до содержания серной кислоты 75... 100 мг/дм!. Подслащивание сока проводят с тем расчетом, чтобы обеспечить накопление спирта при брожении согласно инструкции. Перед брожением в сок добавля- ют азотное питание, чистую культуру дрожжей. Биотехнологический про- цесс брожения проводят также периодическим или непрерывным способами в специальных аппаратах. Сброженные плодово-ягодные материалы отстаи- вают в течение 10... 15 суток, а потом снимают с осадка. Через 25...30 суток ма- териал повторно снимают с осадка, согласно инструкции обрабатывают для осветления и хранят его до использования в купажах готовых напитков. При купажировании материал сульфитируют до содержания серной кисло- ты 20 мг/дм3 и добавляют сахар согласно стандартам. Готовый купаж обраба- тывают (при необходимости) и проводят выдержку до розлива в бутылки. Технология десертных алкогольных напитков из плодово-ягодного сы- рья на стадии получения сока идентична биотехнологии на этой стадии по производству сухих алкогольных напитков. Полученные соки для десертных
Технология пищевых продуктов 235 напитков корректируют ио кислотности. сульфптпрую! до содержания се]) нои кислоты 75... 100 мг дм и подсахари вами с заким расчетом, чтобы обеспе- чить накопление спирта в сброженном плодово-ягодном материале не ме- нее 8%. Потом в сок добавляюг азогное питание, чистую культуру дрожжей и сбраживают по технологии белых сухих алкогольных напитков. Сброженный плодово-ягодный материал отстаивают в течение 3...5 су- ток и снимают с осадка. Перед отстаиванием материал обрабатывают пек- толитическими ферментными препаратами, что гарантирует гидролиз пек- тиновых веществ и лучшее осветление панитка. После второго снятия с осадка материал купажируют, добавляют согласно нормам и расчетам этиловый спирт-ректификат и сахар, а затем фильтруют и хранят в специальных аппаратах до розлива в бутылки. Для повышения качественных показателей десертных алкогольных на- питков в купажи добавляют спиртованные соки идентичного происхожде- ния до 25% объема. Спиртованпые соки го товят добавлением в свежие соки этилового спирта-ректификата до 16% об. По истечению 20...40 суток после спиртования сок снимают с осадка, при необходимости обраба тывают спе- циальными материалами и хранят до использования в кулажах плодово- ягодных алкогольных напитков. При производстве специальных алкогольных напитков используют такие технологические приемы, которые обеспечивают получение характерных органолептических свойств, то есть: • сбраживание сусла в условиях высокой концентрации дрожжей до до- стижения наброда спирта 16... 17% об.; • процесс брожения сусла в непрерывном потоке с иммобилизованны- ми на специальных носителях-насадках клетками дрожжей; • тепловая обработка на разных этапах технологического процесса; • добавка в сброженный материал экстракта дуба и ароматических ком- понентов плодов. Шипучие алкогольные напитки из плодово-ягодного сырья характери- зуются насыщением диоксидом углерода полусухих и полусладких алко- гольных напитков, чтобы обеспечить давление в бутылках не менее 200 кПа при температуре 20° С. Игристые алкогольные напитки из плодово-ягодного сырья производят на основе сухих алкогольных напитков с добавлением 50... 100 мг/дм3 сер- ного ангидрида, сахара - до 20 г/дм3 и последующей пастеризацией при тем- пературе 70...75° С. Пастеризованный плодово-ягодный материал направляют на вторичное брожение под давлением в специальные герметичные аппара- ты. Вторичное брожение проводится в условиях сверхвысокой концентра- ции дрожжей, иммобилизованных на дубовых насадках-носителях. Броже- ние проходит под давлением 500 кПа и температуре не выше 20° С.
236 Раздел 9 В процессе вторичного брожения должно быть сброжено нс менее* 18 г дм сахара, что полностью обеспечивает давление диоксида углерода в готовом напитке не менее 350 кПа при температуре 20е С. Насыщенный диоксидом углерода напиток охлаждают до температуры -3° С, добавляют необходи- мое количество сахара и разливают в бутылки иод давлением СО9. Для производства плодово-ягодных алкогольных напитков рекоменду- ются такие расы дрожжей: Сбраживаемые соки Рекомендованные расы Абрикосовый Айвовый Алычовый Барбарисовый, облепиховый Брусничный, голубиковый Вишневый, черешневый Грушевый Ежевичный Клубничный, малиновый Клюквенный Кизиловый Красносмородиновый, белосмородиновый Крыжовниковый, рябиновый, черноплоднорябиновый Лавровишневый Сливовый, терновниковый Ткемалевый Черносмородиновый Черничный Яблочный Вишневая 33, Сливовая 21, К-17 Вишневая 33, Яблочная 7, К-17 Сливовая 21 и 23. Вишневая 33, Москва 30, К-17 Москва 30, Брусничная 7, К-17 Брусничная 7, Весьегонск 2 Вишневая 33 Грушевая 7, Яблочная 7 Черносмородиновая 7, Вишневая 7, Малиновая 10, К-72 Малиновая 10, Вишневая 33, К-72 Москва 30, Весьегонск 2, Брусничная 7, К-17 Сливовая 21, Вишневая 33. Брусничная 7 К-17 Черносмородиновая 7, Москва 30 Вишневая 33, Москва 30, К-17 Вишневая 33, Черносмородиновая 7 Вишневая 33, Черносмородиновая 7, Минская 120, К-17 Брусничная 7 Черносмородиновая 7, Вишневая 33 Москва 30, Вишневая 33, Брусничная 7 Яблочная 7, Вишневая 33, Сидровая 101, Минская 120, К-17 Кроме перечисленных рас дрожжей, могут быть использованы и другие, которые хорошо зарекомендовали себя в производстве чистых культур вин- ных дрожжей.
Технология пищевых продуктов 237 § 9.3. Идентификация и экспертиза плодово-ягодных алкогольных напитков Прием плодовых алкогольных напитков и сидров и отбор проб прово- дится аналогично виноградным винам в соответствии со стандартами. Плодово-ягодные алкогольные напитки должны быть розливостойкими, прозрачными, без осадка и посторонних включений, иметь вкус и аромат, свойственный конкретному наименованию вина, соответственно техноло- гической инструкции. По физико-химическим показателям плодовые алкогольные напитки должны отвечать требованиям, приведенным в табл. 9.1. Допускаются отклонения от норм, установленных для конкретного наи- менования плодовых алкогольных напитков: по объемной части этилового спирта -0,5...+0,3%; но массовой концентрации сахаров (за исключением сухих плодовых алкогольных напитков) ±3 г/дм3, по массовой концентра- ции титруемых кислот ±1 г/дм3. Массовая концентрация летучих кислот в перерасчете на уксусную не должна превышать 1,4 г/дм3 — для сладких плодовых алкогольных напитков; 1,3 г/дм’ -- для всех других. Массовая концентрация общей серной кислоты должна быть не более 200 мг/дм3, в том числе свободной — не более 20 мг/дм3, для полусухих и полусладких плодовых алкогольных напитков соответственно 250 и 30 мг/дм3. Массовая концентрация железа должна быть не более 20 мг/дм3, меди — 5 мг/дм3, свинца — 0,3 мг/дм3, содержание других токсичных элементов — соответст- венно установленным стандартам. Давление диоксида углерода в бутылках с игристыми плодовыми алко- гольными напитками должно быть не менее 200 кПа при 20° С. Таблица 9.1 Физико-химические показатели плодовых алкогольных напитков Группа напитка Объемная часть спирта Массовая концентрация сахаров, в перерасчете на инвертный, г/100 см3 Массовая концентрация титруемых кислот в пере- расчете на яблочную, г/дм3 Сухие 10...12 Не более 0,3 5...7 Полусухие 10...12 1...2 — Полусладкие 10...12 3...5 5...7 Сладкие 13...14 14...15 5...7 Десертные 16 10...16 5...7 Специальные 16...19 0,5...8 5...7 Шипучие 10...12 0,5...8 5...7 Игристые 11...13 0,5...8 5...7
238 Раздел 9 Содержание юкспчных элементов в напит ках не должно превышать до- пустимого уровня, установленного медико-биологическими требованиями и санитарными нормами качества пищевого сырья и пищевых продуктов М3 Украины. Давление диоксида углерода в бутылках с игристыми плодово-ягодными напитками должно быть не менее 350 кПа, с шипучими — не менее 200 кПа при температуре 20° С. В технологии плодово-ягодных алкогольных напитков согласно стан- дартам применяют следующее сырье и вспомогательные материалы: - плоды и ягоды свежие (культурные и дикорастущие); - сахар-песок или сахар-рафинад; - спирт этиловый ректификованный пищевой; - вода питьевая; - кислота лимонная пищевая; - ферментный препарат исктофетидин П10Х; - аммоний фосфорнокислый; - аммоний хлористый; - ангидрид серный; - танин; - желатин; - диоксид углерода; - азот газообразный и другие. Методы анализа плодовых алкогольных напитков — те же, что и у вино- градных вин. Сидры по физико-химическим показателям должны отвечать требова- ниям, приведенным в табл. 9.2. Физико-химические показатели сидров Таблица 9.2 Группа сидров Объемная часть этило- вого спирта, о/ /О Массовая концентрация сахаров, в перерасчете на инвертный сахар, г/дм3 Массовая концентрация титруемых кислот в пе- рерасчете на яблочную кислоту, г/дм3 Сухие 5,0...9.0 Не более 3,0 4,0-8,0 Полусухие 5,0...9,0 15,0...25,0 4,0...8,0 Полусладкие 5,0...9,0 30,0...55,0 4,0...8,0 Сладкие 5,0...9,0 60,0...80,0 4,0-8,0 Все эти показатели устанавливаются технологическими инструкциями, утвержденными для сидров конкретного наименования.
Технология пищевых продуктов 239 Допускаются отклонения от норм, установленных для сидров конкрет- ных наименований: по объемной части спирта ±1,0%; по массовой концен- трации сахаров (за исключением сухих сидров) ±5,0 г/дм’; ио массовой концентрации титруемых кислот ±1,0 г/дм'. Массовая концентрация летучих кислот в перерасчете на уксусную кис- лоту в сидрах всех групп не должна превышать 1,3 г/дм Массовая концентрация консервантов сорбиновой кислоты и ее солей (в перерасчете на сорбиновую) и бензоата натрия (в перерасчете на бензой- ную кислоту) не должна превышать 200 мг/дм’. Массовая концентрация серной кислоты, железа и давление диоксида углерода в бутылках с газированными сидрами должно отвечать аналогич- ным показателям плодовых алкогольных напитков. Розлив и маркировка сухих, полусухих, полусладких, десертных плодо- вых алкогольных напитков и плодовых алкогольных напитков специаль- ной технологии, а также «тихих» сидров, игристых и шипучих плодовых алкогольных напитков проводится по установленным стандартам. Транспортировка и хранение плодовых алкогольных напитков и сид- ров — по установленным стандартам. Гарантийный срок хранения плодовых алкогольных напитков и сидров устанавливается со дня их розлива: 1 месяц — для полусухих, полусладких плодовых алкогольных напитков и сидров; 2 месяца — для сухих и шипу- чих плодовых алкогольных напитков; 3 месяца — для игристых плодовых алкогольных напитков; 4 месяца — для остальных групп. Правила приема и отбора проб кальвадосов — по действующим стандартам. Кальвадосы по органолептическим показателям должны быть прозрач- ными, иметь цвет от светло-золотистого до янтарного с золотым оттенком; букет — слаженный, без посторонних запахов, с характерными кальвадос- ными тонами длительной выдержки; вкус — гармоничный, слегка жгучий, без посторонних привкусов, а выдержанных — с тонами длительной вы- держки. По физико-химическим показателям кальвадосы должны отвечать тре- бованиям, приведенным в табл. 9.3. Таблица 9.3 Физико-химические показатели кальвадосов Показатели Норма Объемная Массовая Массовая Массовая часть этилового спирта, % концентрация сахаров в перерасчете на инвертный, г/дм3 концентрация железа, мг/дм3, не более концентрация метилового спирта, г/дм3, не более 38,0...40,0 7,0...15,0 1,5...!,0
240 Раздел 9 Для конкретного наименования кальвадоса объемную часть этилового спирта и массовую концентрацию сахаров устанавливают в утвержденных технологических инструкциях. Допускаются в ка. 1ьвадосах следующие отклонения от норм: но объем ной части этилового спирта ±().3°о: ио массовой концентрации сахаров •2 г/дм'. Содержание токсичных элементов нормируется согласно санитарным нормам. Методы анализа кальвадосов - те же. что и у коньяков. § 9.4. Технология осветленных соков Соки из плодово-ягодного и другого пищевого сырья растительного происхождения изготавливают не только в качестве напитков для употребле- ния в натуральном виде, но и в качестве сырья и полуфабрикатов (спиртован- ные, сброженные, сброженно-спиртованные) для изготовления концентра тов, безалкогольных и алкогольных напитков (в т. ч. сидров, кальвадосов), лечебно-оздоровительных напитков и других. Различные соки из сырья растительного происхождения имеют такой ассортимент: - натуральные; - натуральные с сахаром; - купажированные натуральные; - купажированные с сахаром; - купажированные с глюкозо-фруктозным сиропом; - соки натуральные для детского питания. В технологии плодово-ягодных соков используют свежие или заморо- женные плоды и ягоды, а также соки-полуфабрикаты асептического и холо- дильного хранения и консервированные горячим разливом. Свежие плоды и ягоды должны быть зрелыми, неповрежденными и отвечать требованиям стандартов. В технологии соков в основном применяются такие плоды и ягоды: алы- ча, айва, барбарис, голубика, ежевика, калина, клюква, черника, кизил, обле- пиха, лимонник, виноград, вишня (разные сорта), гранаты, груша (разные сорта, а также дикорастущая), клубника, земляника (разные сорта), смороди- на (разные сорта), крыжовник, малина, слива (разные сорта), рябина (обыч- ная и черноплодная), ревень, терновник, черешня (разные сорта), шиповник, яблоки (разные сорта). Свежие зрелые плоды и ягоды, поступающие на переработку, должны сопровождаться сертификатами с датой последней обработки ядохимикатами
Технология пищевых продуктов 241 и уровнем содержания нитратов, пестицидов, радионуклидов и других вред- ных соединений. Этот уровень не должен превышать уровень максимально допустимых норм, утвержденных Минздравом. Для детского питания соки изготавливаются из пищевого сырья и вспомо- гательных материалов, которые обеспечивают получение продукции высше- го качества. На переработку сырье доставляется в чистой, сухой, крепкой дощатой та- ре без посторонних запахов. Яблоки доставляют навалом на автомашинах, соки-полуфабрикаты — в цистернах, изготовленных из кислотостойких ма- териалов. Сырье на предприятиях принимается партиями, величина которых определяется одной транспортной единицей. Качественные показатели плодов и ягод определяют в соответствии с пра- вилами приема и методов проверки, приведенными в действующих стандар- тах для каждого вида сырья. Хранить пищевое сырье рекомендуется в каме- рах при температуре О...3° С и относительной влажности воздуха 85...90%. Для мойки сырье подают в моечную машину при помощи специальных опрокидывателей ящиков. Яблоки разгружают в бункер, а оттуда при помо- щи ленточных или цепных конвейеров (допускается подача яблок гидро- транспортером) они подаются в моечную машину. Ягоды с нежной мякотью (малина, земляника, клубника и другие), как правило, не моют, только в случаях их загрязнения ополаскивают под душем. Остальные ягоды с твердой кожурой промывают в моечно-стряхивающей машине или под душем. Семенные плоды моют последовательно в барабан- ной моечной машине, а потом — под душем. Инспекция плодово-ягодного сырья после ее промывания проводится на сортировочных конвейерах. При этом плоды и ягоды, которые не отвечают требованиям стандарта (пораженные болезнями и вредителями, незрелые, поврежденные, с другими дефектами и посторонними примесями), удаляют. Для облегчения процесса выделения сока и для увеличения его выхода плоды и ягоды подвергают измельчению. При этом количество измельченных клеток мякоти должно составлять не менее 75%, что определяется при помо- щи осциллографического метода или кислотностью мезги. Разница между кислотностью мезги до и после выщелачивания ее в течение 3...4 мин холод- ной водой, отнесенная к начальной кислотности (до выщелачивания) и умно- женная на 100, будет характеризовать процент измельчения клетки. Яблоки, груши, ревень и айву измельчают на ножевых, терконожевых, дисковых дробилках или специальных дезинтеграторах. Плоды шиповника измельчают только на дисковых дробилках. Груши и яблоки разрезают на части размером 2...6 мм в зависимости от твердости ткани плодов и используемого прессового оборудования. Чем твер- же ткани яблок, тем меньше должны быть частички мезги. Определение 16-6-913
242 Раздел 9 массовой части отдельных фракций измельченных яблок и груш проводя! при помощи ситового анализа. Все косточковые плоды (вишня, черешня, слива и другие) измельчаю] на универсальных валковых дробилках, которые регулируют так, чтобы кос- точки как можно меньше раздавливались. Содержание раздробленных кос- точек в мезге не должно превышать 15% от общего количества измельченных косточковых плодов. Сливы, алыча при измельчении должны в основном только сплющиваться, не теряя своей целостности. Ягоды крыжовника, клюквы, черники, рябины, брусники, малины, клуб- ники и смородины измельчают на валковых или дисковых дробилках. А зре- лую малину, клубнику, голубику и чернику можно не измельчать. С целью повышения выхода сока из плодов и ягод, кроме измельчения, мезгу следует обрабатывать соответствующими способами, добавками и фер- ментными препаратами. После измельчения, перед прессованием, мезгу подвергают термической обработке. Сливы, пропущенные сквозь специальную дробилку, нагревают в аппа- ратах с паровой рубашкой, изготовленных из нержавеющей стали или эма- лированных. После загрузки аппарата измельченным сырьем (оптималь- ное количество 500 кг) в течение 10... 15 мин ее нагревают до температуры 70...73° С. При этом сливы должны сохранять свою упругость, не превращать- ся в разваренную пюреобразную массу. Нагретую массу подают на прессо- вание вместе с бланшировочной водой. Черноплодную рябину целыми ягодами нагревают в тех же теплообменных аппаратах, что и сливы. Добавка воды составляет 15% от массы ягод. При этом необходимо за 7... 10 мин повысить температуру до 72...76° С. Разваривание ягод рябины не допускается, плоды должны сохранять целостность. Ягоды облепихи после сбора замораживают, потом размораживают и по- догревают перед прессованием до 30...35° С. Выжимки после первого прессова- ния измельчают, добавляют 25...30% воды и проводят вторичное прессование. Соки первого и второго отжима смешивают и направляют на последующую технологическую обработку. Бруснику и ежевику в целом или измельченном виде нагревают в шне- ковом или другом теплообменном аппарате в течение 10...20 мин до 60...75° С с предварительным добавлением воды в количестве 12... 15%. Нагретую массу сразу после термической обработки направляют на прессование. Кизил рекомендуется нагревать с добавлением 15...20% воды в течение 15...20 мин до начала растрескивания плодов. Потом кизил прессуют в горячем виде. В процессе переработки шиповника добавляют 10% воды к массе сырья, перемешивают и подогревают до 55...70° С, а потом прессуют. Соки перво- го и второго прессования смешивают и направляют на последующую обра- ботку.
Технология пищевых продуктов 243 С целью увеличения выхода сока в процессе прессования рекомендуется измельченные плоды и ягоды обрабатывать пектолнтическпми ферментны- ми препаратами. Обрабатывают ферментными препаратами плодово-ягод- ную мезгу айвы, алычи, брусники, голубики, кизила, клюквы, крыжовника, рябины, яблок, черной смородины, шиповника и других культур, которые имеют техническую и биологическую зрелость и богаты пектиновыми ве- ществами. Доза ферментного препарата должна составля ть 0,01...0,03% от мас- сы мезги (в зависимости от содержания в сырье пектина). Чем больше со- держание пектина в сырье, тем выше доза ферментного препарата. Но добавка препарата в дозе свыше 0,03% от массы сырья не допускается. Интенсивное смешивание мезги с ферментным препаратом проводят в спе- циальных ферментаторах. Смесь перемешивают в течение 2...3 мин и выдер- живают на протяжении 1...2 ч. Для повышения выхода сока рекомендуется также измельченную массу плодово-ягодного сырья обрабатывать электромагнитным полем в электро- плазмолизаторе, работа на котором должна проводиться согласно инструк- ции по эксплуатации. Получение сока из плодово-ягодного сырья после его измельчения и об- работки проводится на прессах разных систем и конструкций: гидравличес- ких, винтовых, ленточных, непрерывного действия и других. Измельченные и обработанные яблоки прессуют на шнековых прессах. В основном, яблочный сок получают на установке непрерывного действия, которая включает дробил- ку, фильтровальную центрифугу, стекатель, электроплазмолизатор и лен- точный или пакетный пресс. Ткань для салфеток применяют лавсановую. Прессование измельченных яблок на пакетных прессах сопровождается ступенчатым повышением давления. В процессе каждого достигнутого дав- ления проводится выдержка 2...3 мин, а потом давление опять повышают. Выделение сока из мезги и яблок на шнековых прессах характеризуется предварительным отделением сока-самотека на стекателе. После прессова- ния яблочный сок фильтруют на щитковом фильтре. С целью повышения выхода яблочного сока при применении шнековых прессов рекомендуется дополнительно прессовать выжимки на гидравли- ческом пакетном фильтре. Осадок после щиткового фильтра следует соеди- нять с выжимками для дополнительного фильтрования. Допускается ис- пользовать осадок в качестве добавки (не более 20%) к яблочному пюре при приготовлении повидла или пасты. Выжимки, остающиеся после комбинированного выделения сока из яб- лочной мезги, используют для получения диффузионного сока, сухого пек- тина или жидких пектиновых экстрактов, красителей, уксуса и т. п. Диффузионные соки с выжимками брусники, ежевики, клюквы, вишни, смородины, облепихи, рябины и других ягод должны отвечать ТУ «Соки диффузионные плодово-ягодные. Полуфабрикаты». 16*
241 Раздел 9 ( I lc I Ы< » Hi > I \ lH ‘I HI Г ('.и(и! >\ . '.I It >| I H >>1\ I >k! >!'• ;).11 II ' J< ;B< ) Я I (I 1 ! I(;! I 1 (' t ,1 p i, Я • , КС! mi|)(4 C< IB;!! 111 bh ВЫЖИМКИ pa. ЩЫл. I/Hoi . 33. HliTOTO ICH.IOli ВоДОИ при IMHh ратуре 15...60 (. в соотношении 1 : 2. перемешивают и прессуют. На получен ном диффузионном соке готовя i сахарный сироп, икс трак 1 ы и концов гра i ы а 1акже алкогольные плодово-ягодные пани тки. Яблочные' и грушевые выжимки после выделения диффузионно!о сока, не позднее, чем через 2 ч, направляю)- на сушку для дальнейшего производства пектина. Для сушки выжимок в онтимальных режимах используют барабан ные сушилки пли сушилки с кипящим слоем. Подготовка сушильного areina проводи!ся в закрытых огненных или паровых ка.ториферах. Выжимки ягод шиповника сразу после' прессования направляют в суши,i ку. а потом используют для производства витаминных продуктов. Выжим кн ягод об.le'iinxii используют для получения об.leiinxoBoro мае-да в зкем ракторах по специа.явной технологии. Осветление плодово-ягодных соков, при!отопленных из вишни, груши барбариса, брусники, черники, клюквы, ежевики, смородины, рябины, череш ни, граната, яблок и других плодов и ягод, проводят по такой экологически чистой технехтогии: а) Оклеивание. При этом предварительно процеженный сок охлажда ют до 7...8° С в плас тинчатых или трубчатых теплообменниках и направля- ют в аппараты из нержавеющей стали, которые расположены в холодных помещениях. Оклеивание проводят при помощи 1 %-го раствора желатина или танина и желатина. Согласно стандарту, в лаборатории предваритель- но проводят пробную оклейку в пробирках, чтобы установить для каждой партии сока оптимальное количество раствора мат ериала для оклейки. Полное освет ление сока в больших аппаратах проводят в течение 6... 10 ч. После окончания осветления сока и сгущения осадка проводят декантацию чистого и прозрачного материала и направляют его в промытый аппарат. Осадок, который остался на дне аппарата, где проводили оклеивание, на- правляют на утилизацию. б) Обработка ферментными препаратами. Такой процесс рекомендует - ся проводить в основном для яблочного, сливового, черносмородинового и других соков, имеющих в составе большое количество пектиновых ве- ществ. Если в процессе подготовки измельченные плоды и ягоды обрабаты- вались ферментными препаратами, тогда сок осветляют другим способом. С целью осветления плодово-ягодных соков применяют очищенные пек- толитические препараты, разрешенные Минздравом Украины. Осветление проводят только ферментными препаратами или в комбинации с желати- ном и диоксидом кремния. в) Обработка сока ферментными препаратами и желатином. Такой спо- соб осветления применяется только для яблочного сока. При этом в сок
Технология пищевых продуктов 245 добавляется Ф)1. ,(МКГ'. очищенных. ш-н ю. ш i ичоских фермепi ных препара- тов и О.Обб. ч.п 1 п /Кс. la । ина Ферментный iipeiiapai внося! в сок в виде су- спензии. приготовленной на иже. Раствор желатина, согласно инструкции, готовят на смягченной воле. Определение оптимального количества ферментного препарата и жела- тина в зависимости от состава сока проводят предварительными лабора- торными исследованиями. Сок с оптимальным ко. шчеством освет. 1яющих веществ выдерживают в ап- парате около 2 часов при он гимал ьной температуре 18...20° С. г) Обработка ферментными препаратами и желатином с электрофлотацией. Способ, разработанный доктором техн. наук. проф. Б. Матовым рекоменду- ется только для яблочного сока. Свежеприготовленный сок после грубой очистки нагреваки до 40. .4.5 С. добавляю'! в него нектолитические фер- ментные iipeiiapai ы (в потоке или при непрерывном перемешивании) и 1%-й раствор желатина в количестве, определенном лабораторной пробной оклей- кой. Смесь сока с ферментными препаратами и желатином направляют в установку для выделения взвешенных частиц ме тодом электрофлотации. В состав установки входят аппарат с блоком электродов, вакуумный пено- сниматель и пеногаситель. Постоянный электрический ток на электродах в заполненном соком аппарате вызывает электролиз. При этом пузырьки водорода и кислорода прилипают к частицам мути сока и выносят их на по- верхность, образовывая пену, которая отсасывается пеноснимателем или пеногасителем. Очищенный от частиц сок подают на фильтрование. д) Обработка сока ферментными препаратами, диоксидом кремния и желатином. Этот комбинированный способ осветления применяется толь- ко для яблочного и грушевого соков. Препарат диоксида кремния марок АК-30, АК-50, АК-50А должен отвечать требованиям стандарта, а сам про- цесс осветления сока проводится в соответствии с технологической инст- рукцией по осветлению фруктовых соков. е) Обработка температурой при нагревании. Этот метод рекомендуется для осветления вишневого, гранатового и лимонникового соков. Полученный после прессования сок мгновенно нагревают до температуры коагуляции коллоидов (85...90° С), выдерживают при этой температуре 1...3 мин, а затем охлаждают до температуры 30...35° С. Температура подогрева гранатового сока не должна превышать 70...75° С, так как более высокая температура приводит к снижению качественных показателей вкуса и цвета материала. Для нагревания и охлаждения сока на производстве применяют в основ- ном пластинчатые теплообменники, которые легко промываются и поддают- ся дезинфекции. После охлаждения пастеризованного сока его направляют Для удаления взвешенных частиц на сепараторы (в основном в соковом производстве применяются сепараторы фирмы «Альфа-Лаваль»), Если на
246 Раздел 9 производстве сепараюры о i cvtc i всю i. юг.ia применяюi метод отстаива нпя в аппаратах с пос.кд\ ющей декантацией. Соки, осветленные методом нагревания, ферментными препаратами или другими комбинированными методами, пос. те сня тия с осадка подвергают фильт - рованию. Для итого применяю! фильтры разных систем и конструкций. Нан более аффективными, с точки зрения мощнос ти и качества конечного матерю ала, являются фпльтр-прессы «Прогресс» Бердичевского завода химического машиностроения. Фильтрование сока на фильтр-прессах проводи тся под дав- лением 39...157 кПа через фильтр-картон, который размещают между пли тами. Фильтрующим слоем является не только сам картон, по и слой осадка фильтрованного сока на нем. Поз тому при фи. пировании сока на фи. ть тр- прессах необходимо возвращать первые порции сока на повторное фп.ты рование до тех пор. пока на фи.тьтр-карюне не образуется слой осадка. Фильтрование осадка на фпльтр-нрессс проводится при убывающей скорости фильтрования и увеличивающемся давлении. При значительных изменениях зтих параметров фильтрование сока останавливается, фильтр в автоматическом режиме очищается, промывается и перезаряжается. Рекомендуется на фильтр-картон наливать перед фильтрованием сока кизельгур (диатомит), который содержит не менее 80% частиц размером 3...20 мкм. Для предварительного налива слоя кизельгура расход его состав- ляет 0,5... 1,0 г/м! фильтровальной поверхности, а для последующего дози- рования во время фильтрования 0,05...2,0 г, 'дм3. В последние десятилетия для осветления соков из плодово-ягодного сырья применяют ультрафильтрацию. Перед ультрафильтрацией сок очищают от взвесей сепарированием пли отстаиванием и осветляют ферментными пре- паратами. Процесс ультрафильтрации проводят па специальных ультрафильтрацион- ных установках отечественного производства пли импортного (УФЗ-400 - Чехия; фирмы «Таске» — Франция; «Суперкор» Италия). Для отечест- венных установок рекомендуются такие мембраны; «Владипор» типа УАМ-500М, УАМ-400М, УАМ-600М и другие, при температуре 20...30° С, давлении 0,25...0.55 мПа и скорости протока 0,5...2,5 м/с. Максимальная температура сока не должна превышать 30° С, а давление в системе не более 0,98 мПа. При проведении ультрафильтрации необходимо выполнять такие условия: 1) непрерывно контролировать прозрачность отфильтрованного сока; 2) давление в системе поднимать так. чтобы на заданный режим фильт- рования выйти через 20 мин; 3) не допускать толчков при работе установки; 4) при уменьшении скорости фильтрования необходимо провести регене- рацию мембран питьевой водой с содержанием солей не более 1 мг-экв/дм’, температуре 23...25° С в течение 1,0...1,5 ч.
Технология пищевых продуктов 247 § 9.5. Технология неосветленных соков Неосветленные соки из и.юдово-ягодно!о сырья более полезны для че- ловека, чем осветленные. В них больше нищевых волокон, пектиновых и биологически активных веществ, микро- и макроэлементов и др. Однако неосветленные соки хранятся значительно меньше ио сравнению с освет- ленными. К тому же, надежных консервантов природного происхождения для хранения неосветленных соков без снижения их пищевой ценности по- ка нет. Основным сырьем для производства неосветленных соков являются айва, яблоки, клубника, земляника, крыжовник, малина, калина, ревень, слива, черная смородина, i о.чубика. кизил, алыча, облепиха, терновник, барбарис, гра- нат, шиповник, черника, рябина, брусника, клюква, груша, черешня, ежевика и другие. Технология неосветленных соков нос. ie измельчения и прессования пло- дово-ягодного сырья характеризуется следующими этанами: 1. Подогревание свежеотжатого и процеженного сока в пластинчатых теплообменниках до 85...90 С в течение 20 с (гранатовый сок подогревает- ся до 70...75 С). 2. Охлаждение сока проводи гея также в пластинчатых теплообменни- ках до 30...35° С в течение 20 с. 3. Сепарирование сока для удаления из него коагулированных белковых веществ и крупных взвешенных частиц. Этот процесс в некоторой степени повышает стойкость готового продукта при хранении и предупреждает об- разование осадка. При отсутствии сепараторов допускается фильтрование сока на фильтр-прессах через тонкую и толстую ткань. Для удаления взве- шенных частиц из сока допускается также кратковременное (не более 1 ч) отстаивание с последующей декантацией. 4. Купажирование и подслащивание. Соки с низким содержанием сухих веществ, повышенной кислотностью или пресным вкусом подлежат купа- жированию и подслащиванию. Для этого применяют плодово-ягодные кон- центраты фруктозы и ароматические вещества аналогичного происхождения. Купажирование проводится соками из того же вида плодов и ягод, но с дру- гим химическим составом или соками других видов плодов и ягод. Купажныс неосветленные соки бывают натуральные или с сахаром; са- хар рекомендуется добавлять в соки с высокой кислотностью (из сливы, вишни, черной смородины, клюквы, кизила, брусники, ежевики и др.). Соки будут иметь более широкое лечебно-профилактическое направление, если вместо сахара добавлять глюкозо-фруктозный или чисто фруктозный сироп. Для приготовления сиропа применяется сок второго давления, который по- лучают путем экстрагирования выжимок подготовленной водой. Расфасовку
248 Раздел 9 готового сиропа проводяi при температуре* 75...80° С’ в стеклянную тару емкое тыо 3 дм’ или в тару из комбинированных полимерных материя,юв емкоеi ы< не более 1.0 дм1 (разрешенных Минздравом Украины) на автоматических специальных линиях разной производительности. В состав автоматичен коп линии розлива входят посудомоечная машина, автомат для розлива со- ка в тару, закупорочный или закаточный автомат, ав томат для наклеивания этикеток, автомат для укладывания наполненной тары в ящики, штабеле* укладыватели и автопогрузчики. Наполненные* горячим соком банки удерживают в течение* 20 мин в пе- ревернутом виде. Расфасованные* соки необходимо храни ть в чистых и сухих помещениях при температуре 2... 10° С и относительной влажности воздуха 75%. Сежи, расфасованные в стеклянную тару, хранят только в темных по метцениях. Допускаются такие сроки хранения расфасованных соков с первого дня изготовления: в стеклянной таре: светлоокрашенные сежи - до 3 лег: темноокра шейные сежи де) 2 лег: - в металлической таре: светлоокрашенные соки до 2 лет: темноокра шенные сежи де) 1 года; - в таре из комбинированных и полимерных материалов - де) 9 месяцев. - в пакетах из полиэтиленовой пленки -де) 10 суток. Контрольные вопросы: 1. На какие группы делятся плодово-ягодные вина? 2. По какой технологии изготавливают плодово-ягодные вина? 3. Какие основные расы дрожжей рекомендуются для производства плодо- во-ягодных вин? 4. Основные требования к идентификации и экспертизе плодово-ягодных алкогольных напитков. 5. Ассортимент соков из плодово-ягодного сырья. 6. Основные технологические приемы в производстве осветленных плодо- во-ягодных соков. 7. Способы обработки соков ферментными препаратами. 8. Основные условия при проведении ультрафильтрации соков. 9. Технология неосветленных соков.
Технология пищевых продуктов 249 Раздел 10. ТЕХНОЛОГИЯ ЭКСТРАКТОВ И КОНЦЕНТРАТОВ ИЗ ХМЕЛЯ § 10.1. Общая характеристика хмеля Хмель уникальное растение, шишки которого содержат комплекс специ- фических смол, полифенольных соединении, эфирных масел и биологически активных веществ, обладающих не только вкусовыми и ароматическими, но и антибиотическими, антиокислительными и лечебно-профилактичес- кими свойствами. В целом, шишки хмеля содержат более 400 различных соединений. Хмель - очень богатое фитогормонами и токоферолами растение, содер- жит комплекс витаминов (С, II, РР, В3, BG, Р, провитамин А), более 90 по- лифенольных соединений с разным лечебным дейс твием, более 220 компо- нентов эфирных масел с лечебными свойствами и приятным ароматом, большую группу горьких веществ с очень сильными антибиотическими и дру- гими лечебными свойствами. Объединение всех этих соединений в одном растении, близость клеточных и мембранных структур хмеля как растения к генотипу человека делает его более эффективным, чем синтетические медикаменты, при лечении ряда заболеваний. Следует отмстить, что в народной медицине хмель используют уже более 2,5 тыс. лет, им лечат более 100 заболеваний. В народной медицине хмель разрешено употреблять для лечения 55 болезней органов дыхания, сердеч- но-сосудистой системы, органов пищеварения, суставов, печени, желчных и мочевыделительных путей, почек, эндокринных и инфекционных заболе- ваний, болезней ушей, горла и носа, а также нервно-психических и кожных заболеваний. Как ценная техническая культура хмель имеет надежную сырьевую базу. По его производству Украина занимает 5-е место в мире, производя ежегодно 6...8 т. Селекция новых культурных сортов хмеля ведется в основном в со- ответствии с требованиями пивоваренной промышленности Украины с це- лью придания разным сортам пива специфической горечи, пеностойкости, способности к ценообразованию, микробиологической стойкости, с целью осветления сусла в процессе пивоварения и, главное, для создания свойст- венного пиву букета ароматических и вкусовых качественных показателей.
250 Раздел 10 § 10.2. Химический состав и лечебные свойства хмеля и его компонентов В качестве лекаре свеп лого сырья для произволе) ва лива и лекарственных экстрактов используются женские соцветия хмеля шишки. что, в общем, обозначается во всех технологических процессах, как «хмель». Химичес- кий сос тав шишек зависи г в основном о , ботанического сор та хмеля, а так- же от погодных условий, послесобирателыюй обработки и хранения. Дозревшие шишки имеют среднюю влажность 78...80<\>. Приблизитель- но 25...35% иолы в собранных шишках находится в свободном состоянии. Это физико-химическая связанная (свободная) вода, легко испаряющаяся при активной вентиляции. Большая часть воща в шишках (57...68% oi об- щего содержания воды) — это физико-химически связанная (внутрикле- точная) вода, которая практически полное гыо удаляется при сушке хмеля нагретым воздухом. II только 7,5'\> воды содержится в хмеле в качестве ад- сорбационной, тесно связанной. Эфирные масла хмеля насчитывают более 220 разных соединений, в том числе: 51 углевод, 62 эфиров, 37 спиртов, 31 кетон, 10 альдегидов, 7 органи ческпх кислот и др. Влияние эфирных масел хмеля на оптимальное функционирование цент- ральной нервной системы отмечают ученые-медики многих стран мира. Они также характеризуют эфирные масла как средство, обладающее противо- воспалительным и антимикробным действием и улучшающее функцию желу- дочно-кишечного тракта. Кроме того, эфирные масла хмеля используют в ме- дицине для улучшения вкуса и аромата других лекарственных препаратов. Витамины хмеля представляют собой группу органических веществ раз- личной химической структуры. Это токоферолы (их больше всего в шишках хмеля), аскорбиновая кислота, тиамин, пантотеновая кислота, никотиновая кислота и никотинамид, пиридоксин, биотин, рутин, каротин (провитамин А) и витамин F (группа ненасыщенных жирных кислот). Витамины хмеля регулируют клеточные функции и биохимические процессы. Химический состав высушенных шишек таков, в %: - вода — 7,13; - клетчатка — 12... 16; - крахмал — 2...5; - азотные вещества — 13... 18; - аминокислоты — 0,1...0,2; - пектиновые вещества - 12...14; - зола - 6...9; - горькие вещества (смолы) — 8...32; - полифенолы — 2...7; - эфирные масла — 0,2...2,7.
Технология пищевых продуктов 251 Шишки также содержат органические кис юты, липиды, гормоны, вита- мины В,. В3. В(. В-, (РР). 11. Р. Е, нрошпамнн Л. токоферолы. Наиболее пенные лечебно-профилактические свойства присущи таким соединениям, как иолифенолы, эфирные масла, гормоны, витамины и об- щие смолы. Соответствующую лечебную ценность имеют также минераль- ные вещества, алифатические кислоты, пектин и липиды хмеля. По содержанию эфирных масел шишки хмеля не уступают лекарствен- ным эфиромасляным растениям (роза, лаванда, полынь, ромашка, шалфеи, эвкалипт, кориандр и другие). Вместе с гормонами, которые также содержатся в хмеле, витамины обра- зуют группу биокатализаторов, которые играют значительную роль в исполь- зовании хмеля как лекарственного сырья. В целом, хмель как лекарственное растительное сырье представляет со- бой очень ценное для организма человека вещество, так как находящиеся в нем витамины в комплексе с другими биологически активными вещества- ми усиливают действие друг друга. По содержанию токоферолов некоторые сорта хмеля болы1 чем в два раза превышают зародыши пшеницы, которые являются сырьем для получения токоферолов. Токоферолы используются при мышечной дистрофии, при нарушении менструального цикла у женщин и (функций половых желез у мужчин. В орга- низме человека токоферолы принимают участие в регуляции сперматогенеза и в развитии зародыша. Они также необходимы при больших физических нагрузках, в психотерапии — при дегенеративных изменениях нервной сис- темы, атеросклерозе, а также при лечении ряда других заболеваний, что подтверждает их исключительную роль в обмене веществ. Согласно современным медицинским данным, а-токоферол представля- ет собой специфический сильный антиоксидант. Его применяют не только для консервации косметических кремов, но и для повышения стойкости кожи при развитии возрастных изменений. В этом качестве а- и Р-токоферолы защищают от окисления витамин А и жиры, которые входят в состав кремов, смягчают кожу, усиливают обмен веществ в ней и восстанавливают клетки. Токоферолы имеют широкий спектр действия. Например, их применяют в лечении больных пародонтозом, с патологией функций половых и эндо- кринных желез, с нарушениями обменных и окислительно-восстанови- тельных процессов. Известно, что в организм человека вместе с некоторыми продуктами пита- ния, главным образом с мясными изделиями и копченостями, попадают канце- рогенные соединения, называемые нитрозоаминами. Доказано, что токоферолы блокируют нитрозоамины, которые поступают из продуктов питания, и таким образом служат нитрозоаминной защитой. А поэтому медики-физиологи
252 Раздел 10 рекомендуют совмещать потребление мясных копченых продуктов с расте- ниями, содержащими токоферолы. Аскорбиновая кислота, которая содержится в шишках хмеля, также ак- тивно участвует в обменных процессах, поддерживает в нормальном состоя- нии эластичность капилляров, предупреждает кровоизлияния, обеспечивает целостность опорных тканей, нормализует белковый обмен. Дефицит аскорбиновой кислоты в организме человека приводит к сни- жению регенеративных процессов, ухудшает заживление ран, снижает ре- зистентность организма к разным инфекциям и простудным заболеваниям. Аскорбиновая кислота имеет выраженные защитные свойства при отрица- тельном действии на организм токсических соединений (нитрозоаминов, свинца, радионуклидов), в связи с чем широко используется в лечебно-про- филактическом питании. Биологическая активность аскорбиновой кислоты, содержащейся в хмеле, значительно выше, чем в витаминных препаратах, так как в хмеле она нахо- дится в едином комплексе с флавоноидами, которые усиливают ее действие и защищают от окисления. Известно, что тяжелые металлы (свинец, хром, кадмий, молибден и дру- гие), которые загрязняют окружающую среду, имеют выраженную мута- генную и канцерогенную активность. Установлен четкий антимутагенный эффект аскорбиновой кислоты, благодаря чему она рекомендована к упо- треблению в качестве профилактического вещества. Широкий спектр влияния на процессы обмена в организме человека имеет витамин В, (тиамин), который содержится в шишках хмеля и играет важную роль в углеводном и водном обменах, действует положительно на нервную систему, принимает участие в синтезе материалов нервного возбуждения и проведения нервных импульсов в центральных и периферийных нейро- нах. При недостатке этого витамина в организме развиваются невралгии, нарушаются функции сердечно-сосудистой системы. Витамин Bt помогает нормализовать перистальтику желудка и кислотность желудочного сока. В!-авитаминоз сопровождается разлаженностью жизнедеятельности организма, бессонницей, раздражительностью, воспалением нервных ство- лов. Тиамин содействует нормальной жизнедеятельности кожи и очень по- лезен при себорее, дерматитах, зуде, экземе, угрях и выпадении волос. Витамин В3 (пантотеновая кислота), который также содержится в до- статочном количестве в шишках хмеля, обеспечивает нормальную жизне- деятельность кишечной микрофлоры, предупреждая развитие разных форм заболеваний. Пантотеновую кислоту рекомендуют при сухости кожи. Никотиновая кислота принимает активное участие в углеводном и бел- ковом обменах, положительно действует на центральную нервную систему человека, вызывает расширение периферийных кровеносных сосудов. Она
Технология пищевых продуктов 253 ускоряет заживление ран и язв, оказывает содействие функции желудка, уси- ливает антитоксичную функцию печени и накопление в ней гликогена. Витамин В6 (пиридоксин) как составная часть шишек хмеля необходим организму человека для нормализации центральной нервной системы, улуч- шает протекание липидного обмена, имеет противосклеротическое действие, принимает участие в кроветворении, повышении кислотообразующей и сек- реторной функций желудка. Витамин F способствует утилизации холестерина путем перевода его из эфиров нерастворимых жирных кислот в растворимые, которые легко выво- дятся из организма. Он оказывает выраженное влияние на иммунно-биоло- гические процессы в организме, усиливает сопротивление организма к некото- рым инфекциям, улучшает крове- и лимфообразование, повышает содержание жира в коже, укрепляет стенки кровеносных сосудов. Витамин F входит в состав многих косметических кремов, изготавливаемых для лечения и про- филактики заболеваний кожи. Каротиноиды (провитамин А) в организме человека преобразуются в витамин А, который способствует нормальному обмену веществ, росту и развитию организма, обеспечивает нормальную жизнедеятельность орга- нов зрения, повышает стойкость организма к инфекциям. Существуют ме- дицинские данные о повышенной потребности организма в витамине А при злокачественных новообразованиях. Каротиноиды являются ценными компонентами в кремах для ухода за кожей лица, в губных помадах. Следует отметить, что такие ученые, как Кох, Гейм, Вагнер, Фридман и другие, относят хмель к числу растений, богатых экстрагенными фитогор- монами. В 100 г хмеля их количество составляет от 2 до 30 мг. В организме человека и животного нет ни одной функции, которая бы не регулировалась гормонами (от греческого слова hormao — побуждаю, двигаю). В связи с этим, для лечения многих заболеваний необходимы гор- мональные препараты. В медицине для их приготовления пока используют животные гормоны. Но растительные гормоны более безопасны для челове- ка, чем животные. Они лучше переносятся больными, не имеют побочных явлений. Фитогормоны положительно влияют на функциональное состояние кожи, кровообращение и кровообеспечение. Недостаток гормонов в организме при- водит к себорее, облысению, появлению угрей и т. п. Использование фитогор- монов омолаживает кожу и поэтому они используются также в косметике. Эффективность действия фитогормонов объясняется еще и тем, что они полностью всасываются через кожу. Лечебные свойства липидов хмеля обусловлены тем, что в их состав входят соединения с высокой эффективностью положительного действия на орга- низм. Липиды представлены в хмеле в виде сокоподобных веществ, которые
254 Раздел 10 покрывают поверхность шишек и в которых идентифицированы такие кис- лоты, как изомасляная. валериановая, стеариновая, олеиновая и другие. Хмель содержит в себе зеленые пигменты (хлорофилл), а также желтые каротиноиды, которые придают светло-желто-зеленый цвет шишкам. Средн биологически активных веществ растительного происхождения хлорофилл является эффективным лечебным средством для угнетения разных видов бактерий. Шишки хмеля содержат 12... 14% пектинов — биологически активных веществ, которые характеризуются противовоспалительным действием и ре- гулируют протекание пищевых процессов. Пектины полезны также при по- вышенном содержании холестерина в крови человека, при болезнях сердца, желчнокаменной болезни и сахарном диабете. Из кислот, содержащихся в шишках хмеля, следует выделить яблочную, винную и лимонную, которые, расщепляясь в организме человека, образу- ют угольную кислоту и воду, что способствует щелочению организма. Все эти кислоты имеют утоляющее жажду действие. Яблочную кислоту исполь- зуют в медицине как составную часть слабительных средств, лимонную — как консервант при переливании крови. Янтарная кислота при внешнем применении стимулирует дыхательные функции кожи. Клинические испы- тания крема с янтарной кислотой у женщин с признаками увядшей кожи показали, что после использования масок из такого крема у большинства пациенток уменьшилась сухость кожи, исчезло шелушение и раздражение. Рядом с основными биологически активными веществами в хмеле есть и минеральные соединения. Зольность шишек хмеля составляет 6...9. Это К2О - 34,6%; Na2O - 2,2%; СаО - 16,75%; MgO - 5,5%; Fe2O3 - 1,4%; Р2О5 - 16,8%; JO3 - 3,6%; SiO2 - 16,4%; Cl - 3,2%. Определен состав микроэлементов в разных сортах хмеля, которые прак- тически полностью переходят в водный раствор. Это Pb, Со, Cr, Zn, Мп, Ag, Sn, Al, Ni, Cu, Fe. Среди неорганических кислот хмеля заслуживает внимания борная кис- лота, которая широко используется в медицине. Элементы, которые сравнительно в небольших количествах находят- ся в хмеле (кадмий, кальций, кремний и фосфор), имеют широкие лечеб- ные свойства. Калий принимает участие в водном обмене, в регуляции нервно-мышечной возбужденности, поддерживает нормальное осмоти- ческое давление внутри клеток организма человека и обеспечивает по- стоянство кислотного равновесия. При ряде патологических заболеваний, например заболеваний системы кровообращения, потребность в калии возрастает. Соли кальция имеют противовоспалительное действие и являются струк- турными элементами мембран клеток.
Технология пищевых продуктов 255 Особого внимания заслуживают соединения кремния, которые снижа- ют проницаемость сосудистой системы, оказывают противовоспалительное' действие, повышают сопротивляемость организма, принимают участие в ферментативных процессах, белковых и углеводных обменах. В организме нерастворимые соединения кремния растительного проис- хождения, более активные, чем синтетические, откладываются в корнях волос и ногтей, тем самым способствуя их росту. Установлено, что все микроэлементы и соли, содержащиеся в шишках хме- ля, необходимы для жизнедеятельности человека и особенно при лечении ряда заболеваний. Они принимают также активное участие в образовании витаминов, фер- ментов, гормонов и других важных веществ, регулируют все биохимические процессы, которые проходят в организме. Для получения эффективных лечебных препаратов используют не только вытяжки отдельных частей и соединений шишек хмеля, а и их смесь вместе с дикорастущими лекарственными растениями. Установлено суммарное фармакологическое действие всех физиологически активных веществ и со- единений хмеля на организм человека. Большинство иностранных и отечественных ученых рекомендуют ис- пользовать препараты шишек хмеля как противовоспалительные средства, для лечения плохо заживающих ран, при туберкулезных инфекциях, для со- хранения зрачковой реакции на свет (при поражении центральной нервной системы), в качестве успокоительных средств в гомеопатии, для лечения бессонницы, при нервных расстройствах желудка и т. д. В Чехии и Словакии используют экстракт шишек хмеля в сочетании с экстрактом ромашки, хвои, лаванды и чабреца для лечебных ванн, успокаи- вающих нервную систему. Спиртовые настои хмеля как лечебные препараты официально внесены в реестр европейской и американской фармакологии. В США и Великобри- тании препараты из хмеля признаны в качестве успокоительного средства, средства, возбуждающего пищеварение, и т. и. Они рекомендованы для ле- чения алкоголизма и как снотворные. В народной медицине при зубной бо- ли используют спиртовую настойку из лупулина хмеля. Хмель включен в Перечень лекарственных средств и лекарственного рас- тительного сырья, разрешенных для использования в медицинской практи- ке и в промышленном производстве. Соответственно «Указаниям по применению лекарственных растений в научной и народной медицине», предназначенным для врачей всех специаль- ностей и аптечных работников, хмель рекомендуется для лечения следую- щих заболеваний: а) системы органов дыхания — бронхит острый, бронхит хронический;
256 Раздел 10 б) сердечно-сосудистой! системы - аритмия, асцит, гипертоническая бо лезнь, коронаросклероз. коронарная недостаточность, невроз сердца, эндар терпит; в) коллагенозы — артрит, полиартрит инфекционный, неспецифичныи ревматизм; г) органов пищеварения — гастрит, запоры, колит, парапроктит, поносы, энтерит; д) печени и желчных путей — гепатит, печеночные колиты, холецистит; е) почек и мочеиспускательных путей — гидронефроз, задержка мочи, нефрит острый, нефрит хронический, почечнокаменная болезнь, уретрт, цистит; ж) эндокринные болезни — ожирение, диабет, заболевания щитовидной железы (тиреотоксикоз); з) инфекционные болезни — болезнь Боткина; и) болезни уха, горла и носа — ангина, тонзиллит; к) нервно-психические заболевания — бессонница, нервное возбужде- ние, невралгия, плекситы и невриты, неврит седалищного нерва, судорож- ное состояние, неврастения, нимфомания, эпилепсия и другие; л) болезни кожи — абсцесс, панариций, флегмона, дерматит, лишай че- шуйчатый, перхоть, плешивость, раны, туберкулез кожи. Наиболее распространенные методы терапии хмелем — анальгетические, глистогонные, мочегонные, противоцинготные, слабительные, снотворные, для улучшения аппетита и пищеварения, для усиления секреторной функ- ции грудных желез, успокоительные. Таким образом, составные части хмеля могут оказывать разностороннее фармакологическое влияние. Все это связано с уникальностью химическо- го состава хмеля, наличием большого количества разнообразных биологи- чески активных веществ. Но самостоятельное лечение хмелем может быть эффективным и не при- несет вреда только при выполнении ряда условий: 1. Лечиться хмелем необходимо только по назначению врача и под его постоянным контролем. Только врач может правильно установить диагноз и после всестороннего и тщательного осмотра больного назначить способ лечения и установить, на каком этапе использовать лекарственные растения и как их совмещать с другими методами лечения. 2. Большое значение при правильном лечении болезней имеет доза препа- рата хмеля. Высокая концентрация сильных биологически активных веществ хмеля может повредить больному. Только доза и концентрация любого ве- щества делает его либо ядом, либо лекарством. Это относится и к употреб- лению пива, богатого биологически активными веществами, и к крепким алкогольным напиткам.
Технология пищевых продуктов 257 3. Хмель может быть полноценным лекарственным сырьем только при соблюдении соответствующих сроков и ус. ювшi его сбора, выбора соответст- вующих ботанических сортов, оптимальных технологических условий его послесборовой обработки, хранения и переработки на лекарственные пре- параты. Следует отметить, что не каждый врач может правильно выбрать сорт и технологию препарата из хмеля. И поэтому сам больной, пользуясь соот- ветствующей литературой, может приготовить назначенный ему лекарст- венный препарат из хмеля в домашних условиях. § 10.3. Физико-химические свойства основных компонентов хмеля Горькие вещества. К горьким веществам хмеля относятся а-кислоты, ко- торые представляют собой кристаллические вещества с сильным горьким вкусом без запаха. Растворимость в воде незначительна (420 мг/дм3) и в боль- шей степени зависит от pH среды. С повышением значения pH раствори- мость а-кислот увеличивается. Вместе со своими производными а-кислоты в водных растворах обеспе- чивают 85% и более горечи хмеля. К основным компонентам хмеля относятся также Р-кислоты (хмелевые смолы), которые по сравнению с а-кислотами характеризуются значительно меньшей горечью, что связано с их плохой растворимостью в воде (9 мг/дм3 при температуре 100° С и 0,4 мг/дм3 при 0° С). Но Р-кислоты легче окисляют- ся, чем а-кислоты. При окислении р-кислоты образуют вещества, которые имеют приятную горечь и значительно легче растворяются в воде (35 мг/дм3). Окисляются Р-кислоты при кипячении хмеля с водой или суслом. Все вещества при кипячении хмеля с водой претерпевают ряд измене- ний (окисление и трансформация) и, что особенно важно, проходит изоме- ризация а-кислот с образованием хорошо растворимых соединений со зна- чительной приятной горечью (изо-а-кислоты). Основная часть горечи образуется в течение первых 30 минут кипяче- ния хмеля с водой. В дальнейшем, увеличение горечи проходит в неболь- шом количестве и практически останавливается после 120 минут кипячения. При этом в водном растворе образуются вещества, ухудшающие свойства компонентов хмеля и после его измельчения за счет окисления. Таким обра- зом, измельченные шишки хмеля необходимо использовать сразу, без хране- ния, либо спрессовать в брикеты или програнулировать. Брикеты и гранулы хмеля следует хранить в герметической таре при вакууме или в атмосфере инертного газа (азота). 17-8-913
258 Раздел 10 Экстрагирование горьких веществ из измельченного хмеля проводи к г в водно-спиртовом растворе1. 11ри экстрагировании горьких веществ из хме - ля в водном растворе проводят кипячение. При этом проходят сложные хими- ческие реакции, которые приводят к образованию ароматических веществ. А это положительный фактор использования отваров для улучшения пи- щеварения. Полифенолы. Составные части хмеля - полифенолы - легко растворя ются в водно-спиртовой смеси и образуют коллоидные растворы. Снижение концентрации спирта в растворе увеличивает удаление полифенолов. Среди полифенолов хмеля есть катехины, которые представляют собой крист ат лические вещества, которые легко растворяются в спирте, ацетоне и трудно в воде. К числу наиболее окисленных полифенолов относятся флавонолы кристаллические вещества желтого цвета, которые являются носителями вязкого вкуса. Важной особенностью полифенолов хмеля является их способность по лимеризироваться. С увеличением степени полимеризации растворимость этих веществ снижается, так как соединения с большой молекулярной мас- сой снижают растворимость в целом. Учеными установлено, что полифеиольные соединения (флавоноиды и фенольные кислоты) хмеля и других растений являются естественными антиоксидантами. К наиболее активным антиоксидантам относится квер- цетин. Стойкость растительного сырья при его хранении связана с наличи- ем в нем хлорогеновой кислоты — активного термостабильного антиокси- данта. В хмеле флавоноиды тормозят окисление горьких веществ, предупреж- дают необратимое окисление аскорбиновой кислоты. Фенольные антиок- сиданты способны даже в небольших количествах сильно угнетать процессы окисления других веществ. Учитывая нетоксичность фенольных антиокси- дантов, их широко применяют для стабилизации жиров и других продук- тов питания. Эфирные масла. Эфирные масла хмеля — это жидкость светло-желтого цвета, у которой отсутствует горький вкус. Они плохо растворимы в воде (0,4 мг/дм3), но полностью растворяются в абсолютном этиловом спирте- ректификате. Таким образом, в лечебных препаратах лучше использовать спиртовую настойку. Большое значение для лечения болезней, связанных с авитаминозами, и других болезней имеют витамины хмеля, которые используются при из- готовлении разных лекарственных препаратов.
Технология пищевых продуктов 259 § 10.4. Заготовка хмеля как растительного сырья Максимальное количес тво лечебных вещее) в во время рос та хмеля накап- ливается в шишках в период технической зрелости. Преждевременный сбор хмеля приводит к недобору ряда полезных для человека соединений, которые не успели полностью син тезироваться в шишках. Но при запоздалом сборе уро- жая хмеля большинство веществ окисляются и теряют свои полезные свойства. Оптимальным периодом сбора хмеля в условиях Украины является вторая половина августа и первая декада сентября. При этом шишки должны стать до- зревшими, их лепестки должны крепко прилегать друг к другу. В середине со- зревшей шишки появляется много лупулиновых железок золотисто-желтого цвета с приятным сильным ароматом хмеля. Шишки, собранные ранее оптималь- ного периода, имеют аромат травы, а перезревшие — грубый резкий аромат. При сборе хмеля шишки отрывают от материнского растения, оставляя цветоножку длиной 0,5...2 см. Свежесобранные шишки в оптимальный пе- риод сбора хмеля содержат 70...80% воды и не могут храниться долго, так как при этом выделяе тся большое количество тепла и водяных паров, что при- водит к запариванию хмеля и снижению качественных показателей. Поэто- му свежесобранные шишки хмеля следует помещать в тару, стенки которой пропускают воздух. В дальнейшем, хмель необходимо сушить при оптималь- ной температуре, которая составляет 30...35° С, с продуванием сушильного агента сквозь слой шишек без доступа солнечного света. Высушенные шишки хмеля гигроскопичны. Поэтому после сушки его упа- ковывают в полиэтиленовые пакеты и завязывают. Хранить такой хмель сле- дует в сухом, чистом и темном помещении, недоступном грызунам и птицам. Не всякий высушенный хмель, использующийся в пивоварении, приго- ден для лечебных целей. Требования к лечебному хмелю таковы: отсутствие посторонних примесей, сульфитации и обработки серным газом, без вред- ных и ядовитых соединений, не пораженный болезнями и плесенью, кле- щами и вредителями. Кроме того, для лечебных целей применяется хмель с нормальным внеш- ним видом, без механических повреждений, от светло-желто-зеленого до зо- лотисто-зеленого цвета, с чисто хмелевым ароматом, с примесями не более 0,5% от массы хмеля, с влажностью не более 13% и зольностью не более 14%, со вкусом, характерным для хмеля (горьковатый, вязкий). В целом, для изготовления эффективных лечебных препаратов из хме- ля следует руководствоваться не только массой шишек на 1 дм3 воды или спирта, но и массой необходимых для лечения той или иной болезни фарма- кологических активных веществ. Для определения содержания этих веществ в шишках проводят химический анализ количественного и качественного состава, готовят соответствующие лечебные препараты. 17*
260 Раздел 10 § 10.5. Использование хмеля в домашних условиях Весной молодые листочки, ростки и подземные части хмеля использую i для приготовления салатов. Отваренные части хмеля поливают соусом из орехов и употребляют вместо спаржи и бобов. На Кавказе и в Сибири по- резанные заквашенные молодые листочки хмеля используют для приготов- ления зеленого борща вместо капусты и крапивы. Для ряда сортов хлеба в качестве ароматизаторов используют эфирное масло хмеля. Калачи с хмелевыми добавками долго нс черствеют. Хмель любого качества можно использовать в качестве средства от моли А пересыпание шишками хмеля плодов и овощей продлевает срок их хра- нения. При этом снижаются потери от загнивания. В Японии запатентовано антисептическое средство из хмеля для хранения плодов, а также для их об работки на деревьях. Хмель используют как основной компонент для приготовления в домаш- них условиях целого ряда сортов пива. Это пиво запорожское, домашнее пи- во, пиво на английский манер, пиво дворянское, пиво из сосновых ростков, пиво-медовуха, сельское пиво, царское пиво, пиво-брага, белое пиво и другие. § 10.6. Использование хмеля в промышленности Сегодня хмель для промышленных нужд, главным образом для пивоваре- ния, изготавливают в виде шишечного прессованного, молотого гранулирован- ного, экстрактов из хмеля и лупулиновых препаратов. Наиболее перспективным направлением в этой отрасли является производство высокоочищенного лупулина в виде брикетов, упакованных под вакуумом в пакеты из алюми- ниевой фольги. В нашей стране изготавливают неизомеризованные и изомеризованные экстракты хмеля, которые могут быть полностью очищены и неочищены. Неочищенные экстракты содержат, наряду с продуктами изомеризации ос-кис- лот, и другие компоненты горьких веществ хмеля (fB-кислоты, мягкие смолы, твердые смолы, полифенолы и другие водорастворимые вещества). Такие экстракты используют, как правило, для охмеления пивного сусла путем добавления их в варочный аппарат в конце кипячения сусла. Очищенные экстракты представляют собой смесь изо-ос-кислот, облада- ющих основными свойствами хмеля (горьким вкусом, приятным ароматом и др.). Такие экстракты можно использовать на любой стадии производст- ва пива, в т. ч, для регуляции горечи в пиве после его дображивания.
Технология пищевых продуктов 261 Способы получения неочищенных изомеризованных экстрактов бывают различными и осуществляются с использованием шишечного хмеля, неизо- меризованных экстрактов или лупулиновых препаратов. При использовании хмеля для получения таких экстрактов самым эффек- тивным способом является экстрагирование шишек хмеля в специальном экстракторе-изомеризаторе. Процесс начинается с набора в экстрактор во- допроводной питьевой воды в количестве 40 объемов на 1 массовую часть хмеля. Воду доводят до кипения и добавляют бикарбонат натрия до pH = 6,9...7, затем смесь кипятят в течение 10 мин. Потом в кипящий раствор добавляют предварительно рассчитанное количество шишек хмеля при включенной мешалке. Смесь кипятят в течение 50...60 минут. Полученный водно-изомеризованный экстракт с хмелевой дробиной до- бавляют в сусловарочный аппарат за 30 минут до окончания кипячения сусла. Перспективным способом получения водно-изомеризованных экстрактов из СО2-экстракта является использование с этой целью электрохимически обработанной воды, полученной на специальной установке. Очищенные изомеризованные экстракты хмеля характеризуются выде- лением ос-кислот из хмеля и продуктов его переработки ДЗ-кислоты, мягкие смолы и другие компоненты) путем экстракции несмешивающихся с водой органическими растворителями. Потом проводится процесс многоразовой обработки полученного экстракта водным раствором гидроксида или кар- боната натрия (калия) при pH = 9...9,5. Для изомеризации ос-кислот раствор кипятят в течение 45...90 минут при pH более 10. Готовый продукт после удаления растворителя под вакуумом и его кон- центрации содержит изо-ос-кислоты в виде натриевых (калиевых) солей. Соответствующий производственный процесс положен в основу спо- соба, разработанного фирмой Miller Brewing, согласно которому удаление ос-кислот и изо-ос-кислот осуществляется путем образования комплексов с аммиаком. Для этого получают экстракт из шишек хмеля обработкой его органическими растворителями (гексаном), потом при постоянном переме- шивании сквозь экстракт пропускают газообразный аммиак до полного осаждения комплекса ос-кислот с аммиаком. Осадок отделяют, а жидкость удаляют под вакуумом при температуре не выше 20° С. После изомериза- ции ос-кислот при pH = 8,5...9,5 изо-ос-кислоты экстрагируют в кислой среде при pH = 1...2 растворителем, который не смешивается с водой. После отгон- ки растворителя под вакуумом изомеризованный экстракт сгущают до за- данной концентрации. Таким экстрактом можно охмелять пиво после доб- раживания или регулировать содержание горечи, необходимой для данного сорта пива.
262 Раздел 10 § 10.7. Использование водно-изомеризованного экстракта и эфирного масла хмеля в производственных условиях Технология водно-изомеризованного экстракта хмеля с получением в ка- честве отхода производства эфирного масла, которая осуществляется непо- средственно на пивзаводе, имеет ряд преимуществ перед традиционными технологиями изомеризованных экстрактов хмеля. Она является самосто- ятельным способом добавки хмеля и хмелепродуктов непосредственно в пивное сусло. Во-первых, себестоимость полученного вод но-изомеризованного экс- тракта на 10% ниже, чем при охмелении сусла непосредственно добавкой хмеля или хмелепродуктов в сусловарочный аппарат. Во-вторых, комплексная переработка хмеля с получением не только вол но-изомеризованного экстракта, но и эфирного масла в значительной степе- ни увеличивает эффективность такого производства. В-третьих. получение водно-изомеризованного экстракта при стабильных оптимальных условиях (постоянное значение pH среды = 6,9...7, которого невозможно добиться в сусловарочном аппарате) позволяет получить ста- бильное охмеление сусла с экономией хмеля до 5%. В то же время при непо- средственной добавке хмеля в сусловарочный аппарат получить такие опти- мальные условия изомеризации а-кислот невозможно. Водно-изомеризованный экстракт и эфирное масло из хмеля получают па автоматизированной установке АЭС-1, которая разработана и внедрена на Леннивкомбинатс им. Степана Разина. Основными узлами установки являются дробилка шишек хмеля, экстрактор-изомеризатор и конденсатор эфирного масла. Эфирное масло, получаемое на установке АЭС-1, представляет собой вод- ную эмульсию светло-коричневого цвета. Его используют для изготовления косметических препаратов и моющих средств. Следует особое внимание обратить на производство пива классическим методом, когда сусло охмеляется шишечным хмелем при непосредственной его добавке в сусловарочный аппарат. При этом использование горьких ве- ществ незначительно и составляет 20...30%. С хмелевой дробиной теряется 20...30%, с паром при кипячении сусла — 40...50%, с дрожжами — 10... 15%. Известно, что в хмелевой дробине остается почти все количество [3-кислот, которые не имеют горечи, но образуют при окислении горькие вещества, обладающие приятной горечью. В процессе окисления [3-кислот образуются в основном гулупоны (около 80%) и другие продукты окисления. Раство- римость гулупонов в сусле составляет 35 мг/дм3, а растворимость [3-кислот — только 1,3 мг/дм3.
Технология пищевых продуктов 263 Для использования горьких веществ хмелевой дробины ее экстрагиру- ют раствором щелочи при pH = 10, потом через раствор пропускают воздух для окисления 0-кислот. После этого кислотой доводя т pH экстракта до зна- чения pH затора и добавляют его в сусловарочный аппарат к суслу следую- щего затора. § 10.8. Использование хмеля при производстве напитков Благодаря наличию в шишках хмеля комплекса горьких веществ - по- лифенолов и эфирных масел — его применяют при производстве не только пива, но и других алкогольных и безалкогольных напитков. Так, в ряде стран производят разнообразные напитки типа колы с использованием до- бавки экстрактов хмеля и альпийских трав. В США очень популярным яв- ляется «Рутбир», в состав которого входят экстракты хмеля, лакричного корня, имбиря, кориандра и других растений, а также ряд эфирных масел. Медовые напитки Литвы (Богю, Литовский мидус) содержат экстракты хмеля и ягод можжевельника, которые придают напиткам неповторимый вкус и аромат. С использованием экстрактов хмеля готовят лечебные, лечебно-профи- лактические и оздоровительные напитки, обогащенные за счет хмеля био- логически активными веществами. Слабоалкогольный напиток «Медовуха застольная» — продукт незавершенного молочнокислого и спиртового бро- жения, в состав которого входят сахар, мед, экстракты хмеля и корицы. Заслуживает особого внимания безалкогольный напиток «Здоровье», который получают из сусла любого сорта пива. Полученное охмеленное сусло доводят лимонной кислотой до pH = 4,5, выделяют хмелевую дроби- ну, осветляют и охлаждают до 1...2° С. Затем сусло передают в бродильный аппарат, добавляют дрожжи 0,05% от объема сусла и сбраживают при дав- лении 0,07 мПа. Дображивание напитка проводят при температуре не выше 1...20 С. Длительность дображивания зависит от массовой части сухих ве- ществ в начальном сусле. Так, если массовая часть сухих веществ в начальном сусле составляет 11%, то дображивание проводят 15 суток, при 12% — 20 су- ток, при 13% — 30 суток, при 14% - 35 суток. После дображивания напиток фильтруют на мембранных фильтрах и добавляют для ароматизации эфирное масло хмеля в количестве 10 см3 на 1000 дал напитка. Отфильтрованный ароматизированный напиток направ- ляют в аппараты-сборники (форфасы), откуда он подается на розлив в бутыл- ки под давлением диоксида углерода. Напиток пастеризуют или добавляют в него консервант природного происхождения.
264 Раздел 10 Получет 1ый газированный диетический напиток хороню утоляет жажд\ имеет кисло-сладкий с горчинкой вкус и прия тный аромат хмеля. Количеп- во спирта в таком напитке составляет 0,5...0,6% об. Его преимуществами перед пивом и другими напитками брожения являются высокая калорийность и биологическая ценность за счет наличия в сусле углеводов, незаменимых аминокислот (лейцина, лизина, фенилаланина, изолейцина, валина, треони на) и витаминов как продуктов метаболизма дрожжей. § 10.9. Использование компонентов хмеля при курении О большом вреде табачных изделий для здоровья человека известно дав но, но избавиться от этого зла способен не каждый. Тем более, количество курящих с каждым годом увеличивается. Курят и женщины, и студенты, и дети. Не отказываются от этой вредной привычки даже врачи, педагоги, учителя, которые не должны этого делать в первую очередь для того, чтобы дать положительный пример другим, особенно студентам и ученикам. Главная угроза курения заключается в том, что никотин, содержащийся в табачных изделиях, делает человека своим пленником, прокладывает путь в его организм канцерогенным веществам. В табачном дыме, среди многих идентифицированных в нем соединений, 16 являются канцерогенны- ми. Учеными-медиками установлено, что бензопирен в 100 случаях вызы- вает рак. Кроме того, сам никотин влияет на сосуды, сужая их, в результате чего возникают различные сосудистые заболевания; к тому же он вызыва- ет биологическое старение кожи: она желтеет, появляются глубокие мор- щины. В связи с тем, что отвыкнуть от никотина курящему человеку очень слож- но (а некоторые просто не в силах это сделать), помочь отказаться от куре- ния может замена табака другими идентичными веществами, в которых ме- сто никотина полностью или частично занимают измельченные шишки хмеля, придавая сигаретам приятные ароматические и вкусовые качества. Во Франции уже разработан способ производства папирос из шишек хме- ля без каких-либо синтетических примесей. § 1O.1O. Использование отходов хмеля Сегодня в Украине около 9 тыс. га хмелеплантаций. После сбора урожая в хмелевых хозяйствах накапливаются отходы ручного и машинного сбора хмеля, которые пока не используются (листья, стебли).
Технология пищевых продуктов 265 Исследователями установлено, что в стеблях, представляющих собой целлюлозу природного происхождения, содержится до 13% лубяных воло- кон с большой влажностью, прочностью и эластичностью. С 1 га хмеле- плантации получают до 6 ц волокон хмеля. К отходам хмеля следует отнести также листья, входящие в состав зеле- ной массы, которая образуется при сборе сырья машинами. Листья и стеб- ли могут стать ценным источником полифенолов для медицинских целей, пищевой промышленности, в том числе и для пивоварения. При охмелении пивного сусла шишечным хмелем отходом является хме- левая дробина, которая может быть использована для изготовления карто- на и бумаги. Кроме того, из стеблей хмеля можно получи ть прочное, однородное, свет- ло-бурого цвета волокно, не уступающее по прочности конопляному. § 10.11. Способы хранения хмеля и его компонентов После сбора и сушки хмеля большая его часть хранится в прессованном виде на складах с нерегулируемыми параметрами среды. При хранении хмеля в таких условиях в нем значительно уменьшается содержание ос-кис- лот и [3-фракций, которые играют важнейшую роль в образовании горечи пива. Кроме того, при нерегулируемых параметрах среды хранения хмеля необходимо обращать особое внимание на сохранение хмелевого аромата и цвета шишек, так как эти показатели отражают присутствие и состояние комплекса соединений, обуславливающих хорошие технологические качест- венные показатели хмеля. Начальный светло-желто-зеленый или золотисто-зеленый цвет шишек при их хранении на складах с нерегулируемой средой сохраняется не более полу- года, потом происходит его ухудшение: сначала пожелтение, а при хранении более года — побурение шишек. Чистый аромат хмеля сохраняется до года. Таким образом, хранение хмеля на складах с нерегулируемыми парамет- рами окружающей среды приводит к значительному снижению его качест- венных показателей. Основной причиной ухудшения качества хмеля является окисление его ценных веществ и соединений. Кроме того, повышение температуры и влаж- ности в среде, где хранят хмель, значительно интенсифицирует эти процессы, а поэтому хмель необходимо хранить в складах-холодильниках при темпе- ратуре О...+20 С. К сожалению, и в таких складах потери ценных веществ и со- единений хмеля бывают значительными, что объясняется конструктивны- ми недостатками склада: открытые охлаждающие поверхности находятся
266 Раздел 10 непосредственно в помещении, где хранится хмель: возможнос ть проникно- вения в хранилище большого количества внешнего воздуха при погрузочно- разгрузочных операциях и т. и. Так как кислород воздуха является одним из основных факторов отри- цательного воздействия на хмель, были предложены такие способы хране- ния растительного сырья, как измельчение и упаковка в вакуум-пакеты. Прогрессивным способом следует считать хранение хмеля в регулируе- мой газовой среде (РГС), которое предусматривает регулирование газового состава и его температурно-влажностных параметров. Газовая среда для су- хого хмеля должна устанавливаться так, чтобы она содержала как можно меньше кислорода и паров воды и как можно больше инертного газа, напри- мер азота. В значительной степени эти требования предусматривают способ, разра- ботанный И. И. Богатырчуком и В. А. Домаренким. Способ предусматривает обработку и хранение сухого хмеля в среде азота, который получают из воздуха при помощи газоразделительных элементов на основе полупроницаемых синтетических волокон поли-4-метилпентана (темнлена) диаметром 5...70 мкм. Достоинством этих газоразделительных элементов является то, что они действуют по принципу отборной диффузии газов, которые проходят через мембрану из волокон, интенсивно пропуская диоксид углерода, влагу и кис- лород и почти совсем не пропуская азот. После такого разделения газов азот под давлением направляется в герметизированный склад хмеля. Газовая смесь (диоксида углерода, пара воды и кислорода) проходит сквозь волокна (молекулярный фильтр) в окружающую среду или утилизируется для других целей. В герметизированный склад хмеля (см. рис. 10.1) через газораспределитель- ный коллектор 5 принудительно при помощи компрессора 7 через фильтр 2 и газоразделительные элементы 3 подается газовая смесь с содержанием азота 95% и более и относительной влажностью около 24...25%. В процессе непрерывного прохождения газовой смеси по замкнутому контуру через герметизированный склад хмеля и газоразделительные элементы, вследст- вие диффузии из-за разницы концентрации кислорода в массе хмеля и по- токе, газовая смесь на выходе из склада в начальный период обогащается кислородом. Спустя определенное время несвязанный кислород при помо- щи газоразделительных элементов выводится в атмосферу. Такой же про- цесс происходит и с влажной газовой смесью и диоксидом углерода, моле- кулы которых (в том числе и кислорода) намного меньше молекул азота. В результате молекулярного разделения газовой смеси на газоразделитель- ных элементах 3 содержание азота в герметизированном складе хмеля уве- личивается до 100%. Это значительно снижает окислительные процессы
Технология пищевых продуктов 267 газораспределительный коллектор
268 Раздел 10 в хмеле, создает оптимальные условия для длительного хранения хмеля и его ценных веществ и соединений. Для реализации этого способа в промышленных условиях можно ис- пользовать как стационарные, так и надувные пленочные хранилища, изго- товленные из практически непроницаемой для воздуха пленки толщиной 150...200 мкм. Предложенный способ хранения хмеля и конструкции хранилища с мемб- ранными волокнами газоразделительных элементов (молекулярными фильтрами) доступен как хмелевым хозяйствам, так и пивоваренным заводам. Они могут быть использованы также для хранения чая, сахара, сухих мо- лочных продуктов и т. п. Преимуществом разработанного способа является то, что сырьем для по- лучения азота является атмосферный воздух. Сама установка прос та и не- дорога по сравнению с другими. Контрольные вопросы: 1. Общая характеристика и химический состав хмеля. 2. Лечебные свойства хмеля и его компонентов. 3. Физико-химические свойства основных компонентов хмеля. 4. Заготовка хмеля. 5. Использование хмеля в промышленности. 6. Использование хмеля при производстве напитков. 7. Способы хранения хмеля.
Технология пищевых продуктов 269 Раздел 11. ТЕХНОЛОГИЯ ВИН И КОНЬЯКОВ § 11.1. Сырье для получения вин и коньяков Основным сырьем для получения вин и коньяков является виноград, имеющий важное народнохозяйственное значение. Вкусовые качества и питательная ценность винограда обуславливаются содержанием легкоус- ваиваемых сахаров — фруктозы и глюкозы. В зависимости от сорта, клима- тических обстоятельств и условий выращивания винограда их накапливает- ся от 10 до 30%. По энергетической ценности 1 кг винограда составляет 700...800 ккал, который может обеспечить 25...30% суточной потребности че- ловека в энергии. Кроме фруктозы и глюкозы, в ягодах винограда содержится ряд органи- ческих кислот — винная, яблочная, лимонная, янтарная, щавелевая и др. Они улучшают аппетит и переваривание пищи, предотвращают образование кам- ней в почках. При брожении виноградного сусла органические кислоты вы- полняют основные функции питания клеток дрожжей. Кроме того, виноград содержит витамины группы В, витамин С (аскорби- новая кислота) и др.; микроэлементы — калий, кальций, натрий, фосфор, маг- ний, сера, железо и др.; биологически активные вещества — аминокислоты, фитонциды, а также ароматические, дубильные и фенольные соединения. Пектиновые вещества, в значительном количестве содержащиеся в кожу- ре ягоды винограда, связывают в нерастворимые соли радиоактивные ме- таллы и выводят их из организма человека. Важнейшим биологическим свойством винограда является очень выра- женная его полярность, предопределяющая сильный рост виноградной лозы в высоту. Благодаря этому, быстро растут и корни винограда, проникая до 100 см в грунт. Вторым свойством оптимального роста виноградной лозы является плос- костная полярность всех ее органов, которая обуславливает лучшее размеще- ние их в ограниченном пространстве лесной группировки и лучшее исполь- зование грунта корнями. Виноградное растение характеризуется также значительной силой всех вегетативных частей, прежде всего большой всасывающей силой корневой системы. Все это способствует интенсивному росту побегов и корней в длину, оптимальному снабжению веществами вегетативных и генеративных орга- нов, достаточной сочности стеблей и наливанию ягод. Чтобы получить высокий и качественный урожай винограда, необходи- мо знать биологические закономерности самого растения, его морфологию, анатомию и жизненные биологические процессы преобразования веществ на клеточном и молекулярном уровнях.
270 Раздел 11 Очень важные жизненные функции выполняет корневая система виногра- да. Она полнос тью обеспечивает рас тение водой с растворенными в ней мине- ральными веществами. К важным функциям корневой системы винограда относится также превращение углеводов в аминокислоты и осуществление первичного синтеза белка. В скелетных корнях углеводы, поступающие из листьев, превращаются в сахара и разные органические кислоты, содейст- вующие развитию и накоплению в прикорневом слое грунта полезных для самого растения микроорганизмов (бактерий, грибов и т. и.). Вследствие жиз- недеятельности этих микроорганизмов труднодос тупные для растения ве- щества превращаются в легкодоступные формы. Одним из важнейших органов надземной части винограда является сте- бель, который биологически связывает корни, ягоды и листья. От корней но стеблю к листьям и ягодам поступает вода и растворенные в ней мине- ральные вещества, а из листьев к корням — продукты фотосинтеза. Скорость роста стеблей, ягод и листьев зависит от сорта винограда, по- лярности, направления побега относительно силы тяготения, всасывающих сил. физиологической влажности, корневого давления, состава грунта и эко- логических условий. Среди экологических факторов, влияющих на скорость роста винограда, в целом следует отметить температуру, воздух, достаточ- ное обеспечение питательными веществами, освещение и наличие в почве вредных соединений. Оптимальная температура для роста винограда состав- ляет 25...30° С. Для интенсивного роста винограда необходимо оптималь- ное количество в почве азота, фосфора и калия. Самым главным органом виноградного растения является лист, выполня- ющий чрезвычайно важные функции для роста и созревания ягод — фото- синтез, транспирацию и дыхание. На рост и развитие листьев интенсивно влияют свет, влажность и состав почвы и воздуха. В целом, производительность и интенсивность ассимилирующей деятель- ности листьев зависит от таких факторов, как освещение, возраст, величина общей поверхности поступления диоксида углерода, достаточное количество воды с минеральными веществами и отток ассимилянтов, а также количество нормально функционирующих хлоропластов в клетках тканей и температу- ра воздуха и почвы. Влияние освещения на ассимиляцию столь значительно, что при одной продолжительности периода ассимиляции (14 ч) количество произведен- ного листьями на 1 м2 поверхности крахмала на южной стороне куста на 80% больше, чем на северной. Своевременная обработка почвы и внесение органических удобрений помогают развитию виноградной лозы, увеличивают содержание диоксида углерода в воздухе и соответственно повышают интенсивность фотосин- теза.
Технология пищевых продуктов 271 Наряду с фотосинтетической деятельностью. листья винограда дышат, в результате чего сложные органические соединения, главным образом саха- ра, в присутствии кислорода распадаются на СО2 и воду, выделяя при этом значительное количество энергии, которая полностью используется расте- нием для его жизнедеятельности. Количество воды, испаряемой листьями винограда, довольно значитель- но и зависит от сорта и климатических условий выращивания винограда. При оптимальных условиях его выращивания один куст за сутки может ис- парять 1,5 л воды. В процессе природного размножения винограда косточками вступление его в плодоношение наступает на 5...7-й год и позже. При размножении ви- нограда черенками или одногодичными саженцами первое плодоношение наступает на 3...4-Й год после посадки. Форма гроздей винограда бывает конической, цилиндрической, цилин- дрическо-конической, яйцеобразной, ветвистой и др. Размер грозди зави- сит от сорта и внешних условий. Длина составляет 6...30 см и больше. Ягоды культурных сортов винограда разнообразны по форме и размеру, которые могут изменяться в зависимости от условий среды и способов агротехники. По форме ягоды винограда бывают яйцеобразные, округлые, овальные, сжатые по оси, обратно-яйцеобразные, продолговато-выгнутые и др. У культурных сортов винограда ягоды имеют разнообразную окраску, ха- рактерную для каждого сорта. Цвет ягод обусловлен красящими веществами, находящимися в клетках кожуры и мякоти. Вкус ягоды винограда отличает- ся высокой или низкой сахаристостью и кислотностью. Соединения, при- дающие вкус и аромат, находятся в клетках ягоды вместе с красящими со- единениями в кожуре. Виноградная ягода состоит из кожуры, мякоти, периферических сосудов и семян. Клетки молодых ягод содержат хлорофилл, который характеризует их способность осуществлять фотосинтез. Количество органических веществ, образовавшихся в результате ассимилирующей деятельности, составляет 20% от общего количества ассимилянтов, необходимых для роста ягод. При выращивании высококачественного винограда следует придержи- ваться следующих экологических требований: 1. Для оптимального развития винограда необходимо подбирать регио- ны с теплым или жарким летом и умеренной холодной зимой. 2. Нужно обязательно учитывать, что климатические условия и состав почвы определяют подбор сортов, систему ведения культуры, технологию выращивания, урожайность винограда, направление его переработки (сто- ловый, переработка на сухие вина или коньяки, соки и т. и.), качество вино- град-но-винодельческой продукции и социально-экономические показате- ли области.
272 Раздел 11 3. Чрезвычайно важным энергетическим фактором в жизнедеятельное ти винограда является свет, обуславливающий фотосинтез во всех зеленых частях растений. Только при эффективной освещенности кустов можно полу- чить высококачественный столовый и технический виноград. 4. Необходимо создавать оптимальные условия освещения кустов вино- града за счет: а) правильного выбора участка иод виноградник (склоны южных экспо- зиций); б) рационального размещения рядов (с юга на север) и кустов в ряду; в) хорошо разветвленных формирований; г) тщательного подвязывания плодовых стрелок и зеленых побегов; д) удаления лишних побегов. 5. Нужно соблюдать оптимальную влажность почвы (сумма осадков — 800 мм в год) и воздуха (не ниже 60%). Эти важные экологические факто- ры предопределяют долговечность и урожайность винограда. Радикальным способом улучшения водного режима в виноградниках являет- ся орошение, позволяющее повысить морозостойкость растений и эффективно реализовать их потенциальные возможности плодоношения, стабилизировать урожай винограда, создать высокопроизводительные долговечные насаждения. Но следует учитывать, что в период созревания троздей резкое повышение уров- ня влаги в почве приводит к массовому растрескиванию и загниванию ягод. Технология выращивания привитых и вегетативных саженцев, способы раз- множения винограда, выращивание корнесодержащих саженцев, закладывание виноградников и уход за молодыми насаждениями, формирование и обрезание кустов винограда, операции с зелеными частями куста, обработка почвы и при- менение гербицидов в виноградниках, машины, орудия и устройства для обра- ботки почвы, удобрения и орошение виноградников, защита виноградных растений от болезней и вредителей, собирание урожая, обновление и реконст- рукция виноградных насаждений, культура столового и технического виногра- да, хранение ягод винограда, ампелографические признаки сортов (агробиоло- гическая и технологическая характеристики, название сорта, морфологические признаки и др.), пути улучшения ассортиментов винограда, генеративная, кло- новая, генная, массовая и фитосанитарная селекция винограда, районирование и специализация виноградников Украины освещены в учебнике М. О. Ду- дочника, М. М. Кузнеца и др. Виноградарство. — К.: Урожай, 1999. — 285 с. При подборе сортов для посадки необходимо выбирать наиболее пер- спективные, учитывать их хозяйственные свойства (урожайность, качест- венные показатели продукции, биологические особенности и пригодность к естественным условиям данной местности). Требования к сортам винограда базируются на особенностях тех типов и марок вин, для приготовления которых они могут быть использованы.
Технология пищевых продуктов 273 Столовые и десертные марочные вина выпускаются, как правило, сортовыми и для них сорт винограда является основой будущего качества вина. Даже для вин типа мадеры, портвейна, хереса, малаги, марсалы, кагора, где техно- логия сглаживает сортовые особенности, значение сорта весьма велико. При подборе сортов винограда для переработки необходимо учитывать сроки созревания, чтобы не создавать перегрузки в процессе переработки ви- нограда. Правильный подбор сортов разрешает равномерно распределять по все- му сезону виноделия эффективность переработки винограда. Анализ группы технических сортов винограда показывает, что в производственных насажде- ниях преобладают сорта поздних сроков созревания. Но это перегружает заво- ды первичного виноделия во второй половине сезона переработки винограда. Практика показывает, что поздние сроки созревания не обеспечивают получения продукции высокого качества. Возможность густых атмосфер- ных осадков, которые приводят к загниванию, и ранних заморозков застав- ляет ускорять процесс переработки винограда чаще всего в ущерб качеству будущего вина. Поэтому при подборе сортов необходимо учитывать, чтобы в посадки вошли сорта раннего, среднего и позднего сроков созревания. Основные качественные сорта имеют свои особенности технологии. Поэто- му для правильного использования сорта стоит задуматься о разработке сорто- вой технологии, характеризующейся приготовлением вина из винограда дан- ного сорта, который более полно учитывает особенности и специфику сорта. Особое внимание следует обращать на сроки сбора винограда. Сбор не- дозревшего винограда резко снижает качество вина негармоничностью вку- са, слабоароматичностью и плохой стойкостью к помутнениям. Качество вин и их ассортимент формируется в основном на заводах пер- вичного виноделия. Определяющим фактором является сахаристость ви- нограда, который поступает для переработки на вино. Рекомендуется разбивка всех технических ампелографических сортов на 5 групп по направлению использования и по качеству получаемой из них продукции. Такая разбивка может быть положена в основу при определении закупочных и задаточных цен на виноград для промышленной переработки и должна стимулировать дальнейшее расширение посадок высококачест- венных сортов. Высококачественные показатели винограда и получаемого из него вина достигаются только при создании оптимальных почвенно-климатических ус- ловий для данного сорта винограда. Основным физико-географическим фак- тором, определяющим качество продукции, является климат. Жаркий кли- мат благоприятно влияет на накопление веществ, но вместе с тем снижает кислотность, особенно содержание яблочной кислоты. В районах с недоста- точным количеством тепла виноград имеет пониженное содержание сахаров и повышенную кислотность. 18-8-913
274 Раздел 11 В среднетепло.м климате выращивают виноград для переработки на е го новые вина, виноградные соки, шампанские и коньячные виноматериалы, а в жарком климате создаются благоприятные условия выращивания вино- града для производства высококачественных крепких и десертных вин. На качество винограда и вин влияет также экспозиция виноградников (на холмах, равнине) и высота их над уровнем моря. Для каждого микрорайона и каждого сорта винофада есть оптимальные условия и свой состав почв. Содер- жание извести в почве влияет на получение высококачесгвенных белых столо- вых и шампанских виноматериалов, а также тонких коньячных виноматериалов. Минеральные удобрения для виноградников по-разному влияют на ка- чество винограда и вина. Только азотный подкорм и повышенная доза азотно- го удобрения содействуют увеличению кислотности винограда. Калийный подкорм и повышенные дозы калийного удобрения, напротив, снижают кислотность винограда. Полное комплексное удобрение не влияет на кис- лотность, сохраняя сортовые особенности винограда. Количество антоцианов увеличивается при воздействии калийных и фос- форных удобрений и уменьшается при излишке азотного удобрения. Для про- изводства белых столовых вин необходимо избегать использования вино- града, выращенного на почвах с повышенным количеством азота. При этом вино будет обогащено азотом, склонно к исреокислению и неустойчиво к бел- ковым помутнениям. Однако виноматериалы, обогащенные азотом, позво- ляют получить высококачественные коньячные спирты и мадеры. Калийные удобрения вызывают повышение сахаристости винограда и уменьшение связанной кислотности. При этом содержимое калия в вине увеличивается. В целом, калийные удобрения укрепляют оболочку ягод ви- нограда и делают ее более стойкой к грибковым заболеваниям. Отмечено положительное влияние на качество винограда микроэлемен- тов — бора, марганца, молибдена и др. Марганец и бор увеличивают сахарис- тость ягод винограда на 1,54...1,7% и в то же время снижают кислотность. Доказано, что эти микроэлементы содействуют накоплению в ягодах вино- града антоцианов, увеличивают содержание ароматических веществ, кото- рые, в свою очередь, повышают дегустационную оценку вина. При внекорневом подкорме винограда кобальтом и цинком содержимое сахара в соке ягод повышается на 2%, по сравнению с контролем. Изучая влияние разных агротехнических факторов на качество винограда того или другого сорта и вина, получаемого из этого винограда, необходимо стремиться к тому, чтобы основы качества вина данного типа закладыва- лись в винограднике путем соответствующих агротехнических приемов. По внешнему виду виноград свежий технический машинного сбора должен представлять собой смесь целых и раздавленных ягод и гроздей одного ампелографического сорта с нормированной примесью листьев и побегов виноградного растения.
Технология пищевых продуктов 275 § 11.2. Пищевые и лечебные свойства вин Наличие полезных компонентов во всех типах вин определяется исход- ным сырьем - виноградом и продуктами жизнедеятельности дрожжей, ко- торые размножаются и активизируются при биотехнологических процес- сах сбраживания виноградного сусла и мезги. Углеводы вина представлены в основном глюкозой и фруктозой. Их концентрация в сухих винах составляет до 0,3%; в полусухих - до 3%; по- лусладких до 8%; сладких - до 20%; ликерных — до 35%. В соответствии с этим, энергетическая ценность данных вин разная — от 600 ккал/дм в су- хих до 1500 ккал/дм в десертных. Особую роль в винах играют пектиновые вещества, выводящие из орга- низма радиоактивные элементы стронция и цезия. Радиопро секторное дей- ствие имеют также фенольные вещества вина. Органические кислоты придают вину кисловатый вкус, помогают пи- щеварению, усиливают аппетит. Их концентрация составляет 5... 100 г/дм. Особенно много винной, яблочной и молочной кислот, каждая из которых играет особую роль в формировании свойств вина. Концентрация этилового спирта в сухих винах составляет 9... 14,0%, в де- сертных и крепких — до 20%. Учитывая место и роль алкоголя в питании, до- казано, что взрослый человек не должен выпивать в день больше 1...2 бокалов натурального сухого вина с учетом индивидуальных особенностей организма. В игристых винах содержится диоксид углерода. При разумном упо- треблении этих вин СО2 возбуждает дыхательный центр, стимулирует кро- вообращение, расширяет сосуды мозга. Летучие соединения — эфирные масла, сложные эфиры, альдегиды и аце- тали не только формируют букет вина, но и снижают кровяное давление, тонизируют нервную систему. В небольшом количестве в вине содержится глицерин, который образуется при брожении сусла. В организме человека он входит в состав жиров. В вине содержится более 20 макро- и микроэлементов. Их общая кон- центрация составляет 2...3 г/дм/ Из катионов преобладает калий, из ио- нов — фосфаты, главным образом в виде органических соединений. Их состав и количество может изменяться в зависимости от сорта винограда, химичес- кого состава почвы, технологии и оборудования. Комплекс витаминов группы В, РР, биотина, пантотеновой кислоты срав- нительно небольшой, но ценность этого витаминного комплекса в оптималь- ном соотношении с другими компонентами значительна. Из всей группы алкогольных напитков вино в наибольшей степени имеет тонизирующие и исцеляющие свойства. Оно имеет также пищевое и фар- макологическое направление. Лечебно-профилактические и диетические 18*
276 Раздел 11 свойства вин подтверждены многовековой нс горней виноделия. Умеренное потребление легких сухих, особенно красных, вин снижает риск сердечно сосудистых заболеваний на 25...45%, а риск инсультов — на 50%. Легкое виноградное вино входит в рацион питания долгожителей Гру- зии, достигших в наше время возраста до 140 лет. В мировой практике су- ществует немало сведений и о бактерицидных свойствах виноградных вин. § 11.3. Технология вина Вино является одним из древнейших алкогольных напитков, которое изго- тавливали в основном из винограда. Характерным доказательством давней культуры виноделия является настенная живопись в Египте, а также памятки письменности. Все это свидетельствует о том, что 6...7 тыс. лет назад в долине Нила виноград культивировался в виде вертикальной шпалеры. Найдены изо- бражения людей, которые обрабатывают виноградники, собирают урожай и перевозя т его на переработку. Грозди давили, а сок отделяли на специальных прессах. Потом сок сбраживали на диких дрожжах, отстаивали, перелива- ли, а готовым вином наполняли амфоры и хранили в холодных подвалах. Из Египта и Греции культура виноградарства и виноделия пришла в За- падную Европу, где существовали замечательные климатические условия для их развития. В начале I века н. э. Франция считалась страной с самостоятельной куль- турой выращивания винограда и технологией вина. В середине II тысячеле- тия определились основные выдающиеся винодельческие районы Фран- ции — Шампань, Бордо, Бургундия и др., где виноградарство и виноделие особенно интенсивно развивались в конце XVII — начале XVIII века. Виноградарство и виноделие в Крыму было хорошо развито в конце VI века до н. э. Найдены оборудование и резервуары, что свидетельствует о высоком уровне развития этих культур и технологий в Херсонесе, Панти- капее, а также в Ольвии, на берегу Бугского лимана и в других городах юга нынешней Украины. В развитии виноградарства и виноделия Украины и России выдающую- ся роль сыграла научно-исследовательская и практическая деятельность Никитского ботанического сада, С 1828 г. его виноградники были местом, где культивировались лучшие сорта винограда, а научно-исследователь- ский институт винограда и вина «Магарач» стал научным центром, кото- рый решал основные проблемы в этом направлении. Сегодня виноградарством и виноделием занимаются во многих странах мира на всех пяти континентах. Наибольших успехов в этом направлении достигли Франция, Италия, Испания, Португалия, Аргентина, США, Гер- мания, Австралия, Словакия, Украина и Россия.
Технология пищевых продуктов 277 Площади виноградников в мире составляют около 10 млн га. а произ- водство винограда - 60 млн т. Из этого количества около 10% направляют- ся на потребление в свежем виде, 6% - на производство изюма и более 80% перерабатывается на вино. «Это 303,45 млн л, из которых 80% производят в Европе, 14% - в Америке, 5% - в Африке, 0.5% — в Азии и Австралии. Важным показателем, который характеризует социальный уровень разви- тия той или иной страны, является потребление вина. За последнее десяти- летие этот показатель составил: во Франции — около 100 л/чел. в год; в Ита- лии — около 70; в Греции -- 40; в США — 10; в странах СНГ - 6. В ведущих винодельческих странах мира (Франция, Италия, Германия и др.) производится и потребляется до 90% столовых вин. Это древняя, сформированная веками, традиция народов этих стран. Крепленые вина вы- пускаются в очень ограниченном количестве и, как правило, отправляются на экспорт в северные регионы. Следует также отметить, что во Франции оди- наковым спросом пользуются белые и красные столовые вина; фактически они производятся в равных количествах. В связи с высокой биологической ценностью красных столовых вин, особенно эффективностью при лечении лучевой болезни, их производство и потребление во многих странах мира, в том числе и в Украине, увеличено до 40.„50%. Посадки новых виноградников также пополняются преимуще- ственно красными сортами винограда. Это Каберне-Совиньон, Мерло, Са- перави, Рубиновый, Магарач и др. § 11.4. Вклад отечественных ученых в развитие виноделия и подготовку кадров В развитие виноградарства и виноделия в нашей стране большой вклад внес ученый, организатор и специалист-винодел, князь Лев Сергеевич Голицын. Основная деятельность его была направлена на закладку новых вино- градников и приведение в образцовое состояние старых, на производство игристого вина бутылочным способом и подготовку высококвалифициро- ванных специалистов-виноделов. Князь Л. С. Голицын был большим знато- ком вин: его репутация была высока и известна во всей Европе. На всемирной выставке вин в Париже он был постоянным Президентом дегустационной комиссии по виноделию, а шампанское Голицына завода «Новый свет» бы- ло удостоено высшей награды «Гран-При». Феномен этого великого специ- алиста, организатора и мыслителя несет в себе характерные особенности исторического прогресса развития виноградарства и виноделия сегодня. К ученым в области виноградарства и виноделия в научной и педагогичес- кой деятельности следует отнести также С. И. Охременко, М. А. Ховренко,
278 Раздел 11 М. А. Герасимова. А. А. Преображенского. А. А. Егорова. С. О. Мельника Н. Г. Саришвилн. Г. Г. Валуйко, В. Г. Чержикову, В. А. Загоруйко, II. М. Пав лснко, Е. II. Шольца-Куликова, А. М. Авидзба, В. Н. Ежова. В. II. Иванченко, А. С. Макарова. II. II. Бурьян. С. А. Китковскую, В. А. Домарецкого. В. II. Зин чснко, В. А. Русакова и др. § 11.5. Общие требования к технологии вина Технология виноградных вин состоит из таких основных стадий: получе- ние виноградного сусла, обработка и выдержка вин. Все технологические схе- мы переработки винограда на сусло сводятся к двум основным способам: «но белому» способу и «по красному» способу. «По белому» способу переработка винограда как белых, так и окрашенных сортов осуществляется целыми фоздья- ми или с предварительным измельчением. Полученные виноматериалы имеют белый или розовый цвет. При переработке винограда любой окраски «по крас- ному» способу виноматериалы имеют в основном красный пли розовый цвет. Переработка винограда «по белому» способу предусматривает ряд при- емов, которые исключают чрезмерный переход в сусло экстрактивных и красящих веществ кожицы, которые ухудшают качество белых вин. Этим ci ю- собом получают белые натуральные вина, шампанские, коньячные и херес- ные виноматериалы. Свежий виноград должен быть переработан в течение 4 часов после его сбора, не позднее. Доставленный на завод виноград направляют на измель- чение, в результате которого получают мезгу. От мезги отделяют сусло-са- мотек — ценнейшую фракцию, из которой получают высококачественные вина. Для полного выделения сусла мезгу прессуют на механических прес- сах, в результате получают сусло I, II и III фракций прессования. Сусло I фракции прессования полностью или частично направляется на производство марочных вин. Сусло II и III фракции прессования — на по- лучение ординарных крепких вин. Полученное виноградное сусло осветля- ют путем отстаивания с целью удаления взвешенных частиц. В процессе от- стаивания сусло обрабатывают диоксидом серы для предупреждения окислительных процессов и развития посторонних микроорганизмов. Осветленное и обработанное сусло направляют на сбраживание чистой культурой винных дрожжей при оптимальной температуре 14...18° С. В ре- зультате биотехнологических процессов брожения получают молодое вино. При переработке винограда на вино «по красному» способу стараются из- влечь из твердых компонентов виноградной грозди как можно больше экст- рактивных, красящих, фенольных и ароматических веществ. Для этого после измельчения винограда мезгу настаивают, проводят нагревание, спиртование
Технология пищевых продуктов 279 и брожение на мезо* при (емпературе 26...30 С. "По красному» способе гото- вят красные натура.шные вина, крепкие специальные вина (портвейн, мадера, марсала), все наименования десертных вин. некоторые марки розовых и жел- тых вин. Полученное «по красному» и «но белому» способу молодое вино направля- ется на выдержку, в процессе которой формируется вкус и букет, характер- ные для вина данного типа. При атом выпадают в осадок неустойчивые соединения и значительно!' количество микроорганизмов, вино осветляется и становится стойким к по- мутнениям. Для выдержки молодого вина применяют разные технологические емкос- ти: деревянные бочки, большие металлические аппараты, бутылки. При вы- держке в деревянных бочках между вином и воздухом происходит газооб- мен, а также экстракция вином из дерева фенольных и ароматических соединений, которые ускоряют созревание вина. В процессе выдержки вина проводят переливки и доливки. Цель перели- вок — отделить осветленный виноматериал от осадка и обеспечить доступ кислорода для формирования и созревания вина. Цель доливок — исключить образование над вином свободного воздушного пространства, которое мо- жет вызвать окисление ценных компонентов вина и развитие аэробных мик- роорганизмов. Крепкие вина доливают 2 раза в год, десертные — 1 раз в месяц, натуральные — не реже 1 раза в педелю. В бутылках проводят выдержку только коллекционных вин. Все вина, поступающие в торговлю, должны быть прозрачными и стабиль- ными. Для придания винам этих свойств применяют разные виды обработки: физические, физико-химические, химические и биохимические. К физичес- ким способам обработки относятся центрифугирование, фильтрование и тер- мическая обработка. Физико-химический метод осветления и стабилизации вин предусматривает оклейку (добавка в вино желатина, рыбьего клея, яич- ного белка, казеина или бентонита и диоксида кремния). Оклейка вина ускоря- ет оседание мутных компонентов (белков, фенольных веществ, полисахаридов). Химическая обработка вина проводится с целью удаления из него избыточно- го содержания ионов металлов. Биохимическая обработка — применение ферментных препаратов пектолитического и протеолитического действия. Для обеспечения кондиционности вин используют эгализацию, ассамб- ляж и купажирование. Эгализация — смешивание молодых вин одного сор- та для обеспечения их однородности. Купажирование — смешивание вин из разных сортов винограда, вин разных типов, виноматериалов и других компонентов (спирта, вакуум-сусла). Ассамблирование - объединение ма- лых партий готового вина в большие в пределах одного сорта, но получен- ных из винограда с разных виноградников.
280 Раздел 11 Прием виноград;! (взвешивание, отбор средней пробы) I , Дробление яюд I------с отделением I । ! греонеи | L---------- J----------------~ Белые виноматериалы Сульфитация мезги Красные виноматериалы Рис. 11.1. Принципиально-технологическая схема получения виноматериалов для натуральных вин
Технология пищевых продуктов 281 Рис. 11.2. Технологические стадии получения виноматериалов для белых и красных вин специального типа По окончанию установленного срока выдержки вино разливают в бутылки. На рис. 11.1 показана принципиально-технологическая схема получения виноматериалов для натуральных вин. Стадии получения специальных типов вин приведены на рис. 11.2.
282 Раздел 11 § 11.6. Технология виноградного сусла Сегодня большое кол и чес i во типов и марок виноградных вин связано с многообразном выращиваемых сортов винограда и особыми в каждом ви- нодельческом регионе экологическими условиями, а также национальны- ми традициями технологии сусла и вина. Одной из наиболее ответственных операций в технологическом процессе изготовления виноматериалов является измельчение винограда. Эта опера- ция в значительной мере определяет качество получаемого сусла и вина. Цель измельчения винограда - разрушение кожицы ягод для максималь ного выхода сока, который! характеризуется повреждением протоплазмы клеток в верхнем слот' ягод и увеличением по проницаемости. В существу- ющих дробилках это достигается путем механического влияния: раздавли- вание, измельчение, разбивание ягод винограда с обязательным отделением гребней. Это валковые1 или центробежные дробилки, кочорыг* широко при- меняются в виноде. чьческой промышленности. Измельченный виноград (мезга) поступает в мезгонриемник, который расположен под дробилкой. Оттуда, по мере заполнения мезгоприемпика, мезга поршневым насосом перекачивается в стекатели в автоматическом режиме. В винодельческой промышленности применяются стекатели разных конструкций: периодического (корзиночного) и непрерывного (секционно- шнекового) действия. Производительность стекателя непрерывного дейст- вия составляет 20...30 т/ч, а выход сусла — около 60 дал/т. После отбора на стекателях сусла-самотека мезга поступает в шнековый пресс непрерывного действия для отделения прессовых фракций сусла, ко- торые направятся на изготовление крепких вин. Выход сусла из 1 т вино- града зависит от многих факторов: почвенно-климатических условий про- израстания, сорта винограда, времени года, применения агротехники, технологии переработки и типа оборудования, степени зрелости виногра- да, потерь при транспортировке и переработке винограда и других фак- торов. Дальнейшей технологической операцией в виноделии является отстаива- ние сусла в специальных аппаратах и декантация осветленной массы. При от- стаивании из сусла удаляются муть, микроорганизмы (частично), окислитель- ные ферменты и части тканей виноградной ягоды, которые отрицательно влияют на вкусовые качества вина. Эффективное и качественное осветление сусла перед брожением явля- ется одним из важнейших технологических приемов, которые влияют на качественные показатели конечных продуктов. При отстаивании сусла следует предотвращать его забраживание, при ко- тором процесс осветления нарушается. Для предупреждения забраживания
Технология пищевых продуктов 283 смела при отстаивании необходимо сннжа!ь температур) до 10...12 С, до- бавлять диокиси.i серы в дозах 50...75 мг дм . Заполнение аппарата суслом при его отстаивании не должно превышать 3 ч. а сам ироцесс отс таивания продолжается I £..16 ч. После чего осветлен- ное сусло декан тируют перекачиванием в бродильный аппарат, откуда от- бирается проба для анализа на сахар и титруемую кислотность. Вино из хорошо отс тоявшегося сусла, как правило, имеет развитый аромат, гармоничный вкус, высокую прозрачность и повышенную стабильность. В институте «Магарач» разработана новая технология осветления сусла диоксидом кремния с последующей флотацией осадка, который удаляется с поверхности сусла с помощью скребка. Новая технология дает высокое качество осветления виноградного сусла. С тепень осветления сусла влияет на скорость и качество брожения. При об- работке сусла ферментными препаратами пектолитического действия оно имеет высокую степень осветления, брожение протекает более плавно, без сильного вспенивания, а температура поднимается не очень высоко, что особенно важно при сбраживании в больших аппаратах. § 11.7. Биотехнологический процесс брожения сусла в виноделии В процессе спиртового брожения из глюкозы и фруктозы внутри и на поверхности клетки дрожжей образуется два главных продукта — этиловый спирт и диоксид углерода, а также промежуточные вторичные продукты: глицерин, янтарная кислота, уксусная кислота, ацетальдегид, бутилен-гли- коль, лимонная кислота, пировиноградная кислота, эфирные и сивушные спирты (изоамиловый, изопропиловый, бутиловый и др.). Наиболее легко сбраживаются глюкоза и фруктоза, медленнее — манноза и галактоза, сахароза сбраживается с помощью фермента инвертазы, кото- рый всегда присутствует в дрожжах. Винные дрожжи имеют способность сбраживать высокие концентрации сахара (до 60%) и выдерживают высокие концентрации спирта (до 14... 16% об.). На образование вторичных продуктов брожения в процессе сбражива- ния сусла влияют также температура, исходный состав сусла, содержание в сусле аминокислот и витаминов, возраст и раса дрожжей и др. В процессе спиртового брожения сусла происходит и яблочно-молочное брожение, свойственное большинству столовых вин. Успешное протекание яб- лочно-молочного брожения считается необходимым условием для немецких рейнских вин, которые имеют высокую кислотность, и французских красных бордосских вин. Без яблочно-молочного брожения не было бы замечательных
284 Раздел 11 гонких вин Бордо. Бактерии яблочно-мо. ючного брожения факхльтаг ивные анаэробы. способные размножаться и проводи! ь я б. к >ч но-мол очное броже- ние в винах как без доступа воздуха (в бутылках, закрытых аппаратах), так и при его доступе. При высокой кислотности виноградного сусла необходимо использовать разные способы кислотопонижения. Для обеспечения стабильности вина и его гармоничноегп необходимо в первую очередь снижать концентрацию яблочной кислоты, которая биологически нестабильна, придает винам гру- бость и снижает их вкусовые свойства. Основной особенностью спиртового брожения в больших аппаратах яв- ляется чрезмерное повышение температуры сусла, которое бродит (за счет тепла, выделяющегося при атом). Виноградное сусло включает эфирные мас- ла, которые создают со временем основу букета вина. ЕЗ процессе брожения пузырьки диоксида углерода, проходя сквозь слои жидкости, насыщаются парами эфирных масел и выносят их в атмосферу. Дем выше температура брожения, тем большее количество ароматических веществ выносится в ai - мосферу с СО2- Снижение температуры брожения способствует сохране- нию ароматических веществ в вине. Кроме того, при повышенных температурах брожения отмершие дрож- жевые клетки скорее подвергаются автолизу, вследствие чего виноматери- ал обогащается азотистыми веществами. Это увеличивает склонность вин к белковым помутнениям и микробиологическим заболеваниям. Температура брожения виноградного сусла существенно влияет на ско- рость сбраживания сахаров, химический состав получаемого вина и на его качество. Вина, полученные путем медленного сбраживания сусла, прохо- дящего при низкой температуре, отличаются свежим и чистым сортовым ароматом, гармоничным тонким вкусом. Температурный оптимум размно- жения дрожжей лежит в пределах 22...30° С. Минимальной температурой, при которой дрожжи сохраняют свою жизнедеятельность, считается 8° С. Одним из основных факторов, определяющим качество столового вина, яв- ляется гармоничное содержание в нем эфирных масел винограда, альдеги- дов, летучих кислот и органических, азотистых веществ (особенно аминного азота), ферментов и некоторых других веществ. Большое влияние на обмен веществ во время брожения сусла, а также на образование и активность фер- ментов имеет значение pH среды, температура брожения и степень аэрации сусла. Сусло и вино характеризуются значительным содержанием азотистых веществ, представленных белками и продуктами их гидролиза: пептидами, пептонами, аминокислотами, а также амидами и аммиаком. Азотистые ве- щества во время брожения и формирования вина играют чрезвычайно важ- ную роль. Во-первых, они являются необходимым питанием для дрожжей
Технология пищевых продуктов 285 и бактерии, а во-вторых, они улучшают ароматически!' и вкусовые качест- ва вина в процессе его формирования и созревания. Регулятором содержания азотис тых веществ в виноматериалах является температура брожения сусла. Брожение при температуре 14... 18е С дает воз- можность получи ть виноматериалы с минимальным содержанием азотистых веществ. Повышение температуры брожения вызывает увеличение количест- ва азотистых веществ (в первую очередь аминного азота) в результате отми- рания и автолиза дрожжевых клеток. При снижении температуры брожения (ниже 10е С) содержание азотистых веществ в виноматериалах увеличивается. Практикой доказано, что переливка виноматериалов в конце брожения с аэрацией заметно оживляет деятельность дрожжей и помогает в большинст- ве случаев предотвратить недоброды. В открытых бродильных аппаратах (с до- ступом воздуха) дрожжевых клеток всегда больше, чем в закрытых (без до- ступа воздуха). Так, при брожении в закрытых аппаратах в 1 мл сусла содержится 50 мл и клеток, а при брожении в открытых — 100 млн клеток. Таким образом, аэрация бродящего сусла дает возможность регулировать количество дрожжевых клеток и тем самым усиливать скорость брожения. Охлаждение бродящего сусла проводится с помощью искусственного холода. Затраты холода на процесс брожения при изготовлении ординарных белых столовых вин (режим брожения 25...28° С) для завода с мощностью переработки винограда 50 т/сутки составляют 1250 тыс. ккал/сутки. Для ма- рочных столовых вин (режим брожения 14... 18° С) потребность в холоде возрастает до 3750 тыс. ккал/сутки. После брожения необходимо провести осветление виноматериалов в бро- дильных аппаратах. Для ускорения осветления и предотвращения обогаще- ния виноматериала азотом проводят его декантацию. Когда осветленный виноматериал перекачивают во второй аппарат, дрожжевую гущу через ниж- ний кран спускают в специальные сборники. Непрерывное брожение сусла в потоке имеет преимущества перед перио- дическим способом потому, что свежее виноградное сусло подается неболь- шими порциями сразу в бурнобродящую с большим содержанием дрожжей массу (период разбраживания исключается). Исключается также период тихого дображивания остаточного сахара. Дображивание этого сахара про- исходит в аппаратах для хранения вина, куда поступает виноматериал по- сле установки непрерывного брожения. Благодаря исключению периодов разбраживания и дображивания, произ- водительность непрерывной установки, по сравнению с периодическим бро- жением, возрастает на 40%. Непрерывный процесс брожения полностью меха- низирован и автоматизирован. Кроме того, поточный способ дает возможность более эффективно и точно регулировать химический состав виноматериалов по содержанию азота, спирта, высших спиртов, альдегидов и других компонентов.
286 Раздел 1 1 Abjоматически регулируя количество с\сла, подаваемого в усгановкх непрерывного действия, а также1 время его кон гак га с дрожжами, можно при- готовить высококачественные виноматериалы для сухих, полусухих и креп- ких вин. 11зменяя пере ток массы и.з аппарата в аппара т сверх}’ вниз или сни- зу вверх, можно обеспечить накопление пли вынос из установки дрожжей, которые позволят получить вина, обогащенные азотом (за счет продуктов автолиза дрожжей), или со сниженным содержанием азотис тых веществ. Качество полученных в потоке виноматериалов не хуже, чем при периоди- ческом брожении сусла. Виноматериалы выходят из установки непрерывного действия здоровыми, с чистым ароматом и вкусом, хорошо осветленными. Брожение виноградного сусла в потоке рекомендуется проводить на силь- ных расах дрожжей вида Saccharomyces х ini, которые обеспечивают полное выбраживание сахара. На рис. 11.3 показана установка непрерывного действия с горизонтальны- ми металлическими аппаратами для брожения виноградного сусла в потоке. Оптимальная температура брожения при производстве столовых и шампанс- ких виноматериалов составляет 20...22“ С. Температура сусла, которое подает- ся на брожение, обычно на 4...5“ С ниже температуры брожения. Биотехно- логический процесс дображивания виноматериалов проводится в отдельных аппаратах. § 11.8. Технология белых столовых вин Столовые сухие вина получают по схеме, которая характеризуется пол- ным сбраживанием виноградного сусла без добавления спирта. Белые орди- нарные столовые сухие вина готовят из одного или нескольких сортов вино- града. При производстве таких вин необходимо руководствоваться такими технологическими требованиями: 1. Сусло следует оберегать от влияния кислорода воздуха в течение все- го процесса производства виноматериалов и вина. 2. При каждой технологической операции производства вина в мезгу, сусло и виноматериал необходимо добавлять диоксид серы. 3. Тяжелые металлы из вина необходимо удалять как можно раньше. 4. Все технологические операции по производству и обработке вина необ- ходимо проводить в первые 5...6 месяцев, исходя из окончания брожения сусла. 5. Ординарные белые сухие вина реализуют не раньше 1 января следу- ющего за урожаем винограда года. 6. Для производства белых столовых вин необходимо использовать зре- лый технический виноград с содержанием сахара не меньше 17 г/100 см и массовой концентрацией титруемых кислот 6... 10 г/дм3.
Технология пищевых продуктов 287 Рис. 11.3. Схема горизонтальной установки для брожения сусла в потоке: насос для подачи сусла в установку; 2 — винопровод; 3 — бродильный резервуар установки; 4 — переточные трубы: 5 — трубопровод для отвода диоксида углерода; 6 — оросительная труба для подачи воды на охлаждение; 7 — напорный бак для охладительной воды; 8 — насос для перекачивания воды в напорный бак; 9 — приемочный резервуар для воды; 10 — водосборник
288 Раздел 11 По своей природе белые столовые вина должны быть самыми нежными тонкими и легкими среди всех других вин. Лучшая гармоничность этих вин наблюдается при содержании спирта 10...1 1% об. и массовой концентрации титруемых кислот 6,0...7,0 г/дм. Чрезвычайно важно, ч тобы белые столовьн вина не имели тонов окислености. Современные технологические схемы производства белых столовых вин основаны на переработке винограда на поточных автоматических линиях и брожении сусла непрерывным или периодическим методом в больших бро- дильных аппаратах. На рис. 11.4 показана аппаратурно-технологическая схема производства белых столовых виноматериалов. § 11.9. Технология красных столовых вин Красные столовые вина имеют более высокую биологическую и пищевую ценность, чем белые. Они содержат в себе такие биологически активные ве- щества, как витамины, дубильные вещества, которые смягчают действие4 алкоголя на организм человека. Красные столовые вина содержат 9... 14% об. этилового спирта и имеют титруемую кислотность 4...7 г/дм3. Они более экстрактивны, чем белые, что объясняется повышенным содержанием дубильных веществ. Окраска молодых красных столовых вин должна быть густой, фио- летово-рубинового цвета. В процессе выдержки фиолетовые тона исчезают и появляются гранатовые. Для качественных показателей красных столовых вин сырье играет веду- щую роль и является фундаментом будущего конечного продукта. Таким об- разом, от правильного подбора сортов винограда, от региона, где они выра- щиваются, зависит вкус, аромат и химический состав будущего вина. Изготавливают характерные столовые красные вина из лучших сортов красного винограда — Каберне-Совиньйон и Саперави. Вина из этих сортов винограда при выдержке развивают замечательный цвет и букет, которые сохраняются на протяжении многих лет. Виноград для производства красных столовых вин должен быть созревшим, содержать не менее 17 г/100 см3 сахаров и иметь титруемую кислотность 6...9 г/дм3. Классические периодические способы виноделия «по красному» способу базируются на биотехнологических процессах брожения чистого сусла с пла- вающей или погружной «шапкой» в деревянных аппаратах объемом от 300 до 1000 дал. Современные методы виноделия характеризуются брожением сусла на мезге «по красному» способу в открытых аппаратах с плавающей «шапкой», что дает возможность наблюдать сам процесс брожения и пере- мешивать бродящее сусло.
Технология пищевых продуктов 289 19-8-913
290 Раздел 1 1 Столовые виномагериа. ня. сброженные с и. 1авающеп < шапкой ». более тар моничны п имеют высокие показатели качества. В откры тых аппаратах н< доброди почти не бывает, температура брожения на несколько градусов ни- же, чем в закры тых, но сохраня ть вино после брожения в этих аппаратах не рекомендуется в связи с возможным повышением его кислотности. Закрытые аппараты с плавающей «шапкой» имеют преимущества перед открытыми. После сбраживания вина его можно долго хранить и предотв- ратить попадание в аппарат кислорода. Перемешивание бродящего сусла проводят с помощью специального мезгонасоса, которым и выгружают оса- док (мезгу) после брожения. Для столовых вин, изготовленных по классиче- ской технологии, оптимальный срок контакта вина с твердыми частицами мезги составляет в среднем 3...5 суток. Сотрудники института винограда и вина «Магарач» под руководством доктора техн, наук, проф. Г. 1? Валуйко разработали биотехнологический процесс экстрагирования и брожения крас- ных столовых вин в непрерывном потоке линии в оп тимальных условиях. Были использованы свойства мезги всплывать на поверхность в бродящем сусле под действием СО2, который выделяется в процессе брожения. Выде- ление массы и экстрагирование красящих и фенольных веществ проводит- ся в верхней части винификатора. Технологическая схема производства красных столовых виноматериалов в потоке показана на рис. 11.5. Оптимальный период экстрагирования для сорта винограда «Каберне- Совиньйон» составляет 8...10 ч. При этом весь виноматериал должен пройти через слои мезги не менее двух раз. Оптимальная температура, при которой процесс экстракции проходит интенсивно, составляет 30...35° С. При экстрагировании и брожении мезги повышается гидролитическая ак- тивность ферментов, находящихся в винограде (проходит ферментация мез- ги, которая обеспечивает увеличение выхода сусла из единицы массы вино- града). Если в мезге оставить гребни, тогда процесс экстрагирования будет уско- ряться и количество фенольных веществ в вине будет увеличиваться. Кроме того, гребни улучшают дренажное свойство мезги, увеличивают поверхность контакта и интенсивность тепло-массообмена между твердой и жидкой фа- зами. Содержание красящих и фенольных веществ в винах, приготовленных по старой технологии, и качество исследуемых вин не ниже контрольных. В целом, технология столовых вин в потоке повышает культуру виноделия и санитарно-гигиеническое состояние завода первичного виноделия.
Технология пищевых продуктов 291 Рис. 11.5. Технологическая схема производства красных столовых виноматериалов в потоке наличии В11КС-10Л: 1 — контейнер для доставки винограда; 2 — бункер-питатель; 3 - центробежная дробилка-гребиеотделителъ; / мезгонасос; 5 — сульфитатор мезги в потоке; 6 — винификатор для экстрагирования фенольных и красящих веществ; 7 — пресс; 8, 12, 14 — насосы; 9 — напорная емкость; 10 — установка для брожения сусла; 11, 13, 15 резервуары 19’
292 Раздел 1 1 § 11.10. Технология крепких и десертных вин Крепкие и десертные виноградные вина получакл частичным ебражпванп ем сусла или мезги с дальнейшей добавкой этилового сиирта-ректификата (лучше виноградного), а также купажированием разных виноматериалов. Готовят ординарные крепкие и десертные вина из белых, красных и ро- зовых сор тов винограда с повышенной способностью к сахаронакоплению. Виноград перерабатывают отдельно по сортам. Мускатные и токайские вина, а также другие сортовые вина готовят из сортового винограда. Важной особенностью технологии виноматериалов для крепких и десерт- ных вин является продолжительный контакт сусла и самых виноматериалов с твердыми частичками мезги с целью полного экстрагирования ароматичсс ких, красящих и фенольных веществ. Технологически!! процесс брожения сусла или мезги проводят при тем- пературе ниже 25° С на чистой культуре дрожжей, которую вносят в коли- честве 2...3%. Для повышения крепости вина и остановки процесса броже- ния в виноматериалы добавляют спирт этиловый ректификат, полученный из крахмалосодержащего сырья, или спирт этиловый ректификованный виноградный крепостью не ниже 95,8% об. С целью повышения массовой концентрации сахаров в крепкие винома- териалы добавляют концентрированное или консервированное сусло в ко- личестве, необходимом для обеспечения повышения сахаристости купажа не больше, чем на 5 г/100 см3. После осветления крепкие виноматериалы снимают с гущевых осадков, сульфитируют из расчета 25...30 мг/дм3 свободного диоксида серы, легали- зируют, купажируют и направляют на обработку и хранение или на отгруз- ку предприятиям вторичного виноделия. В технологии крепких и десертных вин биотехнологические процессы сбраживания сусла и последующего созревания виноматериалов четко разде- лены. Интенсивная аэрация бродящего сусла способствует активному разм- ножению клеток дрожжей и усилению их окислительной функции, которая приводит к накоплению альдегидов, высших спиртов и кислот, являющихся источником образования ароматических эфиров, что играет важную роль в формировании букета и вкуса вина. После завершения окислительных ре- акций сусло направляют в аппарат для анаэробного брожения без доступа кислорода, в процессе которого уксусный альдегид восстанавливается дрож- жами в этиловый спирт, а также стимулируются другие восстановительные реакции. На стадии производства белых десертных виноматериалов с целью ускоре- ния технологических процессов и организации потока вместо классического
Технология пищевых продуктов 293 продолжительною настаивания мезги предложена термическая обработка при темпера туре 40 С в течение 1 ч. Полученное но 1 акой технологии вино имеет замечательную гармоничность и высокую ароматичность. Подвяли- вание винограда на солнце или в сушильных камерах дает положительные результаты в основном дня вин типа токайского. кагора и др. Положительным в виноделии является также производство виномате- риалов для десертных и полудесертных белых вин путем купажирования крепкого сусла и сухого спиртованного виноматериала, а также добавлени- ем концентрированного сусла для повышения сахаристости на 5%. С целью интенсивного экстрагирования ароматических, красящих и фе- нольных соединений при производстве полудесертных и десертных красных и розовых вин необходимо проводить подогрев мезги в специальных подо- гревателях до температуры 60° С. После охлаждения до температуры ниже 30° С мезга прессуется и в полученное сусло добавляется разводка чистой культуры дрожжей в количестве 2...3%, далее проводится сбраживание и спир- тование до оптимальной концентрации. На рис. 11.6 показана аппаратурно-тех- нологическая схема производства ординарных крепких и десертных вин. § 11.11. Технология шампанских и игристых вин В Украине высококачественные шампанские и игристые вина произво- дят следующие предприятия: завод шампанских вин «Новый Свет» в Кры- му, Киевский завод шампанских вин «Столичный», Артемовский завод шампанских вин, Харьковский завод шампанских вин, Одесский завод шампанских вин, агрофирма «Золотая балка» в Севастополе и др. Изготавливают шампанские и игристые вина путем вторичного сбражи- вания шампанских виноматериалов, полученных из специальных белых и красных сортов винограда. Биотехнологический процесс шампанизации характеризуется естественным насыщением виноматериалов диоксидом углерода в герметически закрытых бутылках в период вторичного броже- ния. Трехлетняя выдержка вина в бутылках осуществляется при постоян- ной температуре 12... 14° С. В результате образовываются химически свя- занные формы ароматических и вкусовых соединений. Шампанское, произведенное классическим способом, имеет особые пенис- то-игристые свойства, светло-соломенную окраску с легким зеленоватым оттенком, тонкий развитый букет выдержки, мягкий гармоничный вкус. Изготавливается шампанское таких марок: экстра брют, брют, сухое, по- лусухое, полусладкое и сладкое тремя способами: 1. Бутылочный, когда естественное насыщение вина диокисдом углерода осуществляется во время вторичного брожения красных и белых шампанских
294 Раздел 11 К поз. 10 g а S
Технология пищевых продуктов 295 виноматериалов. Выдержка такою вина в бутылках проводится в течение 9 месяцев или по. iyтора-двух лет. 2. Периодический резервуарный, когда биотехнологический процесс насыщения щита диоксидом углерода при вторичном брожении проводит- ся в металлических эмалированных резервуарах (акратофорах) большой емкости. Продолжительность производства — 2...6 месяцев. 3. Непрерывный, когда процесс насыщения вина диоксидом углерода при вторичном брожении проводится в непрерывном потоке в системе резер- вуаров большой емкости при постоянном давлении. Продолжительность про- изводства — 3...6 месяцев. Существуют и другие современные способы, которые характеризуются принципиально новым оборудованием и технологией. Игристые и газированные напитки содержат избыточное количество ди- оксида углерода и имеют игристые свойства. Получают такие вина методом шампанизации виноматериалов, недобродов, мистелей или виноградного со- ка путем их сбраживания в герметических емкостях под давлением диоксида углерода, который образуется при брожении. Газированные вина получают также путем искусственного насыщения вина диоксидом углерода при по- вышенном давлении. Производство шампанских виноматериалов осуществляется только из шампанских сортов винограда с переработкой «по белому» способу. Готовые виноматериалы должны содержать спирта 9,5... 12% об.; сахаров не более 3 г/дм3; титруемых кислот в перерасчете на винную 10 г/дм3; экстракта не меньше 16 г/дм3; летучих кислот не более 100 мг/дм3; pH = 2,8...3,4. Подготовка виноматериалов к шампанизации включает их асамблирова- ние, обработку специальными материалами с оклейкой, фильтрование, ку- пажирование, обескислораживание и при необходимости пастеризацию. Продолжительность этой обработки составляет 30.„40 суток, потом вино «отдыхает» не менее 30 суток. Подготовленный виноматериал направляют на шампанизацию, которая по бутылочному способу состоит из таких стадий: приготовление тиражной (бро- дильной) смеси (смешивание купажных виноматериалов с тиражным лике- ром, сахаром-песком); смешивание тиражной смеси с разводкой чистой куль- туры дрожжей и с оклеивающими материалами. Потом готовую тиражную смесь разливают по шампанским бутылкам, закупоривают пробками и закреп- ляют их металлическими скобами. Бутылки вкладывают в штабеля в горизон- тальном положении для вторичного брожения, которое длится 30.„40 суток при температуре 10...15° С. После окончания брожения бутылки с вином выдерживают в штабелях не менее трех лет, периодически их встряхивая. После окончания выдержки вина проводят ремюаж — перевод на пробку осадка дрожжей и выпавших из вина веществ. Потом этот осадок убирают
296 Раздел 11 вместе с пробкой (деюржаж). Дальше добавляют экспедиционный ликер сахаристоеiью 7Д°<> (смесь сахара-неска с выдержанным шампанским вино материалом). Бутылки с готовым шампанским закупориваю т пробкой с уздечкой (мюз ;ie), проводят контрольную выдержку в течение 10 суток при температуре' 20...25° С и направляют на бракераж и оформление. Основной способ производства шампанских вин в нашей стране — резер вуарный. Вторичное брожение проводят в больших металлических резервуа- рах- акратофорах, периодически или непрерывно. Непрерывный способ производства шампанских вин характеризуется та- кими этапами: подготовка бродильной смеси из обработанного купажного ви- номатериала, резервуарного ликера сахаристостью 50...60% и разводки чистой культуры .дрожжей; проведение биотехнологического процесса брожения в потоке бродильной батареи, которая состоит из 6...8 последовательно со- единенных аппаратов. В бродильных аппаратах-акратофорах постоянно поддерживается избы- точное давление СО2, температура брожения равна 12° С. При этом вино обогащается биологически активными веществами дрожжей. Почти полностью выброженное вино из бродильной батареи поступает на охлаждение до -3...-40 С, а потом выдерживается при этой температуре в течение 24 ч и подается на фильтрование. Обработка холодом способству- ет стабилизации вина. Для получения шампанского сухого, полусухого, полусладкого и сладкого в вино приливают необходимое количество экспедиционного ликера и направ- ляют на «отдых». После повторного фильтрования шампанское разливают в бутылки в изобарических и изотермических условиях, закупоривают проб- ками с мюзле, проводят контрольную выдержку или бутылочную пастери- зацию и оформляют этикеткой, кольереткой и фольгой. Технология игристых вин включает такие же стадии, как и технология шам- панского, но с некоторыми особенностями. При производстве белых игристых вин используют один вид виноматериалов, т. е. белые сухие с содержанием са- хара до 2 г/дм. Технология красных и розовых игристых вин в зависимости от марки предусматривает использование от одного до трех видов виноматериалов. Газированные вина готовят на основе сухих натуральных белых, розовых и красных виноматериалов крепостью 9... 12% об. спирта и титруемой кис- лотностью 5...7 г/дм3. Эти вина, имея свойства слабоигристых вин с быстрым выделением растворенного диоксида углерода, характеризуются приятным свежим вкусом и гармоничной сладковатостью. Такие качества газированных вин достигаются путем добавления в сухое вино сахаросодержащих компо- нентов и проведением сатурации — искусственного насыщения и пересы- щения вина диоксидом углерода.
Технология пищевых продуктов 297 Готовые* шампанские виноматериалы должны отвечать следующим тре- бованиям: - аромат тонкий, чистый, соответствующий сорту, без посторонних привкусов; - цвет -- светло-соломенный с зеленоватым оттенком. Допускается не- значительный розовый оттенок в виноматериалах, произведенных из крас- ных сортов винограда «по белому» способу; - вкус — чистый, гармоничный, негрубый, свежий без посторонних при- вкусов; общая опенка — не ниже 7,8 балла по 8-балльной шкале; массовая концентрация: • титруемых кисло г — 6... 10 г/дм3; • летучих кислот — не более 0,8 г/дм3; • сахара — не более 0,2%; • общего SO2 — 80... 150 мг/дм3; • железа — не более 10 мг/дм3; • кальция — не более 100 мг/дм. При обработке виноматериалов для шампанских вин используют рыбий клей, желатин, желтую кровяную соль и бентонит. Такие оклеивающие ве- щества в основном используют при асамбляже для усиления физико-хими- ческой стабилизации купажа. В производстве игристых вин часто применяют тепловую обработку холо- дом или теплом. При резервуарной шампанизации нагревание купажа без доступа воздуха является обязательным. При бутылочной шампанизации тепловая обработка не делается. После разных форм обработки шампанских материалов проводят его вы- держку в течение 1...2 лет в специальных аппаратах. Большое значение для получения высококачественных шампанских и игристых вин имеет правильно выполненный купаж виноматериалов, из- готовленных из разных сортов винограда и в разных винодельческих регио- нах. Разные виноматериалы имеют разную кислотность, разное содержание спирта, азотистых веществ, эфирных масел и др. Составление типичных купажей должно проводиться согласно действующим инструкциям и рег- ламентам с учетом оптимально подготовленных планов сортового райо- нирования и производственной специализации виноделия, которые ха- рактеризуют особенности и качество шампанского того или иного предприятия. Особое внимание при бутылочной шампанизации должно отводиться подбору и подготовке рас дрожжей. Они должны полностью сбраживать са- хара, образовывать зернистый осадок, который легко отделяется от внут- ренней поверхности стенок бутылки, накапливать достаточное количество диоксида углерода и этилового спирта (10...12% об.) при низком значении
298 Раздел 11 pH среды (около 3). Полеченные шампанские вина должны каракiериж> ва i не я чис । ым i ипичиым опалом, ар» >ма 1 ом и вк\ч ом. На протяжении выдержки вина в бутылках проводят его перекладку (не менее двух псрек. шлок в первый год после розлива в бу пялки и по одной перекладке в последующие годы). Целью перекладки бутылок с вином яв- ляется взбалтывание жидкости, удаление разбитых бутылок, перемещение нижних слоев бутылок вверх, так как внизу вино плохо дображивает. Кроме того, встряхивание бутылок с вином и осадком дрожжей усиливав! восстановительные процессы, способствует выделению дрожжами ферментов, аминокислот, витаминов и других ценных составных частей клеток. В каждой бутылке содержи тся от 5 до 50 млрд клеток дрожжей, что составляет до 20 м поверхности контакта для обмена веществ между клетками дрожжей и средой. Биохимический процесс выдержки вина в бутылках делится на 4 периода 1. Размножение и рост биомассы дрожжей (до 15 суток). 2. Отмирание дрожжей и переход ферментов и биологически активных веществ в среду бутылки (до 100 суток). 3. Активное развитие биохимических ферментативных процессов (до 350 суток). 4. Инактивирование ферментов и затухание всех биохимических процессов. Классическим методом удаления осадка из шампанского является ремю- аж и дегоржаж, перед которыми проводят обработку шампанского холодом в специальных холодильных камерах. Ремюаж бутылки, которая ставится в специальный пюпитр, характеризуется легкой вибрацией и сопровождается поворотами бутылки, изменением ее наклона. Цель ремюажа — осторожный перевод осадка, который находится в бутылке, на пробку. После окончания ремюажа шампанское с осадком на пробке направляется на дегоржаж для уда- ления его из бутылки, которая устанавливается горловиной вниз в казье. Чрезвычайно важным фактором для сохранности качественных показа- телей шампанского во время дегоржажа является добавление в бутылку ли- кера и шампанского до оптимального уровня (8 см от верхнего края бутылки), а также сохранение в бутылке давления диоксида углерода на максималь- ном уровне. Непрерывная шампанизация в резервуарах имеет преимущества перед периодической и характеризуется такими особенностями: • размножение дрожжей проводится независимо от основного вторично- го брожения в оптимальных условиях; количество клеток дрожжей в 1 мл в 10 раз меньше, чем в периодическом резервуарном методе, т. е. 2...3 млн вместо 25...30 млн; дрожжи в процессе брожения находятся во взвешенном состоянии, а не в осадке; • биохимический процесс вторичного брожения проходит при высоком давлении диоксида углерода (5 кг/см) и содержание связанных форм диоксида
Технология пищевых продуктов 299 "^гР^ -^Р VI VI— Q- CD —г ««S’ 4^ : «— Рис. 11.7. Схема установки для непрерывной шампанизации: 1 — дрожжанки; 2, 3 - аппараты для приготовления ликера; 4 — 1-я бродильная батарея; 5 - 2-я бродильная бата- рея; 6 — 3-я бродильная батарея; 7 — охладитель вина; 8 — тиражные резервуары для деаэрации и термообработки бродильной смеси; 9 — термос-резервуары; 10 - напорные аппараты виноматериалов
300 Раздел 11 iviepona намно! о выше; мощное! ь оборудования при данном методе евели- чивается на 40%. Себестоимость продукции снижается на 20%. Amiapaiypiio-технологическая схема установки для непрерывной шам- панизации показана на рис. 11.7. Непрерывный метод шампанизации полностью подчинен автоматичес- ким контрольно-измерительным и регулировочным приборам и компьюте- рам. Автоматизированно проходит также контроль динамики ферментации, азотистых веществ, органических кислот и окислительно-восстановитель- ного потенциала. Розлив вина в бутылки перед его реализацией проводится в специаль- ных разливочных машинах при давлении не меньше 2 кГ./см2 и температу- ре не выше 0" С с противодавлением диоксида углерода. Закупорка буты- лок проводится полиэтиленовой или пробковой пробкой с металлическим мюзле. Перед розливом вина в бутылки в купаж добавляют экспедицион- ный ликер и при необходимости — аскорбиновую кислоту. Самой прогрессивной технологией сбраживания шампанского вина яв- ляется применение при этом сверхвысокой концентрации дрожжей. Эта технология широко внедряется на заводах шампанских вин как Украины, так и других стран мира. Аппаратурно-технологическая схема производст- ва шампанских и игристых вин показана на рис. 11.8. Применение такой технологии разрешит получать однородные партии высококачественного выдержанного шампанского и игристого вина, одина- кового по органолептическим характеристикам, а также окраске и другим физико-химическим показателям. Шампанские виноматериалы насосом 1 перекачивают в аппарат 2, туда же подают дрожжевую разводку из расчета 3...5 млн клеток/см3. В этом ап- парате при постоянном снижении температуры до 3...4° С проходит деаэра- ция виноматериалов. В течение 5.„7 суток после выделения кислорода из виноматериала проходит его обогащение биологически активными вещест- вами. Вино становится стойким к кристаллическим и белковым помутне- ниям. Далее из аппарата 2 виноматериал разделяют на два потока; первый на- правляют в аппарат 17 для приготовления резервуарного ликера и его выдерж- ки в течение 10 суток в аппарате 18; второй поток нагревают в теплообмен- нике 3 до температуры 7... 10° С, фильтруют и смешивают с резервуарным ликером из расчета содержания сахара в бродильной смеси 22 г/дм3. Потом проводят корректирование бродильной смеси в аппарате 5 и даль- ше непрерывно подают на шампанизацию в аппарат 6, в нижней зоне которого проводят процесс вторичного брожения флуктуирующими клетками дрожжей. Дальше вино направляют в зону сорбента, где проходит процесс добра- живания вина и обогащение его биологически активными веществами.
Технология пищевых продуктов 301 го шампанизированного вина; 12, 13 — аппараты для обработки холодом; 14, 15, 16 — приемочные аппараты для белого шампанизированного вина; 17 — аппарат для приготовления резервуарного ликера; 18 - аппарат для резервуарного ликера; 20 — дрожжегенератор; 21 — воздуходувка; 22, 25 — аппараты для приготовления экспедиционного ликера; 23, 26, 27,28 — апараты для выдержки экспедиционного ликера; 36 — аппарат для выдержки красного шампанизированно- го вина; 38 - приемочный аппарат для красного шампанизированного вина; 39 — приемочный аппарат для розового
302 Раздел 1 I Дрожжевая разводка, м/юрая содержи! Л...5 млн клеток см. подается ж. । оператора дрожжей 20 в сиециальный вы.щржпваIе. п>. размещенный вн\ 1 рн аппарата для шампанизации 6. а потом в зону вторичного брожения Для завершения процесса созревания вина и получения в едином пото ке шампанского из верхней зоны аппарата 6 вино распределяют на 2 пото- ка: первый поток направляю!' на выдержку в аппараты 7, 6’, 9; второй по- ток — на розлив в бутылки. Часть выдержанного шампанского из аппарата 7 направляют в аппара- ты 22 и 23 на приготовление и выдержку экспедиционного ликера. Подготовленный купаж красных виноматериалов подают насосом 30 в ап- парат 31, заполненный сорбентом. Потом купаж в теплообменнике 32 на- гревают до температуры 7... 1(Г С, фи. и,труют в аппарате1 33, добавляют резер- вуарный ликер из расчета 15... 17 г/дм1 и направляют в аппарат 34 для шампанизации вина. Внутри аппарата 34 находится специальный выдерживатель по подготов- ке дрожжей для шампанизации красных виноматериалов. Перед направле нисм дрожжей в зону вторичного брожения их смешиваю! с резервуарным ликером из расчета 5...7 г/дм. который подается в импульсном режиме и интенсифицирует процесс брожения. В аппарате 34, заполненном сорбентом, проходит активное брожение и обогащение вина биологически активными веществами иммобилизован- ных клеток дрожжей. Потом шампанизированное вино охлаждают в теплооб- меннике 35, фильтруют и разделяют на 2 потока: первый поток направляю! в приемочный аппарат 38, дозируют в виноэкспедиционный ликер, специ- ально приготовленный в аппаратах 22 и 25, и подают на розлив в бутылки; второй поток — в аппарат 39 для приготовления розового игристого вина. В этот же аппарат дозируют один из потоков белого шампанизированного вина, обработанного холодом в аппарате 13. В качестве сорбентов при производстве шампанских вин на сверхвысо- кой концентрации дрожжей используют дуб или бук и экологически чис- тые керамические кольца. § 11.12. Технология коньяков Коньяк — это виноградный алкогольный напиток с характерным ароматом, вкусом и букетом, приготовленный из коньячного спирта, выдержанного не менее 3-х лет, главным образом в дубовых бочках или эмалированных ап- паратах с помещенной в них дубовой стружкой. Изобретение коньяка связано с обычными торгово-экономическими и жизненными проблемами человека. Еще во второй половине XVI столетия
Технология пищевых продуктов 303 виноградари Франции из денар гамет а Шаранта начали производить много разных виноградных вин и реализовывагь их гак у себя на родине, так и экс- портировать их за границу. Слабоалкогольные напитки начали портиться в дороге и в подвалах виноторговцев, они не выдерживали больших сроков хранения и длительных перевозок. Единственный выход из этого положе- ния нашли сами виноделы — это перегонка вин в специальных аппаратах. Полученный в 1641 г. виноделами Шаранта таким способом напиток был менее объемным, более крепким, не портился в дороге и, главное, быстро завоевал популярность во многих странах мира. Изобретенный коньячный спирт разводили водой и назвали брандвейп. Совершенствовать технологию и производить коньяк впервые начали в го- роде Коньяк (департамент Шаранта. Франция), откуда он и получил свое классическое и вечное название. Повышение качественных показателей коньяка, т. е. положительный эф- фект при продолжительной его выдержке в дубовых бочках, также выявлен случайно. Во время войны между Англией и Францией за испанское наследст- во была прекращена перевозка коньячных спиртов в Англию, которая при- вела к продолжительному храпению коньячного спирта в дубовых (других не было) бочках. В результате этого произошло значительное улучшение вкусовых качеств, аромата, букета и цвета алкогольного напитка. Этот тех- нологический прием в дальнейшем стали специально использовать при из- готовлении коньяка. Производство коньяка в бывшем Советском Союзе возникло в начале прошлого века. Практически одновременно появились коньячные заводы в регионах России, Закавказья, Молдавии и Украины. Планомерное развитие коньячного производства началось с 1936 года, когда были утверждены еди- ные технологические правила. В зависимости от продолжительности и способов выдержки коньячных спиртов коньяки разделяют на ординарные, марочные и коллекционные. Сог- ласно стандартам, коньяки выделяют в следующие группы: 1. Коньяки ординарные классифицируются по маркам: - «три звездочки» (выдержка не менее 3-х лет); - «четыре звездочки» (не менее 4-х лет); - «пять звездочек» (не менее 5-ти лет). Объемная часть спирта в ординарных коньяках составляет 40...42%, со- держание сахара — 0,7... 1,5%. 2. Коньяки марочные — коньяки, изготовленные из коньячных спиртов с выдержкой в дубовых бочках не менее 6 лет. Эти коньяки делятся на группы: - КВ — выдержанные не менее 6 лет; - КВВК — выдержанные не менее 8 лет; - КС — коньяки старые, выдержанные не менее 10 лет.
304 Раздел 1 I Марочные коньяки имеют разные названия, объемная часть этплово! < > спирта в них составляет 42,..57°i> об., содержание сахара 3. Коллекционные коньяки - эго готовые марочные коньяки, дополни- тельно выдержанные в дубовых бочках не менее 3-х лет. 4. Коньяки «бренди» — алкогольные напитки, которые отправляются на экспорт. Изготавливают такие ординарные коньяки по маркам: «три звез- дочки»; «четыре звездочки»; «пять звездочек», а также КВ, КВВК и КС. Технология коньяка представляет собой совокупность таких основных технологических процессов: - получение коньячных виноматериалов; - перегонка виноматериалов на коньячный спирт; - созревание коньячных спир тов; - изготовление куиажных материалов; купажирование; - оклеивание коньяка; - «отдых» коньяка; - обработка коньяка холодом; - фильтрование; - розлив коньяка в бутылки и оформление готовое! продукции. На рис. 11.9 приведена принципиально-технологическая схема коньяч- ного производства. Для производства коньячных виноматериалов используют высокоуро- жайные сорта белого, розового или красного винограда. Это Плавай, Рка- цители, Цаликаури, Сильванер и др., которые имеют содержание сахара не менее 15% и титруемую кислотность не ниже 5 г/дм3. Для производства коньячных виноматериалов аромат винограда дол- жен быть нейтральным или легким цветочно-фруктовым. Переработку ви- нограда следует проводить по схеме производства белых натуральных вин без применения сернистой кислоты. Процесс брожения сусла проводят при температуре 16...25° С. Молодое вино (коньячный виноматериал) должно содержать: - этилового спирта — не менее 8%; - титруемых кислот — не менее 4,5 г/дм3; - летучих кислот — не более 1,3 г/дм; - дрожжей — до 2%. Коньячные виноматериалы перегоняют на спирт в аппаратах периоди- ческого или непрерывного действия. В аппаратах периодического действия получают коньячный спирт менее очищенный от разных примесей, но более ароматный. В процессе простой перегонки коньячных виноматериалов в аппаратах периодического дейст- вия получают спирт-сырец крепостью 27...33% об. и коньячную барду как
Технология пищевых продуктов 305 отход производства. 1 1отом выделяют первую фракцию душистых вод, а спирт- сырец подвергают двоиной фракционной перегонке, отбирая каждый раз из трех фракций среднюю. В результате такой перегонки получают коньячный спирт I и 11 сорта крепостью 62...70% об. Из коньячного спирта 1 сорта готовят марочные коньяки, 11 сорта — ординарные. При перегонке коньячных виноматериалов на непрерывно-действующих установках образуется четыре фракции: главная, средняя (коньячный спирт), конечная и душистые воды. Полученный коньячный спирт можно использо- вать для производства коньяков только после купажирования с душистыми водами или старыми коньячными спиртами. Молодой коньячный спирт, полученный после перегонки коньячных ви- номатериалов, представляет собой бесцветную, малоароматическую и резкую на вкус жидкость. Для придания необходимых органолептических свойств коньячный спирт направляют на выдержку в дубовых бочках или эмалиро- ванных аппаратах, заполненных деревом дуба в виде брусков или стружки. Выдержка коньячного спирта в дубовых бочках проходит при оптималь- ной температуре 15...20° С и относительной влажности окружающей среды 75...90%. Коньячные спирты, выдержанные в дубовых бочках, в основном направ- ляют на производство марочных коньяков, а в эмалированных аппаратах, за- полненных деревом дуба, — на производство ординарных коньяков. В начальный период выдержки коньячного спирта в дубовых бочках более интенсивно экстрагируются дубильные вещества (таннины), которые при- дают коньячным спиртам излишнюю терпкость и привкус «зеленого дуба». По мере выдержки до 3...4 лет дубильные вещества окисляются, в результа- те чего вкус спирта становится более мягким и бархатистым. Одновременно с танинном интенсивно экстрагируются целлюлозы и гемицеллюлозы, в про- цессе окислительных преобразований которых образуются разные сахара. Сначала образуется мальтоза, потом ксилоза, на 5...6-м году выдержки — арабиноза, а при продолжительной выдержке -- глюкоза. Одним из наиболее важных компонентов дерева дуба является лигнин, который экстрагируется коньячным спиртом по мере его выдержки. Окис- лительные преобразования лигнина образуют ароматические альдегиды, которые придают коньячным спиртам приятные смолисто-ванильные и ва- нильно-шоколадные тона. Таким образом, основными химическими процессами, которые протекают при созревании коньячных спиртов, являются окислительно-восстановитель- ные процессы, эфирообразование и испарение сквозь поры дерева бочки. В ре- зультате многолетней выдержки коньячный спирт приобретает приятный цвет от светло-янтарного до золотистого, вкус облагораживается, полностью устра- няется неприятная жгучесть, развивается тонкий букет, крепость снижается. 20 - 8-913
306 Раздел 11 Вино.ма гериа. i ы Конденса! j внномаюриалов [Коньячная» Спирт-сырец оарда крспостыо 27...33°<> ГОЛОВНОЙ ПО1 ОН на ректификации i Конденсат Головной погон Фракционная пере- гонка спирта-сырца Концевой ног^н на ректификацию на ректификацию Фракционная перегонка концевой иогон на ректификацию средняя фракция крепостью 6О...72ч< коньячный спирт 1 сорта средняя фракция крепостью 60...72 коньячный спирт 11 сорта для .марочных коньяков выдержанный коньячный спирт для ординарных коньяков i ______ Короткосрочная "1 выдержка спирта в новых бочках 3.,.5-лстняя выдержка спирта в старых дубовых бочках и бутах выдержанный коньячный спирт для марочных коньяков для ординарных коньяков Рис. 11.9. Принципиальная технологическая схема коньячного производства
Техн о. i огня п и щ е в ы л п р о ду к т о в 307 После вы. ie()/Ki<i i коньячного с 11111 и а в дубовых бочках пли эмалированных аппаратах с дубовой с i ружкой проводя i к\ нажнрование. i. е. его смешивание в определенных оптимальных пропорциях с душистыми и сниртованнымп водами, сахарным сиропом, лимонной кнслоюй, колером, а также при не- обходимости доведенiie купажа до заданной! крепости с умягченной водой. Вышеперечисленные компоненты для купажа используют только при полу- чении ординарных коньяков. При изготовлении марочных коньяков к коньяч- ному ci п ip ту, который был выдержан в дубовых бочках более 5 лет, в купаж до- бавляют только спиртованиыс воды путем разведения коньячных спиртов с умягченной в результате обработки ионообменным способом питьевой водой. Для достижения стабильной прозрачности коньячные кунажи в течение 5...10 суток обрабатывают оклеивающими материалами: рыбьим клеем, же- латином, яичным белком, желтой кровяной! солью и холодом при темпера- туре 8... 12° С. После обработки коньяки фильтруют, оставляют на «отдых» (ординар- ные на срок не менее 3 месяцев, марочные группы КВ — не менее 6 меся- цев, КВ В К и КС - не менее года), по том снова фильтруют и направляют на розлив в бутылки, которые перед наполнением ополаскивают коньяком. § 11.13. Оценка качества вин и коньяков Качество — это совокупность характеристик вин и коньяков, которая имеет непосредственное отношение к их способности удовлетворять уста- новленные международными стандартами потребности человека. Сегодня имидж и культура качества являются главными приоритетами для развития экономики любой страны, включая и Украину. Только высокое качество ви- нодельческой продукции оправдывает ее массовое рентабельное производст- во, и к этому стремятся все виноградарско-винодельческие страны мира. Вкусовая проба вина и коньяка и вообще их оценка с помощью органов чувств является быстрым и точным средством проверки их состояния. Физи- ко-химический и химический анализ количественно охватывает основные показатели состава вина и коньяка — спирт, сахара, но тонкость аромата и вкусовую гармонию, достоинства и недостатки и, в конце концов, типич- ность этих напитков охарактеризовать таким путем невозможно. Только с помощью дегустации можно по-настоящему оценить вино и ко- ньяк. Умение раскрыть вкусовые качества этих напитков, дать наиболее точ- ную дегустационную оценку, подкрепляя ее образными сравнениями, умение определять прошлое, настоящее, будущее вина и коньяка и является, по сути дела, тем, что называют искусством, мастерством действительного творчес- кого виноделия. 20*
308 Раздел I J "» '•* * *»«=’—- . .. ..„ - _ , .. ... ...... w -. .. , . ...... И .Г . Ь I \ I ! < 11 ;• I Я Ml1, I. : < Я. и, t ii. in . I и: 11if ; < . • > ) 11 Ц 1 \ i I, i, i ь i'. i, i M i ) ()! , 11 i < i i ’ 11 I 1111 < < M H I IHii iI 1, I1 I I I i 11,1 3 ; ; \ i I pl I ; \ I. . • n> ., 11 <: I ‘ 11 i •, > b Op! , I !' ' ;' 1; । I 11 4 i ч ' Г 11 Ц .11 l.l. I 11. > I >1C I ( I 11 > I I. Я 11 ). 11 ) I 111,- (’Kill! I I pl > I b C' ' Ik И I । p< >M i l.i.\i( 'pl ! U I 1,1; |>!\| | I p I 11 >1 ) [)() \ | Я В. I 11 •< > leu I lain и (>pi ai i bi J \ вс 11; ( । 11 < ipf khi , n< >. i к a ii )j : i, , i г ю ияшг i ь opi <11101. i\bc)b человекя i, bi >ciiрпя i и i< । i>ijj;i. ij.hjxj. iibji ,i n цкчп.х । >co0<1 и f i (>c icn вина и коньяка. Д. i я проведен ня opi ано. паи пчее м । \ нс: i ы I ан 11 и не< к >\оди мо ооеснечи 11, спецна. । ьн ые 1 реновация к i io.\iei цен и ю и посуде, нош < > i о в к \ образцов к нс иы Iалиям, норма, ня 1\чо сенсорнхчо ч\чю i ви ie и,нос i в ier\ от горов и moi од и км решения aei ус laiiiioiiiion комиссии. < )бразцы ня легче гании подаюк я анонимно, под кодами, значение вторых извссню юдько организаторам I lepe, I, нача. юм раоо । ы aei \ ( ш юров < ю ьяв. шс i ( я нори юг' .шенер । iioi । < щен к I образцов, порядок за1юн|е;цш и н.швпд\а. Iыiы\ aei \ с ганнонныл низов ш>к к >|) ! рл.iaци 11 оз I я>i 1 (>1 \ ! л к.’, i 1 ie. и, де| \ ( I am 111 oilpe ie. ii 111 давние отмщения, i а и орые визы вае i bi i i г и кон ьяк. общее bi юна i. ic-Hi ie о i них i i. i а к и м образом, нс н >. нас ысхар.ш i с pi I юва I ь нес. leave.мыс ооразнь!. но н |рсд\ i мо 1 pci в их о\ д\ щес, мсовершснс I з<'.ваы> техно, ini пческик р<->к!1хна оораб()1кЧ! bi 11 imiai сриа. и>в и конечны.., Я роду К ЮН. Ч тобы М. 1МЧШ1! Г1. ИХ К'ачес | ценные пока 5J Ге. 1И. .. (cl \ С I ир\ я го юны. кшарныс вина и коньяки. ,нч \< iаюр прс.н laB.iaci себе ie чувства, которые ЮДУ1 вызваны у потребителя. I аким образом, дегусiалия вина и коньяка - .во одновременно быпрып способ анализа образцов и сю коммерческая оценка. Большое значение имеет порядок подачи вин на дегустацию. Сначала по- дают сухие (белые, розовые и красные) вина, лотом - иолусухие, полуслад- кие, куиажные вина (херес, мадера), вина типа портвейн, иолудесертные вина, десертные сладкие и в конце дегустации - десертные ликерные. Дегустацию игристых и шампанских вин проводят отдельно от дегустации тихих вин в такой последовательности: зкетра брют, брют, сухое, полусухое, полусладкое, сладкое; - розовые и красные игристые вина: - мускатные игристые вина. Коллекционные вина дегустируют в конце каждой группы вин. Вино перед дегустацией доводят до оптимальной температуры. При атом большинс тво вин пробуют при нормально]) комнатной температуре 18...20° С, легкие белые и розовые столовые вина дегустируют охлажденными до 11... 13" С. Оптимум для красных столовых вин — 15... 18° С. Игристые вина перед де- густацией охлаждают до температуры 8... 10° С. При их дегустации эксперт оценивает игру вина, которая заключается в образовании внутри жидкости пузырьков СО2, которые, поднимаясь вверх, придают вину в бокале «тп ру». Кроме того, продолжительное выделение пузырьков СО2 поддерживает на
Технология пищевы i проЛукпич; 30$) поверх 1 к '( Hi вина ileu\ I аким • >«'>p:i и x;, i1i na pi ii i; >kixo пюш в iк >. ни >m co ответе ibii । । r \ pi.pp i ci'i'M иены и с. < । < то ч 1 ьн > Харак । ер 11 ;уя hi рис i ые ни на. ,ат\ । i a i оры должны оы i ь особенно внима тс.чьными в оценке бекеш вина. его аромат и вк\'са. (Кисленною ь счи гаюся (большим в (юс । а г ком in рис i ых вин. Очень высокие арома! ические и вку совью качества имеюi мускатные ш рпе гые вина и красные игристые вина. Из всех как'Юрий 11 ia\i 11 а нс к< и ( > . i\чпше военрияiис качеюва (наибольшее удовлетворение) можно полечи 1 ь от брют. В процессе шч летании вина дается характеристика его внешнею вила которую сою ав.тне i прозрачноюь и цвю вина. Для игристых продолжи- тельною ь игры, ни ГСНС11ВНОЮ ь и характер газовыле.к’ния. величина ну зырьког. И HoBC ieHHC Ю1Ы Готовое вино для розлива в бе гы. ши должно бы i в кристально прозрачным Коллекционное внно мож< i шит в осадок и взвешенные чаюички му ги. По окраске г,ина разде.шюг на белые, розовы*' и красные. Харак!срию пка аромата и букета вина имею) для потребителя едва ли нс главное значение. Французские вишые. щ счи шюг тонкость и чистоту аро- мата главным дос топнетвом всякою вина. Аромат .но способность вина вызваi ь обонятельные ощущения при по- мощи испарения с сю поверхности летучих компонен тов. В сос таве вина вы- явлено свыше 300 .тегучпх соединеииii. Это спирты, эфиры, альдегиды, ке- тоны, ацетали, летучие кислоты разных групп, терпеновые вещества и др. Дегустатор должен различать такие тины аромата в вине: винный, плодо- вый, мускатный, медовый, чайной розы, хересный, мадерный, смолистый, хвойный и аромат окисленного вина. По интенсивности аромата различают (в порядке убывания) яркий, сильный, воздержанный и слабый аромат. На- личие особых оттенков аромата часто указывает на происхождение вина или вид винограда, из которого вино и.зготов.тено. Аромат вина, как правило, определяется ароматическими вещеетвами, которые переходят из винограда, а букет развивается при выдержке вина. Типы букета вина могут быть: поле- вых цветов, подсолнечный, выдержанного старого вина, коньячный, розы, сложных эфиров и др. Важным фактором в оценке качества вина является характеристика его вкуса. Сущест вует четыре базовых вкуса: кислый, сладкий, горький и соленый. Кислый вкус вин обусловлен, в основном, а. 1пфатпческимп оксикислотами: винной, яблочной, молочной и лимонной. Кислотность вина может быть мягкой, нежной, свежей, приятной, твердой, колющей. Сладость — важная вкусовая особенность вина. Она имеет большое значе- ние при оценке качества десертных и крепких вин. Сладкий вкус определяется присутствующими в вине моно- и дисахаридами, относительная сладость ко- торых возрастает так: глюкоза (0,7), сахароза (1,0), фруктоза (1,7). В десертных
310 Раздел 11 винах преобладает фруктоза. Слабым сладким вкусом ог.пнаюк'Я также ней годы, многоатомные спирты и некоторые аминокислоты. При оценке качества вин различают такие оттенки сладости: легкая (при ятная сладость столовых полусухих вин), гармоничная (зрелый сладкий вкус высококачественных десертных вин), медовая (характерный гармонич- ный сладкий вкус натуральных десертных токайских вин), приторная (од- носторонний сладки!) вкус простых недоброженных десертных вин), нудная (негармоничная сладость высокосахаристых, но малоэкстрактивных вин). Отсутствие оттенков терпкости снижает винный характер вкуса. Терн- кий вкус бывает: бархатистый, мягкий приятный, терпковатый, грубый не- гармоничный, неприятный, вяжущий в котором много дубильных веществ и высокая кислотность. Носителями горького вкуса вина являются продукты карамелизации углеводов. Специфический горький оттенок во вкусе является типичным для вин марсалы и хереса. В столовых винах гоже встречается легкая прият- ная горечь. Но сильная горечь в вине говорит о пороке или болезни вина. Полнота или экстрактивность вкуса вина включает вкусовой эффект от сладости, кислотности и терпкости вина. Полнота вкуса вина обеспечива- ется благодаря углеводам, многоатомным спиртам, органическим кислотам, фенольным соединениям, азотистым и минеральным веществам. Для характеристики качества вкуса вина используют метод сравнения, при котором различают следующие основные типы вкуса: винный, виноград- ный, плодовый, медовый, смолистый, мадерный, хересный. По интенсивности различают сильный, воздержанный и слабый вкус. При дегустации выделяют следующие оттенки состава вкуса: изысканное, гармоничное, простое орди- нарное, негармоничное, грубое неприятное, разлаженное и испорченное вслед- ствие пороков или заболеваний вина. По общему составу выделяют такие основные тины вин: легкие, тонкие элегантные, крепкие энергичные, десертные и трудные, содержащие много спирта и экстракта. Независимо от типа, общий состав вина характеризуется как: гармонич- ный (согласованность элементов качества вина: цвета, аромата и вкуса, ко- торые отвечают типу, сорту и возрасту вина), живой (означает сохранение силы, яркости окраски, аромата и вкуса), простой ординарный, утопленный, негармоничный. Комплекс влияний на человека высококачественного вина всегда вызывает приятные ощущения, а потому специалисты-виноделы обязаны рассказы- вать о технике любой, в том числе и застольной, дегустации вина, о прави- лах достойной оценки вина широким потребителям, чтобы они не проходи- ли мимо красоты вина, умели по достоинству оценить его художественную ценность и признать вино как произведение искусства.
Технология пищевых продуктов 311 Органолептический анализ вин и коньяков состоит из пя ти обязательных этанов: оценка внешнего вида и прозрачности; оценка окраски (характерис- тика цвета, оценка аромата (букета); оценка вкуса и послевкусия; оценка общего состава и типичности. Это элементы дегустационной оценки. Коли- чественный уровень основных элементов качества вина характеризуется 10-балльной системой согласно шкале эквивалентности (показатели каче- ства, характерис тика и оценка в баллах). Методы определения качества коньяка включают следующие показатели: этилового спирта, сахаров, метилового спирта, железа, меди, полноты налива в бутылки. Все коньяки по органолептическим показателям должны отвечать сле- дующим основным требованиям: - букет и вкус (характерные для коньяка данного типа, без постороннего привкуса и запаха); - цвет (от светло-золотистого до светло-коричневого с золотистым от- тенком); - прозрачность (с блеском, прозрачный, без посторонних включений). Дегустацию коньяков проводят в помещении при температуре 20...25° С, используя для этого специальные коньячные рюмки емкостью 25 см'!. Тем- пература образцов коньяка должна быть 16... 18° С. Сначала оценивают ор- динарные, потом — марочные коньяки в такой последовательности по каче- ственным показателям: по прозрачности, цвету, аромату, букету и вкусу. В фальсифицированных коньяках могут чувствоваться интенсивные запа- хи ванилина, эссенции и плодов. Оценку органолептических показателей качества коньяков проводят по 10-балльной шкале по пяти основным элементам: вкус, букет, цвет, прозрач- ность, типичность, с распределением максимальных баллов по элементам ка- чества (вкус — 5,0; букет — 3,0; цвет — 0,5; прозрачность — 0,5; типич- ность — 1,0). Коньяк рекомендуется к выпуску и допускается к реализации при дегу- стационной оценке (в баллах) не ниже: - коньяк из спиртов средней выдержки до 5 лет — 8,4; - коньяк группы КВ — 8,8; - коньяк группы КВВК — 9,0; - коньяк группы КС — 9,5; - бренди — 8,3.
312 Раздел 1 1 Контрольные вопросы: 1. Характеристика виноградного растения. 2. Функции корневой системы винограда. 3. Характеристика наземной части винограда. 4. Фотосинтетическая деятельность листьев винограда. 5. Характеристика ягод культурных сортов вижярада и их химический состав 6. Пути улучшения сырьевой базы винограда. 7. Основные требования к техническому винограду. 8. Полезные для человека компоненты во всех типах вин. 9. Макро- и микроэлементы в винах. 10. Биологически активные вещества в винах. 11. Способы отделения сусла от мезги и его осветление. 12. Цель и способы ферментации сусла и мезги. 13. Характеристика винных дрожжей. 14. Химизм и механизм биотехнологического процесса брожения в виноделии. 15. Оптимальные условия для брожения виноградного сусла. 16. Основные биотехнологические процессы при производстве белых столо- вых вин. 17. Особенности технологии виноматериалов для красных столовых вин. 18. Технология полудесертных и десертных вин. 19. Способы производства шампанских вин. 20. Технология сусла для шампанских вин. 21. Периодическая и непрерывная шампанизация в резервуарах. 22. Характеристика коньячных виноматериалов. 23. Периодический и непрерывный способы перегонки коньячных мате- риалов. 24. Выдержка коньячных спиртов. 25. Роль компонентов дуба в формировании качественных показателей ко- ньяка и способы ускорения созревания коньячных спиртов. 26. Оценка качества вин и коньяков. 27. Основные актуальные проблемы развития виноградарства. 28. Технологические проблемы виноделия. 29. Эколого-социально-экономические проблемы в виноделии. 30. Проблемы фальсификации продуктов.
Технология пищевых продуктов 313 Раздел 12. ТЕХНОЛОГИЯ ХРАНЕНИЯ ЗЕРНА § 12.1. Характеристика зерна К основным зерновым культурам относя тся злаковые и ложнозлаковые - пшеница, рожь, рис, кукуруза, ячмень, овес, просо, чумиза, гречка; зернобо- бовые — горох, фасоль; масличные - подсолнух, соя, лен, конопля, раж и др. Из зерна и продуктов его переработки получают основные продукты пита- ния — муку, крупы, хлеб, макароны и т. п. Зерно является важным сырьем для производства спирта, пива, безалкогольных и других напитков и основ- ным кормом для домашнего скота, птицы и рыбы. При .эффективном использовании того количества зерна, которое выращи- вается в Украине, можно полностью обеспечить продуктами питания все население, откорм скота и экспортировать значительное количество продук- ции в другие страны. Зернобобовые культуры являются основным сырьем для получения про- дуктов, богатых белком. Из масличных культур получают растительное масло, а из отходов -- значительное количество комбикормов. К сожалению, бел- ковые вещества являются основным дефицитом при откорме скота. Этого можно было бы избежать расширением площади посева сои и других белок- содержащих культур как важного источника белков. Поскольку такое количество зерна надо хранить не меньше года, а с учетом резервных фондов — и значительно больший срок, то для этого надо иметь зернохранилища соответствующей вместимости, которые бы дали возмож- ность не только хранить, но и не допускать порчи зерна, сортировать, очищать, сушить, обеззараживать, принимать и отпускать зерно потребителям. В свя- зи с этим, зернохранилища должны быть трех типов; индивидуальные зерно- хранилища зернопроизводственных хозяйств, государственные или част- ные заготовительные элеваторы и производственные (или перевалочные). По химическому составу зерно разделяют на крахмалосодержащее, белковое и масличное. К первой группе относится зерно злаков и гречки. Крахмала и углеводов они содержат в среднем 60...80%, белков — 10...16%, жиров — 1,5...6%. Ко второй группе относятся семена бобовых, которые содержат 20...30% белков и 60...65% углеводов. Семена и плоды масличных культур относятся к третьей группе и содержат 25...50% жира и 20...40% белков. В зависимости от назначения зерно и семена определяют как мучные, крупяные, технические и фуражные. Пшеницу и рожь используют, главным образом, для производства хлебопекарной муки, а твердую пшеницу — для макаронной муки. К крупяным культурам относятся гречка, рис, горох, соя, фасоль, чечевица, ячмень, овес и др. Семена масличных культур (подсол- нух, хлопок, лен, соя, конопля и др.) относятся к техническим культурам.
314 Раздел 12 \ н>ш<'|)са. 1ьным11 ну.ниурами cinraioi кексрузу. ячмень, овес, которые ис- чоаьзую! для произволе। ва кр\ н. крахмала, домны, а пыже дня ирона воде] ва кормов для скота и in ины, Большине ню хлебных кулыур износится к злаковым растениям, кото- рые имеют идентичное строение. Все злаковые культуры (зерновка) состоя т из цветочных, плодовых и семенных оболочек, алейронового слоя, эндоспер- ма и .зародыша. Цветочные оболочки (9...28°<>) сот доят из к. ютчаткп (ячмень, рис, овес) и во время переработки полностью отделяются. Плодовые и се- менные оболочки (3...9%) состоят из неусваиваемых организмом человека веществ (клетчатка) и во время переработки зерна на муку тоже отделяются как отруби. Алейроновый слой богат питательными биологически активными вещест- вами, которые содержа тся в клетках зерновки. Они тоже отделяются вместе с отрубями. Эндосперм, или мучнистое ядро, составляет всю внутреннюю часть зерна. В эндосперме содержится крахмал, белок и другие вещества, которые составляют, в зависимости от культуры, 50...80/О от общей массы зерна. Зародыш (2...11%) представляет собой ту часть зерна, из которой развиваются корешки и лепестки. Он содержит питательные вещества, ви- тамины, жиры. Во время переработки зерна зародыш попадает в отруби, а некоторая его часть — в муку. Отделенный и очищенный зародыш явля- ется очень ценным сырьем для производства масла (например, кукурузно- го) и продуктов лечебно-профилактического назначения. Качество зерновых культур определяется такими показателями: ботани- ко-физиологическими (культура, вид, форма, сорт, всхожесть, энергия про- растания), органолептическими (цвет, вкус, запах), физическими (линейные размеры, форма, натура),.механическими (предельное напряжение, вязкость), химическим и биохимическим составом и свойствами. Кроме этих показа- телей, есть еще и технологические свойства, которые характеризуются воз- можностью получения готового продукта высокого качества при наимень- ших или допустимых затратах на производство (выход и качество муки, круп, затраты энергии и др.). Пшеница является основным сырьем для изготовления муки. В мире куль- тивируют более 10 видов пшеницы, но наиболее распространенными являют- ся мягкая и твердая. Мягкая занимает до 90% общего валового сбора зерна в Украине. Зерно этих двух видов отличается по форме, химическому соста- ву, биохимическим и технологическим свойствам. Согласно Государствен- ным стандартам зерно этих видов во время заготовки подразделяют на шесть типов. Важный технологический показатель качества пшеницы - - стекловид- ность, которая тесно связана со структурой эндосперма и характеризует струк- турно-механические и химические свойства зерна. Высокую стекловидность
Технология пищевых продуктов 315 имеет зерно озимой и яровой iiiiioiiiihbl Оно характсриз\е1ся большим вы ходом муки и . 1\'Ч11111ми хлебопекарными свойствами. Среди химических своис! в верна первостепенное значение имеет содер- жание и качество клейковины, которая во время спиртового брожения и вы- пекания придает пшеничному госту хорошую формос гойкость. Чем больше содержится в зерне клейковины, тем лучше качество муки и хлебопродук- тов из него. Кроме того, в мягкой пшенице оценивают силу, под которой понимают способность ее в смеси значительно улучшать качество слабой пшеницы. Для итого к слабой пшенице добавляют- 20...30% зерна сильной пшеницы. Благодаря атому получают хлеб надлежащего объема и с хорошим мя- кишем. Сила пшеницы, в основном, зависит от белкового комплекса зерна, коли- чества и качест ва клейковины. Зерно сильной пшеницы должно содержать не меньше 14% белка, сырой клейковины не меньше 28% (а в муке первого сорта — нс меньше 32%). По качест ву такая клейковина должна быть не ниже стандартов первой! группы. В соответствии с новыми стандартами Украины, эти требования к качеству пшеницы были снижены. Зерно сильной пшеницы должно иметь нормальный цвет, присущий дан- ному подтипу, отвечать государственному стандарту, а также отвечать таким требованиям: стекловидпость должна быть не меньше 60%, содержание клейковины - не меньше 28%, качество ее - не ниже первой группы, содер- жание проросших зерен — не более 1%, количество плохо отделяемых при- месей — не больше 2%, количество примесей других сортов пшеницы — не больше 10%. Сорта пшеницы, которые по хлебопекарным показателям не могут эф- фективно улучшать слабую пшеницу, относятся к пшенице средней силы, их используют для получения муки-наполнителя, а также по основному на- значению. Твердая пшеница — основное сырье для макаронных изделий. Есть два вида твердой пшеницы — яровая и озимая. Озимую выращивают в основном в южных, а яровую — в северных районах Украины. Цвет зерна твердой пшеницы для макаронных изделий должен быть нормальным, присущим данному типу, подтипу и классу. Зерна, которые утратили естественный цвет и запах, к переработке на макароны не допус- каются. Количество белка в муке (крупке) должно составлять не менее 16% при упругой и эластичной клейковине, не ниже второго класса. Кроме отдельных зерен, имеет свои характеристики и зерновая масса: объемная масса, сыпучесть, способность к самосортировке, скважистость, спо- собность к сорбции и десорбции разных паров и газов, теплопроводность, тепло- емкость, вязкость и т. п. Эти характеристики дают возможность определить
316 Раздел 12 параметры режимов хранения и нерераоотки зерна, а также конструктивные характеристики емкостей! для хранения зерна, транспортных и технологи- ческих машин и аппаратов. Сыпучееть зерна характеризуется, в основном, коэффициентом внешнего и внутреннего трения, а также углом естественного откоса. Зерновая масса имеет значительную подвижность и сыпучесть. Сыпучесть зерна характеризуется формой, размерами и характером по- верхности зерна, его влажностью, количеством примесей и их составом. Чем больше форма зерна отклоняется от сфероподобной, тем меньше его сыпу- честь. Зерно с шероховатой поверхностью и повышенной влажностью также менее сыпучее. Примеси, как правило, уменьшают сыпучесть зерна. С учетом сыпучес ти можно применить соответствующие устройс тва и ме- ханизмы, которые дают возможность уменьшить затраты ручной работы. Так, использование соответствующих транспортеров, пнсвмотранспортных установок, норий дает возможность эффективно загружать разные транс- портные средства (автомобили, вагоны, судна) и хранилища (закрома, со- ставы, траншеи, силосные элеваторы). Угол естественного откоса насыпного зерна, в зависимости от состоя- ния, изменяется от 20 до 60° и характеризует сыпучесть зерновой массы. Коэффициент трения по разной поверхности также имеет значение при проектировании и эксплуатации зернохранилищ мукомольных, крупяных и комбикормовых заводов, а также применяемых погрузочно-разгрузочных устройств. Перемещение зерновой массы сопровождается самосортировкой, то есть неравномерным распределением компонентов зерновой массы и при- месей в пределах насыпи. Самосортировка — результат сыпучести и неодно- родности частичек, из которых состоит зерновая масса и примеси. Неодно- родность зерна по форме, удельной массе, массе тысячи зерен способствует разной парусности зерна, то есть разной скорости перемещения каждой час- тички в воздушном потоке. Самосортировка зерновой массы наиболее проявляется во время за- грузки и разгрузки зернохранилищ, зерновозов и т. д. Хорошо наполненное с большой удельной массой и небольшой парусностью зерно быстро дости- гает дна. Маленькое плоское зерно и примеси с большой парусностью опу- скаются медленно, уносятся вихревыми потоками воздуха к стенам или скатываются по поверхности конуса, образуемого зерновой массой. Таким образом формируется неоднородная зерновая масса в силосах, насыпи и со- ставах. Во время самосортировки в зерновой массе могут образовываться участки, неоднородные по физиологической активности. Накопление легких приме- сей и пыли создает условия для самосогревания.
Технология пищевых продуктов 317 Натура зерна р определяется как масса одного дециметра кубического (дм') зерна, выраженная в граммах: Натура р отличается от плотности зерен, выраженной в кг/мй которая является отношением массы твердой части зерна ттЛ к ее объему V,. Пространство, образуемое между твердыми частичками зерновой массы, заполненное воздухом, называется скважистостью. Она составляет значи- тельную часть объема зерновой массы и показывает, какая часть ее объема приходится на межзерновое пространство. Наличие скважин в зерновой массе оказывает большое влияние на фи- зические и физиологические процессы, протекающие в зерне. Так, воздух, который циркулирует в скважинах, способствует передаче теплоты путем конвекции, а также перемещению влаги сквозь зерновую массу в виде пара. Большая газопроницаемость зерновой массы дает возможность продувать ее воздухом (активное вентилирование), а также дезинфицировать соот- ветствующими препаратами. Определенное количество воздуха в межзер- новых пространствах необходимо для сохранения жизнеспособности семян и дальнейшей жизнедеятельности при их проращивании (новые сорта хле- ба выпекают с добавкой проросшего зерна). Во время хранения зерна имеют значение общие размеры скважин и их структура. Чем больше скважистость, тем меньше объемная плотность зерновой массы. Поэтому для ее размещения необходима большая вмести- тельность хранилища. Размер и форма скважин влияют не только на газопроницаемость зер- новой массы, но и на сорбционные свойства скважин во время активного вентилирования. Скважистость (в %) зависит от формы, размеров и состояния поверхности зерна, количества и состава примесей, влажности зерновой мас- сы и других факторов. Зерно и семена всех культур впитывают из окружающей среды пары разных веществ и газы и, наоборот, при определенных условиях выделяют их, в особенности влагу. В зерновой массе наблюдаются процессы адсорбции, десорбции, капилляр- ной конденсации, хемосорбции. Способность зерна к сорбции обусловлена его капиллярно-пористой коллоидной структурой и скважистостью массы. Установлено, что благодаря макро- и микрокапиллярам поверхность зерна может в несколько раз увеличиваться по сравнению с собственной поверх- ностью, которая составляет приблизительно 1,5...2,0 м2 в одном килограмме.
318 Раздел 1 2 Зерно эго живои орышпзм, iio.)tom\ iей.к>-массообмен в зерновой массе происходи! непрерывно Нанрав. iciiiioc । ь н ин генсивпос 1 ь сорбции и десорбции паров в.iai и завися ! oi давления водных паров в окрхжаюик и среде и на поверхности зерна (равновесная влажносн,). Если парциальное давление водных паров на новсрхнос 1 и зерна больше, чем воздухе, влага испаряется. При равновесии этих показателей гепло-массообмеп .между воз- духом и зерном прекращается, что в практике случается редко, В связи с этим, активное венти. 1ирование зерновой массы следуем' про- водить только с учетом способности зерна к сорбции и десорбции. Зерновая масса и отдельные зерна характеризуются также теилофизп четкими и массообменнымп свойствами, из которых во время определения режимов хранения зерна в основном используют теплоемкость, тепло-, тем- пературо- и термовлаго, проводимость. Теплоемкость характеризуется количеством теплоты, необходимой для увеличения температуры зерна на Г С. Удельная теплоемкость сухого скелета зерна значительно ниже, чем влажного, и составляет: С3 = = 1300-1400 Дж/(кг • ° С), воды — С’^ = 4200 Дж/(кг •с С), воздуха - С” = = 1000 Дж/(кг • ° С). То есть, с увеличением влажности теплоемкость зерна должна возрастать. Теплоемкость необходимо учитывать при расчетах про- цессов нагревания, охлаждения и сушки зерна. Теплопроводимость характеризует теплоизоляционные свойс тва и опреде- ляет количество теплоты, которое проходит сквозь единицу площади мате- риала при разнице температур в один градус (Дж/(г • ° С)). Зерновая масса имеет низкую теплопроводимость, обусловленную ее органическим соста- вом, а также наличием воздуха в межзерновом пространстве. Коэффициент теплопроводимости зерновой массы составляет 0,13...0,3 Вт/(г •0 С), с уве- личением влажности зерновой массы теплопроводимость возрастает. Зерновая масса характеризуется низким коэффициентом температу- ропроводимости, то есть тепловой инерцией и сопротивлением тепловым потокам. Это имеет и положительное, и отрицательное значение. Положи- тельные — своевременное охлаждение зерновой массы (в начале хранения) и хорошо организованное хранение дает возможность в течение продолжи- тельного времени поддерживать в ней сравнительно низкую температуру; отрицательные — даже при нормальных условиях хранения теплота, кото- рая выделяется в результате жизнедеятельности зерна, может задерживать- ся и приводить к повышению температуры, а следовательно — к самосогре- ванию. В целом, скорость изменения температуры в зерновой массе зависит от условий хранения и типа зернохранилищ. В складах, где высота насыпи не- большая, зерно имеет больший контакт с воздухом, поэтому температура его изменяется быстрее, чем в силосах.
Технология пищевых продуктов 319 Термовлагопроводимостъ зерновой массы характеризуется перемещением влаги в зерновой массе под действием разницы температур. Это явление на блюдается даже в зерновой массе с очень низкой влажностью. Перемещение влаги в зерновой массе при разной температуре является результатом не толь- ко термовлагопроводимости, но и конвекции воздуха. При этом влага, нахо- дящаяся в состоянии пара, двигается вместе с конвективными потоками воз- духа. Это явление наблюдается во время неравномерного нагревания стен силосов, размещения теплой зерновой массы на бетонных, заасфальтиро- ванных полах, большой разницы температур между воздухом и зерном, его подсушки на солнце и т. и. Перемещение влаги по направлению потока теплоты часто приводит к конденсации водяных паров, то есть к образованию капельно-жидкой вла- ги в отдельных участках зерновой массы, что отрицательно влияет на хране- ние зерна и его качественные показатели. Для хранения зерна используют различные хранилища: склады, бунке- ры, силосы, бурты и др. Самыми современными хранилищами являются элеваторы, оснащенные силосами, сушилками, триерами, весами, средства- ми механизации, автоматизации и контроля качества зерна. Схема такого элеватора предсталена на рис. 12.1. Рис. 12.1. Технологическая схема элеватора 1 - подсилосный транспортер; 2 — силосы; 3 — надсилосный транспортер; 4 — корпус элеватора; 5 — нория; 6 — рабочая башня элеватора
320 Раздел 12 § 12.2. Сушка и активное вентилирование зерна Сушка и обезвоживание зерна до 12... 15% влажности обеспечиваю! эф фиктивное его хранение. При повышенной влажности зерна создаются бла- гоприятные условия для интенсификации его дыхания и микробиологиче- ских процессов, приводящих к порче зерна. Максимально допустимая температура нагревания зерна в процессе суш- ки должна быть ниже температуры денатурации белков. Эти границы опре- деляются инструкциями для сушилок и зависят от сорта, вида и назначения зерна. Во время сушки пшеницы иродовольственного назначения основной целью является сохранение или улучшение технологических и хлебопекар- ных свойств зерна, контролируемых по количеству и качеству1 клейковины согласно Госстандартам. Для зерна семеноводческого назначения контролируют энергию прорас- тания и всхожесть (согласно Госстандартам). Для масличных культур важ- ным показателем качества является кислотность. При неправильных режимах сушки в результате гидролитического распада жиров этот показатель может увеличиваться. Наиболее часто используют для сушки зерна сушилки: шахтные, барабан- ного типа, а также передвижные специальные энергосберегающие сушилки. Для сушки зерна важно подобрать и выдержать оптимальный режим. Зерно должно быть однородным по влажности: влажное — до 17%, сырое — до 22% (кроме риса), очень сырое — свыше 22%. После сушки зерно охлаждают до температуры, превышающей темпера- туру внешнего воздуха не более, чем на 12° С, а при низкой температуре ок- ружающего воздуха - не более, чем на 7° С. Охлаждать зерно можно, про- пуская его через зерноочистительные машины при транспортировании или активном вентилировании. В высушенном зерне определяют цвет, запах, влажность, состояние оболочек, зараженность вредителями, а также количест- во и качество клейковины. В рисе, кроме того, определяют наличие трещин в зерновках, а в крупяных культурах — наличие шелушащихся зерен. Рис сушат при более низких температурах, чем зерно других злаковых культур. Это обусловлено тем, что его оболочка при повышенных темпера- турах может растрескиваться. Так, при одноступенчатой сушке температура сушильного агента может быть 70° С, а при двухступенчатой: на 1-й ступени — 75° С, на 2-й — 92° С. Температура нагревания внутри зерновки не должна превышать 35° С. Во время сушки риса применяют отлежку, которая спо- собствует уменьшению трещинообразования и увеличению выхода целых шлифованных зерен. Для сушки риса можно использовать камерные сушилки периодическо- го непрерывного действия. При этом днища камер застилают решетками
Технология пищевых продуктов 321 с отверстиями диаметром около 2,5 мм. на которые нагружаю! рис равно- мерным пластом высоюй до 16 см. Начальная температура сушильного аген та должна быть в пределах 25...30' С'. Активное вен ) илирование применяют для охлаждения зерновой массы, уменьшения влажнос ти, устранения самосогревания, предотвращения раз- вития плесени, микроорганизмов и вредителей, а также для ускорения после- уборочного созревания и устранения постороннего запаха. Для активного вентилирования через насыпь (бург) зерна пропускают нагнетаемый воздух, который подводят с помощью каналов и труб. Воздух по- дается как атмосферный, так и подогретый. Установки для активного венти- лирования делятся на стационарные и переносные непрерывного действия. В зернохранилища атмосферный воздух или смесь его с топочными не- канцерогенными газами рекомендуется подавать одновременно не меньше, чем по двум воздухопроводным каналам. Во время вентилирования зерна все окна и двери в складе открывают, после вентилирования закрывают за- слонками входные отверстия воздухопроводных каналов, а также окна и двери складов. Вентилирование зерна проводят также в бункерах, оснащенных электри- ческими воздухоподогревателями. Бункеры загружают с помощью норий, а разгружают самотеком. После сушки зерновую массу охлаждают холодным воздухом. В последнее время распространены бункеры и силосы активного вентили- рования цилиндрической или прямоугольной формы разной высоты (7,..12 м), емкости или силосы элеваторов (высотой до 30 м), оборудованные специаль- ными вентиляторами и каналами для нагнетания воздуха в зерновую массу. Для определения необходимости вентилирования зерна измеряют отно- сительную влажность воздуха, устанавливают влажность зерна в зависимо- сти от относительной влажности воздуха и температуры зерна, сравнивают фактическую влажность зерна с равновесной (равновесную влажность оп- ределяют по наиболее низкой температуре зерна в насыпи). Равновесная влажность зерна, отвечающего относительной влажности атмосферного воздуха, должна быть не меньше исходной влажности зерна на 2...5%. Послойная продувка по высоте силоса, поперечная продувка зернового пла- ста и использование сквозной продувки связаны со значительным аэродина- мическим сопротивлением слоя, поэтому необходимы мощные воздуходувки. Активное вентилирование используют для профилактического охлаж- дения зерна, промораживания, сушки, предупреждения самосогревания и дегазации зерна после обработки его фумигантами. Способы хранения кукурузы в початках отличаются от способов хране- ния, применяемых для других культур. После определения их качества 21 - 8-913
322 Раздел 12 и взвешивания aBTO.Moon.ieii кукурузу разгружают автомобилеразгрузчи- ком и но наклонному колвейсрч початки поступают в бункер кратковре- менного хранения. Для естественной вентиляции початков днища бункера обшиты листовой сталью с отверстиями 5 мм. Наличие бункера кратковременного хранения обеспечивает непрерывный прием семенной кукурузы и непрерывную работу камерных сушилок. Из приемочного бункера початки наклонным конвейе- ром подают в участок снятия обверток с помощью машин ОП-5. Отсорти- рованные початки по наклонному конвейеру поступают в помещение ка- мерной сушилки. Сушат их до влажности 12... 13%. После сушки початки кукурузы пос тупают в молотильно-калибровочное отделение, где их обмолачивают, взвешивают семена с помощью автомати- ческих весов, очищают на сепараторе, калибруют, обрабатывают в триерах и аспираторах или на пневмосортировочном столе. Завершают процесс обра- ботки семян протравливанием и фасованием. На рис. 12.2 показана принципиальная технологическая схема первичной переработки зерна. Рис. 12.2. Принципиальная технологическая схема первичной переработки зерна Контрольные вопросы: 1. На какие группы разделяют зерно по химическому составу? 2. Для каких изделий используют пшеницу и рожь? 3. Из чего состоит зерновка злаковых культур? 4. Роль клейковины в хлебопечении. 5. Твердая и мягкая пшеница, их характеристика. 6. Какими показателями характеризуется сыпучесть зерна. 7. Теплоемкость, теплопроводимость, температуропроводимость, термовлаго- проводимость зерновой массы. 8. Технологическая схема элеватора, сушка зерна.
Технология пищевых продуктов 323 Раздел 13. ТЕХНОЛОГИЯ МУКИ § 13.1. Сырье и ассортимент продукции Сырьем для производства муки, которая, в свою очередь, является ос- новным сырьем для изготовления хлебобулочных изделий и макарон, явля- ется пшеница и рожь. Получают муку также из кукурузы, ячменя, овса и других культур. Выход муки определяется составом анатомических частей зерна. Напри- мер, пшеница содержит в среднем 82% крахмалистой части, то есть теоре- тический выход муки высшего качества составляет приблизительно 82%. В табл. 13.1 приведено среднее соотношение анатомических частей зерен разных культур. Таблица 13.1 Соотношение анатомических частей зерна разных культур Куль- тура Цветочные пленки Оболочки Алейроно- вый слой Эндо- сперм Зародыш со щитком плодовые семенные Пшеница - 3,5...4,4 1,1...2,0 6,3...8,9 77,0...85,0 1,4.„3,8 Рожь - 6,1...7,4 4,8...7,0 10,9...12,2 70,8...77,7 3,4-3,7 Ячмень 8,0...15,0 3,5-4,0 2,0...2,5 12,0...13,0 63,0.-68,5 2,5-3,0 Овес 20,0...40,0 2,5...4,0 2,0...2,4 11,0-14,0 45,0...53,0 3,0.„3,5 Рис 14,0...35,0 1,2...!,5 1,0...1,5 4,0-6,0 66,0.„70,0 4,0...6,0 Гречка - 18,0-24,0 1,5-2,0 3,0„.5,0 57,0...65,0 10,0-16,0 Просо 15,0.-22,0 0,7...1,1 1,8...2,1 2,1-3,5 — 3,0„.4,0 Сорго 5,0...6,0 - - - — 6,0-10,0 Горох - — 6,0-11,0 1,0-1,5 — 38,0-94,0 Кукуруза - 10,0-15,0 — - - 8,0-12,0 К качеству зерна, перерабатываемого на муку, предъявляются определен- ные требования: влажность — не выше 12,5...13,5%, сорные примеси — не боль- ше 2%, вредные примеси - не больше 0,20%, зерновые примеси — не больше 5% для пшеницы и 4% для ржи, в том числе не больше 3% проросших зерен. Количество и качество клейковины в пшенице должно обеспечивать получение стандартной муки по содержанию клейковины. Одним из важных качествен- ных показателей пшеницы является зольность отдельных анатомических ча- стей. Зольность целого зерна пшеницы составляет 1,5,,,2,2%, ржи — 1,7...2,2%, плодовых и семенных оболочек — 8...15%, крахмалистого эндосперма — 0,35.„0,50%, зародыша со щитком — 5.„7%. По количеству золы в муке делают 21*
324 Раздел 13 заключение о ее сор 1е Коли чес I но к. ieii Ковины в зерне для соргошл о помол и должно бы I ь не меньше 25';,. а для обычного не меньше 20'6. В соответствии с Государственными оандартами Украины содержание клейковины может составля гь is муке, %: высшего copra 25, первого -2 1, вюрого 21, обойного 18. Для производства хлебопекарной муки, в основном, используют пшеницу мягких сортов, которая. в свою очередь, условно дели гея на сильную, среднюю и слабую. Клейковина сильной пшеницы - эластичная и упругая. Такие сорта пшеницы используют как улучшитсли к слабым пшеницам, мука которых для выпечки хлеба самостоятельно не используется из-за клейковины низкого качества. Мука из средней ио качеству сортов пшеницы для выпекания хлеба может бы ть использована без улучшите.чей. Мука из слабых сортов пшеницы используется для выпечки кондитерских изделий (печенье, бисквиты, тор- ты). Пшеница твердых сортов используется, главным образом, для изготов- ления макаронной муки, из которой вырабатывают макаронные изделия. Пшеничную муку вырабатывают: крупчатку, высшего, первого, второго сортов и обойную. Сорт муки зависи т от наличия в ней оболочек, количество которых определяется зольностью. Так, мука высшего сорта имеет зольность нс более 0,55% КС В, то есть в ней почти отсутс твуют оболочки и она состо- ит из эндосперма. Мука первого сорта имеет зольность не больше 0,75%, а второго — не больше 1,25% КСВ. Муку обойную получают из почти целого очищенного зерна с выходом 96%. Крупчатка отвечает высшему сорту по золь- ности, но ее крупность значительно больше (200...350 мкм) по сравнению с размерами муки высшего сорта. Макаронную муку вырабатывают высше- го и первого сортов с большей крупностью частичек — 150...350 мкм. Изо ржи вырабатывают муку обойную, сеянную и обдирную. Обойную муку получают при односортном помоле ржи с 95% выходом, крупностью до 100 мкм и зольностью, ниже зольности зерна на 0,07%. Обдирная мука (87% выхо- да) содержит меньше оболочек, зольность ее не превышает 1,45%. Наиболее качественная, сеянная ржаная мука (выход 63%), имеет зольность, количест- во которой не превышает 0,75%. Объемный выход хлеба из 100 г муки сильной пшеницы в среднем состав- ляет не менее 500 см3. Помолы пшеницы и ржи классифицируют по разным признакам: кратность измельчения зерна (разовые, повторяемые), разви- тость помола в целом, развитость процесса обогащения крупок, разовые и сортовые (одно-, двух-, многосортовые). Эти признаки могут перераспре- деляться между собой. Процесс получения муки из зерновых культур можно рассматривать как последовательный многоразовый процесс отделения центральной части зер- на — эндосперма — от оболочек. Сначала зерно дробят на несколько частей и получают так называемые добротные крупки, то есть крупки, полученные
Технология пищевых продуктов 325 из цен тральной части эндосперма. и гак называемые жесткие крупки, име- ющие с ОДНОЙ c i ороны ос татки оболочек. На следующих .этапах технологического процесса добротные крупки от- деляют от жестких частей, а последние шлифуют, то есть отделяют от них час- тички оболочек. 11осле этого жесткие крупки с тановятся добротными, ио мень- ших размеров. Оболочки, в которых на внутренней поверхности осталась некоторая часть эндосперма, размалывают в специальных размольных систе- мах. Оболочки, от которых отделены почти все частицы эндосперма, назы- вают отрубями. Периферические частицы пшеницы содержат значительное количество природных витаминов группы В, положительно влияющих на качество му- ки. В настоящее время есть идеи использовать отруби для обогащения му- ки биологически активными веществами. Для повышения эффективности процесса отделения оболочек от эндоспер- ма нужно повысить различия в их физических свойствах: эндосперм должен стат!, более хрупким, а оболочки - более пластичными. Для этого зерно пе- ред помолом подвергают гидротермической обработке, способствующей достижению этих требований. § 13.2. Технология пшеничной муки Принимают, размещают и хранят зерно в элеваторе или других хранили- щах, которые находятся недалеко от мельзавода. Там формируют помоль- ные партии зерна, то есть смешивают зерно по разным показателям качества для получения партий зерна, отвечающих требованиям к клейковине, стек- ловидности, зольности, засоренности и т. и. Зерно в элеваторе размещают с уче- том его свойств и качественных показателей. Партии зерна хранят отдельно в зависимости: от влажности — при разнице значений 1% и больше; зольно- сти — меньше 1,97% и больше 1,97%; стекловидности — 40...60% и больше 60%; содержания клейковины — выше 26, 25...20% и ниже 20%; от объемной массы — выше 750,750...690 г/л и меньше 690 г/л. Кроме того, отдельно хранят зерно сильной или слабой пшеницы, поврежденной клопом-черепашкой. Состав помольной партии определяют расчетным путем, пользуясь требо- ваниями стандартов к качеству помольной партии с учетом наличия зерна в элеваторе. Помольную смесь составляют из двух-четырех компонентов. Очищение от примесей и подготовку зерна к помолу производят в подгото- вительном отделении мельницы. Во время очистки отделяют примеси и неко- торую часть оболочек. После очищения зерно подвергают гидротермической обработке (увлажнению), нагреванию и частично сушке. После таких процес- сов эндосперм должен стать достаточно хрупким, а оболочки — пластичными.
326 Раздел 13 Подготовленное таким образом зерно нос rvnae i в> размольное ое деление, где его новерхнос!ь снлчл.га ув. ееежняюг. добавляя до 0.5°<> воды, что де.iaei оболочки еще более эласточными. Для образования крупок используют драные или крупкообразующие системы, то есть на вальцевых станках при расстоянии 0.5... 1,5 мм между вальцами зерно измельчается несколько раз. После каждого измельчения крупки сортируют на рассевах. Для получения крупок используют 4... 10 сис- тем «вальцовка — рассев» в зависимости от вида помола. Обогащение крупок, то есть отделение добротных крупок от крупок с обо- лочками, осуществляется частично на рассевах, крупковеятелях и так называ- емых шлифовальных системах. Шлифовальные системы «вальцовый станок рассев» отличаются от драных меныппми междувальцовыми промежутками и соответствующими размерами отверстий решеток на рассеивателях. Размалывание крупок осуществляют ее размольных системах, в которых исполызуются вальцы с гладкой поверхностью и сита с размерами отверстий, соответствующими размерам частичек муки. Наилучшие по качеству крупки размалывают ее первой размольной системе, остальные — во второй и т. д. Вальцевые станки измельчают зерно ее промежуточные зерновые продук- ты. Расстояние между вальцами регулируется от 0,05 до 2,0 мм, что дает возможность устанавливать стсееонез измельчения зернонродуктов. После этого измельченный продукт поступает с помощью нории на верхние этажи и просеЕгвается на рассевах. Продукты размола поступают через рукава к ситовым рамкам, которые раз- мещены в корпусе рассева. Отсортированные зернопродукты через выпуск- ные патрубки и рукава выводятся из рассева. В результате расслоения разных по свойству крупок через отверстия сит проходят в основном частички эндосперма, а частички с оболочками идут сходом. Воздух, поступающий снизу под сита, облегчает процесс самосорти- ровки. Легкие и мелкие частички отводятся воздушным потоком на фильт- рование в специальных матерчатых фильтрах. Сортировка и обогаЕцение крупок осуществляется в результате подвиж- ного взаимодействия на ситах под действием возвратно-поступательного дви- жения ситового корпуса и исходного течения воздуха. Воздух отсасывается из ситового пространства, пронизывает все три яруса сит и поступает в аспи- рационную сеть. Продукт (смесь крупок, которую сортируют и обогащают) направляют к каждой машине отдельными потоками. Потом крупки посту- пают в приемочную коробку, с помощью клапанов равномерно распределя- ются по ширине сит и направляются на сита верхних ярусов. При увеличении разрыхления слоя продукта воздухом частички с большей плотностью пе- ремещаются в нижний слой, более близкий к поверхности сита, а частички с меньшей плотностью (желтые), наиболее шершавые — в верхний слой.
Технология пищевых продуктов 327 Подготовка зерна к помолу Помол зерна и получение муки Зерно Рис. 13.1. Принципиальная технологическая схема производства муки
328 Раздел 13 Так осуществляется copi ировка и обогащение продета. Хснирационные ка меры отдельно ус щповлены на каждом сите. С тенки и заслонки сделаны из оргстекла, что дает возможность наблюдать процесс сортировки и обогаще ния на верхнем яруса1 си г. Вымалывание о грубей осуществляю т на бичевых и щеточных машинах, в которых отделение частичек эндосперма от отрубей зависи т, в основном, от промежутка между щетками (бичами) и поверхнос тью сита. Формирование сортов муки осуществляют дозированием отдельных по- токов на всех этапах образования муки по зольности (высший сорт 0,5%, первый - 0,75%, второй! — 1,25%). Контроль муки, получаемой на разных этапах размольного отделения, осуществляют на рассевах но сортам. Выбой (фасование в мешки) и фасование в маленькие* пакеты происходит в отдель- ном выбойном отделении. При определении схемы помола и режимов отдельных технологических операций руководствуются Правилами организации и ведения технологи- ческого процесса на мельницах, которые являются основным документом для разработки конкретной организации процесса помола зерна. Кроме то- го, надо учитывать и то, что свойства зерна формируются и зависят от мно- гих разнообразных факторов как в процессе созревания зерна в ноле, так и во время последующего хранения и обработки (сушка, очистка и т. и.). Принципиальная технологическая схема производства муки показана на рис. 13.1. Контрольные вопросы: 1. Характеристика основного сырья для производства муки. 2. Соотношение анатомических частей зерна пшеницы. 3. Что такое клейковина пшеницы? 4. Выход хлеба из 1 кг муки. 5. Образование, обогащение и размалывание крупок. 6. Вымалывание отрубей. 7. Принципиальная технологическая схема производства муки.
Технология пищевых продуктов 329 Раздел 14. ТЕХНОЛОГИЯ КРУП § 14.1. Ассортимент круп и сырье для их производства Основной целью крупяного производства является отделение ядер кру- пяных культур от оболочек. Ассортимент круп и сырья для их производст- ва приведены в табл. 14.1. Таблица 14.1 Ассортимент круп и сырья для их производства Сырье Наименование круп Номера и сорта Рис Рис шлифованный Рис полированный Рис дробленый шлифованный Высший, первый, второй и третий На сорта нс делится Гречиха Ядрица Продел Ядрица быстроразвариваемая Первый, второй и третий На сорта не делится Первый, второй и третий Просо Пшено шлифованное Высший, первый, второй, третий Овес Крупа овсяная неизмельченная Крупа овсяная плющенная Овсяные хлопья Толокно Высший, первый и второй «Геркулес», хлопья На сорта не делится Ячмень Крупа жемчужная Крупа ячневая № 1,2, 3,4, 5 № 1,2,3 Горох Горох целый Горох колотый Первый и второй Кукуруза Крупа шлифованная Крупа для хлопьев Крупа мелкая для палочек № 1,2, 3,4, 5 На сорта и номера не делится № 1,2, 3,4,5 Пшеница твердая Полтавская Артек Крупы повышенной питательной ценности (смесь крупяных культур): Юбилейная, Здоровье, Спортивная, Пионерская, Сильная, Южная, Флотская, Союзная № 1,2, 3,4 № 1,2,3, 4 На сорта и номера не делятся
330 Раздел 11 Все крупяные кулыхры разделяют на два класса: с прочной связью обо лочки и ядра (рис, ячмень, кукуруза, пшеница) и со слабой связью (гречихе, просо, овес). В гречихе все три лепестка плодовой оболочки свободно оку- тывают ядро и соединены с ним только в одной точке. В просе цветочные пленки также свободно окутываю т ядро и соединены только по одной линии рубчику. В овсе цветочные пленки хотя и плотно окутывают ядро, но с ним не сращены. Каждый класс имеет значительные отличия, которые требую! разнообразных технологических способов переработки зерна крупяных куль- тур. Например, гречиха, просо, овес и рис относятся к крупяным культурам, в которых пленки с ядром не соединены. Разные формы и прочность связей! оболочек с ядром требуют определенных особенностей технологических процессов переработки зерна на крупу для любого из перечисленных видов сырья. Например, гречиху и просо шелушат на вальцедековых станках скаты- ванием и размыканием пленок, а овес на шелушильных поставах и биче вых машинах взаимным трением и с использованием разрушающего удара. Для шелушения крупяных культур с прочной связью оболочек с ядром (ячмень, пшеница, горох, кукуруза) используют машины с интенсивным стиранием (шелушильно-шлифовальные) или машины многоразового уда- ра (обоечные). Рис также обрабатывают на шелушильных машинах. Для всех крупяных культур и их технологий важными признаками явля- ются форма, крупность зерна и качество ядра. Зерно гречихи имеет трехгранную форму (тетраэдр) и состоит из темнова- той оболочки и ядра, которое, в свою очередь, состоит из семенной оболочки, алейронового слоя, эндосперма и зародыша. Пленочность гречихи — 18...26%. Основной целью переработки зерна гречихи является получение наиболь- шего количества крупы-ядрицы, то есть целых ядер гречихи, освобожденных от плодовых оболочек и неколотых ядер (которые не проходят через отверстия решетки 1,6 х 2,0 мм). Для производства гречневой крупы используют целое, здоровое зерно гречихи, содержащее не более 3% сорных примесей и не более 3% зерновых с влажностью не больше 14,5%, содержания ядра - не меньше 71%. Характерными примесями гречихи является татарская гречихака (кар- лик), недоразвитое зерно (рудяк), дикая редька и степной горошек. Базовой считают гречиху с содержанием ядра 75% и шелухи — 22%. Нормативный выход круп из пропаренного зерна составляет 67% (ядрица первого сорта — 59%, второго — 3% и продела — 5%). Зерно проса имеет шарообразную, овальную или овально-продолговатую форму. В нижней части ядра размещен зародыш. Масса пленок составляет 16...22%, плодовые и семенные оболочки — 7...8%, зародыш — 3...4% и эндо- сперм -- 68...75% от общей массы зерна. Пленочность проса — 16...25%. Основ- ным продуктом переработки проса является пшено шлифованное — ядро проса, полностью отделенное от цветочных пленок и частично от плодовых,
Технология пищевых продуктов 331 семенных' обо.ючек н зародыша. Продукч подучают дополнительной обра- боткой ядра ншена-дранца в шлифовальных машинах. 11,з четырех типов проса наиболее ценным в технологии считают белое и кремовое, которые от- личаются формой пленки и шарообразной формой зерна. Наилучшим для производства считают просо крупное (проход через сито 1,8 х 2,0 мм свыше 80%) и выравненное по размерам. Характерными и трудноотделяемыми примесями, близкими по размерам и аэродинамическим свойствам к просу, являются чернушка, стоголовник, ще- тинник и вьюнок. Лучше всего перерабатывать просо с влажностью 13,5...14,5%. которое подвергали сушке. Нормативный выход круп составляет 65% (выс- ший сорт - 5%, первый — 58%, второй — 2%). Базовым по качеству считают просо с содержанием чистого ядра 76<!<> от массы зерна; примесей и шелу- хи - 18%. Зерно овса содержит значительное количество пленок. Для переработки на крупу используют овес крупяной 1 типа - белый отборный и 11 типа — жел- тый отборный. Влажность овса не должна превышать 15,5%, для предприя- тий, Tie имеющих сушилок, — 13,5%, содержание мелких примесей (проход через сито с отверстиями 1,8 х 2,0 мм) — 5%, сорных примесей — 2,5%, со- держание ядра - не менее 62% от общей массы зерна вместе с сорными и зерновыми примесями. Наиболее важными технологическими признаками овса является наличие хорошо оформленного округлого ядра с минималь- ным содержанием пленок. После очистки содержание примесей в зерне не должно превышать 0,3%, в т. ч. куколя — 0,1%. Базовым считают овес с содержанием: чистого ядра при выходе из сит с отверстиями 1,8 х 2,0 мм - 65% от массы зерна вместе с примесями; шелу- хи — 27%; мелкого зерна (проход через сито с отверстиями 1,8 х 2,0 мм) — 5%. Нормативный выход овсяной крупы составляет 45% (крупа подроблен- ная высшего и первого сортов, крупа плющенная высшего и первого сортов, хлопья и толокно). Влажность крупы нс должна превышать 12,5% — для длительного хранения и 14% — для текущего потребления. Для увеличения выхода, улучшения качества круп во время переработ- ки гречихи, проса и овса применяют гидротермическую обработку. § 14.2. Химический состав круп и нормы выхода продукции Качество крупы оценивают по вкусу, запаху, влажности, выравненное™ размеров, содержанию доброкачественного ядра и разных примесей. Для от- дельных видов круп (кукурузных, овсяных хлопьев) дополнительно опре- деляют зольность, содержание зародыша в первой и кислотность — во второй.
332 Раздел 14 Но каждому виду крупы нормируют допустимое содержание полущенных зе- рен. Например, в гречневой ядрице* первого сорта стандартом предусмотрено со держание доброкачественного ядра 99.2%. В пшене шлифованном примесями являются: поврежденные ядра, сорные примеси (минеральные, органичес- кие, семена мусорных растений и др.), битые ядра и т. и. Качество крупы оценивают также по ее химическому составу, техноло- гическим и пищевым свойствам. Химический состав определяет содержание крахмала, белка, жира и клетчатки. Особой питательностью отличается гречневая крупа. Она содержит наи- большее количество витаминов группы В, в ней много магния, кальция, фос- фора, железа. Химический состав рисовой крупы характеризуется высоким содержанием углеводов (около 80%) при минимальном количестве клетчат- ки. Менее питательна крупа из кукурузы и ячменя. Кулинарные качества крупы определяют цвет, вкус, структура сваренной каши, продолжитель- ность варки крупы, коэффициент разваривания. Нормы качества крупы из- ложены в Государственных стандартах. При производстве круп получают также значительное количество побоч- ных продуктов и отходов (мучка, сечка, дробянка и шелуха), большинство из которых используют как компоненты для производства комбикормов. Мучка, сечка и дробянка, которые состоят в основном из измельченных частей эндосперма, относятся к побочным продуктам. Шелуха состоит из внешних оболочек (цветочные - у большинства крупяных культур зерна, плодовые — у гречихи и семенные — у гороха), отделенных в процессе ше- лушения зерна. Она содержит небольшое количество мучнистых частичек эндосперма. Шелуху используют для производства кормовых дрожжей, не- которых химических веществ и т. п. Часть ячменной, овсяной и гороховой шелухи в зависимости от вида зерна колеблется в пределах 6...26%. Количе- ство мучки значительное и составляет 13...40%. Гречневая крупа содержит, %: белка 13... 15; крахмала 70...71; сахарозы 2...2,5; жира 2,5...3,0; клетчатки 1,1...1,3; зольных элементов 2,2, в том числе много полезных для организма минеральных солей железа, кальция и фос- фора, органических кислот - - лимонной, щавелевой, яблочной. Эти особенно- сти химического состава предопределяют высокие вкусовые, питательные и диетические свойства гречневой крупы. Жиры гречневой крупы имеют высокую стойкость к окислению, что предопределяет продолжительность хранения гречневой крупы. Пшено содержит, %: белка 12...13; крахмала 81; жира 3...4; сахара 0,15 и клетчатки 1,1, а также минеральные соли калия, натрия, кальция, магния, фосфора, органические кислоты и витамины. Рис содержит белка 7% и крахмала 78%, а также фруктозу, глюкозу, са- харозу и жиры. Высокое содержание натрия и калия способствует выводу
Технология пищевых продуктов 333 почками воды и конечных продуктов обмена. Рис содержит также 12 неза- менимых аминокислот. Химический состав круп приведен в табл. 14.2. Таблица 14.2 Химический состав круп, % Крупа Белки Жиры Углеводы Клетчатка Минеральные вещества Гречневая 14,8 3,0 65,0 11,0 2,1 Пшеничная 13,5 1,7 70,2 2,0 2,1 Кукурузная 10,7 0,5 68,9 0,3 0,42 Ячменная 10,6 1,1 85,6 1,2 1,2 Овсяная 15,9 8,3 63,0 1.8 2,3 Пшено 13,9 2,9 80,9 0,9 1,3 Горох 26,6 2,8 62,3 5.5 2,8 § 14.3. Технология быстроразвариваемых продуктов и продуктов диетического питания (хлопья, толокно и др.) Хлопья из невареной крупы вырабатывают из овсяного, ячменного ядра или шлифованных круп больших размеров. Основные операции технологии хлопьев состоят из предшествующего контроля крупы, ее подсушивания, пропаривания и непродолжительного увлажнения. Пропаренную крупу рас- плющивают на специальных станках и подсушивают. Эти операции способст- вуют увеличению пищевой ценности крупы (происходит частичная клейсте- ризация крахмала и образование декстринов), улучшению вкуса и аромата крупы и повышению ее усваивания. Продолжительность варки такого продук- та сокращается приблизительно в 2,0...2,2 раза по сравнению с крупой, ко- торая идет на изготовление хлопьев. «Геркулес» (овсяные хлопья) вырабатывают сплющиванием овсяной кру- пы высшего сорта до толщины 0,5...0,7 мм. Непосредственно перед перера- боткой крупу предварительно перебирают и отделяют измельченные час- тицы и случайные примеси, поскольку хлопья должны отвечать высоким требованиям к качеству согласно Государственным стандартам. Крупы под- сушивают до влажности выше 12% в том случае, если оборудование для сушки не обеспечивает снижения влажности до 11,0...12,0%. Перед сплющи- ванием крупы пропаривают и увлажняют в течение 3 мин, что способствует равномерному распределению влаги и повышению пластичности крупы.
334__________________________Раз де. i 14 Си. нощи ван nt' 110,11 огон, )еииото ядра проводя i на снециа. п.иом и. нощи, н,- ном с ганке с двумя пара. i.ie. пшымн ва. пщами < малкой по верх нос i ыо. вра шлющимися наворочу друг другу. Для сплющивания ядра исно. п>з\ к и также обычные вальцовые станки. Теплые и влажные хлопья после pat плющивания подсушиваю!, а йогом охлаждаю!. Затем пакую) в картонные коробки вместительностью 0.25...1,0 кг. Кроме хлопьев «Геркулес», из овсяного ядра производят лепестковые х.к, пья и плющенную овсяную крупу. Плющенную крупу называют бысгрораз вариваемой. Процесс производства плющенной крупы отличается только режимом сплющивания ядра — поверхность ядра в результате' сплющивания должна иметь оттиск рифлей) вальцов с обеих сторон. Расплющенное ядро имеет толщину 0,2... 1,5 мм. Процесс и режим производства лепестковых хлопьев, которые* вырабаты вают из овсяного ядра высшего со])га, после допо. пнггельиого шлифования ядра аналогичен производству хлопьев «Геркулес». Хлопья вырабатываюi также из перловой крупы больших размеров (№ 1,2), пшеничной, Полтавс- кой, гороховой и др. Из овсяного ядра получают муку-толокно зольностью не выше 2% для детского и диетического питания. Процесс производства толокна состоит из таких операций: очис тка овса от примесей, глубокая гидротермическая обработка, получение и размалы- вание крупы на муку. Очистку зерна осуществляют по схеме, аналогичной производству обычной овсяной крупы. Гидротермическая обработка зерна имеет свои особенности и состоит из двух этапов. Сначала зерно замачивают в воде температурой 35° С в течение 2 ч, после чего увлажненный овес про- паривают 1,5...2 ч, высушивают и охлаждают. В результате такой обработки в зерне увеличивается содержание декстри- нов и сахаров, которые хорошо усваиваются организмом, что особенно важно для продуктов детского питания. Овсяное ядро буреет и приобретает специ- фический аромат и вкус. Подготовленное зерно перерабатывают по той же схеме, что и овсяные крупы. Полученное ядро размалывают в вальцовых станках на двух последо- вательных системах, продукты размалывания сортируют на рассевах, из ко- торых отбирают готовый продукт в виде муки - толокно. Норма базового выхода толокна — 52%. Диетическую муку вырабатывают из гречневой, ри- совой и овсяной круп. Крупы дополнительно очищают от примесей, моют, пропаривают, сушат, а потом размалывают на муку с последующим просеи- ванием продуктов размалывания на рассевах. Для повышения пищевой ценности круп применяют комбинирование крупяных продуктов с дополнительными компонентами животного происхож- дения — сухого обезжиренного молока, яичного белка и других добавок.
Технология пищевых продуктов 335 Обезжиренное молоко содержит много полноценного белка, легкоусвояе- мые кальций и фосфор, а также ряд витаминов. Для производства комби- нированных круп повышенной пищевой ценности используют рис измельчен- ный, продел гречневый, горох колотый], ячневую и овсяную крупы Контрольные вопросы: 1. Основное сырье для производства круп. 2. Ассортимент круп. 3. Примеси зерновых культур, предназначенных для производства круп. 4. Химический состав круп: гречневой и овсяной. 5. Технология хлопьев для диетического питания. 6. Процесс производства толокна. 7. Какие добавки к крупам используют для повышения их пищевой ценности?
336 Раздел J Раздел 15. ТЕХНОЛОГИЯ МАКАРОННЫХ ИЗДЕЛИЕ § 15.1. Ассортимент, значение и свойства макаронных изделий Мшшр1 ШНЫ<' ИЗ. Ц Л I Ш I > I !Ю('Я I OI К I ШЩ('ВЫ XI П|)1Ц\ I, ! HV Д. НI I I' шШ Ш i \ i. ш нения, кыорьк перед \ шч реедешк м в iiiHil\ ipeovioi Д( лк ;д 111 и ( д ыв >и г шпарной обрабнл кн. В равных странах мира ши рео. н-ние мака ровных надо. Hili записи i 01 н.< цион.чльных 1радиннй. средня ;кн.шн. раявниш промыт. leiniocгп и ыхпав.вк о1 3 д<' 3(1 Ki в । од 1Ш не. швека В Украине г: ши . и-днне деся 111. ie 11 ш ши рей ichhc макаронных надо, шй в среднем < ociaB.iHei 6,0... 7.0 ш в кд. ВоЛЬШОЙ спрос на макароиныг ня В'.дш как НИЩеВоЙ нродук! пбхСЛШ: дон такими нренмхщег гвамп высокой ишценой ценное rt>io. возможное гш- бы с I рого к\'. ill парши о при о > Те в юн из i I д. i I ! е । вне; о хранен ия бея намет, ния качества. Макаронные нзд.шш оды ишр! сншс-сксю цеииеди 330....315 ккал на 100 i :олер,к.и 10 Г"’ б- нт 67 70'6 в-во шв, 1.1 ,2 s' жиров, ВОДЫ НС бод Ы111- 1,3'\•. В Украине макаронные и сн-ши н.п ошв. пншкися к соотвени вин с I от, дарственными стандартами. Accopiимен i макаронных падении вкшочас! ш тыре основных типа: трубчатые издедия, нитевидные изделия (верми шель). .тентовинные п.здедия (лапша). фигурные издедия. Каждый тип макаронных изделий делится на виды в зависимос ти от геометрических раз меров. Например, вермишель-паутинка диаметр не больше 0,8 мм, верни шельтонкая — диаметр не бодыпе 1,2 мм, вермишедь обычная диаметр ш бодыпе 1,5 мм. вермишедь любительская - диаметр не бодыпе 3,0 мм. Мака ройные издедия бывают длинными (макароны, вермишель и лапша) длиной 20...50 см и короткорезаным и (лапша, рожки, вермишель, фигурные изде дня) длиной 1,5...7,0 см. Изготавливаются также так называемые суповые за- сыпки. похожие на крупу, толщиной 1...3 мм (рис. азбука и т. и.) и макаронные изделия в мотках и гнездах, в основном вермишель и лапша, уложенные врун нею или специальными машинами. Все макаронные изделия разных типов и видов производят высшего и пер вого сорта соответственно сорту муки, из которого они изготовлены. В случае изготовления .макаронных изделий с использованием дополнительного сырья сорт макаронных изделий определяется сортом муки и названном дополни- тельного сырья. При использовании яичных продуктов сорт макаронных из- делий из муки высшего сорта называется «высший яичный» или «высший с увеличенным количеством яиц». В последние годы в Украине разработаны технические условия на новые сорта макаронных изделий — «десертные», «су- повые», которые изготавливаются с использованием овощных порошков, «бел- ковые» с использованием разных видов муки из семян бобовых культур и нр.
Технология пищевых нроОукпкн; 337 § 15.2. Пищевое сырье для изготовления макаронных изделий М а ЬЯ р( Л I Н Ы(' 11. >Д('Л И Л 111)() I ! I В<). 1;| 1 ИЗ ia KOI о основного пищевого сырья, как пшеничная мука, вода л дополни гельное сырье. Дополни гельное сырье ле. и: к Xi на 1 рад ни лонное (яичные, мо. jочные и родхк i ы) и нетрадиционное (мука пл семян бобовых ку.нлур, овощные и плодово-ягодные порошки, овощные и н.юдово-я!одные шоре и пр.). Кроме того, для изготовления ма- каронных изде. шй могу г исиользовагься разные пищевые добавки: аскор- биновая Kiic.ioia, лени I пн. ме i и. ще. к полоза, карбюлоза, желатин и г. и. Мука. Все тины макаронных изделий изготавливают из высококачествен- ной пшеничной м\ки специально! о макаронного помола макаронной му- ки из 1вердых пшениц (дерем) и макаронной муки мягких стекловидных пшениц. 31 н виды муки вырабаiываю 1 двух сортов: высшего сорта (круп- ка) и первою copia ( нолекрх нка). ( огласно I осхдарсгвенным стандартам разрешается не но.шзова i ь хлебопекарную муку высшего и первого сортов, содержащей большое количество клейковины высокого качества. (.’огласно требованиям к макаронной муке важнейшими технологически- ми характеристиками являнися крупное! ь помола, а также количество и ка- чество клейковины. Ох круиноедн помолазависиi водоноглощаюпщяспособ- ность муки и скорость ее набухания. Для изготовления макаронного теста низкой влажности необходимо использовать муку с крупными частичками. Оп тимальные размеры частичек макаронной муки составляют 250...350 мкм. Значительную роль в формировании макаронного теста и качества из- делий оказывает количество и качество клейковины муки. При значитель- ном содержании в муке клейковины и ее высоком качестве получается упру- гое и максимально плотное тес го. Изделия из такой муки имеют высокую прочность и хорошо сохраняют форму. Минимальное количество клейко- вины, при которой можно получить макаронные изделия, отвечающие тре- бованиям Государственного стандарта, составляет 25%. Сырые изделия из муки с очень липкой и растяжимой клейковиной имеют высокую плас- тичность и недостаточную прочность. Большое значение для характеристики макаронных свойств муки имеет се цвет и способность к почемнению. Цвет муки зависит от зольности и ко- личества каротиноидов. .Мука из твердых сортов пшеницы содержит больше каротиноидов, чем мука из мягких сортов. Мука мелкого помола светлее, чем мука крупного помола. Способность муки к потемнению характеризуется действием нолифенол- оксидазы, катализирующей окисление фенольных соединений с образова- нием темиоокрашенных веществ - мсланоидинов, которые предопределя- ют ухудшение цвета макаронных изделий. 22 - 8-913
338 Раздел la Вода.. L ш 11.юи()В. ieiiня макаронных изде. шй исно. шз\ется шпьсвая вода ноюрая должна отвечал, iреновациям 1 осударственного стандар1а и сани ।арным нормам. Яйца и яичные продукты (меланж, яичный порошок, сухой яичный бе .юк) и молочные продукты (сухое обезжиренное молоко, сухая сыворотка, творог) традиционные виды нишевого сырья, которые используются для белкового обогащения макаронных изделий. Для .итого могут использовать- ся также такие нетрадиционные виды сырья, как соевая мука, мука из солода гороха, .нониновая мука и пр. Продукты из овощных культур — томатная пас та, пюре шпината, мор- ковный сок, морковный и свекольный порошки и пр. используются как вкусовые1 добавки для повышения нишевой ценнос ти макаронных изделий, обогащения их минеральными веществами, витаминами, органически- ми кислотами. Могут использоваться также плодово-ягодные пюре1 и по- рошки. Пищевые добавки используются для улучшения качес твенных показате- лей макаронных изделий при переработке муки со сниженными технологичес- кими свойствами. В последнее время в технологии макаронных изделий реко- мендуют применять аскорбиновую и лимонную кислоты, соли фосфорной кислоты, сульфит натрия, метилцеллюлозу, карбюлозу, желатин, лецитин. Для витаминизации макаронных изделий используют витамины группы В (В],В2, РР) и водорастворимые препараты (3-каротина. § 15.3. Технология макаронных изделий На специализированных макаронных фабриках большой и средней мощ- ности для изготовления макаронных изделий используют поточно-механизи- рованные и полностью автоматизированные технологические линии. Прин- ципиальная технологическая схема производства макаронных изделий приведена на рис. 15.1. Технология макаронных изделий включает такие опе- рации: хранение пищевого сырья, подготовка его к производству, приготовле- ние теста, формирование сырых изделий, их обработка, сушка, стабилизация и упаковка готовых изделий. На фабриках мука хранится в складах бестарным способом или тарным в мешках. Продолжительность хранения должна составлять 7 суток для обес- печения непрерывной работы предприятия. Температура воздуха в складах должна быть не ниже 10° С, относительная влажность воздуха 70%. При со- блюдении оптимальных условий хранения качество муки улучшается: цвет муки становится светлее, наблюдается укрепление клейковины — возрастание ее упругости, уменьшение растяжимости.
Технология пищевых продуктов 339 М\ к\. наирав. 1ж м\ю ни производи ню. просеиваю! и протекаю! чире.; магии । нын сепара гор для \далсипя не ia. г шчсскпх примесей, взвешиваю г на специальных весах. Uhoi да муку разных нар i ий одного copia смешивают дня улучшения её ie.xno.ioi ическнх свойств. Так, муку со слабой клейковиной сме- шивают с сильной мукой!; муку с повышенной способностью к потемнению смешивают с мукой, которая не темнеет. Тем не менее более эффективно ис- пользовать муку хорошего качества отдельно, а во время переработки муки со сниженными технологическими свойствами использовать улучшители или тех- нологические приемы, которые улучшают качсствениые показатели изделий!. Вода на макаронные фабрики поступает из городской сети пли из артези- анской буровой скважины. Подготовка ее к производс тву состоит в подогре- вании до заданной температуры в зависимос ти от ч ипа замеса теста. Жесткость воды на предприятии не регулируется. Считается, что умеренно жесткая вода положительно влияет на качество клейковины. Дополнительное сухое пищевое сырье хранят в складских помещениях, чистых, сухих, нс зараженных вредителями. Быстро!юртящееся сырье (яйца, меланж, iворог и др.) хранят it холодильных камерах. При подготовке к производству сухое сырье смешивается с мукой. Другие виды сырья (жидкое, пастообразное, а иногда и сухое сырье) смешиваются со всем количеством воды, которая расходуе гея на замешивание теста. То есть готовится водообогащающая смесь, для образования которой] используют установки Б6-Л0А или специальные аппараты с мешалками. Температура воды для подготовки яичных и молочных продуктов должна составлять 40...45° С, для веществ, которые растворяются в горячей воде (например, поверхностно-активные вещества), — 65.„70° С. Для других видов сырья тем- пература воды определяется типом замеса теста, которое применяется на предприятии. Тесто для макаронных изделий принципиально отличается от других масс — для хлеба, булочных или мучных кондитерских изделий. Тесто имеет простейшую рецептуру (больше всего изделий изготавливается из муки и воды), не содержит химических разрыхлителей и не бродит. Оно имеет низкую влажность (28...32,5%) и после замешивания представляет собой не- связную крошкообразную массу, которая после прессования образовывает связное плотное тесто. Приготовление макаронного теста включает такие операции: дозировку ком- понентов, замешивание теста, подготовку к формированию, которая заклю- чается в вакууммировании и обработке давлением путем прессования. Во вре- мя замешивания макаронного теста необходимо обеспечивать максимально возможное равномерное увлажнение частичек муки, достаточно высокую ме- ханическую обработку. Все эти операции на современных технологических линиях осуществляются в шнековых макаронных прессах разных конструкций. 22*
Раз !Г I ! И I'll V i! pi и1v :! \ | >,I I К 1111< С 1,П ВЫ i. I Г ).и о I < жка ( ьцны a iip( >iс! 1 и).к' i в\ £ 11 pi 1 а< 11 ()ia a a 11 la । i a । j 11 :t шма>н1>1\ iipci’t а\ V Ф()рм11р<)в;и।иг < 1 ,iiчь!\ ; в .ши !at вшссовых iipi'f' iia ...i_______ ()ttpaot»I к<1 сырых li.i.u . nitt (рс.яш. оодувка) Рис. 15.1. Принципиальная технологическая схема производства макаронных изделии На макаронных фабриках наиболее распространены шнековые прессы отечественного производства ЛГ1Л-2Г (однокорпусные), Л МБ и ЛПШ-500 (двухкорпусные), ЛПШ-1000, итальянского производства «Мабра-Л», «Коб- ра-Л» и других фирм (трёхкорпусные). Равномерное увлажнение макаронного теста достигается благодаря не- прерывной подаче муки тонким пластом и воды в виде тончайших струек или брызг. Дозирование муки осуществляется шнековыми дозаторами,
Технологии пищевых продуктов 341 ДОЗИроВаЫЬ' во l!>! . u ШМ ШЫМ il lo.iH |o;);i\||! Но Ш'Ш МУКИ I! ВИДЫ ptTX Шр\ ется измененном чж'киы врашсння ни. ш .iohh iорон. 1 la первой с гал11 и замешп ван ня в макаронном гос । е происходя'! пронес сы смешивания компонентов и мехаi111 несkiiii захва! воздуха, смачивание частичек м\кп. коддондныс и фермен i a i ивные процессы. Смешивание компонен тов осх'шес гв. аястся при равномерном увлажнении с образованием крошкообразного гее i а. В процессе замешивания обеспечи- вается равномерное распреде.юн ие компонентов в тесте и его оптимальные физические chojici ва. Это достигав! ся изменением продолжительности и ин тенсивносIи замешивания. В макаронном госте происходя г сложные коллоидные процессы. Вода по- даётся it ко. inner। ве S о! юн, что можс! nor.ioi ить мука. <)сновныебиополиме- ры муки крахмал и клейковина связываю! воду па первом этапе адсорб- ционно 1? виде тончайших водных, пленок на поверхности мучных частичек. Количество адсорбцпонно связанной воды незначительно. На втором этапе происходит осмотическое связыванне в. iai и. 11]>и температуре макаронного теста крахмальные зерна имеют слабею способность к набуханию. Клейкови- на. наоборот, имеет высокую способноеть к набуханию в интервале темпера- тур 20...30 С. а при более высокой температуре .эта способность снижается. В макаронном тесте набухание муки, в основном, обусловлено гидратацией клейковины. Клейковина муки из мягких сортов пшеницы набухает быстро, но поглощает мало волы, а клейковина муки из твёрдых сортов пшеницы, на- оборот, набухает медленно, но может поглотить больше воды. В тесте в начале замешивания протекают сложные ферментативные процессы. Протеолитические и амилолитические процессы в макаронном тесте, благодаря низкой влажности, протекают неактивно и существенного значения не имеют. Значительную роль играют процессы ферментативно- го окисления, связанные с действием оксидоредуктаз: нолифеиолоксидазы и липоксигеназы. Полифенолокспдаза катализирует окисление фенольных соединений и накопление меланинов темноокрашенных соединений, которые приво- дят к потемнению макаронных изделий. Твердая и мягкая пшеница всегда содержит активную полифенолоксидазу, но изделия темнеют лишь тогда, когда в муке в свободном состоянии находит- ся тирозин и фенилаланин. Для предупреждения потемнения макаронных изделий необходимо или исключить кислород из реакции, например, путем вакууммировапия, или снизить активность нолифеиолоксидазы путем ис- пользования антиоксидантов — лимонной и аскорбиновой кислот. Технологический процесс образования структуры макаронного теста мож- но регулировать путем изменения влажности, температуры теста, продол- жительности замешивания и т. п.
342 Раздел 1 5 Благодаря низкой влажное!и. равномерномт распределению во,1ы и пн гении in к ).м у перемешиванию, макаронное тесто образовывает мелкокрошко- образное. мелкодисперсное или круп иод иснерспое тесто. Наилучшим явлжч ся мелкодисперсное тесто. Оно хорошо заполняет витки прессующего шнека, достаточно пластичное после обработки давлением, хорошо формируется. Но влажности теста различают три типа замеса: твердый замес — влаж- ность 28...29%. средний замес - 29,1...31%, мягкий замес — 31,1 ...32,5%. На- иболее распространен средний замес. Тесто при этом получается мелкодис- персное, ые мнется и не слипается даже при разложении в несколько слоев. При мягком замесе тес го пластичное, легче формируется, изделия имею] гладкую поверхность, но долго сушатся. Кроме того, тесто получается крупно- дисперсным, плохо заполняет витки шнека. Сырые изделия могут сминаться, вытягиваться, поэтому мягкий замес применяют для изготовления фигурных изделий. Тесто твердого замеса мелкокрошкообразное, малосвязное, обраба- тывать его тяжелее. Внешний вид изделий из такого теста хуже, хотя они быстрее сушатся. Такой замес применяют для штампованных изделий. Тип замеса выбирают в зависимости от качества муки, ассортимента из- делий и других факторов. Для муки с низким содержанием клейковины следует выбирать твердый замес, для муки с повышенным содержанием клейковины — мягкий. При использовании муки со «слабой» клейковиной применяют твердый замес, а для короткорваиой — мягкий. В случае ис- пользования хлебопекарной муки или полукрупки влажность теста должна быть на 1,0.„1,5% выше. Использование матриц с фторопластовым покры- тием формирующих отверстий дает возможность получить гладкую по- верхность изделий при более низкой влажности теста (она может быть сни- жена на 1,0...1,5%). При изготовлении короткорезаных изделий — вермишели и лапши — используют твердый или средний замес, чтобы изделия не слипались при размещении в несколько слоев. Для длинных изделий подвесной сушки (на бастунах), чтобы тесто было пластичным и не растрескивалось на сгибах, применяют средний или мягкий замес. В зависимости от технологических требований различают: холодный за- мес теста — температура воды до 30° С; теплый замес — температура воды 55.„65° С, температура теста при этом составляет 35.„40° С; горячий замес — температура воды 75.„85° С, температура теста не должна превышать 55° С. Наиболее распространенным в макаронной промышленности является теплый замес теста, который применяют для муки нормального качества с со- держанием клейковины не менее 28%. Такое тесто мелкодисперсное, сыпу- чее, хорошо заполняет витки шнека. Процесс замешивания протекает более быстро, лучше набухает клейковина, тесто становится более пластичным. Поверхность изделий гладкая, благодаря чему улучшается цвет изделий.
Технология пищевых продуктов 343 Если мука имеет сниженное количество клейковины, рекомендуется ис- пользовать волу с юмпературой 30... 45 С. Тесто получается очень вяжущее, упругое. Холодный замес применяют также для изделий сложной формы. Горячий замес применяют для муки из твердой пшеницы с содержани- ем клейковины более 38°<>. с очень унругой клейковиной. Недостатком та- кого замеса является денатурация части (белков муки, в результате чего те- сто частично теряет эластичность и связность. Подготовка теста к формированию характеризуется вакууммпрованием и прессованием. Основная цель утих операций — получение плотного теста без воздушных включений достаточной прочности. Тесто уплотняется в шне- ковой камере пресса благодаря механическому давлению со стороны вин- товой лопатки шнека, становится упруго-пластической и вяжущей массой, освобождается от включен и и воздуха. Этому способствует также вакуум- мирование теста. Процесс вакууммирования осуществляется двумя способами: в шнековой камере в процессе прессования или в тесгосмесителях, чаще в третьем или втором корпусе. Вакууммирование теста в тесгосмесителях более эффек- тивно, поскольку дает возможность лучшего удаления воздуха. Благодаря вакууммированию достигается значительный технологический эффект: возрастает прочность изделий, уменьшается содержание лома, крош- ки, количество микротрещин, улучшается цвет изделий, состояние поверх- ности, стекловидность, снижаются потери сухих веществ в варочной воде. Улучшение цвета является результатом образования плотной стекловидной структуры изделий, а также снижения окисления пигментов. Оптимальный режим вакууммирования предусматривает достижение остаточного давле- ния 10,..40 кПа, продолжительность вакууммирования 5...7 мин. Формирование макаронных изделий проводят двумя способами: путем прессования (этим способом формируется 98% изделий) и штампованием. Последний способ также связан с прессованием — сначала выпрессовыва- ется тестовая лента, в которой штампуются изделия фигурной формы, на- пример «бантики». При формировании изделий прессованием тесто нагнетается шнеком в го- ловку пресса (передматричную камеру). Основным рабочим органом, определя- ющим форму изделий, является матрица. Матрицы могут быть круглыми — диск толщиной 2...6 см с отверстиями разной формы, или тубусными — прямо- угольной удлиненной формы. Их применяют для формирования длинных изделий на поточно-автоматизированных линиях. Форма отверстий матрицы определяет вид и тип готовой продукции. Существуют круглые отверстия, ко- торые применяют для формирования вермишели; прямоугольные или щелевые, например, для формирования лапши; кольцевые или закрытые с вкладыша- ми — для формирования трубчатых изделий; другой геометрической формы.
344 Раздел 1 5 Матрицы для вермишели и . laniini юл шиной до 60 мм имею! пил индрп веские углубления диаметром 55 мм (кессоны). Толщина донышка кессонов 1,5...2 мм, в них высверлены формирующие отверстия. Кессоны необходимы для перераспределения давления теста над матрицей, благодаря чему качес! во изделий улучшается. Особенность отверстий для формирования лапши в том, что прямоугольные отверстия должны иметь округленные концы. Основными параметрами, характеризующими режим прессования, яв- ляется давление и скорость прессования изделий. После обработки давле нием макаронное тесто представляет собой упруго-пластпчески-вяжущую массу. Увеличение давления прессования способствует возрастанию ско- рости прессования. Значительное повышение давления ухудшает качество продукции за счет дополнительного перегрева теста. При низком давлении изделия не имеют достаточной прочности. Давление прессования составляе т на прессах ЛПЛ-2Г 5...7 мПа, на прессах ЛПШ-750, ЛПШ-1000 — 10...12 мПа, на некоторых импортных прессах — 20 мПа. Оптимальным является давление прессования 10... 12 мПа, прочность изделий возрастает при этом в 1,3 раза. В целом, скорость прессования зависит от давления прессования, консис- тенции теста, его пластичности, состояния поверхности формирующих эле- ментов матриц, конфигурации отверстий, характера течения теста. Чем больше* скорость прессования, тем больше мощность пресса. Скорость прессования влияет на состояние поверхности изделий, поэтому не может быть высокой. В случае чрезмерной скорости прессования поверхность изделий становится шероховатой. Важным условием является обеспечение равномерной скорости прессо- вания по всей поверхности матрицы. Неравномерная скорость прессования приводит к снижению производительности пресса и вызывает образование большого количества крошки или обрезков. Использование матриц из бронзы, латуни или матриц с фторопласто- вым покрытием отверстий способствует повышению скорости прессования и уменьшению шероховатости изделий. На состояние поверхности макарон- ных изделий влияют физико-химические процессы, имеющие место при прессовании, - - денатурация белков и явление адгезии. Денатурация белков происходит вследствие механического воздействия, а также при значитель- ном повышении температуры теста (свыше 60° С). Денатурация приводит к снижению пластичности теста и эластичности сырых изделий. В резуль- тате, изделия становятся более хрупкими и шероховатыми, а при подвес- ном сушении длинных изделий увеличивается количество обрывов. Явление адгезии, которое проявляется в прилипании изделий к поверхнос- ти формирующих отверстий, также приводит к шероховатости поверхности изделий. Если в тесте силы когезии больше сил адгезии, то во время фор- мирования изделий наблюдается явление скольжения теста по поверхности
Технология пищевых продуктов 345 формирующих отверстий, а изделия имелоi гладкую поверхность. Если же силы адгезии больше сил когезии, происходит вяжущее течение теста: по- верхностные слои теста прилипают к поверхности формирующих отверстие], а следующие слои двигаются, что приводит к разрыву теста и образованию так называемого «чулка». Это приводит к шероховатости поверхности из- делий. Такие изделия имеют белесый цвет, который связан с рассеиванием света поверхностью изделий. Получение изделий с гладкой поверхностью способствует улучшению их цвета. Для уменьшения адгезии теста необходимо подбирать материалы с бо- лее низкой адгезией и увеличивать прочность сырых изделий. Этого можно достичь путем уменьшения влажности теста, повышением давления прес- сования. Дальнейший технологический процесс обработки изделий включает опе- рации обдувания, разрезания заданной длины и раскладывание сырых изде- лий на устройстве для сушки. Способ выполнения этих операций в значи- тельной мере зависит от установленного автоматизированного оборудования. Процесс обдувания осуществляется с целью подсушивания изделий для того, чтоб они не слипались во время разрезания и сушки. Для обдувания используется воздух, который в большинстве случаев направляется поперек пряди изделий, выходящих из печи. При разрезании изделий в подвешен- ном состоянии воздух подается вдоль прядей. Прогрессивным способом яв- ляется всасывание воздуха вдоль пряди. При этом способе подсушивания скорость воздуха не должна превышать скорость витания изделий, иначе некоторые изделия могут попадать в воздухопровод и вентилятор. Воздух при обдувании должен иметь температуру, близкую к температуре теста, поэтому его следует забирать из помещения. Обдувание холодным воздухом с большой скоростью приводит к растрескиванию изделий. На высокопроизводительных автоматизированных линиях подсушивание короткорезаных изделий осуществляется на виброподсушивателях или ви- бростолах, представляющих собой аэрогравитационные аппараты. На вибро- подсушивателях сырые изделия в течение 2...3 мин проходят путь около 10 м при постоянной вибрации и обдувании. При этом удаляется 2...3% влаги из поверхности изделий. С целью получения продукта определенной длины, регламентированной стандартом, проводится разрезание сырых макаронных изделий. Это ответст- венная операция, поскольку во время разрезания они могут травмировать- ся, сминаться, также образуется много крошки. Разрезание макарон (длинных трубчатых изделий) — очень трудоемкая операция, особенно при ручном разрезании и кассетной сушке. На автоматизированных линиях длинные изделия отрезаются специальным гильотинным ножом саморазвешивате- лей таким образом, что пряди изделий попадают на бастуны.
346 Раздел 15 Раскладывание сырых макаронных изделии на устройстве для сушки связано с их транспортировкой, осуществляемой пневмотранспортом, с по мощью транспортеров и.иi самотёком (в случае вертикальной схемы разме- щения оборудования). Раскладывание изделий на сушильной поверхности должно быть равномерным но толщине слоя, обеспечивать достаточный доступ сушильного агента ко всей массе изделий. Равномерность распреде- ления изделий обеспечивается специальным загрузочным устройством, ко- торое устанавливается над верхней лентой сушилок. Наиболее ответственным технологическим процессом изготовления ма- каронных изделий является сушка. Во время сушки влажность макарон- ных изделий уменьшается с 28,0...32,0% до 12,0... 13.0%; форма их фиксиру- ется. они приобретают прочность и могут долго храниться. Недосушенпые изделия могут плесневеть и закисать, пересушивание приводит к перерас- ходам сырья. Важное значение для качества изделий имеют и режимы суш- ки, и закономерности хода этого процесса. Последние связаны со свойствами макаронного теста, очень плотного и с низкой влагонроводимостыо. Поэто- му во время сушки влага из внешних слоев быстрее удаляется в окружаю- щую среду, чем поступает из внутренних слоев к поверхности. Вследствие этого возникает градиент влажности по пересечению изделий. Как типич- ное коллоидное капиллярно-пористое тело макаронное тесто в процессе сушки подвергается линейной и объемной усадке. Если возникает значи- тельный градиент влажности, то усадка в разных слоях происходит неоди- наково, что приводит к возникновению напряжений сдвига и образованию микротрещин. Во время дальнейшей сушки и хранения эти трещины могут увеличиваться, вследствие чего ухудшаются варочные свойства изделий и они могут вообще потерять форму во время варки. Сушка макаронных изделий в первый период может быть интенсивной. Во второй период возникает опасность образования микротрещин, по- скольку внешние пласты высыхают и усаживаются, а внутренние — не име- ют усадки. В этот период необходимо придерживаться мягких режимов сушки. Оптимальным можно считать режим сушки, при котором скорость удале- ния влаги с поверхности изделий равняется скорости подведения ее из внут- ренних слоев. Режим сушки характеризуется совокупностью параметров сушильного агента (воздух): температурой, относительной влажностью, ско- ростью воздуха, а также продолжительностью сушки и ее периодов. Важным технологическим приемом является отлёжка изделий во время сушки. Он состоит в том, что подведение тепла и удаление воздушно-водной смеси приостанавливается на короткий период. Вследствие этого градиент влажности изделий снижается. Чередование периодов сушки и отлежки так- же характеризует режимы сушки.
Технология пищевых продуктов 347 В промышленности наиболее распространенными являются такие режи- мы: сушка воздухом с постоянной сушильной способностью: сушка возду- хом со сменной! сушильной способностью; трёхегадлйный режим; высоко- температурный и сверхвысоко температурный режимы сушки. Любой из этих режимов сушки можно реализовывать на определенных сушильных установках и корректировать в узких границах в зависимости от качества сы- рья, тина и формы изделий. Проблема интенсификации сушки макаронных изделий связана с сокра- щением продолжительности процесса, уменьшением энергозатрат и улуч- шением качества конечных продуктов. Важной задачей при этом является снижение энергии связывания влаги с материалом и изменение его тепло- физических характеристик для ускорения обезвоживания без снижения качества продукта. В последние десятилетия на современных автоматизированных линиях фирм «Бассапо» (Франция), «11аван>> (Италия), «Бюлер» (Швейцария) при- меняют высокотемпературные и сверхвысокотемпературные режимы суш- ки. Суть этих технологий состоит в проведении процесса в условиях высо- кой температуры и высокой относительной влажности сушильного агента. За счет высокой температуры ускоряется миграция влаги к поверхности изделий, а благодаря высокой относительной влажности воздуха замедляет- ся ее чрезмерное удаление. Таким образом, исключается возникновение на- пряжений сдвига в слоях продукта и его растрескивание, а процесс сушки значительно интенсифицируется. Высокотемпературные режимы сушки осуществляют при температуре 76...90° С и относительной влажности 65...80% в течение 4...5 ч, а при сверхвысокотемпературных режимах — при 95... 110° С и относительной влажности воздуха 70...90% в течение 1,5...2,5 ч. На большинстве макаронных фабрик Украины в последние годы уста- новлены линии фирмы «Бюлер» (Швейцария), на которых сушка длинных изделий осуществляется при температуре 95° С в течение 4...5 ч, а коротко- резаных — при сверхвысокой температуре 95...110° С в течение 2,0...2,5 ч. После сушки температура макаронных изделий относительно высокая, влажность их по сечению неравномерная, вследствие чего наблюдаются внут- ренние напряжения. Это может привести во время транспортировки и упа- ковки к появлению трещин, образованию крошки, а также чрезмерному усыханию и потерям массы после упаковки. Цель стабилизации состоит в создании условий для перераспределения влаги, ослаблении внутренних напряжений, снижении температуры изделий в упаковке. Для этого изделия выдерживают в покое в специальных камерах (стабилизаторах), на автоматизированных линиях или в бункерах-накопите- лях поточно-механизированных линий. Продолжительность стабилизации должна составлять 12 ч. В бункерах-накопителях и в камерах — стабилизаторах
348 Раздел 15 автоматизированных линии продукция может аккумулироваться и нахо литься до 8...16 ч. Это позволяй! оргаиизовать работу упаковочного цеха в одну-две смены. Готовые макаронные изделия выпускают фасованными и весовыми. Про цесс упаковки весовых изделий состоит в иодаче продукции на упаковочные столы или транспортеры, copiировке, магнитной очистке (для короткореза- ных изделий), упаковке в тару, уплотнении на вибро транспортёрах, взвеши вании, заклеивании коробов или зашивании бумажных мешков, маркировка При фасовке готовая продукция сначала подается в коробки или пакеты из бумаги, целлофана, ламинированной бумаги или других упаковочных мате- риалов, а йотом укладывается во внешнюю тару — короба или ящики. Срок хранения изделий составляет 1 год, а для некоторых изготавливаемых с дополнительным сырьем - 6 месяцев. Во время хранения изделий необ- ходимо создавать условия, препятствующие их порче: помещение должно быть чистым, сухим, не зараженным вредителями, хорошо проветриваться. Качество макаронных изделий, согласно Государственным стандартам, оценивается органолептическими, физико-химическими показателями и по- казателями варочных свойств. Товарный вид изделий характеризуют цвет, состояние поверхности, фор- ма. Цвет должен быть однотонным (кремовым или с желтым оттенком), от- вечать сорту муки, без признаков недомешивания. Поверхность изделий — гладкая, допускается незначительная шероховатость. Форма изделий должна отвечать их названию. Допускается незначительное количество, регламен- тированное стандартом, деформированных изделий. Большое значение для оценки внешнего вида изделий имеет состояние слома. Он должен быть стекловидным. Макаронным изделиям должны быть присущи соответствую- щие вкус и аромат, без привкуса горечи, затхлости, запаха плесени или дру- гих посторонних привкусов и запахов. Для изделий с дополнительным сырьем вкус соответственно изменяется. Массовая часть влаги в макаронных изделиях, согласно Государственным стандартам, должна быть не больше 13,0%; для изделий детского ассорти- мента и изделий «экстра» — не больше 12,0%; а для изделий, которые транс- портируются морским транспортом в северные районы — не больше 11,0%. Кислотность изделий характеризует вкусовое качество изделий и степень све- жести. Для всех видов изделий кислотность должна быть не больше 4,0 град, а для томатных — не больше 10,0 град. Прочность макарон, содержание лома и крошки определяется лишь для длинных трубчатых изделий. Она должна составлять 1...8 Н по прибору Строганова, в зависимости от вида и сорта изделий. Косвенным показателем прочности изделий является наличие лома и крошки. Макаронным ломом считаются обломки длиной от 5 до 13,5 см. К крошке относятся обломки
Технология пищевых продуктов 349 макарон длиной до 5 см. короткорезаные изделия: рожки длиной мень- ше 1,5 см. вермишель и лапша длиной до 2.0 см. Регламентируется содер- жание металлоиримесей ~ не больше 3 мг на 1 кг изделий. Наличие вреди- телей и токсичных соединений в макаронных изделиях не допускается. Варочные свойства макаронных изделий, как правило, оцениваются та- кими показателями: продолжительностью варки, коэффициентом увеличе- ния массы и объема, потерей сухих веществ в варочной воде, прочностью, сохранением формы и степенью слипания сваренных изделий. § 15.4. Минипредприятия по производству макаронных изделий Пятнадцать лет назад мощность специализированных макаронных фабрик в Украине составляла 326 тыс. т/год. В данное время на ведущих предпри- ятиях отрасли наблюдается спад производства. Одна из причин этого — большое количество минипредприятий, которые изготавливают приблизи- тельно фз всей макаронной продукции. Большинство минипредприятий по выпуску макаронных изделий имеют небольшую мощность — 1...2 т в сут- ки. Они размещены в неприспособленных помещениях, оснащены несовер- шенной техникой и технологией. Качество продукции этих предприятий не всегда достаточно высокое, уровень механизации работ — низкий. Основным технологическим оборудованием на таких предприятиях явля- ются малогабаритные просеивальные машины, макаронные прессы и сушиль- ные установки. Другие технологические операции в большинстве случаев осуществляются вручную. На минипредприятиях мощностью 1...2 т/сутки устанавливают мака- ронные прессы производительностью 20...60 кг/ч периодического или по- лупериодического действия. В этих прессах не обеспечивается достаточная степень механической обработки и отсутствует вакууммирование теста. В последнее время машиностроители стали выпускать более мощные мака- ронные прессы производительностью 100...350 кг/ч, в которых обеспечива- ется вакууммирование теста во время замешивания. Сушка макаронных изделий на минипредприятиях осуществляется, как правило, в шкафных сушилках. В них создаются режимы сушки с постоянной сушильной способностью воздуха. Большинство из них работает в ревер- сивном режиме с кратковременными периодами отлеживания, оснащенны- ми автоматизированным контролем и регулированием параметров воздуха. Основными предприятиями по выпуску такого оборудования являются: НПО «Росс» (г. Харьков), фирма «Техника» (г. Киев), ООО «БИД» (г. Днеп- ропетровск).
350 Раздел 15 Основными причинами ни.жого начес i ва продукции на мининрсднрия гиях являются недостшочная ин генсивносi в замешивания, отсутсi вне вакх уммирования теста. несовершенные режимы сушки. Изделия имеют значи le.ibiioe количество микротрещин, мучнистый слом, сниженные варочные свойства. Пол ому на многих предприятиях для улучшения качества продук- ции в технологическую линию но производству макаронных изделий вклю- чают установку для гигротермической обработки сырых макаронных изде- лий (пастеризатор). На нем осуществляется обработка изделий паром в течение 30...60 с, подсушивание инфракрасными лучами и па вибротран- снортере. После итого изделия nociуиают на рамки для сушки и загружаю! - ся в сушильный шкаф. Па Овручском заводе продтоваров установлена та- кая линия итальянского производства. В данное время разработаны и выпускаются пастеризаторы У'крИИПпродмашем, фирмой «Круиз». Необходимость повышения уровня механизации и автоматизации техно- логических операций подтолкнула разработчиков оборудования к созданию поточно-механизированных линий для миницехов. Конвейерную сушилку для сушки короткорезаных макаронных изделий разработало ООО «ВИД», фирмой «Круиз» создана автоматизированная линия для изготовления ма- каронных ИЗДСЛИЙ МОЩНОСТЬЮ 5...6 Т/ сутки. Работа минипредирия гий может быть перспективной в случае наращи- вания их мощностей до уровня, для которого целесообразно установление ноточно-механизированных линий небольшой мощности. Цехи с прессами такой мощности могут быть перспективными в отдаленных населенных пунктах при наличии собственного сырья, в ресторанах и больших кули- нарных комплексах. Целесообразно практиковать изготовление полуфаб- рикатов — сырых макаронных изделий со сроком реализации 24 ч. В этом случае исключается необходимость такого энергоемкого технологического процесса, как сушка, а качество сваренных изделий — лучше. Контрольные вопросы: 1. Ассортимент макаронных изделий. 2. Значение и свойства макаронных изделий. 3. Пищевое сырье для изготовления макаронных изделий. 4. Принципиальная технологическая схема производства макаронных изделий. 5. Сушка макаронных изделий. 6. Формирование макаронных изделий. 7. Интенсификация процессов сушки макаронных изделий. 8. Стабилизация макаронных изделий. 9. Минипредприятия по производству макаронных изделий.
Технология пищевых продуктов 351 Раздел 16. ТЕХНОЛОГИЯ ХЛЕБА § 16.1. Сырье для производства хлеба, ассортимент изделий Хлебобулочные изделия из зерна служат основой питания людей. Из зер- новых продуктов человек получает более половины потребляемого белка, 15% жиров и около 70% углеводов. Зерно злаковых культур ржи и пшеницы может обеспечить организм человека необходимыми для нормальной жиз- недеятельности витаминами группы В. Хлеб содержит также необходимые для человека микро- и макроэлементы. Сырьем для производства хлеба является пшеничная и ржаная мука. В не- которых случаях для производства хлеба используют кукурузную, ячменную муку, а также муку из бобовых культур. Кроме того, для производства хле- бобулочных изделий используется вода, дрожжи, соль, сахар, жиры и другие добавки. На каждые 100 кг муки расходуют от 30 до 75 л воды в зависимо- сти от сорта и влажности муки, рецептуры хлебобулочных изделий. Дрожжи придают структуре хлеба пористость, вследствие образования пу- зырьков диоксида углерода во время спиртового брожения. Они также при- дают хлебу специфический вкус и аромат. Прессованных дрожжей расхо- дуют от 0,5 до 2,5% от массы муки в зависимости от способа приготовления теста, вида изделий, рецептуры, качества дрожжей и др. Соль вносят в тесто в растворенном виде в количестве 1,3...2,5% от мас- сы муки. Соль — не только вкусовая добавка, она играет существенную роль в формировании стабильных физических свойств теста, препятствует ос- лаблению клейковины. Доза сахара регламентирована рецептурой в преде- лах от 0 до 20% от массы муки. Сахар вносят в тесто, как и соль, в раство- ренном виде. Жиры как добавка повышают пищевую ценность и вкус хлеба, а в неболь- шом количестве повышают его качество, способствуют его лучшему хранению и предупреждают черствение. Жидкие жиры перед введением в тесто для вы- печки хлеба фильтруют, а твердые — заранее растапливают. Дозируют жиры в натуральном виде или в виде водожировой эмульсии. К некоторым сортам хлеба добавляют натуральное обезжиренное молоко, маслянку, сыворотку, мед и другие добавки. Ассортимент хлебобулочных изделий состоит из многих наименований. Они классифицируются по видам сырья (ржаные, пшеничные), по форме (формовые и подовые), по видам добавок и др. Промышленным способом выпекают некоторые национальные сорта хлеба (паляница, коржики, лаваш и т. п.) и специальные сорта хлеба особого назначения, обогащенные микро- элементами, витаминами, белками (хлеб для диабетиков и др.).
352 _Раздел 1 6 Основной задачей х.(ебопскарнои промыт, lemioc ги являеня ежсдши- ное обеспечение пасе, (сипя свежим выс(жокачес i венным хлебом широкое ассортимента. Технология хлеба состоит из трех основных операций: при готовление юста. его обрабо тка и выпечка. К основному сырью при производстве' хлебобулочных изделий oi носи i ся мука различных сортов, дрожжи, вода и соль. Вспомогательным сырьем является молоко, сыворотка, сахар, жир, специи, меланж и др. Мука бывает различных сортов, из пшеницы и ржи и должна отвечать Государственным стандартам. Влажность муки составляет 12... 14%, насыпная масса — 600 кг/м1. Наиболее важными показателями считаются хлебопекарс- кие особенности муки, от которых зависит качество готовых изделий. Вода для производства хлебобулочных изделий используется питьевая согласно Государственному стандарту. Вода берется из источников или во- допровода, на которые имеются официальные разрешения соответствующих санэпидеминспекций. Она должна быть прозрачной, без посторонних запахов и привкусов. При отстаивании вода не должна иметь осадка. Жесткость воды обусловлена суммой ионов С/г' и Mg~ и не должна превышать 7 мг-экв/л, pH = 6,5...9,0. Соль для хлебобулочных изделий используется кухонная в соответствии с Государственными стандартами. Хранится соль в державных отсеках или в виде раствора в стеклянных бутылках и подается на производство в виде насыщенного отфильтрован- ного раствора плотностью около 1,2 кг/дм3. Сахар используется в виде сахара-песка согласно Государственному стан- дарту. На производстве сахар хранится в мешкотаре или в специализирован- ных бестарных хранилищах с предварительной подсушкой. На производстве сахар можно хранить в виде раствора с добавкой соли как антикристалли- затора и консерванта. Влажность сахара-песка не должна превышать 0,15%, сахара-рафинада — 0,10%. При хранении сахара в виде раствора его концент- рация должна составлять 1,26 кг/дм3. Дрожжи в хлебопечении используются, в основном, прессованные со- гласно Государственным стандартам. Используются также дрожжевое мо- локо и сухие дрожжи. Хранят прессованные дрожжи в специальных холо- дильниках при температуре 0...40 С в течение 12 суток при влажности 75%. В хлебопечении используются куриные яйца в соответствии с Государст- венными стандартами, а также меланж и яичный порошок. Опара — это полуфабрикат при двухфазном приготовлении теста. Гото- вится опара из муки, воды и дрожжей при общей влажности 40,,.45% и тем- пературе 25...30° С. Конечная кислотность зависит от сорта муки и состав- ляет 3...7,5 град.
Технология пищевых продуктов 353 § 16.2. Основные технологические процессы и операции при производстве хлеба Производство хлебобулочных изделии характеризуется такими техноло- гическими процессами и операциями: I. Подготовка сырья к производству (хранение, смешивание, аэрация, просеивание, подготовка и дозирование воды, соли, сахара, дрожжевой эмуль- сии, термическая обработка, мойка и очистка различных добавок и др.). Ос- новным сырьем для производства хлебобулочных изделий является мука. 2. Замешивание и спиртовое брожение опары и теста (замешивание тес- та происходит в течение 1 ч 20 мин при температуре 28...30° С, брожение опары — 2...4 ч, брожение теста — 1...2 ч при той же температуре). При этом плотность теста изменяется от 1200 до 500 кг/м3 в конце брожения. 3. С помощью тестоотделительных машин происходит деление теста на порции одинаковой массы. 4. Формование заготовок с целью придания им характерной формы, плотности поверхностного слоя. 5. Расстойка, то есть выдержка заготовок теста после формования в ка- мерах расстойки в течение 20...50 мин при температуре 30...34° С и относи- тельной влажности воздуха 75...80%. 6. Гидротермическая обработка и выпечка хлебобулочных изделий. Гид- ротермическая обработка производится в течение 2...3 мин в среде водяного пара при температуре 100...160° С и относительной влажности 70...85%. Вы- печка изделий производится в специальных печах при температурном режи- ме от 150 до 280° С около 60 мин с понижением влажности воздушной среды. Разные хлебобулочные изделия имеют различные режимы выпечки, гидро- термической и тепловой обработки. 7. Охлаждение, отбраковка и хранение изделий. Эти операции проводятся в специальных охладительных отделениях и экспедициях хлебзаводов, где готовые изделия охлаждаются до комнатной температуры в течение 1...2 ч. Во время приготовления теста в результате набухания белковых веществ образуется губчатый структурный скелет, состоящий из пленок и жгутиков, а в результате брожения в тесте образуется диоксид углерода, который разрых- ляет этот скелет. Если спиртовое брожение продолжается, то разрыхление про- исходит и внутри порций теста во время предварительной и окончательной расстойки, и в начале выпечки (45° С). При дальнейшем повышении темпе- ратуры в процессе выпечки происходит термическая денатурация белков и клейстеризация крахмала. Форма порций теста фиксируется и они превра- щаются в готовый хлеб. Постоянная форма хлеба обеспечивается образован- ной крепкой коркой и гибким эластичным мякишем. Одновременно в процес- се этих основных операций происходят и другие сложные физико-химические 23 - 8-913
354 Раздел 16 in. к ‘1111 я, в резульпне которых образую гея вещества, придающие хлебу вкус, арома г. приял иыii внешний вид и другие свойства. Для приготовления ник яичного rccia сущес|вую1 два ( нособа опарный и безопарный. Опарный способ предусматривает две фазы: приготовление опары из не- которой части муки, воды и всего количества дрожжей. После 3...5-часового спиртового брожения в опару кладут остаток муки, предусмотренный ре- цептурой, воду, соль и замешивают тесто. Для получения опарного теста за- траты дрожжей уменьшаются в два раза, по сравнению с безопарным. Гус- тые консистенции опары имеют влажность 47...50%. Опарный способ, по сравнению с безопарным, способствует также лучше- му управлению технологическим процессом приготовления теста, дает воз- можность выбирать оптимальные режимы, вырабатывать более широкий ассортимент хлебобулочных изделий, более высокого качества. Двухфазовое брожение способствует улучшению структуры клейковины теста н дает возможность получать хлеб с более развитой скважистостью и максимальным содержанием ароматических и вкусовых веществ. Вместе с тем, опарный способ требуе т большего количества операций, бо- лее сложного оборудования, ведеч к большим потерям сухих веществ. Распространены и непрерывные способы приготовления теста с примене- нием густых и жидких полуфабрикатов. Период брожения при этом сокра- щается в результате усиленной механической обработки теста во время за- мешивания и применения разнообразных улучшителей, вкусовых веществ, а также добавления большего количества дрожжей. Интенсивная механическая обработка теста способствует также измене- нию свойств клейковины, повышению воздействия ферментов на белки му- ки, ускорению коллоидных и биохимических процессов, сокращению по- терь сухих веществ во время брожения. Сбраживание большей части муки в опаре создает лучшие условия для ферментативных и коллоидных преобразований крахмала и белков, вследст- вие чего тесто быстрее приобретает свойства, необходимые для дальнейшей его обработки и получения готовых изделий с хорошим запахом и вкусом. Большое влияние на коллоидные, микробиологические и биологические изменения в полуфабрикатах имеет температура, которая определяется тем- пературой муки, воды, окружающей среды, степенью механической обра- ботки полуфабрикатов, размером аппарата для брожения и др. Вкус и аромат хлеба зависят от накопления кислот и продуктов их взаимо- действия с другими веществами. Наилучшие условия для этого создаются во время приготовления больших опар пшеничного теста, которые содер- жат 70% муки и имеют влажность 41...43% с сокращенным периодом броже- ния теста. Это дает возможность улучшить качество изделий, увеличить объем и скважистость хлеба, улучшить мякиш.
Технология пищевых продуктов 355 Опары мог\ г бы ть густыми, жидкими и большими густыми. 11х за.мешпва юг, исходя из такой рсцсппры: бО'б муки, все количество дрожжей и при- близительно 60...70% воды. В тесто кладут муку, воду, соль и прочие необ- ходим ы е ко м 11 о не и г ы. Приобрела распространение и технология приготов. 1ения пшеничного тес- та на жидких полуфабрикатах. Жидкие опары готовят влажностью 65...75% и выше. Благодаря незначительной вязкости и подвижности, их можно пе- рекачивать трубопроводами, что облегчает механизацию процесса приго- товления и транспортирования полуфабрикатов. Брожение жидких опар про- исходит равномерно и более ин тенсивно. Во время приготовления теста на жидких полуфабрикатах с интенсивным замешиванием теста и сокращени- ем процесса брожения исключается потребность в емкостях для брожения теста, повышается возможность управления технологическим процессом. Жидкие опары готовят с помощью прессованных или жидких дрожжей. Иногда в жидкий полуфабрикат кладут соль. В одних случаях допускается брожение теста до обработки, в других - тесто после интенсивного заме- шивания сразу подают на обработку или кратковременное брожение. На хлебзаводах жидкие опары готовят непрерывным, непрерывно-пор- ционным и порционным способами. Рациональным является применение агрегатов непрерывного действия. Важным условием повышения производительности работы и увеличе- ния экономической эффективности производства является интенсифика- ция технологического процесса. Для ускорения процесса производства хле- ба целесообразно свести к минимуму стадии брожения полуфабрикатов, на которые расходуется до 75% общего времени. Ускорения брожения достигают: повышением температуры полуфабри- катов и теста до оптимального значения; увеличением дозы дрожжей; акти- вацией дрожжей или отбором более активных штаммов микроорганизмов для приготовления жидких дрожжей или жидких заквасок. Известны и другие способы интенсификации брожения: электрофизичес- кая обработка дрожжевой суспензии, внесение в тесто минеральных солей для питания дрожжей, добавка к прессованным дрожжам их плазмолизатов и т. п. Химические улучшители существенно влияют на процесс созревания теста. Среди улучшителей этой группы следует назвать такие: • поверхностно-активные вещества, влияющие на структурно-механи- ческие свойства теста; • улучшители окислительного (бромат и йодат калия) и восстановитель- ного (цистеин) действия, которые изменяют окислительно-восстановитель- ный потенциал теста и, благодаря этому, его структурно-механические свойст- ва. Окислители укрепляют, а восстановители ослабляют тесто; 23*
356 Раздел 16 • органические кислоты, которые добавляют с целью ускорения дос, и женин оптимальной кислотности юс та: • ферментные и репара i ы (амилолитические и протеолитические), ко- торые вводя т it тесто для активации амилолиза и протеолиза. Граница, которая отделяет тесто от мякиша, в каждый момент выпечки проходит по изотермической поверхности с температурой около 70° С. Тем не менее, эта температура не является оптимальной для образования до- брокачественного мякиша. Решающую роль на заключительно!! стадии вы - пекания играет клейстеризация крахмала, которая проходит замедленно из-за незначительного содержания влаги в тесте. Практически образование мякиша с оптимальными структурно-механическими свойствами заверша- ется при температуре 100... 120° С. Процесс приготовления хлебобулочных изделий можно ускорить, исполь- зуя молочную сыворотку вместо органических кислот. В данном случае для замешивания теста вносят все компоненты по рецептуре. При этом исклю- чают процесс брожения полуфабрикатов, то ес ть стадия брожения теста до его обработки сокращается. Ускоренный безопарный способ (все компоненты замешиваются в один прием) приготовления хлеба с цитолитическим ферментным препаратом и увеличенным количеством прессованных дрожжей дает возможность зна- чительно сократить производственный процесс и получить хлеб хорошего качества. С целью ускорения процесса тестоприготовления и улучшения качества хлеба используют разнообразные добавки: цистеин, молочную сыворотку, улучшители окислительного действия, в том числе и комплексные препа- раты. В результате интенсивной механической обработки теста, введения эмульсии жира, аскорбиновой кислоты и других улучшителей хлеб имеет больший объем и хорошо развитую пористость, что характеризует основное свойство хлеба - его усвояемость организмом. Контрольные вопросы: 1. Основное сырье для производства хлеба. 2. Вспомогательное сырье для производства хлеба. 3. Основные технологические операции при производстве хлеба. 4. Опарный способ приготовления хлеба. 5. Безопарный способ приготовления хлеба. 6. Коллоидные, микробиологические и биологические процессы при изго- товлении хлеба. 7. Пути интенсификации и энергосбережения в хлебопекарной промышлен- ности.
Технология пищевых продуктов 357 Раздел 17. ТЕХНОЛОГИЯ КРАХМАЛА § 17.1. Развитие крахмалопаточной промышленности в Украине С появлением в XVII веке в Европе картофеля возникло и производст- во из него крахмала. В начале XIX века ученый Кирхгодо Константин сделал крупное научное открытие: действуя на взвесь крахмала в воде разбавленными кислотами при нагревании он осуществил его гидролиз с получением смеси сахаров. Из этой смеси была получена кристаллическая глюкоза с выходом око- ло 75%. Организация производства кукурузного крахмала в России относится к 1909 г. на мелких (до 10 т кукурузы в сутки) предприятиях, которые так- же вырабатывали пшеничный и рисовый крахмал. К 1914 г. в России общее число крахмалопаточных предприятий достигало двух тысяч. После 1917 г. значительное количество мелких кустарных крахмальных заводов было ликвидировано или реконструировано и оновлено с увеличением мощности. В первые годы пятилетки построено, а затем расширено крупное предпри- ятие — Бесланский кукурузокрахмальный и паточно-глюкозный комбинат, перерабатывающий более 170 тыс, т зерна в год. В 1962 г. в Украине введен в эксплуатацию крупный кукурузокрахмало-паточный комбинат в г. Верхне- днепровске, который перерабатывал более 1200 тыс, т кукурузы в год. Сухой крахмал используется в киселях, пудингах, соусах и других блюдах. В кондитерской промышленности его применяют при изготовлении бискви- тов, пирожных и других изделий. Крахмал используется как формовочный материал при отливке помадных и ликерных конфет, при производстве неко- торых сортов колбас. Применяют крахмал и в макаронном производстве. Глюкоза, полученная из крахмала, — ценный пищевой продукт. Она легко и быстро усваивается организмом человека. Большие перспективы исполь- зования кристаллической глюкозы — в хлебопечении, где замена ею 50% сахарозы увеличивает пористость хлеба, замедляет его черствение и прида- ет корке золотисто-коричневый цвет. Глюкоза является сырьем для произ- водства сорбита, аскорбиновой кислоты, витамина В12 и антибиотиков. Сегодня крахмалопаточная промышленность Украины постепенно выхо- дит из кризисного состояния, в котором она находилась около десяти лет. За эти годы производство крахмала сократилось с 60 до 23 тыс. т в год. Крахмальная отрасль (по данным 2005 г.) объединяет 12 предприятий. Самым мощным из них является ОАО «Днепровский крахмалопаточный комбинат», который перерабатывает до 700 т кукурузного зерна в сутки. Большинство предприятий, которые раньше перерабатывали на крахмал
358 Раздел 17 картошку, сеюдня перерабатывают кукурузное зерно щелочным способом, ч то значительно ухудшает выход и качество конечною продукта. Для Украины, которая располагает огромными территориями с прекрас- ными для выращивания кукурузы почвенно-климатическими условиями, развитие крахмалопаточной отрасли является важнейшим элементом вос- становления и подъема экономики страны. § 17.2. Основные показатели качества сырья и готовой продукции Крахмал представляет собой полимер глюкозы (Cf$H образующийся в растениях в результате фотосинтеза и являющийся их основным резерв- ным углеводом. Для промышленного получения крахмала наиболее при- годны: картофель, зерна кукурузы, пшеницы, ржи и других крахмалосодер- жащих культур растительного происхождения. Кукуруза как растительное сырье для производства крахмала имеет пре- имущества по сравнению с картофелем, так как отличается высокой транс- портабельностью и лучшей сохранностью. Это даст возможность кукурузо- перерабатывающим предприятиям работать круглый год. в то время как картофелеперерабатывающие заводы работают только сезонно (3...5 мес.). Получение крахмала из кукурузы намного сложнее, по сравнению с карто- фелем, из-за более сложного строения структуры зерна, большего содержа- ния белка и жира. Несмотря на это, кукуруза используется в производстве гораздо эффективнее картофеля. Потери сухих веществ сырья и энергозат- рат во время переработки кукурузы значительно меньше, чем при перера- ботке картофеля. В то же время, сухой картофельный крахмал имеет лучшие питательные свойства, дает более вяжущие клейстеризованные растворы. Крахмал содержится в клетках растительных тканей крахмалосодержа- щего сырья и выделяется из них в виде крахмальных зерен. Крахмал и по- лученные из него продукты широко используются в пищевой, текстильной, бумажной, фармацевтической промышленностях и во многих других от- раслях народного хозяйства Украины. Для получения сырого крахмала из кукурузы после отделения крах- мальных зерен и очистки от загрязнений необходимо разрушить клеточные стенки механической обработкой зерна и экстрагентами. Кукуруза, посту- пающая на переработку в виде зерна или в початках, должна иметь стан- дартную влажность 13...16% и отвечать другим требованиям Госстандартов. Зерна кукурузы имеют зародыш, масса которого составляет от 10 до 12% от массы зерна. Жировые вещества содержатся в основном в зародыше.
Технология пищевых продуктов 359 Оболочка предохраняет внутренние частички зерна о, повреждений и за- грязнений микроорганизмами. Под оболочкой! находится эндосперм, защи- щенный алейроновым слоем, который состоит из многочисленных клеток, заполненных зернами крахмала. Зародыш находится в нижней части зер- новки и имеет удлиненную форм\•. По массе анатомические части элементы зерна составляют: оболочка — 6...8%, зародыш -- 8... 12%, эндосперм — 80...83%. Некрахмальные составные части зерна кукурузы (белок, жир) отделяются в процессе переработки и используются для получения различной товарной продукции, кормов, растительного масла. Перерабатывается также и водный экстракт, полученный во время замачивания кукурузы. Он используется в дрожжевой, ферментной и других отраслях пищевой промышленности. § 17.3. Технология крахмала Технологическая схема производства крахмала из кукурузы состоит из таких этапов: очистка зерна от примесей, замачивание зерна, измельчение и выделение зародыша, измельчение кашки, выделение из кашки крахмала, промывание и сушка крахмала. Очищенное от примесей зерно поступает в отделение для замачивания, це- лью которого является размягчение зерна, что облегчает выделение крахмала, оболочек и зародыша. В процессе замачивания выводится значительная часть растворимых веществ кукурузы, которые затрудняют выделение крахмала, — сахаров, декстринов, аминокислот, белков, золы и т. п. и снижается механи- ческая прочность зерна, экстрагируются растворимые элементы зерна. Замачивание зерна кукурузы проводят сернистой водой в специальных за- мочных аппаратах емкостью 50... 130 м. Раствор сернистой воды получают на- сыщением воды сернистым ангидридом, образованным во время сжигания се- ры в специальных печах. Аппараты имеют цилиндроконическую форму, изготовлены из стали, алюминия или железобетона. Нижняя часть имеет раз- грузочный шибер и боковое отверстие для отвода экстракта, перекрытые ре- шетками со щелями. Аппараты группируют в батареи общим объемом на 10... 16 суток работы и соединяют трубопроводами и лотками. Для замачива- ния зерна применяется противоточный метод экстракции. Свежий раствор сернистой воды поступает в последний (хвостовой) аппарат батареи, из ко- торого производится разгрузка. В течение нескольких минут залитую воду перекачивают через аппарат, забирая ее снизу и подавая вверх. После циркуля- ции раствор подается в следующий аппарат. Затем зерно из хвостового аппара- та выгружается в сборник. Таким образом, раствор перекачивается из аппара- та в аппарат навстречу сырью с целью полного экстрагирования крахмала. Постепенно концентрация растворимых веществ в экстракте увеличивается
360 Раздел 1 / н экстракт поступает в аппараi. в который aai р\ жаек'Я свежая кукурхза ()гск > да экстрам отбирают с концентрацией сухих веществ 7...91’<>. Для поддержания оптимальной темпераiуры экстракции it аппаратах (18...50е С) экстракт периодически подогревают в теплообменниках. Время экс гравирования 45...50 часов. Во время замачивания в .зерне кукурузы происходят сложные физики химические процессы. Из зерна в замочную воду переходит около 70% мп неральных солей, 40°<> растворимых углеводов и 13°0 растворимого белка. Всего в замочную воду переходит 7... 10% сухих вещеетв зерна. Под действи- ем сернистой! воды .зерно размягчается и набухает, а белок денатурируется. 11одготовленное таким образом зерно подается гидравлическим транспор- тером на измельчение и выделение зародыша. Перед измельчением зерно поступает в бункер, откуда направляется на специальные дробилки. Основная цель измельчения состоит в выделении из зерна зародыша и до 25% крахмала. В процессе замачивания уменьшается связь зародыша с эндоспермом. Зародыш становится эластичным и почти нс измельчается, что способству- ет его дальнейшему выделению на сепараторах или гидроциклонах. После двукратного измельчения зерна кукурузы и удаления из пего ростков полученная масса содержит крахмал, большие частички эндосперма, гликоген. Чтобы изъять крахмал, связанный с некрахмалистой частью зерна, кашку подвергают дальнейшему измельчению на жерновах или мельницах. Продукт, полученный после измельчения кашки, содержит свободные зер- на крахмала, белки, клетчатку. Отдельные составляющие выделяют из слож- ной суспензии путем фильтрования, пропуская суспензию через сита, которые распределяют ее по размеру частичек на отдельные фракции. Просеивание да- ет возможность отделить крахмал от большой и мелкой мезги. Для выделения более легких частичек глютена и других примесей применяют центрифугиро- вание. Принцип распределения компонентов на центрифугах базируется на разнице плотностей этих компонентов суспензии. Плотность крахмала 1610, мезги — 1300 кг/м3, а поэтому на сепараторах крахмал с большей плотностью легко отделяется от частичек глютена и мезги, имеющих меньшую плотность. Для повышения степени распределения суспензию последовательно пропускают на нескольких сепараторах. Полученное крахмальное молоко дополнительно очищают на вакуум-фильтрах или гидроциклонах. Выход крахмала составляет от 60 до 66,6% от массы сухой кукурузы. Кроме крахмала, из зерна кукурузы получают другие ценные пищевые продукты: масло, кукурузный корм, экстракт и др. Переработка кукурузы на крахмал по замкнутой схеме служит приме- ром организации безотходного производства, когда все компоненты сырья используются для получения ценных продуктов.
Технология пищевых продуктов 361 I Ipiiiiiuiiina. 1ьн()-ге.хн(). ini и ческам схема нропзно ic 1 на к\к\р\'зно|1 > крах- мала показана на рис. 17.1. Зерно кукурузы Рис. 17.1. Принципиально-технологическая схема производства кукурузного крахмала
362 Раздел 17 § 17.4. Технология крахмальной патоки I 1агоку, являющейся продуктом неполного кислотного гидролиза крахма ла, используют в кондитерской, хлебопекарной, консервной, ликеро-водоч- ной и других отраслях промышленности. Принципиально-технологическая схема производства крахмальной патоки показана на рис. 17.2. Патока - слабоокрашенная в желтый цвет, вяжущая сладкая жидкость. В зависимости от глубины гидролиза патока имеет разный углеводный со- став. В ней содержатся сахара и декстрины. Процесс гидролиза крахмала — каталитический, химический. Катализатор ионы водорода, а при ферментативном гидролизе - амилолитические фермен- ты. Гидролиз описывается такой характерной для полисахаридов реакцией: (C^HiqO-,)., —> n2O ~ nGHl2OG. Основными этапами производства крахмальной патоки является: гидролиз крахмала, нейтрализация гидролизата, выделение, очистка и обесцвечивание сиропа, концентрирование, очистка густого сиропа, уваривание и охлаждение. Крахмальное молоко после очистки и смешивания с соляной кислотой поступает в конвертор. Первым этапом является каталитический процесс гидролиза крахмала, в результате которого происходит его осахаривание. Осахаривание осуществляется периодически в автоклавах или в аппара- тах непрерывного действия. Автоклав периодического действия имеет цилинд- рический корпус со сферической крышкой и дном, изготовлен он из крас- ной меди или бронзы. Осахаривание крахмала в автоклаве происходит под давлением 0,28...0,32 мПа. Полный цикл работы автоклава включает заполнение бар- ботера подкисленной водой, доведение ее до кипения, заваривание крахма- ла, повышение давления, осахаривание и выдувку готового сиропа. Весь этот процесс занимает около 20 минут. Для обеспечения непрерывности технологического потока устанавливают не меньше двух автоклавов. Следующим этапом производства является нейтрализация кислого гидро- лизата. Нейтрализация проводится содой или мелом. Во время нейтрализации содой происходит реакция: 2НС1 + Na2CO3 = 2NaCl + Н2О + СО2. Если для осахаривания используется серная кислота, то нейтрализацию гидролизата можно провести мелом (СаСО3). При этом происходит реакция: H2SO4 + СаСОз = CaSO4 + Н2О + СО2. Нейтрализация осуществляется при температуре 96...98° С в специальных аппаратах.
Технология пищевых продуктов 363 Рис. 17.2. Принципиально-технологическая схема производства крахмальной патоки В результате процесса нейтрализации свободные минеральные кислоты переводятся в безвредные соли или в нерастворимый осадок, который вы- водится из гидролизата. Если патока готовится из кукурузного крахмала, гидролизат содержит жир, который необходимо выделить для обеспечения фильтрации. Поэтому
364 Раздел 18 нейтрализованный гидролизат прежде всего подвергают обезжириванию. Жир поднимается на поверхносi ь смечи и отделяется отстаиванием. Обезжиренный сироп направляется на фильтрование. Для оптимизации процесса филы рования к сиропу добавляют фильтрующий материал — ди- атомит. Полученную суспензию подают на фильтр-пресс периодического действия или на барабанные вакуум-фильтры. Отфильтрованный прозрачный сироп имеет желтый цвет. Для его обесцвечивания, устранения неприятного запаха и минеральных солей применяется адсорбция. Как адсорбент исполь- зуют костный или активный древесный! уголь. После обработки сиропа ад- сорбентом в смесителе его еще раз подвергают фильтрованию. Подготов- ленный таким образом сироп направляется на выпарные аппараты. Основной целью выпаривания является доведение концентрации сухих веществ в сиропе до 56...60% от массы. Выпаривание проводят в многокорпус- ной! выпарной установке. Обычно используют трехкорпусные выпарные ап- параты, характеризующиеся меньшими затратами тепла и получением про- дукта высокого качества. Полученный после выпаривания сироп еще раз обрабатывают адсорбен- том, фильтруют и после этого уваривают до концентрации сухих веществ не менее 78%. Для сохранения биологически активных веществ уваривание густого сиропа проводят в вакуум-аппаратах периодического или непрерывно- го действия при значительном разрежении 85...89 кПа и температуре 50° С. Конечной операцией технологического процесса является охлаждение пато- ки до температуры 40...45° С. Для предотвращения разложения соединений патоки охлаждение проводят в интенсивном режиме в специальных тепло- обменниках. Контрольные вопросы: 1. История развития крахмалопаточной промышленности в Украине. 2. Основное сырье для производства крахмала и его характеристики. 3. Из каких этапов состоит технологическая схема производства крахмала? 4. Цель замачивания крахмалосодержащего сырья. 5. Экстрагирование растворимых элементов зерна. 6. Получение крахмального молока. 7. Технология крахмальной патоки. 8. Гидролиз крахмала (кислотный и ферментативный). 9. Нейтрализация гидролизата. 10. Упаривание сиропа.
Технология пищевых продуктов 365 Раздел 18. ТЕХНОЛОГИЯ МЯСНЫХ ИЗДЕЛИЙ Мясо и мясные продукты являются источником полноценных белков, жи- ров, других биологически активных веществ, которые находятся в наиболее усваиваемой организмом форме. Пищевая ценность мясопродуктов обуслов- лена их высокими органолептическими свойствами, наличием сбалансирован- ных незаменимых аминокислот, эссенциальных жирных кислот, макро- и мик- роэлементов. Мясные продукты имеют также высокую физиологическую и энергетическую ценность. Мясную промышленность но основное! продукции разделяют на такие производства: — мясожировое; — птицеперерабатывающее; — колбасное; — консервное. § 18.1. Мясожировое производство Основной продукцией мясожирового производства является мясо (говя- дина, свинина, баранина), животные жиры, субпродукты, кишечное сырье, консервированные шкуры и кишечные полуфабрикаты. Основным сырьем для производства мяса являются домашние сельскохо- зяйственные животные: крупный рогатый скот (КРС), свиньи, мелкий ро- гатый скот (МРС), кони, птица. Качество мяса зависит от вида убойных животных, породы, возраста, усло- вий откорма и других факторов. Крупный рогатый скот. В зависимости от продуктивного назначения, породы скота разделяют на мясные, мясо-молочные и молочные. По возрасту скот разделяют на четыре группы: I группа — взрослый скот старше 3 лет (волы, коровы); II группа — бугаи; III группа — молодняк (телки, бычки, бычки-кастраты), возрастом от 3 ме- сяцев до 3 лет; IV группа — телята возрастом от 14 дней до 3 месяцев. Значительную часть мяса получают от убоя молодняка. По упитанности скот разделяют на высшую, среднюю категории и ниже средней в зависимости от степени развития скелетной мускулатуры и нали- чия жировых отложений. Животных, не отвечающих по упитанности послед- ней категории, относят к тощим. Живая масса бугаев мясных пород — от 700 кг до 1500 кг, коров — от 600 до 900 кг.
366 Раздел 18 Свиней в зависимости от направления производства разделяют на мясные, мясо-сальные и сальные типы. Свиньям присуща скороспелость. По возрасту, живой массе и толщине щипка над остистыми отростками между шестым и седьмым грудными позвонками свиней разделяют на пять категорий. Основные показатели категорий (согласно ГОСТ-1213) приведены в табл. 18.1. Таблица 18.1 Категории и характеристика свинины Категория Характеристика Живой вес, кг Толщина шпика, см Первая Свиньи беконные возрастом до 8 месяцев включительно, белой масти. Длина туловища не меньше 100 см 80... 100 включи- тельно 1,5...3,5 Вторая Свиньи молодняк мясные Молодняки-подсвинки 60...150 включи- тельно 20...60 от 1,5 до 4,0 от 1,0 и больше Третья Свиньи жирные, включая свиноматок и хряков без ограничений 4,0 и больше Четвертая Свиноматки, хряки свыше 150 от 1,5 до 4,0 Пятая Поросята-молочники от 4 до 8 включи- тельно — Мелкий рогатый скот (овцы) по направлениям производства делится на тонкорунные, полутонкорунные, полугрубошерстные, мясо-шерстные, мя- со-сальные и мясо-шерстномолочные породы. Средняя масса баранов аска- нийской породы мясо-шерстного типа -110... 120 кг, овцематок — 60...65 кг. Животных, предназначенных для убоя, доставляют на мясокомбинат пре- имущественно автомобильным транспортом. На мясокомбинатах прием убойных животных осуществляется по живой массе и упитанности или по качеству и количеству мяса. Животные, поступа- ющие на убой, должны быть здоровыми. После доставки животных на мясо- комбинат их осматривает врач ветеринарной медицины и проверяет вете- ринарное свидетельство, которое оформляется в хозяйствах-поставщиках животных. После осмотра здоровых убойных животных пропускают на ба- зу мясокомбината, где их помещают в специальные загоны. Подготовка животных к убою влияет на качество мяса. Переутомление животных во время перевозки способствует обсеменению внутренних орга- нов и мяса микроорганизмами, которые проникают из кишек. Поэтому жи- вотным после продолжительной транспортировки перед убоем дают отдох- нуть от 3 до 24 часов в зависимости от расстояния.
Технология пищевых продуктов 367 § 18.2. Технология первичной переработки убойных животных На мясокомбинатах убой и первичная переработка туш животных про- водится согласно технологическим инструкциям на каждый вид убойных животных в определенной последовательности: оглушение, обескровлива- ние, отделение головы и конечностей, забеловка туш и снятие шкуры, уда- ление внутренних органов, распил на нолутуши, туалет туш, определение категории упитанности, клеймление иолутуш (туш), взвешивание. Технологическая схема переработки свиней имеет некоторые отличия от технологической схемы переработки КРС. Это связано с производством свинины в шкуре, без крупона и без шкуры, а также с особенностями анато- мического строения свиней. § 18.3. Переработка забойных животных Из отделения нредзабойного содержания животных подают на убой через длинный узкий проход (раскол) без резких окриков, без ударов твердыми предметами с помощью электропогонялок или лёгких хлопушек. Убой КРС и свиней осуществляют с предыдущим оглушением, МРС — без оглушения. Принципиальная технологическая схема переработки забойных живот- ных приведена на рис. 18.1. Оглушение животных. На забойных пунктах и мясокомбинатах оглуше- ние КРС и свиней осуществляется электрическим током или электрическим способом. Основной целью оглушения является достижение бессознательно- го состояния животных при сохранении работы сердца и органов дыхания для обеспечения безопасных условий убоя животных и обескровления туш. На мясокомбинатах Украины наиболее широко используется метод ог- лушения животных электрическим током. Скот загоняют в устройство, которое ограничивает его движение (бокс, кон- вейер), и на затылочную часть накладывают стек с электродами на конце, кото- рый контактирует с животными. Для оглушения КРС используют однополюс- ный стек со станцией управления ФЭОР-У4. В зависимости от возраста скота используют напряжение электротока 70... 150 В частотой 50 Гц. Продолжитель- ность оглушения 6...30 с. Электрический ток частотой 50 Гц вызывает значитель- ные сокращения мышц, которые способствуют переломам костей скелета и раз- рывам кровеносных сосудов (капилляров) с образованием микроизлияний. С целью предотвращения этих недостатков для оглушения свиней ис- пользуют двухполюсный стек со станцией управления ФЭОС-У4, которая
368 Раздел 18 Подготовка и подача скота па переработку ~ _ Рис. 18.1. Принципиальная технологическая схема переработки забойных животных
Технология пищевых продуктов 369 обеспечивает ток оглушения частотой 2200...2400 Гц. Продолжительность оглушения - до 15 с. Использование тока повышенной частоты вызывает значительно меньше кровоизлияний и смертельных последствий. Механический метод оглушения осуществляется ударом молота, огне- стрельным аппаратом или с использованием стилета. При этом нарушается целостность двигательного участка главного мозга или разрушается спин- номозговой канал на выходе его из черепной коробки. Механические мето- ды более трудоемкие, не обеспечивают подвижности конечностей, но при их использовании достигают большей степени обескровления туш, исклю- чаются переломы скелета, кровоизлияния в мышечную и жировую ткани. Вследствие этого, продукты убоя животных имеют лучшие органолептичес- кие показатели. Убой и обескровление. Животных забивают и обескровливают в горизон- тальном или вертикальном (подвешенном) положениях. На мясокомбинатах применяется вертикальный способ обработки туш, который обеспечивает наиболее полное удаление крови и лучшие санитарные условия для обра- ботки туш. Кровь отбирается для пищевых или медицинских целей с помощью по- лого ножа в течение 10...20 с. Кровь поступает в стерильные кровосборни- ки, где стабилизируется с целью предупреждения сседания и направляется на дальнейшую переработку. Техническую кровь собирают в специальные поддоны в течение 6...8 мин и перерабатывают на технические продукты. Выход крови при обескровле- нии туш КРС составляет от 3,3 до 4,5%, а свиней — 3,5% от массы туши. Обработка туш. Обработка туш убойных животных состоит из следую- щих операций: забеловка шкуры, снятие шкуры, удаление внутренностей, распиливание туш КРС и свиней, зачистка полутуш и инспекция. Забеловка туш — снятие шкуры с конечностей, головы, брюшной полос- ти с целью облегчения снятия шкуры механическим способом и предотвра- щения задиров поверхностного мышечного слоя и жировой ткани вместе со шкурой во время снятия. После забеловки туши фиксируют. Шкуры снимают, используя шкуро- снимательные машины разных типов. Отделение шкуры осуществляется со скоростью от 3 до 5 м/мин путем натягивания шкуры с помощью конвейера или барабана, на котором зафиксирована забелованная часть шкуры. Чем упитаннее животное, тем меньше скорость снятия шкуры. При производстве свинины в шкуре или без крупона для облегчения уда- ления щетины и волоса туши свиней полностью или на глубину 15...20 см от линии сосков (крупонированная свинина) погружают в горячую воду с температурой на 63...65° С 3...5 мин, после чего с ошпаренной части туш уда- ляют щетину и волосы в скребмашине в течение 25...35 с. 24 - 8-913
370 Раздел 18 Части гущи, с которых сня1 волос, обжигают продуктами горения га,ж с темпера турой около 1000 С течение 15...20 с. Туши зачищают от остан к(»в сгоревшей щетины и эпидермиса и промывают. Удаление внутренностей. После снятия шкуры гугни поступают на участок удаления внутренностей. Перед удалением внутренностей разреза- ют ножом грудные мышцы и распиливают грудную кость. Потом разрезают мышцы живота по белой линии от лонного сращения к грудной кости, уда- ляют кишечно-желудочный тракт и вынимают ливер (печень, сердце, лег- кие). Ливер отправляют на ветеринарно-санитарную инспекцию, которая является основной в комплексе ветеринарно-санитарной экспертизы туш и органов. После удаления внутрениостей туши распиливают вдоль позвоночника на полутуши; после распиливания полутуши свиней инспектируют на три хпнеллез. Головы свиней отделяют от иолутуш во время их зачистки лишь после ветосмотра внутренностей и исследований на трихинеллез. Зачищенные и промытые полутуши оконча тельно осматривает ветеринар- ный врач и стави т отпечаток клейма на полутушу согласно действующей инструкции по клеймлению мяса, используя специальную краску для клейм- ления. Клеймят в зависимости от упитанности говядину и баранину: - первой категории — круглым клеймом диаметром 40 мм; - второй категории — квадратным клеймом (40 х 40 мм); - худую — треугольным клеймом. Мясо молодняка и телятину, полученные от убоя скота мясных пород, ря- дом с указанными основными клеймами маркируют штампами: - МО -- мясо молодняка отборного класса; - Ml — мясо молодняка первого класса; - М2 — мясо молодняка второго класса. В зависимости от категории упитанности свинину клеймят: круглым клей- мом — первую категорию (беконную) и мясо поросят; квадратным клей- мом — вторую (мясную) категорию и молодняк; овальным клеймом — третью (жирную) категорию; ромбоподобным клеймом — четвертую категорию для промышленной переработки; треугольным клеймом - свинину, кото- рая не отвечает требованиям стандарта по показателям качества. Выход мяса забойных животных зависит от вида животных, продуктив- ной направленности, возраста, упитанности и других факторов. Среднегодовой выход мяса в случае переработки КРС составляет 48%, МРС — 40%, свиней в шкуре — 69%, свиней без крупона — 65%, свиней без шкуры — 62% от массы забойных животных. Обработка субпродуктов. Субпродукты — внутренние органы забой- ных животных, полученные при переработке КРС, МРС и свиней.
Технология пищевых продуктов 371 По пищевой ценности субпродукты разделяют на первую и вторую кате- гории. К первой категории относят языки, печень, ночки, мозг, сердце, диафрагмы всех видов забойных живо тных, мясокостные хвосты говяжьи и бараньи. Ко второй категории относя т мясные обрезки; вымя говяжье; головы го- вяжьи, свиные и бараньи; ноги свиные и говяжьи; легкие; уши; хвосты сви- ные; рубцы; кал тыки, сычуги, книжки говяжьи; селезенки и трахеи. В зависимости от морфологического строения субпродукты разделяют на четыре группы: - мякотные (языки, мозг, ночки, печень, сердце и прочие); - мясокостные (головы говяжьи, хвосты говяжьи и бараньи); - шерстные (головы свиные и бараньи, ноги, уши, хвосты свиные, губы говяжьи); - слизистые (рубцы с сетками, сычуги говяжьи и бараньи, желудки свиные). Мякотные субпродукты обрабатывают по общей технологической схе- ме: освобождение от лишних тканей, внешних больших кровеносных сосу- дов, желчного пузыря и печени -> промывание теплой водой -> стекание воды -> направление в холодильник. Мясокостные субпродукты: говяжьи и бараньи хвосты, говяжьи цевки — зачищают от остатков кожи и волоса, промывают и после стекания влаги направляют в холодильник. Говяжьи головы промывают, отделяют язык, рога, рубят на две симмет- ричные части, вынимают мозг и обваливают (отделяют мышечные ткани). Мясо, полученное во время обваливания, промывают и после стекания воды (20...30 мин) направляют в холодильник. Свиные головы, как правило, обрабатывают на механизированных ли- ниях типа Я2-ФУГ. При этом головы фиксируют на каретках конвейера и перемещают сквозь шпарильный чан. Температура воды в чане — 67±34° С, время ошпаривания — 6±0,3 мин. После шпарильного чана конвейер пере- мещает голову через скребмашину, где голову очищают от волос, потом через опаливальную печь и полировальную машину, где удаляют остатки волос и обгоревший эпидермис. Очищенная голова после стекания воды направ- ляется в холодильник. В случае необходимости более глубокой переработ- ки голову рубят на две части, вынимают мозг и направляют в холодильник. Другие шерстные субпродукты (ноги и хвосты свиные, уши говяжьи и свиные, губы говяжьи) обрабатывают в такой последовательности; про- мывание водой, ошпаривание и очищение от волос в специальных центри- фугах с водой с температурой 65...68° С в течение 6... 10 минут, снятие копыт, опаливание в роторных печах при температуре от 800 до 850° С в течение 2...3 минут, очищение от сгоревших волос и эпидермиса, сортировка, стека- ние воды 20...30 мин и направление в холодильник. 24*
372 Раздел 1 8 Для обработки шерстных субпродуктов используют также' отдельные ма шины. Слизистые субпродукты обрабатывают с использованием специальных агрегатов или отдельных машин в следующей последовательности: обезжири- вание, освобождение от содержимого, промывание, ошпаривание в шпа- рильных чанах или центрифуге с водой с температурой от 65 до 68° С в течение' 6...8 минут, очищение от слизистой оболочки, охлаждение, зачистка, стека- ние воды (20...30 минут) и направление в холодильник. Субпродукты реализуют в охлажденном сос тоянии с температурой в тол- ще тканей от 0 до 4° С или в замороженном состоянии с температурой нс выше -8° С. Обработка жирового сырья. Жировое сырье бывает мягким и твердым. К мягкому жиросырью относят сальники, околопочечный, щуповой, око- лосердечный жир, жир из голов КРС, вымя молодняка, жировую обрезь o i зачистки туши и пшика, мездру евинную. К твердому жиросырыо относят кости всех видов животных, которые получают при обваливании мяса в колбасном и консервном цехах, кости голов, костные остатки от дообваливания мяса. Кости до вытапливания хранят при температуре О...40 С не более 24 часов. Обработка мягкого жиросырья с получением пищевых топленых жиров осуществляется на поточно-механизированных линиях РЗ-ФВТ (АВЖ) в следующей последовательности: промывание жиросырья, охлаждение, измельчение и вытапливание в центробежной машине АВЖ, обезжирива- ние шквары, очистка жира на сепараторах, охлаждение жира и упаковка. Твердое костное жиросырье измельчают, загружают в корзины, вытапли- вают в аппаратах типа К7-ФВ2-В для вытапливания жира из костей с отде- лением жира и клеевого бульона. Топленые жиры говяжий, свиной, бараний и костный вырабатывают выс- шего и первого сортов. Сборный жир на товарные сорта не разделяют. Запах и вкус жиров характерен для каждого вида животных. Животные жиры имеют все незаменимые жирные кислоты, незначитель- ную часть фосфатидов, токоферолов, витаминов и пигментов. При температуре от 0 до 6° С упакованный топленый жир хранят в темном месте до 1 месяца, при температуре -12° Си ниже — до 12 месяцев. Обработка кишечного сырья. Кишки, полученные от одного животно- го, составляют комплект. В состав комплекта кишок КРС входят толстые и тонкие кишки (черева), пищевод и мочевой пузырь. К комплекту кишок МРС относят тонкие и толстые кишки, к комплекту кишок свиней — тон- кие и толстые кишки, мочевой пузырь. Кишечник после ветеринарно-санитарной экспертизы передают в кишеч- ный цех. На специальном приёмно-разборочном столе кишечник разбирают
Технология пищевых продуктов 373 на отдельные составные части но видам: прямая кишка, мочевой пузырь, ободочная, слепая и тонкие кишки. Кишечное сырье имеет практически одинаковое анатомическое строение. Стенки кишок имеют четыре слоя, кото- рые размещены в следующем порядке (изнутри): слизистый, подслизис- тый, мышечный и серозный. Технология обработки всех видов кишок схожа и включает следующие операции: разборка комплекта на однородные части, освобождение от содержимого, обезжиривание кишок (удаление серозной оболочки), шлямовка (удаление слизистой оболочки), охлаждение, сорти- ровка (распределение обработанных и охлажденных кишок по качеству и калибру — диаметру), консервирование, хранение. Во время обработки изо всех кишок удаляют слизистую оболочку. Се- розную оболочку также удаляют, кроме говяжьих черев и бараньих синюг. Во время обработки свиных и бараньих черев отделяют серозную, мышеч- ную и слизистую оболочки. Очищают подслизистый слой, не выворачивая кишки. Очищенные от липших слоёв кишечные оболочки называются «кишки- фабрикаты». На предприятиях с небольшой производительностью комплект кишок разбирают, освобождают от содержимого и промывают. Обработанные та- ким образом кишки имеют название «кишки-сырец». Их консервируют и на- правляют на специализированные предприятия для обработки в фабрикат. Тонкие кишки (черева) обрабатывают на механизированных линиях К6-ФЛК — для кишок КРС, К6-ФЛС — для кишок свиней и ФОК-Б — для кишок МРС. Толстые кишки обрабатывают в шлямовочных барабанах. На предприя- тиях небольшой мощности с целью изготовления кишок-фабрикатов ис- пользуют пооперационные и универсальные машины типа ФОК. Обработанные кишки-фабрикаты связывают в пучки. Яловые черева вяжут в пучки по 18,5 м, свиные — по 12 м, говяжьи круги — по 10,5 м, ба- раньи черева — по 25 м. Кишки-фабрикаты небольшой длины и мочевые пузыри вяжут в пачки: пузыри сухие — по 25 штук, проходники, синюги, свиные гузёнки — по 10 штук. Свежие кишки-сырец и кишки-фабрикаты консервируют кухонной солью, сушением или замораживанием. Соленые кишки в бочках сохраняют при температуре от 0 до 4° С. Сухие кишки хранят в картонных ящиках при температуре до 18° С и от- носительной влажности воздуха от 50 до 60%. Замороженные кишки хранят в холодильнике при температуре не выше -12° С. Упаковку, маркировку и хранение кишок осуществляют в соответствии с действующими технологическими инструкциями на кишечное сырье.
374 Раздел 1 8 Обработка шкурного сырья. К шкурному сырью относят внешний по кров, снятый с туш убойных животных: шкуры КРС. свиней и МРС. кото рые пригодны для производства кож и кожно-меховых изделий. Шкура состоит из трех основных пластов: эпидермиса, дермы и подкож- ной клетчатки. Эпидермис представляет собой внешний эпителиальный ороговевший слой, толщина которого зависит от вида шкур и составляет от 500 до 2000 мкм. Дерма является слоем шкуры, который вместе с эпидермисом использует- ся при изготовлении кож и кожаных изделий. Анатомическая дерма пред- ставляет собой сложное сетчатое переплетение коллагеновых, ретикулино- вых и эластиновых соединительно-тканных волокон. В дерме размешены корни волос, сальные и потовые железы, пигментные клетки. Дерма — цен- нейший эластичные! слой, который служит основой шкуры. Толщина дер- мы зависит от вида животных, топографического участка тела животных. Наибольшую толщину дерма имеет на участках шкуры, которые размеще- ны над позвоночником, в частности на шейном и крестцовом участках; наи- меньшую — в области живота (полы, пашина). Подкожный слой представляет собой рыхлую соединительную ткань, которая содержит в промежутках между волокнами жировую ткань. Достаточные жировые промежутки имеются у хорошо откормленных животных. У свиней подкожный жир представляет собой шпик, использу- емый в колбасном производстве. При снятии шкуры желательно вскрытие (разрывание) осуществлять по границе соединения дермы с подкожным слоем. Наиболее ценная часть кожи имеет название «крупон-чепрак» (спин- ная и боковые части). Химический состав шкур. Основными веществами, входящими в со- став шкур, являются вода (50...75%), белки и незначительная часть жира. Белки составляют приблизительно 95% от сухого остатка шкур. На долю кол- лагена приходится около 90% общего количества белков. В свиных шкурах меньше коллагена, но больше эластина и ретикулина, чем в шкурах КРС. Количество жиров в шкурах в значительной мере зависит от вида живот- ных и их упитанности. В соответствии с видами и возрастными особенностями, массой и разме- рами кожаное сырье разделяют на большое, среднее, мелкое и свиное. К большому относят шкуры КРС массой более 25 кг, к среднему — от 17 до 25 кг, к мелкому — от 10 до 17 кг. Свиные шкуры, площадь которых от 30 до 70 дм2 (крупой от 30 до 50 дм2), относят к мелким, от 71 до 120 дм2 — к средним и от 120 дм2 (для крупона 50 дм2) и более — к большим. Шкуры МРС разделяют на овчину меховую, овчину шубную и овчину ко- жаную.
Технология пищевых продуктов 375 Консервирование шкур. Шкуры, снятые с туш убойных животных под тем- пературой, приближенной к температуре тела, имеют название парных. На поверхности шкур находится большое количество микроорганизмов, в том числе и гнилостных. На шкурах остаются также прирези мышечной и жи- ровой ткани, которые имеют общее название «утяжелители» и «мездра». Шкуры содержат значительное количество влаги и белков, в том числе и белков крови, то есть среда благоприятна для развития микрофлоры. Под влиянием микроорганизмов и ферментов парные шкуры начинают бы- стро портиться. При этом происходит потемнение и ослизнение подкожно- го пласта (мездры), ослабление связи волоса с дермой шкур; вследствие гид- ролиза белков снижается прочность дермы и выделяется аммиак. На более поздних стадиях (через 16...36 часов) имеет место «текучесть» волоса и ощущается запах аммиака и сероводорода, дерма становится еще более размягченной, ослизненной, темной и непрочной. Поэтому после снятия шкуру нужно как можно быстрее законсервировать. Перед консервированием шкуры проходят такие стадии подготовки: об- рядка, промывание и удаление навала, мездрение, сортировка по массе. Обрядка - процесс удаления с мездряной стороны утяжелителей — больших прирезей мышечной и жировой ткани. После обрядки шкуры направ- ляют в шкуроконсервный цех, где их сортируют. Навальные шкуры зама- чивают в воде или промывают в перфорированных барабанах. После стекания воды с поверхности навальных шкур удаляют навал — грязь, которая прилипла к волосам животных и образовала твердую корку или шишки. Процесс осуществляют на навалосгонных машинах, обильно оро- шая шкуры. Вследствие того, что жировой и мышечный слои с мездряной стороны шкуры значительно тормозят диффузию соли в толщу шкуры и перенесение влаги из шкуры в рассол, их удаляют на мездрильных машинах. Консервирование шкур осуществляют с целью уничтожения микрофлоры или угнетения ее развития путем удаления значительной части влаги. Шкуры консервируют пресносухим, сухосолёным, сухим, мокросолёным или химическим способами. Способ консервирования выбирают, исходя из массы и дальнейшей обра- ботки шкур, климатических условий, времени года и условий хранения. Пресносухим способом консервируют шкуры кроликов. Летом можно су- шить бараньи шкуры на открытом воздухе под навесами. Окончательная влажность в законсервированных шкурах не превышает 20%. Недостатком этого способа является большая продолжительность сушения, ороговение и ломкость шкур, поражение шкур молью и вредителями. Лучшим является способ сухосолёного консервирования. При этом шкуры солят в течение суток, а потом сушат.
376 Раздел 1 <S Сухим способом шкуры консервируют, расстилая их на поддонах мездра ной стороной кверху. Складывают шкуры штабелями высотой до 2 м и по- сыпают мездряную поверхность кухонной солью. Продолжительность засол кн шкур КРС" - до 10 суток, слитых — до 6 суток, овчин - до 4 суток. Недо статком сухого способа консервирования является большая продолжитель- ность процесса, неравномерность просаливания, возможность возникнове- ния солевых пятен и других повреждений шкур. Наиболее распространен мокросолёный способ консервирования шкур в концентрированных растворах соли. Летом к раствору (тузлук) добавляю! кремнефтористый натрий пли друзой ан тисептик. Тузлукование обеспечива- ет равномерное проникновение соли в толщу шкуры. Шкуры в значительной мере очищаются от грязи и микроорганизмов и сохраняют эластичность. Способ консервирования солением состоит в обезвоживании шкур. Шкуры считаются законсервированными, когда содержание влаги в них не иревы шает 48%, а содержание соли — не менее 12%. Тузлукованные шкуры под- саливают сухим способом 2 суток. Тузлукование шкур осуществляют в чанах около 30 часов. С целью ин- тенсификации процесса соления используют подвесные пли противоточ- ные шнековые барабаны типа ПШАК, что разрешает сократить процесс со- ления до 2...7 часов. Химический способ осуществляют путем погружения шкур в раствор ан- тисептиков и выдерживания в нем в течение определенного времени. Анти- септики уничтожают микрофлору, но они дорогостоящие, что ограничивает использование этого способа для консервирования. Антисептики добавля- ют к кухонной соли или тузлуку в летний период. Законсервированные шкуры взвешивают, сортируют, пакуют в пакеты, а затем в тюки, и реализуют. § 18.4. Технология первичной переработки птицы Сырьем для птицеперерабатывающих предприятий является домашняя птица: куры и цыплята, утки и утята, гуси, индюки и цесарки. Мясо птицы считается более ценным по сравнению с мясом животных благодаря легкому усвоению, приятному вкусу и высокой пищевой ценно- сти. Ему присуще оптимальное количественное соотношение незаменимых аминокислот и относительно меньшее содержание соединительной ткани. Химический состав мяса зависит от упитанности, возраста и вида птицы. Содержание белков — от 16 до 23%, влаги — до 75%. Больше всего жира содер- жит мясо уток и гусей (от 24 до 39%), мясо цыплят-бройлеров II категории — 52%. Жир птицы — легкоплавкий и хорошо усваивается организмом человека.
Технология пищевых продуктов 377 Грудные мышцы кур и индюков имеют светло-розовый цвет (белое мясо), бёдра красную окраске, обусловленную большим содержанием в них мио- глобина. В красных мышцах меньше белков, зато больше жира, холестерина и фосфатидов. Домашняя птица характеризуе тся высоким восстановлением, скороспе- лостью, высоким выходом съедобных частей и незначительными затратами корма, что предоиределяе г высокую экономическую эффективность птице- водства. Переработка птицы. Переработка птицы включает следующие техноло- гические операции: оглушение, убой, обескровливание, ошпаривание, уда- ление пера, потрошение, охлаждение, сортировку и упаковку. Оглушение птицы осуществляется электрическим током напряжением от 60 до 120 В (в зависимости от вида и гицы) с использованием аппарата ФЭО. Убой птицы выполняется внутренним или внешним методом. При вну- треннем методе тонким лезвием перерезают кровеносные сосуды под клювом. Внешний метод осуществляется механически или вручную. При использо- вании механического метода голова птицы ориентируется специальными направляющими и перерезается дисковыми ножами. При ручном методе пе- ререзают кровеносные сосуды позади углов нижней челюсти. Обескровливание тушек птицы при всех методах забоя осуществляется над специальным лотком. Продолжительность обескровливания кур — 2 ми- нуты, водоплавающей птицы и индюков — 3 минуты. Удаление пера с тушек птицы является наиболее трудоемкой операци- ей, которую осуществляют сухим способом или после ошпаривания. Сухой способ удаления пера используется для чистых тушек водоплавающей пти- цы с целью сохранения качества пера непосредственно после обескровли- вания с использованием пальцевых машин. Наиболее распространенным является метод удаления пера с предыдущим ошпариванием тушек: кур при температуре воды — 52...54° С, водоплаваю- щей птицы — 62...67° С. Продолжительность ошпаривания — 35...45 секунд. При ошпаривании водоплавающей птицы в паровой камере (при темпера- туре для уток 72...75° С, гусей — 76...83° С) продолжительность обработки составляет 2,5...3 мин. Ошпаривание позволяет уменьшить силу удержания пера в тушке в 3...8,3 раза, что улучшает качество удаления пера, а соответст- венно, и обработку тушек птицы. Непосредственно после ошпаривания уда- ляют перо. Наибольшая степень удаления пера (не менее 95%) достигается при использовании роторно-дисковой машины К7-ФЦЛ/7. Остатки пера выщипывают вручную над специальными лотками. Для удаления остатков пера и волос тушки кур опаливают в камере газовой опалки и промывают с помощью бильно-душевой машины К7-ФЦЛ/6. С этой же целью тушки водоплавающей птицы дважды на 5...6 секунд погружают в растопленную
378 Раздел lx :> )ско.мас( \ I Im .iii.i.k и i, iu.it" к мi к ри \ j»< >i• >is вы пв i (. b< >< । м я c<i v. UU'.-H ic'.i n i ; \ пн - i> в.мсс ш i ,< i гемп Ш'ря ( шшпнями ) Потрошение инч- У i;i.irinir вн\ hiciihii.x чрган(.ш я кишок. b>.кчш а к-i i. ia 111 a..') н \ i 11: i я 11 Bj n ч i । \ i< > 11.111 \ic\,i a i i Ч(ч 1.11 м < ш мч >б( >м 1 [ opt и i лечением bii v i pen line । »pi ан ы inicncKinpvi i в< repi шарн ы п врач. Поев мда. К'нпя вн\iрепное геи г\шкп промываю!. При полном потрошении \ лаляю j все вн\ i рен нне opi аны. о I пеняю i i о i"BV. шею и Hoin V по. !\вышн рошенных типе шлавляни нмоц\ с шеей, и ноги. Гмшкам придаю! юварный вил н\нем по.пибанпя головы и шеи ио, крылья и ш нбания hoi PaapeiiiaeicH вк 1алывагь в сере ниш ! мпшв очинит пый комплект шорохов в но.iii.rni.неновых наканах. С формированные гмшкп охлаждаюч воздушным способом в камера ( le.Miiepai урон воздуха О...! ( и о i нос и i е. ibiioii в шжнос ли вол р ха не хк нее 95%. 11ро ю.тжпте паюс i ь ох шждения гушег б. .8 часов 11ри охлаждении гмшек iюре,i. формованием в . шляпой во ie выход мяо. \ величивае'! ся на 5.21,<>. но при асом апачи гелыю \ш»- иш1П<3'МС.я о< еменени' мяса микроорганизмами. Мясо всех видов живо'1 ных и типы роялизмел<на в шерпом (для колбас ного производства), охлажденном (с i емнера i \ poii 0..Л С), подморожен ном (с гсмперату|Х)!! 2... 3 С) и. ш замороженном (с гемператмрой не вы ше 8 С) сос тоянии. Срок хранения охлажденного мяса при температуре 0е С и относительной влажности воздуха не менее 85% составляет нс более 12 суток. Замороженная говядина при температуре -18° С хранится до 12 месяцев, свинина - до 6 месяцев. § 18.5. Колбасное производство Колбасные предприятия выпускают свыше 500 наименований колбас и изделий из соленого мяса. Ассортимент. Колбасы изготавливаются из измельченного мяса со спе- циями в колбасной оболочке. С целью доведения колбас до готовности к упо- треблению их подвергают термической обработке или ферментации. В зависимости от способа подготовки фарша, термической обработки и качества колбасы разделяют на следующие основные группы: - вареные; - сосиски и сардельки; - полукопченые; - варено-копченые; - сырокопченые;
Технология пи щены а продуктов 379 ( !>!})< ШЯ. К 'Н Ы<'. । \ и! 11 >< । 1\ К 1 < >IiI»!< •. 1])\ I И(' ВИДЫ Ко. Ю11С 11 рн и или ни. и, нос о 1. шч по подо. ini', и 1 ж; iciioio мд си (’ окорока, во i чина, pv.icibi. корейки. I рединки, бекон. б\ женина. карбона,, балык) от колбас в том, что они нзючавлпваюгся из цельных кусков мяса с исподьзованисм специальных icxiio.iornii. Требования к сырью и вспомогательным материалам. Основным сырьем для колбасного производства является мясо всех видов сельскохозяйствен- ных живо-i ных и h i ины. ех бироде кч ы. /Кировое сырье, яйца и яйценродукты. растичезьные бе.жовые добавки. молочные продукты, крахмал, мука и про- чие НрОД\К!Ы. Вспомогательное сыры- к\ хинная соль, специи. овощи, бактериальные и коптильные пpeiiapa гы. колбасная обо. ючка. вода питьевая, упаковочные, перевязочные и топливные маiериалы. /овядина является основным компонен том фарша большинства колбас, придающим емс необходимую .iihikoci ь, вязкость, монолитность, высокую в. larocвплывающею способное гь и цвет Свинина имеет более нежн\то структуру мышечных волокон и большее содержание жира. Добавление свинины к фаршу колбас улучшает консис- тенцию, пластичность, придаст продукции специфический запах и вкус. Шпик после нарезания на куски определенной формы перемешивается в мешалке с мясом. /Добавление шпика улучшает рисунок на разрезе и повы- шает энергетическую ценность колбас. Шпик должен быть свежим, белого цвета, без загрязнений! и посторонних запахов. Перед измельчением шпик охлаждают до температуры ниже - 1° С. Для колбас высших сортов исполь- зуют хребтовый шпик. При изготовлении национальных или специальных колбас используют ко- нину и баранину, функциональные свойс! ва которых напоминают говядину. В зависимости от термического состояния мясо разделяют на: парное — с температурой 36...38 С не позже чем через 1,5 ч после убоя; остывшее -- мясо, которое после разделки туш остыло до температуры не выше 12° С; охлажденное - с температурой от 0 до 4° С; подмороженное - с температурой в толще 0...-2 С; замороженное — мясо, которое имеет температуру в тол- ще бедра не выше 8° С, и размороженное — с температурой в толще не ни- же Г С. Для производства колбас используется доброкачественное мясо, кото- рое было заморожено не больше одного раза. Для посола мяса используют кухонную соль не ниже первого сорта без постороннего запаха. Нитрит натрия должен иметь не менее 96% нитрита.
38(1 Раздс.; I .! \. 111' ' '. i • ..• ‘ 11 н ’ 1 ' 1 " .1 ' I i: (: i \ 1111 ; К > 1 I H । (' i । ) i)1 : i P i I j । i I \ i О ' H ( I К 'Hi 11! ( 'It i )i I Ы II i, I );n 'I I Ы I; II t'l 11,111 I It ;),'!;. i-j ;' ЫМ< >H. I Ku-: I И I. a I- < ipibl 11 i, i-.iipima. \i\ сь.а 111 bin орех. i мин и up.) .ражны ими 11. он цифнчсскии д. ы ка,, io i о вила в к \ с и аром a i. во i орью швпся i о i и мои ши х с а в них ,)фи рных м.. сел ( пении иснользуюпя в изме. пленном сое кыппи. I) 1,о. loacHoM нропзво к । вс пене, ib.imioi ся на i ера. ияние вишенные оос в >ч к и и JI с к\ (( I венные ооо. юн ни. < ре. и i иек \ cc I вен и ых । Фх шочек наибол раеирое гранены белковые обо. ючки (бе iko.hiii. ксгизин и ip.). ноюрые upai- i очески no vo i она io i в качен i во на i v pa. i bi ним. l>e. i новые < )6< >. iohkii <• Ik*. ii,c зин > i ина OK использую) . i. in изгоню кипя конченых ко [бае, иша Oil l. ин вареных, no iv конченых и ив влип и ; < o. iciioi о мч< а К ное. le.inec врем о разрабо!аны \ ннверсальпые бойковые ободочки .ля всех видов колбас. Широкое расаIрос । ранение iipii п.я оюв. lennii варен।их иt.ioac н всгчнн no i он 11. nt no. i нам i иные обо. ючки. которые имеют высокие барьерные свойс I ва что дае i возможное п> ирод.in I ь срок хранения к< и i6at 1.0 б ..10 с\пок. Дня придания формы к'одбжчним пздедиям и герм л нзаннн баншов не ’о. н,.|\к)| одно- ид и 1в\'х витковы и шпага гы (иод номерами 1.2... 1 5 ) и ни I к В нос. leaner время для герметизации батонов испо п,з\нот адюминиеввк скобы: ll-подобные, подковоподобные, круг,юго разреза иди из фигурной алюминиевой ленты. Ддя упаковки колбасных изделий используют многослойные барьерные пленки в виде пакетов. Пленки позволяют с помощью термошва герметизи- ровать продукт, в том числе под вакуумом или в среде инертных газов. Широкое распространение имеет жиростойкая и водостойкая бумага, ко- торая используется вместо пергамента и подиергамента. В Украине изготавливают высококачественный коробочный картон и ящи- ки из пего для упаковки колбасных изделий. Для обжаривания и копчения колбасных изделий используют древеси- ну и опилки деревьев лиственных пород. /Древесина из смолистых пород при сгорании выделяет смолы и много сажи, которые оседают на поверхно- сти колбас, загрязняя и придавая нм неприятный вкус и запах. Технология колбас. Несмотря на широкий ассортимент колбасных из- делий, технологический процесс изготовления большинства из них имеет много общего. Но технологиям изготовления каждой группы присущи специфические особенности. Колбасы изготавливают в соответствии с требованиями действующих ГОСТов, ДЕСТов, технических условий Украины и технологических инст- рукций на каждый вид колбасы. В зависимости от сырья, которое исполь- зуется, и качества колбас их разделяют па высший, первый, второй и третий сорта.
Технология нищевыл продуктов 381 На при 111 ui 111M. i bin и i н \iio. ioi ii'iu ri in Me изго н »в. ich ия mi. loacin.i . изд'?.iи 11 нршю.шн.ы' K'lioiiiibic icxho.югнчсскнг oiu-paiiHii. применяемые в про из виде гве основных ни [о в колбас (рис. 18.2) Ддя н.п оюв. к ния каждой ко. |басы исно. н>з \ е i ся определенное основное сырье, с нении и вс homoi тельные .утери алы. которые вмесн* с технологичен - кими приемами придаю! колбасам присущие только им потребительские свойства, в him я нс. корили >. leiminecKne, вкусовые* и ароматические свойства Сырье, специи и веномогательные маюриа. 1ы до. 1жпы удовлетворял, действующим требованиям стандартов. Гоняли io . свпнин\. баранину или мясо в б. юках при нос iyi 1. iciн111 в цех осматривают, проверяю! идеи точность требованиям относительно сырья, которое пспользсекя. в том числе ветерпнарпо-саиитарным требованиям, и проверяю! сопровождающие док\ мен i ы. Поюм сырье взвешивают и при иимаю। на произволе тво. Подготовка основной) сырья сое iоп т в размораживании замороженно- |'о мяса. Размораживание мяса осуществляют при температуре воздуха 20т 2 С, относи тс. п.ной влажности нс меньше 90".> и скорости воздуха око- ло бедер о! (),2дц 1 м в секунду. Размораживание счичаегся завершенным, котла темпера!\ ра в толще мышц бедра достигнет Г ('. Продолжительность размораживания попстуши говядины массой до 110 кт не более 30 часов, массой до 30 кт нс больше 15 часов. Предназначенное для промышленной переработки размороженное мясо можно выдерживать перед разборкой на подвесных путях накопительных камер при температуре 4±Г С, относи- тельной влажности воздуха не меньше 85% в течение 8 часов. Охлажденное и размороженное мясо зачищается и промывается водой с температурой 25° 0 (для товядины) и не выше 35° С (для свинины). Раздел полутуш. Разделом мяса называют операции по расчленению по- лутуш на отрубы более* мелкие и однородные но составу части. Говяжьи полутуши разделывают на семь частей: шейную, лопаточную, спинно-реберную, поясничную, крестцовую, тазобедренную и грудную. Свиные полутуши разделывают на переднюю, среднюю и заднюю части. Расчленение полутуш проводят путем разрезания ножами соединений между позвонками или суставами. Обваливание. Это прощч с отделения мягких тканей (мышечной, соеди- нительной и жировой) от костей. Обваливание* выполняют вручную потуш- но или дифференцировано. При подушном способе обваливания рабочий отделяет мягкие части от костей полутуши. не расчленяя ее на отдельные части. Во время разделки туша находится на подвесных путях в зафиксиро- ванном положении. Этот способ улучшает санитарно-гигиеническое состоя- ние сырья и условия работы рабочих. На больших предприя тиях более про- грессивным является дифференцированный способ обваливания. При атом
382 Раздел 18 Рис. 18.2. Принципиальная технологическая схема изготовления колбасных изделий
Технология пищевых продуктов 383 каждый рабочий обваливает определенную часть иолутуши. что позволяе! быстрее выполнять операцию с меньшими остатками мяса на костях. Жилование мяса. Это процесс отделения от мяса остатков мелких костей, сухожилий, крупных включений соединительной ткани, хрящей, больших внешних кровеносных сосудов и пленок. Одновременно мясо распределяют по сортам. Жилованная говядина подразделяется на высший, первый и вто- рой сорта; свинина — на нежирную, полужирную и жирную. С целью экономии затрат времени на жилование и сортировку говядину сортируют на высший и объединенный первый и второй сорт. Высший сорт получают при жиловании тазобедренной, поясничной, лопаточной и спин- но-реберной частей. Из оставшегося мяса удаляют большие включения жи- ровой и соединительной ткани, хрящи. Мышечная ткань этого сорта содер- жит до 12% жировой и соединительной ткани. При двубортном жиловании свинины от окороков и поясничной части отделяют нежирную свинину. Часть оставшегося мяса содержит 35...50% жировой ткани. Выход высшего сорта говядины составляет 20% от жилован- ного мяса, свинины — 40%. При разделке и жиловании мяса используют ста- ционарные или конвейерные столы типа РЗ-ФЖ2В. Жилованное горячее парное мясо используется для изготовления вареных колбас, сосисок и сарделек не позднее, чем через 3 ч после убоя животных. При жиловании субпродуктов удаляют кости, соединительную ткань, хря- щи и внешние большие кровеносные сосуды, а также осуществляют зачистку субпродуктов. Соление мяса. При изготовлении колбас жилованное мясо подвергают солению с целью придания ему соленого вкуса, липкости, направленного развития микрофлоры, повышения влагосвязующей способности и создания условий для формирования первичного специфического вкуса и аромата. При солении мяса для вареных колбас, сосисок, сарделек и мясных хлебов к 100 кг сырья добавляют около 2 кг кухонной соли, для полукопченых и варено-копченых — 3 кг, для сырокопченых и сыровяленых 3,5...4 кг соли. С целью ускорения процесса соления мясо предварительно измельчают и перемешивают в мешалке вместе с солью 4...6 минут. Продолжительность соления в зависимости от степени измельчения приведена в табл. 18.2. Таблица 18.2 Продолжительность соления мяса при изготовлении колбас Группа колбас Степень измельче- ния, мм (г) Температура в ка- мере соления,0 С Продолжительность соления, часов 1 2 3 4 Вареные, сосиски и сардельки 2...3 мм 16...255 мм 300...600 г 2...6 0...4 0...4 6...12 24...48 48...72
384 Раздел 18 Окончание табл. 18.л 1 2 3 1 11олукопченые 16...25 мм 300...600 г 0...1 0...1 24... 18 18...96 Варено-копченые 16...25 мм 300...600 г 0...4 0...4 24.„48 48.. .96 Сырокопченые, сыровяленые 300...600 г 0...4 120... 168 Во время соления кухонная соль равномерно распределяется по всей мас- се. При продолжительном солении в мясе происходят сложные биохимичес- кие процессы, которые придают мясу специфический вкус и аромат. Вследст- вие диффузионно-осмотических процессов мясо приобретает повышенную липкость и влагосвязывающую способность. Соление мяса для колбасных изделий имеет свои особенности, главная из которых - более продолжительный срок соления с целью получения вет- чинного вкуса и аромата. В производстве изделий из соленого мяса используют три метода соления: мокрый, сухой и комбинированный. Сухой посол. При этом способе куски мяса натирают (перемешивают) сухой кухонной солью или посолочной смесью (97% кухонной соли и 3% сахара). Натертые части укладывают в чаны (штабеля) и пересыпают послой- но солью. Общие затраты соли от 2 до 4% от массы мяса. Засоленное мясо в емкостях подпрессовывают и выдерживают 14...30 суток. Во время соления происходит обезвоживание мяса, продукт приобретает соленый вкус и стано- вится жестким. Сухой способ соления используют при производстве про- дуктов, которые содержат большое количество жира (бекон, шпик и др.) или предназначены для длительного хранения. Мокрый способ посола состоит в следующем: отрубы укладывают в емкости и заливают рассолом, в состав которого входят вода, соль, нитрит натрия, са- хар и др. Количество заливаемого рассола составляет 40...50% от массы мяса. Выдерживают мясо в рассоле от 7 до 20 суток. Мокрый способ соления спо- собствует получению сочных продуктов с выраженным ветчинным арома- том и вкусом. Доказано, что специфический ветчинный вкус и аромат появляется при обычных условиях соления после 10... 14 суток выдержки, хорошо выражен- ный — через 21 сутки и высшей интенсивности — после 50...60 суток соления. С целью ускорения процессов диффузии соли в мясе используют шприн- цевание — введение 4... 15% рассола (от массы мяса) во внутрь кусков мяса уко- лами полых игл с отверстиями. Используют также массирование мяса в мешал- ках или специальных аппаратах — массажерах. Массирование выполняют
Технология пищевых продуктов 385 циклически (вращение барабана 20...30 минут, отсгоп - 45...60 минут) в те- чение 24...36 часов. Температура в камере соления 0...4 С. В то же время цель соления состоит не только в равномерном распределе- нии соли по всему объему, но и в вызревании мяса, в процессе которого на- капливаются продукты гидролиза экстрактивных вещес тв, белков и жиров — предшественники вкуса и аромата изделий из соленого мяса. Для этого мясо после предыдущего шприцевания и массирования выдерживают в рассоле не менее 5 суток. При производстве окороков, ветчин и других изделий предполагается дополнительная выдержка мяса без рассола 1...2 суток. Смешанный (комбинированный) способ соления мяса. Специфический аромат и вкус ветчины приобретает большую интенсивность, если куски мяса последовательно засаливают в рассоле, а потом выдерживают без рассола. Смешанное соление представляет собой комбинацию сухого и мокрого по- сола. Комбинированный способ соления (натирание сухой солью (смесью), выдержка 1...2 суток, заливание рассолом, соление в рассоле, выдержка мяса без рассола в течение 7...К) суток) — наиболее распространенный в промы- шленности. Бескостное сырье шприцуют, массируют в течение 24...36 часов, выдерживают в рассоле и без рассола. Приготовление фарша. При изготовлении колбас после соления мясо измельчают на волчке с диаметром отверстий в выходной решетке 2...3 мм. Для некоторых видов колбас используют диаметр отверстий 6...9 мм. После вторичного измельчения сырья готовят фарш в соответствии с ре- цептурой колбасы. Для копченых колбас фарш готовят в мешалках. Сначала закладывают не- жирное сырье — говядину измельченную и немясные компоненты и пере- мешивают 2...3 минуты. С целью придания колбасам специфического вкуса и аромата к фаршу добавляют специи, пряности, раствор нитрита натрия (если его не добавляли при солении). Говядину со специями перемешивают 2...3 минуты, потом добавляют свинину и жирное мясное сырье, перемешивая 2 минуты. В конце добавляют измельченный шпик. Температура готового фарша не должна превышать 12° С. Для сырокопченых и сыровяленых колбас готовый фарш перекладывают в емкость пластом не больше 25 см и выдерживают одни сутки для созревания при температуре 2...4° С. Во время приготовления фарша копченых колбас воду к фаршу не добав- ляют. Для вареных колбас говядину, свинину, баранину, засоленные в кусках или в шроте, измельчают на волчке с диаметром отверстий выходной решетки 2...3 мм. Потом мясо измельчают и готовят фарш в куттере в три стадии: на первой стадии, которая длится 2...3 минуты, разрушается первичная струк- тура говядины или нежирной свинины. Процесс происходит при температуре 25-8-913
386 Раздел 18 около О С с це. шю образования рае i вора со. icpac гворимых белков. Для под- держания темпера,еры мяса к нему периодически добавляют лсд (снег). На первой стадии к фаршу добавляют фосфа гы (при необходимости), раствор нитрита натрия, нейтрализованную аскорбиновую кислоту или ее соль. На второй стадии к фаршу добавляют порциями большую часть воды до 40%, белковые добавки. В конце второй стадии фарш за счет трения ножей нагревается до 8... 10е С, после чего добавляю т специи. Во время второй с та- дии получается водно-белковый раствор. В конце второй стадии добавляют жиросодержащее сырье. При этом температура фарша должна быть ниже 8° С, что связано с замедлением эмульгирования жиров и процессов цветообра- зованпя при низких температурах. При температуре от 8 до 14" С мышечные белки адсорбируются на поверхности измельченных жировых частиц, что оказывает содействие предотвращению образования жировых отеков во вре- мя термообработки. Шпик, муку, крахмал (согласно рецептуре) добавляют в конце процесса. В случае соблюдения режимов куттерования вола, которая добавляется к фаршу вареных колбас в количестве 10...40%, крепко связывается с белка- ми, принимает участие в эмульгировании жиров и образовании вязко-плас- тической структуры фарша. Она придает фаршу сочность и обеспечивает высокий выход готового продукта. При необходимости приготовления фарша вареных колбас с неоднородной структурой окончательное приготовление фарша осуществляют в мешалке. При этом к фаршу добавляют измельченный шпик или другие мясопродук- ты и мешают до равномерного распределения по всему объему. Использо- вание вакуумных мешалок повышает качество колбасных изделий. Фарши ливерных колбас, паштетов, кровяных колбас готовят в три ос- новных этапа: варка или бланшировка сырья, разделка и измельчение мяс- ных компонентов, приготовление фарша в мешалках и окончательное из- мельчение в машинах тонкого измельчения (коллоидных мельницах и др.). При измельчении мясного сырья па куттерах сначала измельчают нежир- ное мясное сырье (мясо, печень), добавляют немясные компоненты (молоко, яйца, муку и др.). В конце процесса добавляют жирное мясное сырье и кут- теирруют до получения однородной массы. При приготовлении фарша для сальтисонов, зельцев и других колбас, имеющих неоднородную структуру, кусочки шпика, сердца, языка добавляют за 1...2 мин до окончания процес- са измельчения. Формование колбасных изделий. Процесс формования колбасных изделий включает подготовку колбасной оболочки, шприцовку (наполнение) оболочки фаршем, вязание с одновременной маркировкой и навешиванием на рамы. Подготовка колбасных оболочек. Натуральные консервированные солью колбасные оболочки промывают в холодной воде в течение 10...15 мин
Технология пищевых проОуктов 387 и замачиваю! в воде с юмнеранроц 30..,35 ( в течение 2 ч. Новом кишки промываю।. осмаi риваю!. продував>i ежа iым воздухом, калибруют и режут на отрезки определенной длины ( как правило, 50 см). Один конец отрезка пе- ревязываю! шпагатом на расстоянии 2...2,5 см от края. Оболочки, предназ- наченные для изготовления сырокопченых колбас, подсаливают и выдер- живаю) для стекания воды в течение 24 ч. Сухую колбасную оболочку после инспектирования замачивают в теплой воде за 10...45 .мин до использования. Искусственные белковые оболочки замачивают в холодной воде за 15...20 Mini до использования, при производстве* сырокопченых и сыровяле- ных колбас непосредс гвенпо перед заполнением. Искусственные полиамидные оболочки замачивают в холодной воде за 15...20 мин до использования. Целлюлозные оболочки в воде не замачива- ют. Полимерные оболочки нс накалывают. Шприцовка. Процесс наполнения колбасных оболочек фаршем называ- ется шприцовкой. Механизированное наполнение оболочек осуществляют с помощью механических или гидравлических шприцов. Основная задача при шприцовке - плотно заполнить оболочку фаршем без пустот и разруше- ния оболочки. Фарш вареных колбас шприцуют механическими шприцами под давле- нием — 0,4...0,6 мПа, гидравлическими — 0,8...1,0 мПа, полукопченые и варено- копченые соответственно — 0,6...0,8 мПа и 1,1...1.2 мПа. Фарш сырокопче- ных и сыровяленых колбас шприцуют лишь гидравлическими шприцами при давлении 1,3 мПа. Заполненные фаршем батоны на стационарных или конвейерных столах РЗ-ФПЯ завязываются вручную, с открытого конца, с маркировкой батонов перевязыванием и образованием петли для навешивания их на палке. Со- сиски и сардельки не перевязывают, а перекручивают на отдельные батончи- ки длиной 10... 15 см. Некоторые оболочки позволяют герметизировать батоны с использованием клипс на клипсаторах. Каждая колбаса имеет свою схему маркировки перевязыванием. При навешивании колбас на палки и рамы батоны не должны касаться друг друга. Термическая обработка колбасных изделий. Термическая обработка кол- басных изделий состоит из таких технологических процессов: осадки, об- жарки, варки, копчения, охлаждения и сушки. Осадка. Осадка осуществляется с целью возобновления структуры фар- ша, разрушенной при шприцовке и подсушивании оболочки. При продолжи- тельной осадке батонов сырокопченых и сыровяленых колбас (5-7 суток) в фарше начинают происходить ферментативные процессы. Температура воздуха в камерах осадки — 2...4° С. 25*
388 Раздел 18 Вареные колбасы, еоеиекн и сардельки проходя г осадку во время гране - портирования к камерам обжарки. Обжарка колбас. Во время обжарки поверхность колбасных изделии поддается обработке дымо-воздушной смесью с температурой от 70 до 110' С . В зависимости от диаметра батонов продолжительность обжарки составля- ет от 30 минут до 2.5 часов. Во время обжарки фарш внутри батонов прогре- вается до температуры 35° С. Натуральная кишечная оболочка уплотняется и становится непроницаемой для микроорганизмов. Одновременно фарш поглощает компоненты дыма, которые придают колбасным изделиям спе- цифический вкус и аромат. Прогревание фарша ускоряет реакции распада нитрита, в результате чего цвет становится розово-коричневым. Обработка поверхности горячими газами с низким содержанием влаги приводит к ис- парению слабосвязанной влаги. Вагоны вареных колбас в натуральной ки- шечной оболочке в зависимости от диаметра батона теряют от 7 до 12% массы. Варка колбасных изделий. Все колбасы, кроме сырокопченых и сыро- вяленых, варят с целью доведения их до кулинарной готовности. Варка кол- басных изделий осуществляется в воде или паровоздушной смеси. Во время прогревания мяса до температуры 71± 1 С практически все белки денату- рируют и коагулируют. При этом получается вторичная структура колбас- ного фарша. Вследствие коагуляции белков гибнет вегетативная форма микро- флоры. Предшественники вкуса и аромата, которые образовались в мясе во время соления, при варке придают колбасным изделиям специфические ароматические и вкусовые свойства. Колбасы варят при температуре 80+5° С до достижения температуры в центре батона 70° С. Изделия из соленого мяса варят при температуре 80...85° С. Продолжитель- ность процесса определяется из расчета 55 минут на 1 кг массы изделия. После варки вареные колбасы охлаждают под душем в течение 10... 15 ми- нут, а потом - в камерах до температуры в середине батона 8° С. Охлаждение полукопченых и варено-копченых колбас осуществляют в естественных условиях на воздухе при температуре не выше 20° С в течение 2...7 часов. Копчение колбасных изделий. Во время копчения происходит адсорби- рование составных дымовой смеси поверхностью и последующая диффу- зия коптильных веществ в середину батона. Фракция органических кислот и фенольная фракция имеют высокое бактерицидное действие. Кроме того, фенолы действуют как антиоксиданты. При комплексном воздействии ды- ма колбасы приобретают приятный вкус и аромат копчения. Поверхность колбас становится темно-красной. Доказано, что специфический вкус коп- ченостям придает фенольная фракция, органические кислоты, альдегиды и кетоны.
Технология пищевых продуктов 389 Кроме л их вещее i в. в сослав дыма входи 1 3.i-бензпирен и его произ- водные. ( читаю!. ч го они имени канцерогенные свойства 11, 2|. С' целью удаления 3.1-бензпирена дым конденсируют и очищают. «Жидкий дым» и ароматизатор дыма «Скансмокс» иногда используют вместо копчения дымом. С целью предотвращения образования вредных веществ предложе- но пиролиз древесины осуществлять в среде перегретого пара. Для этого разработан паровой генератор «Лвтотерм» (фирмы «JUT»). Колбасы, микрофлора которых уничтожается варкой, коптят при темпера- туре 43±7: С. Сырокопченые колбасы котят при температуре 18...22° С в течение 2...4 су ток. Сушение колбас. Значительное количество копченых продуктов сушит- ся с целью удаления лишней влаги. Во время продолжительного сушения сырокопченых и сыровяленых колбас температура поддерживается от 6 до 12° С, а относительная влажность — от 85 до 75% в конце процесса. Продол- жительность сушения — 20...30 суток. На первой с тадии сушения в фарше происходят сложные биохимические процессы и ферментативное разруше- ние первичной структуры фарша. Во время второй стадии направленность биохимических процессов незначительно изменяется, происходит образо- вание вторичной структуры, накопление ароматических и вкусовых ве- ществ. С целью ускорения ферментативных процессов при приготовлении к фаршу добавляют бактериальные культуры (смесь молочнокислых бак- терий) — закваски. Выход вареных колбас составляет 102... 120% от массы основного сырья, полукопченых колбас — 75...84%, варено-копченых колбас — 60...70%, сыро- копченых и сыровяленых — 55...60%. § 18.6. Производство баночных мясных консервов Консервы — это продукты пригодные к употреблению, которые прошли соответствующую термическую обработку и содержатся в герметичной таре. Принципиальная технологическая схема изготовления натуральных кус- ковых консервов приведена на рис. 18.3. Ассортимент мясных консервов. Мясные консервы в зависимости от сырья, которое используется для их изготовления, разделяют на основные ассортиментные группы: 1) мясные; 2) ветчинные; 3) деликатесные; 4) фаршевые; 5) субпродуктовые;
390 Раздел IS 6) мясо-растительные; 7) консервы из мяса inины. По назначению консервы разделяют на тушеные, закусочные, для детскою и диетического пи тания, первые и вторые блюда. комбинированные. Качество консервов определяется сос тавом и свойствами содержимого, состоянием тары, сроком хранения, которые должны отвеча ть требованиям стандартов и технических условий на консервы. Консервы изготавливаются в металлических, стеклянных или ламиниро- ванных банках и губах. Основные требования относительно консервной та- ры: высокие барьерные свойства, химическая стойкость к содержимому, прочность, хорошая теплопроводимость, красивый внешний вид. небольшая масса и низкая стоимость. Наиболее распространенная тара из белой жес ти тонкой стальной ленты, покрытой с обеих сторон тонким пластом олова. 1кчюльзуют также* алюми- ниевую жесть. Жестяная тара легкая. Имеет высокие барьерные* свойства, прочность и теплопроводимость. Банки изготавливают цилиндрической пли прямоугольной формы. сборные* пли цельнотянутые. В зависимости от вмес- тительности металлическая тара имеем определенные номера, например. № 8 — 353 мл. № 12 — 580 мл и др. Стеклянные банки прозрачные, имеют высокую химическую стойкость относительно содержимого консервов, многоразового использования. Но стек- ло имеет низкую теплопроводимость и нетермостойкое. Банки имеют отно- сительно большую массу и сложную технологию изготовления. Ламистер представляет собой алюминиевую фольгу, покрытую с обеих сторон полимерной пленкой и пищевым лаком. Банки из него значительно дешевле, легко формуются и герметизируются. Но прочность и барьерные свойства ламистера невысокие, поэтому его используют для консервов с не- долгим сроком хранения. Сырье. Для изготовления консервов используют говядину, свинину, ба- ранину, субпродукты, мясо птицы и кролей, крупы, кухонную соль, специи. Консервы изготавливают из сырого или предварительно термически обра- ботанного мяса (отваренного, бланшированного, жареного). Фаршевые, вет- чинные и некоторые другие консервы изготавливают из соленого мяса. Подготовка сырья. Во время приема сырья проверяют его качество и вете- ринарно-санитарное состояние. Мясо при необходимости размораживают при температуре 18...20° С в течение 18...30 часов, зачищают, промывают, разбира- ют на отрубы, обваливают, жилуют. При изготовлении консервов мясо не сор- тируют, кроме сырья для фаршевых и ветчинных консервов. Для тушеных кон- сервов мясо измельчают на куски и сразу направляют на фасование в банки. С целью придания некоторым видам консервов («Свинина жареная» и др.) определенных вкусовых качеств и с целью удаления части влаги мясо
Технология пищевых продуктов 391 I Идентификация. взвешивание и прием сырья | Рис. 183. Принципиальная технологическая схема изготовления натуральных кусковых консервов
392 Раздел IS । южпривию I. С, шиш щ\\ ю i. 1 \ им I. ()в<иiи 1 ш ь . 1ю (чищения <>бжщш ван а и.: а бланширую!. \i\k\ iia('(4'p\'K)i (. гбнро.i\ к i ы размораживаю! в подо, t opi и р\до 1.бланширх ни или варяг, разбираю i. при необходимое ги освобождаю о! копей. измельчаю! и готовя! к фасованию (нарезаюi язык, сердце, гою вят иапгге гы и др.). Наполнение банок. Консервы, содержимое которых hmcci вид кусков. фасуют вручную (языки, курица и др.) или на фасовочных машинах типа АДМ и ФНА. Фаршевые и паштетные консервы фасую! шприцами с доза тором или на дозировочно-наполнительных автоматах типа Б4-ФДН-17. Коэффициент заполнения вместительности банок 0,9...О...0,94. Масса консервов периодически контролирустся. /(ля тары вместителыюегыо до 1 кг допустимо отклонение в массе нетто СГ’<>. Герметизация банок. Герметизация банок осуществляется на закатных машинах путем наложения и подгиба завитков крышек. С' целью удаления воздуха и.з банок их герметизация осущес твляется в вакуумных камерах-баш- нях с помощью роликов первой и второй операций. Современные закатные машины предусматривают удаление воздуха из банок паро-вакуумным спосо- бом. Они оснащены лагером, который наноси т путем вытеснения на крышке маркировальные буквы и цифры с указанием даты изготовления, номера предприятия и ассортиментного номера. Герме тизированные банки прохо- дят проверку на герметичность на специальных устройствах — тестерах. Стерилизация, пастеризация и тиндализация. Мясо является питатель- ной средой для микроорганизмов, поэтому не позднее, как через 30...35 минут после герметизации, банки необходимо простерилизировать с целью уничто- жения микрофлоры. Стерилизацию консервов осуществляют по формуле: А + В + С Т где Т — температура стерилизации,0 С; А — продолжительность прогревания содержимого банки до температу- ры стерилизации, мин; В — продолжительность выдерживания содержимого банки при темпе- ратуре стерилизации, мин; С - продолжительность охлаждения содержимого банки до 40° С, мин. Если вегетативная микрофлора практически уничтожается при темпе- ратуре 70...72° С, то споровую форму микрофлоры можно инактивировать при более высоких температурах — свыше 100° С. Так, наиболее опасные споры клостридии ботулинума при 100° С инактивируются через 300 мин, при HO C через 70 мин, при 120° С - через 12 мин. Но чем выше температу- ра, тем больше гидролизируется белков и жиров. Вследствие гидролитического
Технология пищевых продуктов 393 распила коллагена разрушаыся с 1 рук 1 \ ра мяса, геряегся биологическая цен нос i г содержи мого банок. I 1оэ i o\iv 1 ем пера i у ру сгори лизани и принимаю! от 100 до 121,1 ( . Продолжи ।е. ibiioci ь ciерилизации определяют из усло- вий достижения необходимого аффекта стерилизации при сохранении ис- ходного качества содержимого. 11родолжительность (А) нагревания содержимого банок и продолжитель- ность стерилизации и охлаждения (С) до температуры 40° С являются по- стоянными величинами для каждого типа автоклавов и банок. Для метал- лических банок вместительностью до 1000 мл величины А и С равняются 20...30 мин. Нагревание содержимого банок до температуры стерилизации и стерилизация вследствие теплового расширения содержимого банок со- провождаются повышением давления внутри банок. Поэтому процесс сте- рилизации осуществляют в специальных аппаратах -- стерилизаторах с противодавлением для сохранения целостности и герметичности банок. Величина избыточного внутреннего давления в герметичных банках зави- сит от коэффициента заполнения банок (для металлических банок — 0,9...0,94) и от степени вакууммирования содержимого. Быстрое снижение давления в автоклаве при охлаждении является ос- новной причиной разгерметизации и повреждения банок. В одном стерилизаторе стерилизуют лишь один вид консервов. Режим стерилизации (температура, продолжительность) фиксируется и сохраня- ется в течение гарантированного срока хранения. С целью сохранения структуры и содержимого банок при производстве деликатесных консервов (ветчинных, антрекотов, говядины в желе и т. п.) термообработку консервов осуществляют при температуре ниже 100° С до до- стижения температуры внутри банок 72.,.80° С, Такой способ термообработки консервов имеет название пастеризации. Но при таких режимах часть спорообразующей микрофлоры остается жиз- неспособной. Поэтому пастеризованные консервы хранят до 6 месяцев при температуре около 0° С. С целью уничтожения значительного количества спорообразующей микрофлоры консервы дважды или трижды пастеризуют с выдержкой при обычных условиях (приблизительно 20° С) между пасте- ризацией 20...28 часов. За это время сиорообразующая микрофлора прора- стает и во время повторной пастеризации уничтожается, что дает возмож- ность продлить срок хранения до 1 года. Этот способ обработки консервов имеет название тиндализации. Пастеризованные консервы имеют название полуконсервов. Консервы, стерилизованные при температуре от 105 до 112° С, имеют название «3/4» консервов. Их хранят при температуре от 10 до 15° С в течение одного-двух лет.
394 Раздел 18 I 1олные консервы (r\ шсные) с ищи.in n ioi при 01 носи ie.илю жсс тих pc жимах при температурах 1 15... 121 ( . что обеспечивает срок их хранения I...5 лет и больше. После стерилизации консервы поступают на горячую сортировку, вовремя которой проявляются недосiaiки банок' (негерметичносгь. вздутия, физи- ческие повреждения и г. и.). После сортировки банки промываются, сушат- ся, на них накладываются этикетки и маркируются несмываемой краской (если прежде крышки не были маркированы), упаковывают в ящики и на- правляют па хранение. Мясные консервы храня т в отапливаемых и неотап- ливаемых помещениях при температурах 0... 15 ( с влажноегыо воздуха не выше 75%. Периодически консервы поддают второй холодной сортиров- ке. Нсгермегичныс и бомбажныс банки, выявленные во время хранения, подлежат технической реализации. § 18.7. Оценка качества мяса и мясных продуктов Качество мяса и мясопродуктов отшивается пищевой, биологической и энергетической ценностью, органолептическими показателями и санитарно- гигиенической (преимущественно микробиологической) безопасностью. Пищевая ценность мясопродук тов — это их возможность удовлетворять жизнедеятельность организма человека. Она характеризуется содержанием в продукте питательных веществ, их соотношением, степенью усвоения ос- новных питательных веществ. Содержание белков, жиров, витаминов, ми- неральных веществ и др. определяется общепринятыми методами. Биологическая ценность мясопродуктов определяется содержанием и соотношением в них незаменимых аминокислот и незаменимых ненасы- щенных жирных кислот, биологически активных и минеральных веществ, которые усваиваются организмом человека. Аминокислоты и жирные кисло- ты определяются хроматографическим методом. Другие — общепринятыми методами. Энергетическая ценность мясопродуктов определяется количеством энергии, которая выделяется в организме человека во время метаболизма. Количественно ее определяют аналитически: содержание белков, жиров, углеводов умножают на коэффициент энергетической ценности каждого компонента в ккал/г. Для жиров значение коэффициента равняется 9 ккал/г, для белков и углеводов — по 4 ккал/г. Безопасность мясопродуктов определяется отсутствием в них вредных для организма человека веществ: солей тяжелых металлов, радионуклидов, нитритов, консервантов, патогенных микроорганизмов, токсичных веществ,
Технология пищевых продуктов 395 ко । орьш иы_.(' сн< ‘ 1 гя м и г poopi а 11 и.змам 11. и посюроннпх примесей (сгек.10. ме I <1.!я я 1|» ) Вы колозсные изделия и изделия из соленого мяса должны изготавли- ваться соо । ню с । вен но । ребованиям Государе 1 венных стандартов и техни- ческих \с ювин. Качесл во готовой продукции определяется органолептическими пока- зателями и набора горными исследованиями физико-химических и микро- биологических свопе гв. При органолептической оценке1 отобранных образцов члены органолеп- тической комиссии оцениваю! внешний вид. консистенцию, вкус и аромат, свежесть продукта, равномерность распределения шпика, цвет на разрезе. Физики химические п микробиологические исследования выполняет ла- боратория предприятия. В ко.юасных изделиях регламентирована массовая доля влаги, кухонной соли, нитри т натрия, крахмала. Содержание токсичных веществ, микроор- ганизмов. аф. югоксина Вь иитрозамипов, гормональных препаратов, тяжелых металлов и радионуклидов, пестицидов и т. и. нс должно превышать уров- ней. которые установлены действующими в Украине медико-биологичес- кими ।ребованпями и санитарными нормами качества продовольственного сырья и пищевых продуктов. На основании опенки качества колбасных из- делий комиссия выдает свидетельство об их качестве и разрешение на реали- зацию с указанием даты и часа выпуска продукции предприятием и сроков её реализации при соответствующих условиях хранения. В натуральных оболочках вареные колбасы, сосиски и сардельки хранят при температуре от 2 до 6е С. Срок хранения вареных колбас и мясных хле- бов высшего сорта — до 72 ч, 1 и 2 сорта и ливерных колбас высшего сорта — до 48 ч, колбас вареных 3 сорта, ливерных 2 сорта — до 24 ч, ливерных и кровяных колбас 3 сорта — до 12 ч. При использовании полиамидных оболочек срок хранения увеличивается в 2...3 раза. Полукопченые колбасы хранят при относительной влажности воздуха 75...78% при температуре 12° С до 10 суток, при температуре от 0 до 6° С — 15 суток, при -9° С 3 месяца. Варено-копченые колбасы можно хранить при температуре до 15° С — до 15 суток, от 0 до 4° С — 1 месяц и при -9° С — 4 месяца. Сырокопченые колбасы — при температуре до 12° С хранят до 4 месяцев, а при -9° С — до 9 месяцев.
Раздел i4 396 Кон । рольные вопросы: I I j > | \ I . I i I ‘ • М li 'I s ,IJ f pi iBi 4 i !! p‘ H I <!<• ' ? 1 B.l '. ГедНО ЮНЫ Hi-рВИЧНоН I it‘| >i’) ПК и । I м I Ж1 I Hi । : 1 . ,i' 7 HepepaoofKa \ ООПНЫХ Ж1ПЮ||||,|\ i ()6| >;i6i > i к;i ,к11 p< ин и о < ы | >I>и л, ()брабоi k;i кишечного сырья. 6 Обрабоi ка iiiKvpiioi < > сырья 7 Ilepepaooi ка игицы. Технология ко.|ба(Ч1ых irru'.iiiir 9. Комбинированный способ соления мяса И) Обжарка и копчение ко i6aciii>i\ нале.ин"' 1 1 Н pon.iBi । к л во ба I ioh и и \ мясных и.;, i.e i и ii 1'7 t )Iic11 ка начос i на мяса и мясных 11 ; a. iи11
Технология нищевых продуктов 39/ Раздел 19. ТЕХНОЛОГИЯ КОНДИТЕРСКИХ ИЗДЕЛИЙ § 19.1. Сырье и ассортимент кондитерских изделий ( [ОЧКИ зрения [ИХНОЛОГИИ 1131 ОТОВШ'НИЯ, КОНДИ I срские изделия МОЖНО раздели! в на ня гь групп: карамели, конфеты и халва, шоколад и какао, мар- меладно-иас!ильные и мучные кондитерские изделия. Сырьем для произ водс1ва всех видов коидиюрских и.зделий является пс.тый ряд пищевых про- дуктов и добавок: сахар, па тока, жир. молоко, яйца, мед, мука, орехи, фрукты, ягоды, а также какао-бобы. кофе, коньяк, ликеры и т. и. Перечисленные виды сырья используются в разных пропорциях, технологиях и рецеп- турах. Сырье для из: огов. 1сния кондитерских изделии должно отвечать Госу- дарственным и между народным стандартам. Кроме1 того, некоторые изделия являются ио.i\нродукгами или полуфабрикатами. Например, какао-поро- шок или масло какао яв. inioicn составными частями других изделий. Кон- фетные массы (помадные, пралиповые и г. и.) используются для производства карамели, тортов, мармелада, шоколада и т. и., карамельная масса — для из- готовления халвы и других изделий. Несмотря на разные рецептуры, техно- логии определенных кондитерских изделий, все они объединены общими технологическими средст вами и сырьем. Кондитерские изделия не являются продуктами ежедневной необходи- мости. но их роль в питании человека очень большая. Они являются допол- нениями к пище, обеспечивая потребность человека, главным образом, в уг- леводах. Все кондитерские изделия имеют приятный вкус, аромат, цвет и красивый внешний вид. Ассортимент изделий очень разнообразен и мо- жет удовлетворить любой вкус потребителя. Иногда кондитерские изделия разделяют только на два вида: сахарные и мучные. К сахарным изделиям относят карамель, шоколад и какао-порошок, конфеты, ирис, халву, мармелад и настилу, драже, восточные лакомства; к муч- ным - печенье, галеты, крекеры, вафли, пряники, торты, пирожные, кексы. Мучные кондитерские изделия в общем производстве кондитерской про- мышленности составляют около 40%. Кондитерские изделия изготавлива- ют непосредственно из полупродуктов, полученных переработкой первич- ного сырья. Полуфабрикатами являются конфетные и карамельные массы, пюре из фруктов и ягод, какао тертое, масло какао, ядра орехов и т. и. Конфетные массы отличаются составом и способами изготовления: но- мадные, фруктовые (желейные), марципановые, ореховые (пралиповые). сбивные, ликерные, грильяжные и молочные.
398 Раздел 19 Ло чайная масса в зависимое'! и о i состава осиовио! о сырья и способа об- работки бывает простой конфетной, сливочной и крсм-брю и- I Ipociaa im ма.щая масса i о юви 1ся из сахара с добавлением на I оки, ннвер i hoi о сахара или инвертированных компонентов, уваривания до онреде.вшной консис- тенции и крит паллизустся после охлаждения сбиванием или вы.меш и ван 11 ем. Сливочная номада готовится, как и сахарная, но с добавлением молока. Помада крем-брюле представляет собой сливочную помаде, уваренную ю коричневого цвета, со специфическим прия тым вкусом. Фруктовую массу получают увариванием плодово-ягодной мякоти с са- харом и патокой. Марципановая масса представляет собой смесь сырых ядер миндаля, аб- рикос или орехов, очищенных от шелухи и кожуры, рас тертых с сахаром (сырой марципан); смесь растертых ядер с сахарным сиропом; сыром мар- ципан с помадой (заварной марципан). Ореховая масса (пралиновая) состоит из обжаренных и смешанных с саха ром и твердым жиром ядер миндаля, ореха, арахиса и абрикоса, растертых в однородную массу. Сбивную массу готовят завариванием яичного белка, сотого с сахаром, сахаро-паточным или фруктозо-глюкозным сиропом. Ликерная масса представляет собой уваренный до определенной консис- тенции сахарный сироп с добавлением спирта, вина или коньяка. Грильяжную массу (грильяж) получают увариванием карамельного си- ропа с добавлением жиров и измельченных ореховых ядер. Молочная масса представляет собой частично или полностью закрис- таллизованную или аморфную смесь, полученную из молочного сиропа. В состав всех конфетных масс могут быть включены разные пищевые добавки для придания определенного вкуса, запаха, цвета: мед, кофе, какао, цедра, цукаты, пищевые кислоты, эссенции, пряности и т. п. Карамельную массу получают увариванием сиропа до влажности 1...4% с последующим добавлением ароматических и вкусовых веществ. По хими- ческому составу карамель представляет собой перенасыщенный раствор са- харозы и других сахаров, а по физическим характеристикам - аморфное те- ло, которое имеет вязкопластические свойства в горячем состоянии и отвердевает во время охлаждения. Шоколадную массу готовят из какао-бобов. Какао — вечнозеленое рас- тение, которое выращивается в странах с тропическим климатом. На нем рас- тут плоды, подобные огурцам, в которых находится по 30...50 семян (бобов). После ферментации и сушки они приобретают товарной вид и направляются на кондитерские фабрики. Какао-бобы содержат жиры, углеводы, белки, дубильные, ароматичес- кие и красящие вещества. Из какао-бобов после их очистки, обжаривания,
Технология пищевых продуктов 399 измельчения, сортировки и рас тирания получают какао тертое, масло какао и какао жмых, которые' используют в разных пропорциях для приготовле- ния конди терских изделий. Какао тертое и масло какао используют как основные составные части шоколада, из жмыха получают какао-порошок. Шоколадную массу исполь- зуют для глазирования конфет, карамели, тортов, мармелада и др. Количе- ство сахаров в кондитерских изделиях разнос-, оно колеблется от 1,8 до80%. Весьма мало сахаров (1,8...1.9%) находится в галетах и сухом печенье, а в н< - которых видах конфет количество их достигает 80%. В целом, углеводы в кондитерских изделиях состоят из сахаров, входя- щих в состав сырья (сахароза, лактоза), и сахаров, полученных вследствие химических или ферментативных преобразований в процессе производст- ва (глюкоза, фруктоза, мальтоза и т. и.). Характерные особенности того или другого сорта кондитерских изделий обусловлены соотношением пищевых компонентов. Оно устанавливается рецептурой и технологическим регламентом. Рецептурами установлены за- траты отдельных видов сырья, необходимых для изготовления 1 т готовых изделий, а также нормированные технологические и механические потери сырья и полуфабрикатов во время производства. Необходимые затраты сы- рья на единицу массы определенного вида продукции в рецептуре являются величиной постоянной в течение времени действия рецептур. В кондитер- ской промышленности используют вспомогательное сырье: парафин, воск, тальк, алюминиевую фольгу, бумагу, парафиновый и обычный клей, кар- тон, этикетки и т. и. § 19.2. Технология карамели Ассортимент карамельных конфет очень разнообразен и насчитывает сотни наименований. Карамель получают вывариванием сиропа до кара- мельной массы влажностью 1...4% с дальнейшим добавлением ароматичес- ких и вкусовых компонентов перед формированием. Такую карамель назы- вают леденцовой. Карамель может быть с фруктово-ягодной, помадной, ликерной, медовой, молочной, марципановой, ореховой, шоколадной, сбив- ной и прохладной начинками. Оболочка карамели в зависимости от усло- вий обработки карамельной массы перед формированием может быть тягу- чей или нетягучей (леденцовой). Разновидностью тягучей карамели с начинкой является карамель, изготовленная складыванием в несколько слоев компонентов (типа «Раковая шейка», «Гусиные лапки» и др.). По био- химическим свойствам она представляет собой перенасыщенный раствор сахарозы и других сахаров. Эти характеристики карамельной массы имеют
400 Раздел 19 важное значение для icxho.ioiiiji произволе 1 ва карамели. Для поддержи ния аморфного сое гоя ним карамельной массы в i сченис продолжи i е. ibhoi <> времени к конфеi ному сиропх необходимо добавить вещества, нреиятсгв\- ющпе процессу кристаллизации сахарозы. Для этого использую! иатокх в соотношении: на 100 частей сахара 50 час ч ей наюкн, то ее i ь основным сырь- ем для производства карамельной массы является сахарный песок и крах- мальная патока. Сахарный песок являемся основным сырьем для производства всех кон- дитерских изделий и используется в виде1 сложного многокомпонентного раствора также в производстве конфет, мармелада, насгилы и т. и. Насыщен- ный раствор после охлаждения становится перенасыщенным, что создае т усло- вия для кристаллизации сахарозы. Это явление' используется для изготовле- ния помады и других конфет, а также в производстве начинки для карамели. Качество и стойкость карамели, помады и других изделий зависят от соста- ва углеводов крахмальной патоки, от соотношения в ней глюкозы, мальтозы и декстринов. Для изготовления карамели, которая легко поглощает влагу из окружающей среды, нужна патока со сниженным количеством глюкозы, низкосахарная патока с декстрозным эквивален том (ГДЭ) 28...36, а для из- готовления помадных конфет, которые очень быс тро высыхают при хране- нии, используют патоку с повышенным количеством глюкозы (ГДЭ боль- ше 60). Принципиальная технологическая схема производства карамели пока- зана на рис. 19.1. Сахарный песок до поступления на производство просеи- вается, очищается от механических примесей и подается в смеситель, куда после дозатора направляется патока и вода. При нехватке патоки карамель готовят со сниженным количеством патоки (меньше 50%) или с инвертным сиропом, который уменьшает скорость кристаллизации сахарозы из пере- насыщенных растворов. В этом случае к конфетному сиропу добавляют оп- ределенное количество заранее подготовленного нейтрализованного и ох- лажденного инвертного сиропа. Карамельный сироп влажностью 13... 16% готовится разными способами. Наибольшее распространение получил способ растворения сахара в водно- паточном растворе под давлением. Повышенное давление создается насосом в змеевике аппарата при нагревании смеси до более высоких температур. Этим достигается сокращение продолжительности процесса растворения. Особенностью способа является предшествующее приготовление при тем- пературе 65...70° С кашеобразной смеси из сахара, патоки и воды влажнос- тью 17...20% от массы сахара. Температура сиропа на выходе из змеевика из- меняется в границах 125... 150° С. Продолжительность процесса составляет 5 мин, из которых 3...3,5 мин масса находится в смесителе и 1,5.„2,0 мин при- ходится на растворение и уваривание сиропа в змеевике.
Технология пищевых продуктов 401 Сахар--------->- IlpnroioB.ieiiHt'пагоки Н------------Вода Карамельный сироп Рис. 19.1. Принципиально-технологическая схема приготовления карамели Такая технология сиропа сокращает продолжительность процесса и по- этому глубокого разложения сахаров не наблюдается. Увеличение количе- ства редуцирующих сахаров находится в пределах 2...3%. Для уваривания карамельного сиропа применяют вакуум-аппараты не- прерывного действия с выносной вакуум-камерой и системой автоматизации. Отделение подготовки карамельной массы состоит из мерной сиропной ем- кости, в которую подается карамельный сироп, плунжерного насоса для не- прерывного регулирования расхода карамельного сиропа на уваривание, вакуум-аппарата с вакуум-камерой и змеевиком, поршневого вакуум-насоса с конденсатором. В змеевике сироп нагревается, кипит и вместе с паром по- ступает в верхнюю часть вакуум-камеры, в которой поддерживается опре- деленное разрежение. В связи с изменением давления в вакуум-камере, нар 26 - 8-913
402 Раздел 19 iюсrviiaeт в конденсагор ( конденсированный. смешанныи с водой пар oi качивае'1 ся влажновоздушным насосом. Карамельная масса из верхней камеры через патрубок посгунаег в ниж- нюю камеру, из которой накопленную массу выгружают через специальный клапан. Весь процесс происходит в течение 1.5.,.2.0 мин при давлении греюще го пара до 500 кПа и разрежении 8... 15 кПа. Темпера гура карамельной массы во время разгрузки составляв! 1 10... 120 С и количество редуцирующих ве- ществ 14... 18%. Для уменьшения продолжительности процесса уваривания карамельной массы в настоящее время широко используют пленочные аппараты. Опп ха- рактеризуются высокой интенсивностью reii. юобмена в тонкой идейке стека- ющей жидкости, компактностью и кратковременностью пребывания в них подогреваемой карамельной массы. При изготовлении леденцовой прозрачной карамели иди оболочки для карамели с начинкой перед формированием осуществляют процесс переме- шивания, целью которого является получение стоя карамельной массы с равномерным распределением красителя, кислоты, эссенции, а также ус- транение неоднородности при попадании в карамельную массу воздуха. Этот процесс осущест вляется нолумехаиизированным способом. Темпера- тура карамельной массы после перемешивания становится 75...80° С. Для изготовления прозрачной карамели массу вытягивают на специальных вы- тягивающих машинах. Изготовление батона и калибрование жгута как леденцовой карамели, так и карамели с начинкой осуществляется механизированным способом. Машины для этих процессов с применением автоматов и компьютеров для формирования объединяют в один агрегат. § 19.3. Технология шоколадных изделий Основным сырьем для производства шоколадных изделий и какао-по- рошка со специфическими вкусовыми и ароматическими свойствами явля- ются какао-бобы. В процессе технологической обработки из какао-бобов по- лучают такие основные полуфабрикаты: какао тертое, масло какао и какао жмых. Какао тертое и масло какао вместе с сахарной пудрой используются для изготовления шоколада, а из жмыха получают какао-порошок. В зависи- мости от состава различают шоколад без пищевых добавок, с пищевыми до- бавками, с начинкой и диабетический. По способу обработки шоколад делит- ся на десертный, обычный, пористый, в виде порошка и шоколадные фигуры. Шоколад без добавок получают из тертого какао, сахарной пудры и мас- ла какао. Такой шоколад имеет специфические ярко выраженные свойства,
Технология пищевых продуктов 403 присх ин и- какао-бобам. 1Ггмсняя coo i ношения сахара и rep i ого какао, мож- но измени и, вк\ совыс и apo.xiai ические особенное ги шоколада от горько- го к сладкому. Чем больше в шоколаде' тертого какао, гем более горький вкус, яркии аромат и большую пищевую ценность он имеет. Содержание тертого какао is шоко. шде без пищевых добавок изменяется в довольно ши- роких пределах 57...28%. Шоколад с пищевыми добавками получают из тертого какао, сахарной пудры и масла какао. Наиболее часто используются такие добавки: сухое молоко, сухие сливки, ядра орехов, вафли, цукаты, спирт, коньяк, ванилин, эссенция и г. и. Добавки вводятся двумя способами: сухое молоко, сухие сливки, кофе, орехи и др. - одновременно с основными компонентами в на- чале технологического процесса изготовления шоколадной! массы и из- мельчаю! ся вместе с- сахарной пудрой и тер тым какао; такие добавки, как крупка или целые ядра орехов, вафли, цукаты, грильяжная или карамельная крупка и др. 1! виде крупных и мелких включений. Шоколад с начинкой изготавливается из шоколадной массы без добавок и шоколадной массы с добавками молока в виде плиток, батончиков, раку- шек п других фигурок с разными начинками (ореховой, помадной, шоколад- ной. желейной, кремовой, молочной, сливочной). Количество начинки из- меняется в пределах 25...50%. Шоколад диабетический предназначен для больных сахарным диабетом. В состав такого шоколада вместо сахара вво- дится сорбит пли ксилит, а также какао тертое, сухое молоко, масло какао и фруктоза. В отдельных случаях используется сахарин. Шоколад десертный выпускают с добавками и без добавок, он подлежит продолжительной обработке в процессе производства, в результате чего при- обретает высокие вкусовые и ароматические свойства. Пористый шоколад изготавливается как десертный с пищевыми добавка- ми и без добавок и в процессе производства подлежит дополнительной обра- ботке иод вакуумом. Шоколад в порошках получают из сахарной пудры и тертого какао, шо- коладные фигуры без начинки — из десертной шоколадной массы в виде раз- ных полых предметов и фигурок животных и птиц. Шоколад десертный, обычный, пористый, без добавок и с добавками в основной массе производится в виде прямоугольных плиток с рисунком и без рисунка на поверхности по 100, 50, 25, 20, 15 и 5 г. Принципиальная технологическая схема производства шоколада показана на рис. 19.2. Производство шоколадных изделий состоит из целого ряда технологи- ческих операций: переработка какао-бобов и получение основных полуфа- брикатов — тертого какао я масла какао; сортировка какао-бобов и очистка их от посторонних примесей; термическая обработка; измельчение бобов и отделение шелухи; получение какао-крупок, тертого какао; термическая 26*
404 Раздел 1 9 K.ik;k)-< и ioi)i ()ч и।nei 1 j 1 е какао-бобов I i pllMCCil Сахар Добавки Термическая обрабои<а Какаове. la IIIC. Iмх<1 ) Рис. 19.2. Принципиально-технологическая схема приготовления шоколада
Технология пищевых продуктов 405 обработка и хранение гертого какао на производстве; прессование тертого какао с получением масла какао и жмыха, хранение масла какао; получение ка- као-пудры: приго!овление шоколадной массы с измельченным сахаром-пе- ском (сахарной пудрой); дозирование и смешивание рецептурных компонен- тов шоколадной массы; измельчение шоколадной массы; разведение шоколадной массы маслом какао; введение фосфолипидного концентрата: гомогенизация шоколадной массы для обычного шоколада: продолжительная механическая обработка в течение 24...72 ч при повышенных температурах (45...60 С) шоколадной массы для десертного шоколада и хранение шоко- ладной массы на производстве: формирование обвертки и упаковка шоко- лада; темперирование и фильтрование шоколадной массы в формах; охлаж- дение и выем шоколада из форм: обвертывание и упаковка. Сортировка какао-бобов производится с целью очищения от посторонних примесей и отделения поврежденных зерен. Измельчение бобов осуществ- ляется на дробилках, очищение и сортировка — на очистительно-сортиро- вочных машинах с сепарационными и ситовыми устройствами и отбороч- ным транспортером. В очистительно-сортировочных машинах какао-бобы специальными щетками или струей воздуха очищаются от примесей, которые собираются в циклопах. Очищенные бобы поступают на систему сит с от- верстиями разных размеров, на которых сначала отделяются сдвоенные бобы, потом — травмированные и измельченные. Очищенные сортированные ка- као-бобы выводятся из машины транспортером. Одной из основных операций, влияющей на качество шоколадных изде- лий. является термическая обработка какао-бобов, в процессе которой про- исходит ряд физико-химических изменений. Прежде всего, содержание влаги уменьшается с 6...8 до 2...3%, вследствие уменьшения влажности какао ста- новится крохким и хорошо отделяется от ядра, а ядро легко измельчается. Под влиянием высокой температуры бобы стерилизуются, улучшается их вкус и развивается характерный приятный аромат. Специфический аромат какао возникает уже во время ферментации, а потом улучшается во время термической обработки в результате образования новых ароматических со- единений. Присутствуют в какао-бобах летучие органические кислоты и ду- бильные вещества, которые придают продукту кислый и вяжущий привкус, характерный для необработанных какао-бобов. При термической обработке количество этих веществ и соединений снижается. Термическая обработка какао-бобов на современных предприятиях осу- ществляется в аппаратах непрерывного действия сушильным агентом, на- гретым до температуры 130...170° С в течение 25...50 минут. Необходимо при этом следить, чтобы сами какао-бобы не нагревались выше температуры 120° С. После термической обработки какао-бобы быстро охлаждают до тем- пературы 30° С, а затем подают на следующую операцию.
406 Раздел 19 После юрмическои oopaooi ки и охлаждения каюю-бооы подано в дро- бнльно-сор'1 провочную машину, на Koiopoii осущсс гвдяегся измельчение бобов, распределение полученной крупки по размерам и выделение какао. Основными рабочими частями машины являются дробильный механизм, ситовая рама, осуществляющая возвра i но-иос iyna тел внос движение, вен i п- лятор. магниты и вращающийся шнек. Дробильный механизм выполнен в виде двух рифленых валков или двух дисков с рифленой поверхностью, си говая рама составлена из набора си г. Какао-бобы с помощью нории подаются в дробильный механизм, перед которым установлены магниты. Проходя через дробильный механизм, бобы измельчаются, образовывая смесь крупки ядра, частичек какао и ростков. Смесь поступает на сита, ирп продвижении по которым происходит распре- делен не крупки по размерам, а с помощью воздушной сепарации от крупки отделяется какао. Неизмельчениые какао-бобы сходят с сила и шнеком по- даются на повторное измельчение. В результате измельчения важно получи ть чистую крупку с содержанием какао не больше 1,5%. Выход крупки должен составлять <81 ...83% но отношению к несортированным какао-бобам. Затем какао-круику повторно тщательно измельчают, при .атом разруша- ется клеточная ткань, что облегчает выделение из клеток масла какао. В ре- зультате такой обработки получаем полуфабрикат — какао тертое, которое в разогретом состоянии (выше 35° С) представляет собой суспензию, состоя- щую из двух фаз: жидкой — масла какао и твердой — мелких частичек кле- точной ткани какао-бобов. Процесс измельчения какао-крупки осуществляется в машинах разных типов для получения тертого какао высокой дисперсности. В процессе измельчения какао-крунки в результате интенсивного трения продукт подогревается и превращается в легкоплывучую массу, которая лег- ко транспортируется насосами. После измельчения влажность какао тертого составляет 2...2,5%, количество твердой фазы — 90.,.95%. Затем какао тертое собирают в специальные аппараты вместимостью 2... 10 т, которые оснащены подогревателями, мешалками и термометрами. В этих аппаратах какао тертое нагревают до 85...90° С и хранят при непрерыв- ном помешивании, чтобы не допустить расслоения жидкой и твердой фаз. Аппараты выгружают с помощью специальных насосов. Какао тертое используют для приготовления шоколадной массы и полу- чения масла какао, которое является вторым основным компонентом шоко- ладного производства. Современные прессы работают эффективно, если влажность тертого какао не превышает 1,5%. Это облегчает работу пресса, сокращает цикл прессования, увеличивает выход масла и дает возможность получения жмыха с содержа- нием масла какао 9... И %. Процесс прессования проходит при температуре
Технология пищевых продуктов 407 около 100 ( и давлении до 4.5...5.5 мПа. Цикл прессования -- 15...40 мин в зависимости от количества жира в жмыхе, который используется для по- лучения какао-порошка товарного и производственного. Масло какао после прессов пос гуиае i в аппараты с обогреваемыми рубаш- ками. в которых храни гея при темпера туре 50...60 С. Масло какао, предназ- наченное для медицинских целей, тщательно фильтруют для отделения мел- ких частичек тертого какао. Жмых какао, полученный пос.те прессования, в горячем состоянии транс- портером подается на измельчение в жмыходробилку. Затем жмых охлаж- дается и подается в иромежу точные бункеры для хранения. Основным полуфабрикатом являет ся шоколадная масса, из которой отли- вают плитки разной формы с последующим охлаждением и получают шоко- лад. Шоколадная масса, предназначенная для глазирования конфет, караме- ли, мармелада, тортов и других изделий, называется шоколадной глазурью. Шоколадная масса в разогретом сос тоянии представляет собой гомоген- ную однородную смесь с определенной вязкост ью и состоит из смеси мелких частичек ядер какао-бобов, сахара и других добавок, равномерно распреде- ленных в масле, Основными компонентами шоколадной массы являются какао тертое, масло какао и сахарная пудра. Кроме этих основных компонентов, в шоко- ладную массу входят разные пищевые добавки, предусмотренные рецепту- рами для разнообразия вкусовых и питательных свойств шоколада. Качество и технологические свойства шоколадной массы характеризуют- ся вязкостью и дисперсностью твердой фазы. Вязкость в значительной мере предопределяет технологические свойства массы и должна иметь постоян- ную величину, которая характеризует процессы формирования шоколада и глазирование изделий. Дисперсность твердой фазы характеризует вкусо- вые качества шоколада и его структуру. Для приготовления шоколада перерабатывается значительное количество сахара-песка, который заранее измельчается до состояния сахарной пудры. Влажность сахара-песка не должна превышать 0,15%. При бестарном хране- нии его на кондитерских фабриках влажность должна составлять 0,02...0,04%. Сахар-песок просеивают на вибрационных ситах, а потом измельчают с по- мощью разнообразных молотковых дробилок или дезинтеграторов. Приготовление шоколадной массы заключается в смешивании тертого ка- као с сахарной пудрой, маслом какао и другими компонентами, предусмотрен- ными рецептурой и технологией. Основным требованием процесса смешивания является тщательное равномерное перемешивание всех составных компонен- тов с целью получения однородной пластичной тестообразной массы. Перед процессом смешивания проводят дозирование компонентов соглас- но рецептуры. В первую очередь, в смеситель поступает какао тертое, потом
408 Раздел 19 сахарная пудра и др\ гие добавки, а в последнюю очередь загружается мас - ло какао в такой пропорции, чтобы общее содержание жира в шоколадной массе составляло 26...30'’о. Смешивание проводят в миксерах или меланжерах периодического дейс1 - вия в течение' 30 мин или в смесителях непрерывного действия с механизи- рованной загрузкой компонентов и с непрерывной разгрузкой вымешанной массы. Затем шоколадную массу измельчают на быстроходных многовалковых мельницах. Во время измельчения шоколад пая масса приобретает тестообразный вид. По мере продвижения на валках твердые частички измельчаются, резко уве- личивается их суммарная поверхность и масса становится порошкообразной. Масло какао, которое' распределяется по значительно увеличенной суммар- ной поверхности массы, приобретает форму тонкой пленки, что приводит к высыханию массы. Измельченная шоколадная масса во время нагревания и тщательного пере- мешивания разводится маслом какао для перехода из порошкообразного со- стояния в жидкое'. В процессе вымешивания вводится соевый фосфатид- ный концентрат, представляющий собой поверхностно-активное веществе), способное образовывать жидкую маловяжущую шоколадную массу. Дальше проводится гомогенизация шоколадной массы путем непрерыв- ной обработки на специальном оборудовании, результатом которой являет- ся разрушение структуры массы, равномерное распределение твердых мел- ких частичек в масле какао и уменьшение вязкости. Этот процесс осуществляют при температуре 60...70° С для массы без добавок и шоколад- ной глазури; при температуре 45...50° С для массы с добавками молока, оре- хов и т. п. Шоколадную массу, предназначенную для приготовления десертного шоколада, подвергают продолжительному процессу коншевания — механи- ческой обработке на специальных мельницах. Процесс длится для разных видов шоколадной массы 24...72 ч при непрерывном механическом и тепло- вом воздействии. Коншевание шоколадной массы сопровождается сложными физико-хи- мическими изменениями. При этом значительно улучшается вкус и аромат за счет химических преобразований дубильных и ароматических веществ. Уменьшается влажность и вязкость массы, качество шоколада в целом зна- чительно улучшается. Изготовленная шоколадная масса всех видов после физико-химической обработки перекачивается в аппараты для хранения, в которых постоянно поддерживается температура 42...45° С. Из них шоколадную массу отбирают для дальнейших технологических операций.
Технология пищевых продуктов 409 Шоколад из шоколадной массы подучают наливанием ее в разные фор- мы с последующим охлаждением, в рез\. штате чего шоколад в готовом ви- де имеет твердую, ломкую, специфическую структур)1, с .характерным толь- ко для шоколада арома том и вкусом. Плиточный шоколад без начинки формируют на автоматах непрерыв- ного действия. Автоматы состоят из ряда сообщающихся сосудов и син- хронно работающих машин. Они заполняют формы шоколадной массой, распределяют и дозируют се, охлаждают. вынимают шоколад из форм и по- дают на обвертывание. Шоколад без добавок имеет гарантийный срок хранения 6 мес при темпе- ратуре 18±3С С, а шоколад с добавками — 3 мес. Срок хранения какао-порош- ка - 6 мес. В процессе хранения шоколад особенно чувствителен к теплу. По- этом)’ поддержание необходимой температуры хранения строго обязательно. § 19.4. Технология конфет Конфетами называются кондитерские изделия, которые получены из одной или нескольких конфетных масс, изготовленных на основе сахаров с разнообразными добавками. Они отличаются по форме, обработке, вкусу и аромату. В отличие от карамели, они имеют более мягкую консистенцию и занимают первое место по количеству в производстве кондитерских изде- лий. В зависимости от вида конфетных масс они делятся на: помадные, пра- линовые, ликерные, грильяжные, молочные, сбивные, кремовые и др. Кор- пусы конфет могут изготавливаться из двух или более слоев конфетных масс, в этом случае они называются двухслойными или многослойными. Наибольший удельный вес в ассортименте конфет имеют помадные и пра- линовые, наименьший — ликерные, сбивные и грильяжные. В процессах производства конфет можно выделить такие общие операции: приготовление массы, формирование корпусов, охлаждение, глазирование с охлаждением и расфасовка (рис. 19.3). Помадные конфеты получают из полуфабриката помады, которая является продуктом кристаллизации вы- сококонцентрированных сахаро-паточных сиропов. Помада представляет собой структурированную пластически-вяжущую массу, состоящую из двух фаз: твердой и жидкой. Твердая фаза состоит из мелких частичек сахарозы, жидкая представляет собой насыщенные растворы сахаров: сахарозы, фрук- тозы, мальтозы и декстринов. Для приготовления сахарной и молочной помады используют помадо- сбивочные автоматы, которые состоят из открытого варочного котла, ванны- фильтра, двухплунжерного насоса, двухшнековой варочной колонки и двухшнековых помадосбивочных машин.
410 Раздел 19 Сахар Патока Вола Краоинт п> V V Т V ! 11одготовка сахарной мааты | Формирование корпусов конфет | ! Ох. 1ажде11ие корпусов j ____________________I________________ Глазировка(поливание) । j Охлаждение глазированных корпусов конфет! -------------------т------------------- Обвертывание и упаковка конфе! Рис. 19.3. Функциональная схема изготовления конфет В варочном котле готовят сахаропаточный или молочно-сахаропаточный сироп по той же технологии, которая используется для карамели. Затем си- роп через ванну-фильтр подают с помощью двухплунжерного насоса в змее- виковую варочную колонку, где его уваривают при давлении 400...600 кПа до содержания влаги 10... 12%. Уваренный сироп при температуре 109... 115° С поступает в пароотделитель, а потом самотеком — в воронку помадосбивоч- ной машины. Помада лучшего качества производится на машинах и охладительных шне- ках. Температура помады на выходе из машины составляет 5...7° С. Конфеты из этой помады формируются методом экструзии. Помада, изготовленная «холодным» способом, не требует выстаивания для получения корпусов кон- фет, поскольку нет потребности в охлаждении и образовании корочек. Срок хранения конфет увеличивается. Пралиновые конфеты отличаются большим содержанием орехов и име- ют высокие пищевые и качественные показатели. Ассортимент пралиновых конфет разнообразен, но в основном их разделяют на две подгруппы: с од- нослойным корпусом из пралиновой массы и многослойным корпусом, в котором наряду с пралиновым слоем есть и вафельные слои. Ореховые мас- сы, из которых готовят пралиновые корпусы конфет, по структуре, физико- химическим свойствам и способам изготовления идентичны шоколадной массе. Принципиальная технологическая схема и оборудование не отличают- ся от применяемых для приготовления шоколадных масс.
1 Технология пищевых продуктов 411 (бивньь конфеты ।к>.нчаю! сбиванием пенообразователей с сахаропа- точным ( ироном и жслеобразоваю. шм. К ним относятся «П тичье молоко». «Суф.1е-> и I. н., которые оыпчакися высокими вкусовыми качествами и осо- бой пищевой ценностью в связи с четким усвоением и благодаря их иено- образующей структуре. 11ену для сбивных конфет получают двумя способами: сбиванием массы са- харопаточного раствора с пенообразователем в периодически действующих автоматах при атмосферном давлении и насыщением массы воздухом при из- быточном давлении в непрерывно дейс твующих автоматах. Конфетные мас- сы готовят в периодически действующих сбивательных машинах из предвари- тельно приготовленного агаро-сахаропаточного сиропа. Во время сбивания пузырьки воздуха переходят в мелкие час тички и вязкость массы повышается. Ликерные конфеты изготавливают из жидких сахарных сиропов с добав- кой вкусовых веществ. Во время формирования их в карамель получается корпус с мелкокристаллической корочкой из сахарозы па поверхности. В се- редине помещается насыщенный раствор сахарозы в водно-спиртовом или болот1 сложном растворе1. Наибольшее распространение полечил способ отливания конфетной массы в крахмал. Он является универсальным, поскольку дает возможность формировать помадные, фруктовые, молочные, ликерные и сбивные конфе- ты. Отливание происходит благодаря текучести этих масс в горячем состоя- нии и затвердению их во время охлаждения и структурирования. Способ тре- бует продолжительного выстаивания и охлаждения корпусов конфет перед глазированием. Для формирования используют кукурузный крахмал, кото- рый просеивают на специальных ситах и подсушивают. Он не только обра- зует форму, но и поглощает влагу с поверхности корпуса конфет. Консистенция конфетной массы имеет большое значение для процесса от- ливания конфет. С повышением температуры массы уменьшается ее вязкость и она легче отливается в специальные формы. Оптимальной температурой конфетных масс для отливания конфет считается такая,0 С: помадные — 65...75, фруктовые — 95... 100, молочные — 100... 115, ликерные — 90...95. Конфетные массы в крахмал отливают на специальных конфетоотли- вочных машинах, куда из подогревательной отливочной воронки с помощью поршневых насосов подается масса. Помадные, фруктовые, желейные и мо- лочные массы перекачивают в воронку отливочной машины шестеренчаты- ми насосами. Ликерные и сбивные массы загружают вручную. Во избежа- ние разрушения структуры в лотках с помощью специального механизма выштамповываются ячейки, разные по форме и размерам. Для ускоренного структурирования и охлаждения корпусов конфет с целью изменения их кон- систенции в кондитерской промышленности используют специальные ка- меры выстаивания, в которых помадные, ликерные конфеты твердеют
И ' Раздел Г '!| >1 i юс. 1 i н ii '' f>| и i-i к 11 - I । •. -i к ip \ i , ' 111 ,, фр . .: । nil ,i' ,. !.t . и и i11 bit nJ it к x >p< I /14 • ,1 4 • ' h > ' I i ’ ' I. • v i /• >4 i < V H I | l.ll ' I 1 i I! I Ы M I I I ipl ' , ! .IM II III I. I \ UH • h,i\h'|)i i|i l,|ir|)PI',lli>l I I |-;hl<-141! H.IIIIUI Po. Iri'ili l -1 H.Hid I > ll 1Г 4I.IX I lull . 1 MM. . h > I I- > I 11,: I.; i \K‘pl >i i iriipt'pbl Hl II 1111 I; I,к I iiiib,! ll H'.i м i (i;p;ii|[;ii< и сч < > i и iu< >411 M4iiniii\ i и1 i.<)[)ii\ci,i и, к шюн 11 iii Kpitwi i. г. < iв лиhiu>ii) iiir i<>41101 <। vox,- ini >.\ia Формирование конфе1 в крахмал имевi перо 1 орме iic/ioc 1 a 1 кп On \ худшие 1 сани i a pi 1 ые \ c. iobiih на 1 ipon.aio, ic 1 i>,t . \ во. 111 ч 11 вас i оран ив ia ос о । i;tf 1 ни и в bi ( I a j 1 в; 1 и 11 я I la ибо. ice перепев 1 iibi ini\i мою jom я в. ineicn .h.c i pv.aiH. при pompon co ci/P leniii.ic 040(4,1 bi,i,kh.\|4 10 1 са черев t 1 iciiifa. 1 bi 1 вв- iiaca.poi 11a 1 < н i оч111.1 > конвепер. что даст возможное 11> <’o\pamri в целое 1 hoc ii> рорнхеов ронфе1 о, формирования до । ызирования iia.ic.iiiii Формирование mcio.iom выжима пня ocvinei гвлясня на (чкщпа юных и(»10411 <>-м<'.\аи11.иiр,>।;ани 1,1 \ нитях 11,е. п>1< • । ia.ii |ровання я в. шется с< >храненне с i ойкос i и конфе! прошв высш ханпя. а 1акже придание им . 1 \ч и мм < > вкуса. аромача и внешнею вида. 11 ри М1Ч1ЯК)! В КОНДИ ! сроком II pOI I. Я ИНДО ТВ(' IIIOKO. 14Д11УЮ II III жировою I. la.ivpc /К.ировхю । ia.,\|'K ид) о I ав. HiBaioj на нпрожирс и ш кончи i орском жир’ с нано. । нп 11 in мп ()х. 1аж leniic пос ш глазирования ос\ me< гвчяю г к с пет a.ibiibix aipeiarax. про 40. |жи i е. п>но( i в пронесся в, ротных швист 01 видя корпуса и конструкции агрега га. § 19.5. Технология мармелада и пастилы Мармелад и настила представляют собой изделия разной формы, изготов- ленные из сахара, глюкозы или фруктозы на желеобразной основе. Мармела- ды отличаются технологией, рецептурой, способом приготовления, форми- рования и делятся на такие подгруппы: яблочный, формовый и слоеный, которые изготавливаются из яблочного июрс с добавкой вкусовых и аромати- зирующих веществ; фруктово-ягодный формовочный, который изготавлива- ется с фруктово-ягодными и цитрусовыми пищевыми добавками и т. и. Полу- чают также мармелад с добавкой морской капусты, глюкозы и фруктозы. К мармеладным относятся изделия с основой из абрикосового или сли- вового пюре, которые называются пастами. Яблочный формовый мармелад изготавливают из предварительно скуиа- жированного пюре и нишевых добавок. Купажирование необходимо пото- му, что пюре поступает на кондитерское производство с различным содержа- нием пищевой кислоты, а для получения нормальных мармеладных желе необходимо иметь постоянную их смесь. Мармеладные желе получают в результате преобразования пектина в гель. Его получают из водных растворов пектина при условии, что в растворе
Технология нищевых продуктов 113 СОДСр/КП I СЯ I HIpv'.U'. 1('НИ(Л KI). HCit’C 1 Ь< < НЛЧ11Н,1. i\L\.ipt)B И Kill . И )1 ы при pH = 2.6... 3,2 . L Ш 1 )I i| !,!.>< >ВЬН И Ч Ж<1 К 1 let д )\<) и ' М Ы I Л \ Ш С( ц ) I lit >11 К 'III Hi. В О Не К типа 6..S Д.'2‘ Ж1С.ННЫ 6.6 НО: сахаров 6 10: воды око. ю Ко...НО Пектина и кис. ;о। ы к яб. ючном шоре с<1.1сржи 1'С'А д<жыючно для оо[)а.(ова- ция марме. ыдных же. ic: сахаров нс хна гас 1: вода содержи гея в избы гке. По этому ддя произш >дс 1 ва я 6. а очного мармелада в пюре добавляют сахар в ы> личесгве. зависящем oi содержания в шоре пектина и кислоты. Сахара и яблочное пюре в определенных реценiурон пропорциях пере- мешивают в смеси гс.io, откуда однородная смесь поступает в змеевиковый варочный аппара i. ( целью задержания процесса жслеобразования в яблоч- но-сахарную смесь добавляю! раствор мо. ючнокислого натрия. Дозирование солей онределяс iся кислотностью пюре и необходимой влажностью марме - ладной массы. [5 зависимости о г количес тва этих солей добавляю т инверт- ный сироп (глюкоза и фруктоза), поскольку в его присутствии замедляет- ся процесс образования редуцирующих веществ. Продолжи ।ельноегь процесса варки массы изменятся в пределах 10... 15 мин при давлении на) реваемого пара 0.3...0.1 мПа и начаяьной влаж- ности смеси 15.. 50°<>. Варка ведется до влажнос ти мармеладной массы 26...325.. Формирование мармелада осуществляется специальным механизмом в ви- де формовочного конвейера, который состоит из двух непрерывных парал- лельных цепей, между которыми закреплены металлические штампован- ные или литые формы. Мармеладная масса температурой 106... 107" С после змеевиковой вароч- ной колонки поступает it смеситель разливной машины, куда добавляются по рецептуре пищевая кислота, эссенция, краситель. Масса хорошо переме- шивается и самотеком поступает в загрузочный буфер разливной машины, из которого дозаторами разливается в ячейки формовочного транспортера. Верхняя вет вь формовочного транспортера проходит через охлаждающую камеру, представляющую собой короб с несколькими секциями, в которые вентиляторами подается холодный воздух. В течение 1...6мин мармелад ох- лаждается до температуры затвердения пектина и агара. Яблочный слоеный мармелад получают непосредственно из яблочного пюре и сахара (лучше фруктозы) в виде слоя по той же технологической схе- ме, что и формовый. Массу уваривают до влажности 30...32%. азатем направ- ляют в бункер отливной машины. С помощью поршневого насоса она посту- пает из бункера в цилиндр через отверстие золотникового крана, а затем - на цепной транспортер. Заполненные мармеладной массой лотки снимают с ценного транспортера и складируют в штабель на выстаивание для хели- рования и образования корочки на верхней открытой новерхносги слоя. Желейный мармелад готовят увариванием раствора желеобразоватсля. сахаров, патоки с добавкой в зависимости от рецептуры, натуральных соков
414 Раздел i’ и красите. шй. В зависимости от пищевых добавок раз. шчани такие виды мар ме.тада: клубничный, малиновый, черносмородиновый и др.: в зависимое i в от способа формирования и обработки внешней поверхности желейный формовой и желейный резаный. хМармелад формовой отливают it с|)ормы в виде фигурных изделий с поверхностью, посыпанной сахарной пудрой. Мармелад желейный резаный выпускается it виде' апельсиновых и лимон- ных кусочков или в виде изделий прямоугольной формы с гладкой или глази- рованной поверхностью, посыпанной сахарным песком. Для приготовления желейного мармелада как желеобразователи используют агар, агароид (из водоросли), пектин (из цитрусовых, яблочных выжимок или свекольного жома). Апельсиновые и лимонные кусочки для мармелада представляют собой изделия апельсина или лимона с корочкой, идентичные натуральным. Массу для них готовят, как и для формового желейного мармелада, но подкисляю] лимонной кислотой и ароматизируют лимонным пли апельсиновым маслом. Массу для корочки получают сбиванием агарового сиропа. Эту массу раз- ливают на цветные корочки. После охлаждения и желирования корочки посту- пают в дисковые ножи, разрезаются на продолговатые полосы по ширине ради- уса батона. Отти идут на желобы формовочного автомата. В желобы, устланные корочкой, разливается масса для батонов, которая направляется в охладитель- ную камеру. Батоны выстаиваются и поступают в резальную машину. Отде- ленные от ножа частицы ложатся ровными рядами на ленту второго конвейе- ра, предварительно покрытую слоем сахарной пудры. Разложенные частицы подаются на сита и поступают на сушку. Требования к качеству мармелада и условиям его хранения установлены Государственными стандартами. Пастилу получают сбиванием сахарно-яблочной основы с белком яиц и дальнейшим добавлением в нее агаро-сахаропаточного сиропа или вареной мармеладной массы. Как вкусовые добавки используют пищевые кислоты, .эс- сенции, красители. Пастила должна быть порезана в виде прямоугольных бру- сочков и отливного зефира. Наибольшее внимание в технологии производства этих продуктов уделяют сбиванию компонентов пастилы. По повой технологии предусмотрен двухстадийный непрерывный процесс, при котором одновре- менно смешивают все рецептурные компоненты зефира (яблочное пюре, са- хар, белок, агаро-сахаропаточный сироп, эссенция, кислота, краситель). Ре- цептурная смесь подается насосом непрерывно по закрытому трубопроводу в сбивную камеру специальной конструкции, сюда же нагнетается отфильтро- ванный воздух. Процесс насыщения массы воздухом, ее сбивание и образова- ние готовой массы проходит почти мгновенно. Пастила формируется методом машинного или ручного разлива, зефир — методом высадки на машине. Потом происходят процессы желеобразования, пастила разрезается, а половинки зефира склеиваются и поступают на упаковку. Принципиально-технологи- ческая схема приготовления яблочного мармелада показана на рис. 19.4.
Технология пищевых продуктов 415 Рис. 19.4. Принципиально-технологическая схема приготовления яблочного мармелада § 19.6. Технология мучных кондитерских изделий Мучные кондитерские изделия отличаются от других тем, что в их рецеп- туры входит мука. Изготавливаются они из полуфабриката, выпеченного те- ста при температуре, которая значительно превышает 100° С. Кроме муки, основными видами сырья в производстве мучных кондитерских изделий являются сахара, жиры, яичные и молочные продукты, ароматизирующие вещества и др. Для производства этих изделий в основном используется пшеничная мука высшего и первого сорта, которая вырабатывается из мяг- ких сортов пшеницы с небольшой примесью муки из пшеницы твердых сортов. Во время замачивания водой белки набухают, образовывая упругую массу — клейковину. Наряду с пшеничной, используют кукурузную и соевую (из проросшей сои) муку. Сахарная пудра также широко применяется в производстве мучных кондитерских изделий.
416 Раздел 19 В производстве мучных кондитерских пзде.niii для разрыхления icci. чаше использую! химические разрыхлители, чем дрожжи. Наиболее р;:с пространен!,! углекислый аммоний и двууглекислый натрий. Как кисло! ные компоненты могут применяться однозамещенный фосфорнокислые кальций и кислый виннокислый калий. Печенье производят двух видов: сахарное и затяжное. Они отличаются друг от друга содержанием в рецептуре сахаров и жира, что и определяет тех политическую схему режима обработки и выпекания. Сахарное печенье содержит больше сахаров и жира; получают его из слое- ного теста с обеспечением условий, которые препятствуют набуханию клей- ковины. Это достигается низкой влажностью теста и кратковременным (10...25 мин) замесом при низкой температуре. На предприятиях кондитере коп промышленнос ти сахарное тесто замешивают беспрерывным способом с предшествующим приготовлением эмульсии — однородной массы, полу- ченной из всех видов сырья, предусмотренных рецептурой, за исключени- ем муки и крахмала. В процессе приготовления эмульсии основная цель получить мелкие и однородные шарики жира. Равномерно распределенный в тесте жир в виде пленки обволакивает частички муки, способствует получе- нию наиболее пластичного теста, легко поддающегося формованию. Для темперирования смеси аппарат имеет нагревательную оболочку (ру- башку). Затем смесь взбивается в эмульгаторе непрерывного действия, после чего готовая эмульсия направляется для замеса в тестомесильную машину непрерывного действия. Перемешивание смеси длится 5... 10 мин, затем за- гружают растопленный жир и проводят более продолжительное перемеши- вание. Сахарное тесто должно отвечать определенным требованиям: влаж- ность в пределах 15... 17,5%, температура не выше 28° С. Непрерывный способ замеса позволяет обеспечить стабильность режима и высокое качество готовых изделий. Этим способом получают печенье «Юбилейное», «Клубничное» и др. Формируется тесто на ротационных ма- шинах, состоящих из рифленого барабана и ротора, на поверхности которого имеются углубления, отвечающие контуру и профилю изделия. В процессе выпекания кондитерских мучных изделий происходят физико-химические изменения теста. Особенно значительным изменениям подвергаются белки и крахмал. В начале выпекания во время прогревания теста до 50...70° С бел- ковые вещества денатурируются и коагулируют, освобождая при этом воду, а крахмал набухает и частично клейстеризуется освобожденной водой. При этом белки клейковины и крахмал образовывают пористый скелет, на по- верхности которого адсорбируется жир в виде тонкой пленки. При этих температурах разрыхлители разлагаются и значительно увеличи- вается объем тестовых заготовок. При достижении изделиями температуры вы- ше 100° С происходит коркообразование, что также способствует разрыхлению
я Технология пищевых продуктов 417 теста. Температура среды в пекарской камере во время выпекания сахарного печенья должна быть, С: в начале 180...200. в средней части - 350. в кон- це — 250. Температура на поверхности печенья в конце выпекания достигает 150... 160° С и поэтому до обвертывания его необходимо охладить до 30...40° С. Сначала печенье охлаждается на выступающей из пекарской камеры части печного транспортера до 50...70° С, а дальше — в охладительной камере, в которой циркулирует кондиционированный воздух. Затяжное печенье изготавливается из пружинящего, эластично-упруго- го, достаточно пластичного теста, которое готовят с влажностью 20...30,0% при более высокой температуре — 50° С в течение 30...60 мин. Для производ- ства затяжного печенья тесто готовят в периодически действующих тестоме- сильных машинах, после чего его предварительно прокатывают на вальцо- вочной машине, дают вылежаться, потом многократно прокатывают на лицевой вальцовочной машине и формуют. После замеса тесто подают в подготовительную двухвальцовую машину для получения тестовой полоски. Тесто многократно прокатывают с обяза- тельным поворотом на 90°. Прокатка теста в одном направлении без поворота пласта приводит к возникновению продольных напряжений. Во время форми- рования такого пласта тестовые заготовки уменьшаются по длине и ширине. Прокатка способствует снижению вязкости и уменьшению пластичнос- ти теста. После прокатки на двухвальцевой машине и отлеживания тесто поступает на первую лицевую прокатку штамповочной машины, где прока- тывается несколько раз. Для формирования затяжного теста применяют ротационные машины, на которых формирование осуществляется из под- готовленной полоски после многоразовой прокатки. Формирование затяж- ного теста из большого куска невозможно вследствие его упругости. Тесто- вые заготовки автоматически раскладываются правильными рядами на ленту печного конвейера; температура в пекарской камере немного ниже, чем в камере для выпекания сахарного печенья. Продолжительность процес- са длительней по причине более высокой влажности тестовых заготовок. Сдобное печенье отличается от заготовок других видов печенья тем, что в нем используется только сливочное масло. Сдобное печенье делится на подгруппы: песочное, бисквитно-сбивное, белково-сбивное и миндальное, по способу формования — на выемочное и отсадочное. Первое формируется в основном ротационными машинами, второе — методом экструзии. Это пе- ченье производится на некоторых предприятиях ручным способом. Галеты — мучные изделия, которые представляют собой сухой консер- вированный хлеб, предназначенный для непосредственного употребления с чаем и первыми блюдами. Галеты могут изготавливаться как без сахара и жира, так и с разным их содержанием. Особенностью технологической схе- мы производства галет является то, что во время замеса теста применяется 27-8-913
418 Раздел 19 дрожжевое брожение для образования диоксида углерода, способно! о раз- рыхлять тесто. В связи с этим. технологической схемой предусмотрена опе- рация приготовления опары. На приготовление опары расходуется 1 8...1, 4 часть всего количес тва муки, определенного рецептурой. Оптимальное количество дрожжей на опа- ру составляет 2,5% по отношению к массе всей муки согласно рецептуре и технологическому регламенту. Для замеса теста в периодические месиль- ные машины сначала загружают опару, а затем — все остальные комионенты и в последнюю очередь муку. Продолжительность замеса теста колеблется в пределах 20...60 мин. Температура теста в конце замеса должна составлять 30...40 °C, влажность колеблется в пределах 26...36% в зависимости от вида галет и сорта муки. После замеса тесто прокатывается на вальцовочной ма- шине, после чего формируется на штамповочной машине ударного действия. Все другие операции осуществляются так же, как и в процессе формования сахарного и затяжного печенья. Пряники — мучные кондитерские изделия разнообразной формы (пре- имущественно круглой) с выпуклой поверхностью, которые содержат зна- чительное количество жира. В зависимости от технологии их разделяют па заварные и сырцовые. Процесс приготовления заварных пряников отличает- ся от приготовления сырцовых тем, что во время замеса теста мука завари- вается в сахарном или сахаропаточном сиропе. Заварное пряничное тесто готовится в три этапа: заваривание муки, охлаждение заварки и замес. Тех- нология заваривания состоит в том, что в горячий раствор при температуре 65° С добавляется и перемешивается мука. Заварку охлаждают до температу- ры 25...30° С в течение нескольких дней. Процесс приготовления теста заключается в том, что в месильную машину загружают заварку и все сырье соответственно рецептуре и технологии. На заключительной стадии техно- логии добавляют растворенные в воде разрыхлители. Время замеса состав- ляет 30 мин, влажность - 20...22%, температура — 30° С. Замес сырцовых пряников производится в течение 12... 14 мин, влажность теста составляет 23,0...25,0%, температура не должна превышать 22° С. Формируют пряничное тесто на отсаживальных машинах. При этом тесто с воронки захватывается двумя рифлеными валками, вращающимися навстречу друг другу, и нагнета- ется через матрицы разного контура. Тесто отсекается струной, закреплен- ной в струнодержателе, и укладывается на ленту печного конвейера. Пря- ники выпекают при переменном температурном режиме. Максимальная температура в печи поддерживается на уровне 210...240° С. Изделия, изготовленные из тонкопористого листа, с разнообразными на- чинками, относятся к вафлям. Технологический процесс приготовления вафель включает две стадии: приготовление вафельного листа и приготовление на- чинки. Для приготовления вафельного листа используют вибросмесители
Технология пищевых продуктов 419 непрерывного действия, куда беспрерывно подается .мука и концентрирован- ная змхльспя. приготовленная в змульгаторе из меланжа пищевых фосфатов, масла, кухонной соли, пищевой соды и волы. В вибросмесителе одновре- менно обеспечивается горизонтальное и вертикальное перемещение сырья. Особое место в кондитерской! промышленности занимают торты и пи- рожные. Они отличаются от других изделий тем, что являются продуктами с непродолжительным сроком хранения (30...40 ч). Готовятся они с большим содержанием жира, сахара, яиц и имеют разноцветное оформление. В зависи- мости от вида выпеченных полуфабрикатов торты разделяют на бисквитные, песочные, слоеные, фруктовые и вафельные; пирожные — на бисквитные, песочные, слоеные, миндально-ореховые, крошковые, воздушные, корзин- ные, заварные и сахарные. Выпеченные полуфабрикаты прослаивают и укра- шают кремами, помадами, желе, орехами, фруктово-ягодными заготовками. Технология и техника приготовления разных тортов и пирожных значи- тельно отличаются между собой. Большинство операций осуществляются вручную, хотя есть и современные поточно-механизированные линии про- изводства пирожных и тортов, непрерывно действующая автоматизирован- ная линия приготовления бисквитного теста и т. и. Производство халвы — изделия, состоящего из карамельной и белковой массы с добавкой мыльного корня и других компонентов, показано на рис. 19.5. Халва формуется после тщательного вымешивания, при котором образует- ся халвовая масса. Мыльный корень играет роль разрыхлителя. Основой белковой массы являются растертые ядра масличных культур: подсолнуха (подсолнечная халва), кунжута (тахинновая халва), сои и т. п. Мыльный корень Сахара Ядра масличных культур Рис. 19.5. Принципиальная технологическая схема приготовления халвы 27*
420 Раздел 19 Контрольные вопросы: I. Сырье и ассортимент кондитерских изделии. 2. Основные виды полуфабрикатов (масс) для кондитерских изделии. 3. Сырье, ассортимент и технология карамели. 1. Сырье, ассортимент и технология шоколада. 5. Сырье, ассортимент и технология конфет. 6. Сырье, ассортимент и технология мармелада и пастилы. 7. Сырье, ассортимент и tcxho.ioi ня мучных кондитерских изделий. 8. Технология халвы.
Технология пищевых продуктов 421 Раздел 20. ТЕХНОЛОГИЯ САХАРА § 20.1. Сырье для производства сахара Сахар считается одним из важнейших продуктов питания, который име- ет высокую пищевую ценность, легко усваивается организмом человека, быстро восстанавливает утраченную энергию, отличается высокой чистотой и приятным вкусом. Сырьем для производства сахара является сахарный тростник, сахарная свекла, сахарное сорго, сахаросодержащий клен и другие растения. Содержа- ние сахара в сахарном тростнике составляет 40...60% при урожайности около 60 т/га, в сахарной свекле свыше 16... 18% при урожайности 25...30 т/га. Сахарное сорго по этим показателям отвечает сахарному тростнику, а са- харный клен имеет сахаристость только 5...6%. Выращивание сахарного сор- го в Украине развивать целесообразно, так как климатические условия нашей страны дают возможность получить с одного гектара этого растения сахара не меньше, чем из свеклы. Технология сахара из сахарного тростника состоит из таких процессов: измельчение, очистка стеблей, отделение сока на специальных прессах с мно- горазовым обезвоживанием отжатых стеблей. Тростниковый сок обрабаты- вают известью, фосфорной кислотой и сернистым газом, фильтруют, испа- ряют и получают сахарный сироп. Выход сахара из сахарного тростника достигает 8... 12% от массы стеблей. Подобная технология получения сахара может быть применена для перера- ботки сахарного сорго. Современные сорта свеклы содержат в среднем 15...20% сахарозы (Ci2H22O1 j), которая относится к группе углеводов. К этой же группе отно- сится также глюкоза, фруктоза, крахмал и другие вещества, которые игра- ют значительную роль в питании человека. Основной углевод, который употребляется в процессе питания челове- ком, — крахмал. Но для усвоения он должен быть переведен в растворимые вещества ферментами слюны и желудочного сока. На это требуется опреде- ленное время. Сахароза значительно превосходит крахмал по скорости ее усвоения человеческим организмом. Она легко усваивается и имеет прият- ный сладкий вкус. Таким образом, как питательное вещество сахар заменя- ет в питании человека часть крахмала. Сахар используется непосредственно в питании человека и является полу- фабрикатом в кондитерской, хлебобулочной, консервной и других отраслях промышленности. Корнеплод сахарной свеклы — это утолщенная часть корневой системы, которая имеет вид веретена и содержит целый комплекс различных веществ.
vn Раздел^ M.K’cj hi lii'H'.! r i.1 4 ющеш гея H i1 я I <' I <м к •i 11 id । ул<| hih >•. ।- л i. ! I \ i; i i i i! в < к 11 X \ (•_ I (i li 1111 \|t • •! I, ii । H i и ! [ »;|i и •! I :1 II \ 11 \l11 'I; '• 1, > -; . • л I . , , . , > , . . . . Й1ачп I < л пн \ ю час I ь малы la ipiici I. юла ci a’! на. 1Ж i ।и >.ia a c(n mexi 75 Из ini x /2"-. 11 < a i (ic । >('. i< ’ I at 1111 (1 a c< >i,< a 3 .. a11 , a 11, hi ia > ю ( а н a < в. i\;: мякоi n свск. iw. ( \ xнс вещее i на ki qhicii. ю, ia coc i ич i из <xixapi) in и iit'caxapi ч Средн и if химически и coc i an са.хярноп сайка ы i а коп. ki I (Hi ki : вода - 75; сухие вепцч i ва C>. 11з них: сахароза 1.5,20, несахара 7,5. Выращенная и собранная на нонях сник, ia пср< вози на на сахарный ;ав<>,к где ее храня i Iia (пведеннои .i. in ,нoi о и. Ionia hi, i ак называемом cai a i ном iю де, Karai ы а го длинные i ранет в‘видной формы и. кипа икн вы со i о и З...л м. шириной 15...18 м ii длиной 50...10(1 м У к. задка свеклы в ката 1 ы осу щег-1 в. |яе тся ка, a i о\ к. киот ними машинами. Кагаты накрываю i со. iomchii ы м и и. i и кам ы ни ты ы и матам и я часы паки тем .чей. чтобы уберечь корни о, заморозков и \ кидания. (. каши пою поди < юл. ла поступает в же. ic3o6eioinibie бункеры, которые помещаю! 2 З-смючныи запас сырья. Под дном бункера проходя ) желоба i идрав. шческо! о iранс- нортера, по которым свекла с помощью воды подастся на nepcpaooi к\. Расстояние от iioneii. на которых выращиваю! сахарную свеклу, до заво- да должно быть не больше 50 км. § 20.2. Технологическая схема свеклосахарного завода Современные сахароперерабатывающие заводы ого большие предприя- тия, способные перерабатывать до 120 тыс. г свеклы в сутки. Посколькл сладкие корни быстро портятся, свеклосахарное производство является се- зонным и длится, как правило, 60... 120 суток. Свеклосахарные1 заводы — хорошо механизированы и автоматизирова- ны, которые работают непрерывно (круглые сутки), без прекращения рабо- ты по выходным. Принципиальная технологическая схема свеклосахарного производства по- казана на рис. 20.1. Основными технологическими операциями в производстве сахара можно считать две: диффузию сахара из свеклы и выпаривание воды до кристаллизации сахара. Остальные операции считаются вспомогательными. Подают свеклу на завод с кагатных площадок и с бункеров для 2-3-су- точного накопления свеклы с помощью гидравлических транспортеров.
Технология пищевых продуктов 423 Гидра в. ।и1 к(чjь 1раш nt>р11;>ы и.!и " • и.!!. ।a. in < >с 1 (ша. кирпича и. 111 дере на. Kuiopbir и11 ншюон и t i * д>< oi 111 ।н ai<. iiitчiii:t ли-иы. /Kr.iooa имени прямо} । (ii>nijii разрез. ДшI и. luciior । ;ai>p\ г it'i111ыми уi.ia.Mи. Примеси (боi ва. солома, камень и др.) и । де. пни, < ч о । с век. । и с помощью специальных .ю ВУШСК. Окончи ie. ।иная очпеiка(веклы происходи i в свекломоечиых машинах. Свекла, коюрая подаю с a непрерывно. шнеком перемещаемся к моечной ча- сти горп.юн гальным валом, на котором расположены но винтовой линии била. 5 дарами би. i и взаимным i рением корней с век. ia очищается от грязи, песка и л.р\ гих 11piixieceii. коюрые нрова.1иваю1ся сквозь отверстия в сетча- том дне мойки и собираются в иесколовхчиках. Чистая свекла поступает в транспортное х с i poinл во. i ie одновременно осуществляется инспекция, а йогом нанрав.ые।ел к ысам. ( цслыо нзьятня из массы свеклы ферромаг- нт ны\ 11 римесса перс 1 в.шеш 11 ван нем ноток свеклы пропускают через маг- нитный с( л ia ра г< >р. Вюрнчное нсно.1 ь.юваннс । ранснор! но-моечных вод для гидравлическо- । о трап с нор । и рован и ч свекл ы и ыможш . кд ько нос. ie их очистки. Очистка произво hi ।ед в < ш.чш.т п>ны\ ।>I‘ I(нii1111.а\ и других более сложных биоло- гических сооруженнях. Чатр.иы воды на мытье изменяются в зависимости от за> рязненносi и свеклы Сахар, который содержится в свекле, экстрагирую! водой в диффузионных аппаратах непрерывного дейс твия. Для ускорения процесса экстрагирова- ния сахара увеличивают поверхность контакта экстрагента (воды) и свеклы. Для этого уменьшают толщину с тружки во время измельчения корней свек- лы на свеклорезке. Свекольная стружка имеет форму желоба и пластин. Диффузионный сок получают в количестве 115.„130% от массы свеклы. Он содержит 16...20% сухих вещее ) в и имеет слабокислую реакцию (pH = = 6,0. .6.5). В соке ирисутствую| нерас творимые несахара, которые имеют вид частиц клеточных стенок, скоагу.чарованных белками. Растворимые несахара. которые содержатся в диффузионном соке, усложняю! кристаллизацию сахарозы и увеличивают ее потери в отходах (мелассе*). Поэтому диффузионный сок должен быть очищенным, то есть из него должны бы ть выделены взвешенные дольки и по возможности боль- шое количес тво несахаров. Очис тка диффузионного сока производится его обработкой гидратом окиси кальция Са(ОН)2, дефекацией диоксидом уг- лерода С(.)2 (сатурация), отстаиванием и фильтрацией сока на фильтр-прессах или вакуум-фильтрах, обработкой сернпстым газом SO2 (сульфитация), отста- иванием и фильтрованием. «Этот сложный процесс проводится в различных аппаратах: теплообменниках, преддефекаторах, дефекаторах. сатураторах, сульфитаторах. отстойниках-декантаторах и фильтрах разнообразной кон- струкции.
424 Раздел 20 На склад Рис. 20.1. Принципиальная технологическая схема свеклосахарного производства
Технология пищевых продуктов 425 Густой сироп с копнен грацией 65% СВ смешиваю! с клеровкой (раствор желтых сахаров), добавляют 0,10...0,15% кизельгура и подают на сульфита- цию (до pH = 7,5) в аппарат оросительного типа. Потом сок подогревают и фильтруют. Из каждых 100 кг свеклы, ко торые поступили на переработку, получают 120...130 кг очищенного сока с содержанием 15...16% СВ, из которых на долю сахарозы приходи тся около 14... 15%. /1ля выделения сахарозы сок сгущают до высокой концентрации — 92,5...93,5% СВ. Концентрацию сока проводят в две стадии. Сначала его выпаривают в испарительных автоматах до кон- центрации 65% СВ. Потом полученный сироп дополнительно очищают, после чего уваривают в вакуум-аппаратах до заданной концентрации сухих веществ. Очищенный сироп поступает в вакуум-аппараты для окончательного вы- паривания воды. Утфель, полученный после уваривания, содержит 7...8% воды и около 55% сахара, который выкристаллизовывается из маточного раствора. Межкристаллическая жидкость высокой вязкости содержит все не- сахара сиропа и невыкристаллизованный сахар. Утфель поступает в утфе- лемешалку, дальше через утфелераспределитель — на центрифуги. Для выделения кристаллов сахара из межкристаллического раствора используют фильтрованные центрифуги периодического или непрерывно- го действия. В результате центрифугирования большая часть межкристал- лического раствора отделяется («зеленый отток»), но на поверхности остает- ся небольшой слой межкристаллической жидкости, для удаления которой пласты кристаллов промывают водой. В результате этого процесса, который имеет название «пробеливание», получают чистый сахар и белую патоку (отток). Кристаллический сахар после центрифугирования поступает в барабан- ные или другие сушилки, а потом — на склад для упаковки в мешки или Другую тару. Зеленая патока вместе с белой, которые содержат значительное количест- во сахарозы, поступают в вакуум-аппараты второго продукта (уваривание II утфеля), где снова увариваются до высокой концентрации 84,0...85,5% СВ. Сахароза при этом кристаллизуется и полученный утфель поступает на центрифугирование. Полученный на этом этапе центрифугирования так называемый желтый сахар поступает в клеровальный смеситель. Здесь он растворяется сатурационным соком и поступает в испарители вместе с очи- щенным сиропом. Отток из центрифуг второго продукта имеет название ме- лиссы и является отходом свеклосахарного производства для переработки на спирт, дрожжи, корма и др. Во время переработки свеклы получают 4% мелиссы, которая содержит около 80% сухих веществ и 20% воды. В состав сухих веществ входит около 50% сахарозы, остальное — несахара. Мелясса является ценным продуктом
426 Раздел 20 и используется с добавками как корм для скот, сырье для производства пищевого и технического спирта, дрожжей, молочной и лимонной кислот, пищевого пектина и т. и. Другими отходами свеклосахарного производства является свекольный жом. фильтр-ирессованая грязь, транспортно-моеч- ные воды. Свекольный жом используют для откорма скота и получения пектина. Контрольные вопросы: 1. Характеристика сырья для производства сахара. Хранение свеклы. 2. Химический состав сахарной свеклы. 3. Технология сахара: - мойка свеклы; - резка свеклы; - экстрагирование сахара; - получение диффузионного сока; - фильтрование сока; - упаривание сока; - уваривание в вакуум-аппаратах; - выделение кристаллов на центрифугах; - сушка сахара и упаковка. 4. Отходы свеклосахарного производства и их использование.
Технология пищевых продуктов 427 Раздел 21. ТЕХНОЛОГИЯ РАСТИТЕЛЬНОГО МАСЛА § 21.1. Характеристика сырья для производства растительного масла и ассортимент продукции Основными масличными культурами в Украине являются подсолнух, хлопчатник, лен и соя. Подсолнух составляет свыше 75% общего объема производства растительного масла. Он относится к ботаническому семейст- ву астровых, цветки его собраны в соцветия типа корзинки. Плод — семена с прочной оболочкой, которая не раскрывается. Лучшие сорта подсолнуха имеют высокую урожайность (35...40 ц/га) и жирность (52...60%). Содержа- ние плодовой оболочки и шелухи составляет около 20%. Хлопчатник — вторая по значению масличная культура в мире, которая относится к семейству мальвовых. Цветы хлопчатника собраны в соцветия и созревают в разные периоды. После отделения хлопчатобумажного во- локна и обработки сырья на хлопкоочистительных заводах на поверхности семян остается еще некоторое количество короткого хлопчатобумажного пу- ха-волокна и подпушника. В средневолокнистом сорте оно достигает 10...12%, в тонковолокнистом — 5...7%. Жирность семян — 22...24%, количество ше- лухи — 40...44%. Лен относится к семейству льняных. Его соцветия — типа кисти, плод — коробочка, которая содержит от одного до десяти семян. Урожайность — 7... 10 ц/га, жирность семян — 46...48%. Семена лена поступают на перера- ботку без отделения семенной оболочки. Соя относится к семейству бобовых, цветки собраны в соцветия типа кистей. Бобы-плоды содержат от двух до пяти семян. Жирность соевых се- мян составляет — 19...22%, количество шелухи — 5...10%. Растительное масло вырабатывают также из семян тыквы, томатов, косто- чек маслин, абрикос, персиков, яблок, вишен, винограда, слив, изо всех видов орехов, зародышей кукурузы, пшеницы и других зерновых культур. В последнее время изготавливают масло из рииака, который отличается незначительными затратами на выращивание, стабильной урожайностью (15...20 ц/га), способностью очищать грунт от возбудителей болезней, высо- кой жирностью (45%) и широким рынком сбыта. Рипаковое масло по составу приравнивают к маслу из маслин. Перспективным является также получе- ние масла из сои, поскольку площади для ее выращивания постоянно воз- растают. Растительные масла должны отвечать требованиям Государственных стандартов. В зависимости от способа обработки масла делятся на виды:
428 Раздел 21 рафинированное. дезодорированное и недезодорированное: гидратирован- ное высшего, первого и второго сортов: нерафинированное высшего, пер вого и второго сортов. В торговую сеть и на предприятия питания в основ ном поставляется рафинированное дезодорированное подсолнечное масло. Рафинированные масла, дезодорированные и недезодорированные, а так же гидратированные высшего и первого сортов должны быть прозрачными, чистыми и без осадка. Для гидратированного масла второго сорта и нера- финированного масла допускается слабое помутнение, вызванное наличи ем в масле воска и воскоподобных веществ. Рафинированное дезодорирован- ное масло должно иметь приятный вкус, лишенный индивидуальности, без специфического запаха. Недезодорированное масло и гидратированное высшего и первого сортов должно иметь вкус и запах, присущий подсол- нечному маслу, без посторонних запахов, привкуса и горечи. Такие же тре- бования по запаху и вкусу предъявляются и к нерафинированному маслу высшего и первого сортов. В маслах преобладают ненасыщенные жирные кислоты (олеиновая, ли- ноленовая, линолевая - 70...80%) и в меньшем количестве — насыщенные (пальмитиновая, стеариновая — около 15...30%). Кислотный состав некото- рых масел приведен в табл. 21.1. Таблица 21.1 Кислотный состав растительных масел, % Кислота Масло подсол- нечное соевое оливковое кукуруз- ное льняное тыквен- ное Пальмитиновая — 6 9 15 12 И Стеариновая 9 4 2 5 12 5 Олеиновая 39 32 82 24 9 23 Линолевая 46 49 4 61 16 62 Линоленовая — 10 - — 52 0,8 § 21.2. Технология растительного масла Производство растительного масла состоит из многих технологических операций, во время которых в сырье и полуфабрикатах происходят сложные физико-химические процессы. Принципиальная технологическая схема пе- реработки масличного сырья показана на рис. 21.1. Семена масличных растений после сбора урожая поступают с влажностью, которая большей частью превышает допустимые значения для хранения
Технология пищевых продуктов 429 и технологической переработки. Наиболее распространенным способом сни- жения влажности семян является конвективная сушка, во время которой происходит нагревание семян с помощью сушильного агента и удаление вла- ги (на шахтных и барабанных сушилках смесью воздуха и дымовых газов). Для повышения эффективности работы шахтных сушилок применяют ре- циркуляционные, комбинированные способы сушки и сушку с предыдущим подогревом зерна. Запасы жира в тканях масличных семян и плодов распределены нерав- номерно: основная часть жира сосредоточена в ядре семян — зародыше и эн- досперме. Плодовая и семенная оболочки содержат небольшое количество масла. В связи с этим, во время переработки многих масличных культур и плодов от основной жиросодержащей ткани ядра необходимо отделить маложировые внешние (плодовые и семенные) оболочки семени. При этом повышается жирность перерабатываемого сырья, увеличивается произво- дительность технологического оборудования, возрастает количество извле- ченного масла. Отделение оболочки от ядра состоит из таких операций: разрушение по- кровных оболочек семян (шеретование) с последующим разделением полу- ченной смеси на ядро и шелуху с помощью потока воздуха. Плоды и семе- на шеретуют разными способами в зависимости от физико-механических свойств оболочки и ядра. Важнейшее требование к машинам для шеретова- ния семян состоит в том, что разрушение оболочки не должно сопровож- даться разрушением ядра. Для выделения масла из семян или ядер нужно разрушить их клеточную структуру. Конечным результатом процесса измельчения является переведе- ние масла, содержащегося в клетках семян, в состояние, необходимое для по- лучения конечных продуктов. Необходимая степень измельчения сырья дости- гается механизмами, которые измельчают, раздавливают и растирают семена или ядра. Измельчение осуществляют, в основном, на вальцовых станках. Полученный после измельчения материал (шрот) характеризуется очень большой удельной поверхностью. Кроме разрушения клеточных оболочек, во время измельчения нарушается также структура жиросодержащей части клетки, значительная часть жира освобождается и адсорбируется на поверх- ности частичек шрота. В целом, хорошо измельченная масса должна состо- ять из однородных по размерам частичек, не содержать целых неразрушен- ных клеток, при незначительном содержании очень мелких частичек. Для измельчения растительного сырья применяют вальцовые станки, рабочими частями которых являются пять пар вальцов, размещенных друг над другом по вертикали (верхние валки — рифленые, остальные - гладкие). Получение масла из шрота осуществляется прессованием в сочетании с экстракцией.
i30 Раздел 2 1 'M(U la 1 i ( )чшил i lie ( min <> i при\iec<-it i ()i делен не и ice ivxii (провеиванием ) llh ..........* ... 11 imi . ii.'iciiiK ядра. 11,1.M< . iBUct1111 -В ядр,, В. iai (о (‘ii. юная <lopaot>i па (iipoaxHpiiBaHiic ) I leiiocpe.ici net им >e jkci pai ированис рас i Hie. ii, hoi <> j мае. ia ---------,------------1 <! )| I 11 я р.' 1 Н - ►1 рас Hi I с. । |,цо|о -- ма<'. ia I ipi-ccoHaiiiie ijf Макух змс. ычение (дробление) маь\ \п у Макуха На реализацию Рис. 21.1. Принципиальная технологическая схема переработки масличного сырья Растительное масло Масло, адсорбированное в виде пленок на поверхности частичек измель- ченных ядер, удерживается поверхностными силами. Для аффективного выделения масла необходимо эту связь ослабить. Для этого используют ги- дротермическую или термическую обработку трота. Во время увлажнения
Технология пищевых продуктов 431 и последующей гермической обработки iiipoia ос iao. оипся связь . шпилов с н< липид! ioii часияо семян, белками, ушеводами и жир нерехо.ин в огне капель- но свободное1 сое' гояние, его вязкое"! ь заметно снижается. .Затем шрот натре вают до более высокой температуры. <>г<> влажность при атом уменьшается и одновременно происходит частичная денатурация белков, что изменяе'1 пластические свойства шрота. 'Гак, под действием влаги и тепла шрот пзме няет свои физико-химические свойс тва и превращается в массу с легко разде- ляющимися компонентами. В производственных условиях процесс приготовления такой массы зак- лючается в: увлажнении шрота и подогревании его до температуры 60" по- сле увлажнения влажность должна быть не выше 8...9°<>. Затем нагреваю! шрот до 105 С и подсушиваю! его. Конечная влажность обработанного шро та для подсолнуха составляет 5..,6'!<>. 111 рот с такими характеристиками обеспечивает эффективное выделение масла. Для получения масла применяю! барабанные или шнековые пресса. Шнековый пресс состоит и т нитателя. разборного ступенчатого цилиндра, ножей и шнекового ва.ia. Стенки пзгоювлены из с гальных пластин, заклю- ченных в каркает' цилиндра аак, чю между пласiинами образуются узкие щели для выхода oi прессованного масла. II 1нсковый вал постои г из отдельных винтовых колец, разделенных подлине промежуточными цилиидрическими или коническими ко.шцами. Шрот поступает в приемочную часть ступенчатого цилиндра шнека через питатель, витки шнека захватывают его и перемещают вдоль ступенчатого цилиндра к выходному отверс тию. Шнековый пресс развивает максималь- ное давление .30 мПа. Продолжительность пребывания шрота в шнековом канале под давлением зависит от типа пресса и изменяется в пределах от 100 до 200 с. Прессовым способом невозможно достичь полного обезжиривания шрота. Более эффективным способом, обеспечивающим полное выделение масла, является экстракционный. Шрот перед поступлением на экстрагирование подвергают обработке с целью придания его структуре формы крупки, гра- нул или лепестков, что обеспечивает максимальное выделение масла раство- рителями. Обработку шрота проводят в такой последовательности: грубое измельчение жмыха, затем более тонкое измельчение на вальцевых и дру- гих дробилках, которые обеспечивают макуховую крупку. Перед получением лепестков крупку увлажняют и подогревают для повышения пластичности, потом крупка поступает на плющильный станок, на котором получают маку- ховые лепестки толщиной 0,25...0,5 мм. Получение лепестков возможно также во время непосредственного экстрагирования из высококачественного се- мени, например сои, которая поступает на экстрагирование в виде так назы- ваемого сырого лепестка.
432 Раздел 21 Как растворитель для экстрагирования масла применяют бензин марки. А и Б и гексан. Бензин и гексан химически инертны и нс подвергаю! кор розни аппаратуру, но они пожаро- и взрывоопасны, а также токсичны. По- этому работа экстракционных отделений завода строго регламентируется соответствующими нормами и правилами. Растительное масло чаще всего экстрагируют способом погружения мате риала в растворитель или ступенчатым орошением с перемешиванием мате риала и растворителя. В процессе экстрагирования погружением масло из жироматериала полу- чают прохождением его через поток растворителя противоточным методом, во время которого растворитель и материал непрерывно перемешиваются. Преимущество экстрагирования погружением над другими способами заключается в высокоэффекд ивности и небольшой продолжительности процесса обезжиривания, в простоте конструкции экстракционного аппа- рата и высоком коэффициенте использования его геометрического объема. При этом способе экстрагирования исключена возможность образования в аппаратах взрывоопасных смесей воздуха и растворителя. Недостатками экстрагирования погружением являются низкая концент- рация конечного продукта, значительное содержание в нем примесей, боль- шие габариты экстракторов по высоте. По способу погружения работает вертикальный шнековый экстрактор типа НД-1250. Во время экстрагирования ступенчатым орошением непрерывно переме- щается только растворитель, а экстрагируемый материал остается в покое, в одном и том же объеме, масса которого перемещается в ковше или на по- движной ленте. Экстрагирование шрота способом ступенчатого орошения обеспечивает получение масла повышенной концентрации, очищенного за счет самофильт- рования сквозь слой материала. Несмотря на некоторые недостатки (значительная продолжительность экс- трагирования, невысокий коэффициент использования геометрического объе- ма) аппарата и возможность образования взрывоопасных концентраций сме- сей пара, растворителя и воздуха внутри установки, экстракторы, работающие по способу орошения, широко используются на современных предприятиях. В производстве операции по отгонке растворителя называют дистилля- цией мисцеллы. Оборудование для двухступенчатой дистилляции состоит из пленочного дистиллятора, который работает под атмосферным давлением, и второго дистиллятора, который работает под остаточным давлением 7 кПа. Мезга, выходящая из экстрактора, содержит от 20 до 30% растворителя, окон- чательная очистка производится нагреванием в аппаратах-вываривателях (тостерах) с помощью острого пара. При этом достигается денатурация бел- ков и инактивация посторонних веществ. Мезга, которая подается на хранение,
я Технология пищевых продуктов 433 должна иметь влажность в пределах 3.5...9*'<>, а ее температура не должна пре* вышать 4(Г С. Содержание растворителя в мезге не должно бы i ь больше О, Г<>. ферропримессй не больше ().() 1 “о. Растворитель, который выводится из масла и шрота, регенерируется кон- денсацией из парогазовых смесей в теплообменниках-конденсаторах. В сырых маслах всегда содержатся разнообразные примеси, ко торые услож- няют их переработку и снижают качественные показатели полученной про- дукции. Часть этих примесей выводится из клеток семян под действием тепла, давления и органического растворителя. Поэтому в товарном масле всегда есть фосфолипиды, воск, красители и продукты гидролиза этих ве- ществ (свободные жирные кислоты, диглицерин и прочие вещества). В полученном из семян масле есть также продукты окисления разных соединений липидного происхождения. Количество продуктов гидролиза и окисления липидов в масле зависит от качества семян, поступающих на переработку, и интенсивности технологического процесса. Кроме раствори- мых веществ, товарное масло содержит и механические примеси - частички мезги, жмыха или шрота. § 21.3. Рафинирование масла Очистка масла от сопутствующих примесей называется рафинировани- ем. Во время проведения рафинирования необходимо не только выделить нежелательные вещества, но и сохранить все ценные компоненты, содержа- щиеся в жире, не допуская их потерь и распада. Современные способы рафинирования масла разделяют на физические (отстаивание, центрифугирование, фильтрование), химические (гидратиро- вание, щелочное рафинирование) и физико-химические (адсорбционное ра- финирование, дезодорирование). Выбор способа рафинирования зависит от состава и количества примесей, их свойств и назначения масла. В большинст- ве случаев для полного очищения масла объединяют несколько способов. Твердые примеси (частички мезги, шрот и жмых) выделяют из масла от- стаиванием в механизированных гущевых ловушках-отстойниках, с помо- щью специальных центрифуг непрерывного действия, а также фильтрова- нием на рамных фильтр-прессах. Для очистки масла от взвешенных примесей и воды эффективным являет- ся способ центрифугирования с помощью саморазгружающихся центрифуг. Для удаления осадка, который содержится в маслах, широко применяют фильтрование на фильтр-прессах. В процессе фильтрования жидкость про- ходит сквозь скважины фильтровального материала, а взвешенные частички задерживаются на поверхности материала. 28-8-913
434 Раздел 21 Xi i.M 11 чесы к. способы рпф| I ii 111)()c,ai n ci 11рп мн in i< > i ся доя выдс. юнпя из мас- ла свободных жирных кис.юг. фосфолипидов, белков, слизи и некоторых других вещеетв. Одним из перспективных способов химической очистки жиров является гидратирование (изъятие примесей с помощью воды), что дает возможность выделить из масла вещества с гидрофильными свойствами, в первую очередь, фосфолипиды. Фосфолипиды являются пенными питательными и биологичес- ки активными веществами с антиокисли тельными свойствами. Однако во время хранения масла они образую т осадок, который затем легко разлагается. Наличие его в масле усложняет также дальнейшее проведение ряда технологических опе- раций. Поэтому необходимо изъять их из масла гидратированием, а потом ис- пользовать в пищевых и кормовых продуктах в виде самос тоя тельного материала. Во время гидратирования масло обрабатывают водой в струйном смесите- ле типа экжектора, в котором обеспечивается ин тенсивное смешивание масла и воды. Эту смесь (для подсолнечного масла температура воды составляет 45...60° С) подают в коагулятор, где происходит формирование гпдратацион- ного осадка в виде хлопьев, которые йогом отделяют в отстойнике непрерыв- ного действия. Гидратациониый осадок из нижней части отстойника непрерывно пода- ется в ротационно-пленочный аппарат для сушки. Осадок равномерно распре- деляется с помощью лопастей ро тора на внутренне!] поверхности аппарата. Ротор вращается со скоростью 800 мин Г Давление в аппарате - 5,0...8,0 кПа. Температура осадка — 60...70° С, время сушки составляет 2 мин. В этих усло- виях влажность гидратацпопного осадка снижается с 35 до 2%. Высушенный фосфатидный концентрат подают на фасование в металлические банки. Гидратированное масло для обезвоживания подают в сушильно-деаэраци- онный распылительный аппарат, где масло рассеивают с помощью форсунков в вакууме. Влага испаряется, а капли высушенного масла попадают на контакт- ные поверхности, где они дополнительно обезвоживаются в тонком слое. На- чальная влажность масла - 0,2%, конечная — 0,05%, температура - 85...90° С. Гидратированное подсолнечное масло должно быть также освобождено от воска и воскоподобных веществ. Для этого масло вымораживают, то есть охлаждают сначала до 20° С, а потом — до 10...12° С и направляют в экспози- тор — цилиндрический аппарат, оснащенный рамной мешалкой с замедлен- ным вращением, где в течение 4 ч происходит кристаллизация воска. Одновре- менно из масла изымают фосфоросодержащие вещества — негидратируемые фосфолипиды. Немного подогретое масло (до температуры 18...20° С) с экс- позиторов подают на рамные фильтр-прессы. Такая операция вывода воска и воскоподобных веществ из масла называется вымораживанием. Для нейтрализации свободных жирных кислот масло обрабатывают ще- лочью. Реакция проходит с образованием нерастворимых в масле солей
Технология пищевых продуктов 435 (мыла). Они выпадаю! is осадок, 'lacinaiio .saxisaсынам с сооой разнообраз- ные примеси: красители, белки, с.in.se. Щелочное рафинирование сопровождается ,акжс частичным распадом нейтрального жира, который нежелателен, так как уменьшает выход рафи- нированном) масла. Скорое ть рафинирования, эффективность образования стоков, их структура и величина потерь нейтрального жира зависят от кис- лотности масла, характера и количества примесей, концентрации щелочи, температуры и условий проведения щелочного рафинирования. Гидратированное вымороженное подсолнечное масло поступает в нижнюю часть нейтрализатора непрерывного дейс твия, заполненного рас твором ще- лочи. Здесь с помощью перфорированного распределителя масло в виде ка- пель диаметром 2 мм распределяется в растворе и медленно поднимается на его поверхность, поскольку плотность масла ниже, чем плотность водного раствора щелочи. Благодаря равномерному распределению масла в раство- ре щелочи, происходи! нейтрализация свободных жирных кислот. С поверхности раствора щелочи масло направляют в сушильно-деаэра- ционный аппарат, который предварительно обрабатывают раствором лимон- ной кислоты и промывают водой. После щелочного рафинирования цве т масла ухудшае тся, так как обработка щелочью, а также частичная сорбция пигментов стоком снижают цвет масла. Вместе с тем, такие жирорастворимые пигмен ты, как каротиноиды и хлорофил- лы, в значительном количестве сохраняются и после нейтрализации масла. Для отбеливания масла используют активированную бентонитовую глину, основными компонентами которой являются алюмосиликаты А12О3 и SiO2. В их состав входят также щелочные и щелочноземельные металлы. Активированную глину вносят в масло в количестве до 2,0...2,5% от его массы (для хлопчатобумажного масла дозу увеличивают до 4...5%). В неболь- шом количестве для осветления масла используют активный уголь (в смеси с глиной или самостоятельно). Одновременно с отбеливанием в масле про- исходят нежелательные процессы изомеризация жирных кислот и сни- жение стабильности отбеленного масла во время хранения. Процесс отбеливания масла характеризуется созданием суспензии масла и активированной глины. Основная часть масла (3/ 4 от общего количества) поступает в аппарат, где масло, попадая на дно вращательного диска, рассе- ивается и контактирует с распыленной! на верхнем диске аппарата суспен- зией. Распыленная суспензия и масло в виде тонкой пленки стекают в ниж- нюю часть аппарата, где интенсивно перемешиваются. Аппарат работает под вакуумом. Окончательное отбеливание масла осуществляют в другом аппарате, где смесь суспензии поступает на фильтрование. Обогрев ведут глухим па- ром под вакуумом под остаточным давлением 3,9 кПа. Продолжительность
436 Раздел 21 окончательного отбеливания сое гавляет 30 мин. Масло из осадка, получен ного после фильтрования, отделяют обработкой осадка водяным паром. Для удаления веществ, придающих маслу специфический вкус и запах (ненасыщенных углеводородов, низкомолекулярных кислот, альдегидов, кетонов, естественных эфирных масел и т. н.), применяют дезодорирование. Частично эти соединения выводятся из масла на предыдущих этапах рафи- нирования. Дезодорирование — это дистиллирование указанных соедине- ний из масла водным паром при высокой температуре и низком давлении. Перед дезодорированием масло рафинируют щелочью, отбеливают, подо- гревают до температуры 60° С и подают в деаэратор, где оно рассеивается в вакууме и подогревается в пленке на поверхности змеевиков до оптималь- ной температуры. После деаэратора масло подогревают до 150... 160° С и по- дают в дезодоратор для устранения посторонних запахов. Продолжительность пребывания масла в дезодораторе составляет 25 мин при давлении 50 Па. § 21.4. Технология маргарина Маргарин представляет собой физико-химическую систему, один из ос- новных компонентов которой — вода (дисперсная вода), распределяется в другом — масле (дисперсионная фаза) в виде мелких долек, образовывая эмульсию типа «вода в масле». По составу, свойствам и питательности маргарин — высококачествен- ный пищевой продукт, почти равноценный сливочному маслу. В его состав входят гидрированные растительные масла, молоко, соль, сахар, фосфоли- пиды и эмульгаторы. Стойкость маргарина в процессе обработки, хранения и потребления обусловлена наличием эмульгаторов — веществ с поверхно- стно-активными свойствами, которые стабилизируют эмульсию «вода в масле». Маргарин употребляют в хлебопекарной и кондитерской промышлен- ностях, кулинарии, в производстве пищевых концентратов, а также непо- средственно в пищу. В состав жировой основы, например молочного маргарина, кроме расти- тельной саломассы, входят твердые (комнатной температуры) кокосовое и пальмоядровое масло, жидкое растительное масло. Жировая основа марга- рина должна иметь температуру плавления 27...38° С, твердость — 3...13 кПа и содержать 13...22% твердых глицеридов при 20° С. Кроме маргарина, промышленность выпускает жиры кондитерские: для шоколадных изделий, конфет, ванильных и прохладных начинок; жиры кулинарные: гидрожир кулинарный, комбижир растительный, комбижир
Технология пищевых продуктов 437 животный, комбижир свиной и маргогуселин; жиры для пищевых концен- тратов: гидрожир легкоплавкий с повышенной твердостью: жир порошко- образный; жир для булочных изделий! (хлебопекарский жир с фосфолипида- ми); заменитель масла какао и т. и. Сырье для производства маргарина разделяют на жировое и нежировое. Жиры и масла, используемые для производства маргарина, не должны иметь запаха и вкуса, обладать светлой окраской! и низкой кислотностью. В про- изводстве маргарина широко используют подсолнечное и хлопчатобумаж- ное, а также соевое, кокосовое, арахисовое и некоторые другие масла. Жи- вотные жиры (воловий, бараний!, костное сало) входят в состав кулинарных жиров. Гидрированные жиры — главный компонент в рецептуре жировой основы маргарина (до 85%). Они должны иметь белый цвет, чистый вкус и низкое кислотное число. Нежировое сырье предназначено для улучшения вкуса и запаха маргарина и его биологической ценности. Основным компонентом нежировой части маргарина является коровье молоко, которое придает маргарину вкус и за- пах. Используют молоко цельное без лишнего привкуса и запаха, с содержа- нием сухого остатка не меньше 3%, а также сухое цельное молоко. Кухонная соль добавляется для улучшения вкуса и как консервирующее средство. Сахар-песок улучшает вкус и способствует образованию золотистой пленки на поджариваемых продуктах. Для придания маргарину светло-желтого цвета, как у сливочного масла, к нему добавляют жирорастворимые пищевые естественные красители (син- тетические красители не допускаются). Для этого используют масляный раствор каротина, а также красители, которые получают из томатов, семян аннато и из шиповника. Затраты красителя — 1,6 кг на 100 кг маргарина. Для повышения биологической ценности маргарин обогащают жирора- створимыми витаминами А и D. Как ароматизатор используют соединения, в состав которых входит диацетил. Для повышения стойкости во время хранения и для уменьшения окислительных процессов к маргарину добав- ляют консерванты: аскорбиновую, цитриновую и бензойную кислоты. Все используемое сырье должно отвечать требованиям, соответствующим Государственным стандартам. Молоко пастеризуют при температуре 80...85° С. После пастеризации одну часть молока заливают в емкости (танки), откуда его берут для производства маргарина, а вторую часть молока заквашивают, для чего его заливают в спе- циальные ванны. Здесь молоко выдерживают в горячем состоянии, а потом охлаждают до температуры заквашивания (24...28° С). В ванну добавляют 2...5% технической закваски — культуру молочнокислых бактерий. В резуль- тате их жизнедеятельности образуется молочная кислота, при накоплении ко- торой молоко сквашивается. При сквашивании молока образуется также
438 Раздел 21 небольшое количество продуктов брожения, в частности дианетила. который придает молоку, а потом и маргарину специфический молочнокислый запах. На заводы культура молочнокислых бактерий поступает в виде сухой, жидкой закваски или на твердой основе. Из этих заквасок поэтапным пере- севом бактерий готовят техническую закваску для заквашивания молока. Процесс заквашивания длится 10... 12 ч. После образования так называемого сгустка молоко охлаждают и выдерживают для созревания 1...2 ч, не пере- мешивая. После вызревания молоко охлаждают и перемешивают. Ванны для заквашивания изготавливают емкостью 800...2000 л из нержа- веющей стали и снабжают мешалками маятникового типа. Молоко также заквашивают в емкостях других типов: цилиндрических, вертикальных. Для обеспечения стойкости маргарина и предотвращения его рассло- ения на исходные компоненты (вода и жировая часть) при довольно интен- сивном тепловом и механическом влиянии к нему добавляют пищевые эмульгаторы — органические соединения класса сложных эфиров, молекулы которых состоят из полярной (гидрофильной) и неполярной (липофиль- ной и гидрофобной) частей. Адсорбируясь на границе раздела фаз «мас- ло - вода», они образовывают мостики, соединяющие эти два вещества, ко- торые не способны взаимно растворяться или смешиваться с образованием однородной смеси. В маргариновой промышленности в качестве эмульгаторов применяют фосфолипиды (фосфатиды) и моноглицериды в определенных пропорциях. Технологический процесс получения маргарина методом переохлаждения состоит из таких операций: хранение и темперирование дезодорированных жиров; подготовка молока; подготовка воды, соли, сахара, эмульгатора, кра- сителя и витаминов. Подготовка эмульсии маргарина осуществляется в смесителе (турбинного, винтового, пропеллерного или обычного типа), который представляет собой емкость с лопастными мешалками. Здесь об- разуется грубая эмульсия, поступающая в гомогенизатор, где она обрабаты- вается, в зависимости от рецептурного набора под давлением до 0,125 мПа и выходит в виде тонкой дисперсной эмульсии. Затем идет охлаждение (пе- реохлаждение) эмульсии в охладителе и кристаллизаторе — полой трубе диаметром 100...150 мм. Гомогенизатор — это плунжерный насос высокого давления со специаль- ным гомогенизирующим вентилем. В нем есть маленькое отверстие-щель, через которое выталкивается грубая эмульсия маргарина, поступающая из смесителя под давлением 0,125 мПа; шарики эмульсии измельчаются и она гомогенизируется. Давление гомогенизации регулируют, изменяя нажим пружины винтовым регулятором. Охладитель состоит из нескольких оди- наковых секций (чаще трех) в зависимости от производительности обору- дования.
Технология пищевых продуктов 439 Каждая секция содержит цилиндр из хромированной стали, окружен- ный рубашкой для хладагента (жидкого аммиака). В середине цилиндра размещен барабан (частота вращения близка 500 мин ). на поверхности ко- торого установлены ножи-скрепки. Во время вращения ножи-скрепки сни- мают и перемешивают слои эмульсии, которая застывает и под давлением 1,5...2,0 мПа из гомогенизатора подается в зазоры между стыками цилиндра и барабана. Проходя последовательно сквозь цилиндры, эмульсия при тем- пературе 10... 16° С поступает в кристаллизатор, образовывая уплотненную пластическую массу маргарина. Из кристаллизатора маргарин подается на формировочно-пакетирую- щие автоматы, которые фасуют его в пачки по 200...250 г, а потом — в устройст- во для укладывания в картонные коробки. Маргарин, кондитерские и кулинарные жиры хранят в холодильных каме- рах при температуре О...2° С и относительной влажности воздуха не больше 80%. Транспортировать эти продукты при температуре внешнего воздуха, выше 12° С, разрешается только в рефрижераторах. Качество маргарина долж- но отвечать требованиям действующих Госстандар тов. Все столовые и молоч- ные маргарины должны содержать жира не меньше 8%, шоколадный и кофей- ный — не меньше 62...65%, количество воды — не больше 17%. Маргарин должен иметь чистый вкус и запах, подобный вкусу и запаху сливочного масла. Консистенция его должна быть однородной и пластичной, цвет одно- родный по всей массе: светло-желтый для окрашенного и белый для неокра- шенного маргарина. Во время жарки маргарин не должен разбрызгиваться. Контрольные вопросы: 1. Сырье для производства масла и его свойства. 2. Ассортимент масла и показатели его качества. 3. Технологическая схема извлечения масла из подсолнуха прессовым ме- тодом. 4. Технология получения масла экстрагированием. 5. Способы рафинирования масла. 6. Производство маргарина. 7. Состав и показатели качества маргарина.
440 Раздел 22 Раздел 22. ТЕХНОЛОГИЯ БАНОЧНЫХ КОНСЕРВОВ ИЗ РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ § 22.1. Сырье для производства консервов, ассортимент продукции и способы консервирования Основной целью переработки овощей, фруктов, ягод и другого расти- тельного сырья является изготовление пищевых продуктов с продолжитель- ным сроком хранения. Несмотря на сравни гельно небольшое содержание сухих вещес тв, плоды и овощи очень богаты питательными и биологически активными веществами. Больше всего сухих веществ содержится в фруктах и ягодах 10...20%. в отдельных сортах винограда — до 25%, в овощах — менее 4%, но в некото- рых (зеленый горошек, кукуруза) — до 20%. Содержание белков в плодах и овощах в среднем составляет около 1,5%. углеводов — до 90% (относительно сухих веществ). Плоды и овощи содер- жат также небольшое количество жиров, они богаты витамином С, в мень- шем количестве — витаминами группы В. Витамин А в свободном виде и в виде пигмента каротина, предшественника витамина А, в овощах, фрук- тах и ягодах встречается довольно часто. Для питания человека существенное значение имеют и другие вещества: органические кислоты, минеральные и дубильные вещества, ферменты, эфирные масла и т. и. Ассортимент консервов из растительного сырья разнообразен. Только в на- шей стране производят более 500 наименований консервов. Сюда входят то- матопродукты, соки, компоты, джемы, конфитюры, овощные консервы и т. п. Овощные консервы натуральные — измельченные, пюреобразные и целые (неизмельченные) овощи. Такие консервы изготавливают из капусты, зелено- го горошка, кукурузы, фасоли, свеклы, моркови и других корнеплодов; щаве- ля, шпината, картофеля и т. п. Закусочные — готовые к употреблению консер- вы (перец, огурцы, баклажаны и помидоры всех видов, овощные салаты). Овощные соки — это клеточный сок томатов, моркови, свеклы, кваше- ной капусты и т. п. Плодовые натуральные соки (с сахарами и без них) полу- чают из всех видов семенных и косточковых плодов и ягод с мякотью. Томатные консервы — соусы, томат-пюре, томат-пасты. Блюда для обе- дов и заправки к первым блюдам - смеси пищевых продуктов из овощей. Фруктово-ягодные консервы — компоты из свежих фруктов и ягод, дыни и ревеня в сахарном сиропе (десертные блюда), а также плодово-ягодные приправы — пасты и соусы.
Технология пищевых продуктов 441 В зависимости от способов реализации, принципов сохранения питатель- ных веществ, методы консервирования плодов и овощей разделяют на фи- зические, химические, микробиологические и комбинированные. К физическим методам относя т: тепловую обработку, ионизирующее из- лучение, охлаждение и замораживание, обезвоживание и термическую об- работку. Тепловым способом консервируют плоды, фрукты, ягоды и овощи в гер- метически закупоренной таре. С повышением температуры сначала угнета- ется жизнедеятельность микроорганизмов, а с нагреванием свыше 70° С они гибнут. При этой температуре сохраняют жизнедеятельность лишь споро- носные микроорганизмы, для полного ингибирования которых необходимо нагревать продукты до 110... 130° С и выше в зависимости от вида микроор- ганизмов. Нагревание плодов и овощей до 100° С называют пастеризацией, назначе- ние которой — угнетение вегетативной формы патогенных неспороносных микроорганизмов. В связи с тем, что споры микроорганизмов при этом не гибнут, пастеризованные продукты имеют ограниченный срок хранения. Различают короткую (при температуре 85...90° С в течение 0,5... 1,0 мин) и продолжительную (при температуре около 65° С в течение 25...30 мин) формы пастеризации. Нагревание продуктов до 100° С и выше называют тепловой стерилиза- цией, которую проводят в стеклянной или металлической герметически за- крытой таре, помещенной в непрерывно действующий стерилизатор или автоклав. Стерилизация уничтожает все формы микроорганизмов и споры, обеспечивая при этом длительное хранение готовых целевых продуктов. Сте- рилизацию, как правило, проводят после герметического закрытия тары с полуфабрикатом, но ее можно осуществлять и при расфасовке. Периоди- ческая стерилизация в автоклавах более надежная, но требует громоздкого аппаратурного оформления. Непрерывные стерилизаторы сложны по кон- структивному оформлению и пригодны только для одного вида тары. Используют в промышленности и непрерывное асептическое консервиро- вание пастообразных продуктов в потоке с последующей герметичной упа- ковкой тары. Асептическое консервирование осуществляют в специальных теплообменниках — стерилизаторах. Во время асептического консервирования полуфабрикат нагревают до тем- пературы 115...130° С, быстро (в течение 40...80 с) охлаждают до 25...30° С и немедленно расфасовывают в герметическую тару. Консервирование с помощью ионизирующих лучей состоит в том, что мик- роорганизмы гибнут под действием электронов с высоким запасом энергии, полученным в специальных ускорителях, или под действием гамма-лучей, которые выделяют радиоактивный кобальт. Эффект стерилизации зависит
442 Раздел 22 от дозы излучения, свойств объема излучения и др\1 их факторов. Сорби- новая кислота используется в концентрациях (),()5...(). ГС для консервирова- ния плодовых соков, джема и варенья. Сахар и соль повышают осмотическое давление, замедляют жизнедея- тельность микроорганизмов. Во время приготовления джемов, повидла, ва- ренья и других продуктов на 1 кг плодов и ягод берут в среднем 1 кг сахара. Во время варки этих продуктов часть влаги испаряется, и концентрация су- хих веществ достигает 60...65ио, при которой микробы не размножаются. Сегодня широко применяют антибиотики — химические вещества, об- разуемые микроорганизмами и имеющие способность сдерживать рост и уничтожать бактерии. Эффективным консервантом для плодов и овощей является белый кристаллический порошок низин, который встречается в растворенном виде в молочных продуктах и квашеных овощах. Низин смягчает режим консервирования, он безвреден и используется совместно с термообработкой. Микробиологические методы консервирования базируются на образова- нии в продуктах соединений, которым присуща консервирующая способность. Для этого чаще всего используют молочнокислые бактерии, которые во вре- мя сбраживания сахара выделяют в окружающую среду молочную кислоту, сдерживающую развитие других микроорганизмов. Молочная кислота при концентрации 0,5% тормозит деятельность многих вредных микроорганиз- мов, но не тормозит развитие дрожжей и плесени. Консервирующее дейст- вие имеет и этиловый спирт, который выделяется при сбраживании сахара дрожжами. Молочнокислое и спиртовое брожения происходят в процессе закваски овощей и замачивания плодов. При этом может накапливаться до 0,5...0,7% этилового спирта, который не препятствует развитию молочнокислых бак- терий, но заметно улучшает вкус готовой продукции. При низких температурах (2...4° С) тормозится деятельность молочно- кислых бактерий, плесени и других микроорганизмов, однако при этой тем- пературе дрожжи малоактивны. Для повышения их активности температу- ру окружающей среды во время заквашивания и брожения поддерживают на уровне 18...25° С. После накопления достаточной концентрации кислоты заквашенные овощи и плоды хранят при более низких температурах. Комбинированные методы консервирования предусматривают различные варианты: физические, химические и микробиологические. В зависимости от способа консервирования используется соответствующая герметическая металлическая и стеклянная тара: банки, тубы, бутылки, бу- тыли, в которые расфасовывают продукты и подвергают их тепловой обработке. Применяется также негерметическая тара — деревянные бочки и ящики, кар- тонные коробки, бумажные пакеты и мешки. Жестяная тара изготавливается
Технология пищевых продуктов 443 непосредс гвенно на консервных заводах, a др) 1 ио виды на специализиро- ванных предприятиях. В последнее время некоторые пастообразные продук- ты расфасовываюi в а.номпниевые губы. в паке! ы из по.нюги.iciia и других экологически чистых полимеров. § 22.2. Технологические процессы при консервировании В состав консервных предприятий входя т томатные1, овощные, соковые и другие цеха основного производства (отдельные технологические линии). Вспомогательные и подсобные цеха обеспечивают основное производство сырьем, тарой, паром, холодом, электроэнергией, холодной и горячей водой, вспомогательными материалами и др. Сюда входят склады сырья п готовой продукции, иногда цеха и пункты, которые размешаются за пределами ос- новного предприя тия. Каждая технологическая линия имеет такие основные участки: подготовка к переработке, тепловая обработка продукта, расфасовка тары, закатка, стерилизация, обработка банок и оформление товарного вида. Эта технология наибольшей! мерой отображает и некоторые особенности производства баночных консервов. Приведенная на рис. 22.1 принципиально-технологическая схема вклю- чает некоторые функции веиомогательных служб и цехов, то есть изготов- ление и подготовка тары, приготовление соусов, рассолов и сиропов, а также хранение сырья и готовой продукции. Хранение сырья и готовой продук- ции — начальная и конечная стадии производства и непосредственно в тех- нологический процесс консервирования не входят. В зависимости от вида готовой продукции на каждом технологическом участке осуществляют разные или однотипные технологические операции, но это не изменяет нелевого назначения соответствующего участка. Особые отличия в технологии наблюдаются во время асептического кон- сервирования пастообразных продуктов, а также при консервировании суш- кой и замораживанием. Квашение и соление плодов и овощей также можно рассматривать как своеобразные способы консервирования. Для таких пред- приятий структуризация и технологические процессы будут другими. Во время подготовки сырья к переработке осуществляют такие техноло- гические операции: мойка, сортировка, инспекция, калибрование, обмолачи- вание (горошка), очистка от примесей, обрезание кончиков, измельчение, фар- ширование овощей и др. Сырье сортируют по разным признакам: степени зрелости и травмирования, величине, форме и т. и. Эти операции не на всех предприятиях механизированы, их часто выполняют вручную, а иногда объе- диняют с инспекцией, то есть отбраковкой непригодных плодов и овощей.
444 Раздел 22 Есть предпосылка для полной механизации и автоматизации процессов ин- спекции сырья (бобов, зерна, фруктов, ягод, овощей) с помощью фотоэлек- тронных устройств и компьютерной техники. 11рОД\'К! Рис. 22.1. Принципиально-технологическая схема изготовления баночных консервов Для мытья овощей, плодов, фруктов и ягод используют разные машины непрерывного элеваторного, лопастного, щеточного, барабанного и струйно- го действия, для очистки — машины с абразивными поверхностями, струйные паротермические печи, для калибрования — вибрационные или наклонные ситовые поверхности. Картофель и различные корнеплоды режут корнерезками разных систем на кубики размером 5x5 или 7x7 мм. Лук и капусту измельчают на шинко- вальных машинах, рабочим органом которых являются серпообразные ножи,
Технология пищевых продуктов 445 закрепленные спиралевидно на нержавеющем диске с прорезями. Через них выпадают измельченные полоски картофеля и овощей толщиной 3...7 мм. Для нарезания овощей кружками (огурцы, баклажаны, кабачки и т. и.) ис- пользуют специальные машины с дисковыми ножами. Применяют также ма- шины для высверливания капустных головок, обработки кукурузных по- чатков, отделения зерен. Для более тонкого измельчения плодов и овощей используют дробилки и протирочные машины. При производстве плодо- вых и овощных соков для отделения мякоти применяют специальные прес- сы и экстракционные аппараты. Бланшированием называют кратковременный нагрев плодоовощных и других полуфабрикатов до температуры 65...70° С и выше паром или го- рячей водой, к которым добавляют соль, специи и пищевые кислоты. Целевое назначение бланширования состоит в инактивации ферментов и вредных микроорганизмов, устранении летучих веществ, придании продукту приятных запаха и вкуса. Бланширование проводят периодически или непрерывно в бланшировочных котлах. Бланширование — это один из способов пастери- зации овощей, фруктов и ягод. Как самостоятельная технологическая опера- ция пастеризация применяется при изготовлении овощных и плодово-ягод- ных соков, зеленого горошка и т. п. Термическую обработку (обжаривание) применяют при изготовлении не- которых закусочных и обеденных консервов. Нарезанные овощи обжаривают в горячем масле при температуре 120... 160° С в течение 5...20 мин в зависимости от вида овощей и назначения готового продукта. Целью обжаривания явля- ется размягчение полуфабриката и придание ему приятного вкуса и арома- та. Обжаривание осуществляется в специальных механизированных паро- масляных аппаратах. В процессе обжаривания в пищевых продуктах происходят сложные физико-химические и биохимические преобразования, сопровождающиеся сложными окислительно-восстановительными реакция- ми с образованием карамелей и меланоидинов. Уваривание (выпаривание), которое предназначено для удаления из про- дуктов лишней влаги, проводят в испарительных аппаратах открытого типа или в специальных вакуум-испарительных установках при остаточном дав- лении 8...21 кПа и температуре кипения 60...90° С. Это обеспечивает высо- кое качество конечного продукта и дает возможность сохранить в нем все биологически активные вещества. Одновременно с этими операциями готовят тару, соусы, сиропы, специи, рассолы и другие добавки. Подготовка тары состоит в мытье стеклотары в специальных банкомоечных машинах с добавкой моющих средств, провер- ке жестяной тары на герметичность, отбраковке непригодных банок и т. п. Вкусовые и ароматические добавки вносят в консервы одновременно с плодами и овощами. Для компотов используют в качестве добавки сахарный
446 Раздел 22 С И ])( Hi ( . I \ ! i i Л ' ф i ! , I, I I ). ii I l< I i\ I , 1 i Ы i I '), -1 i > I 4 v > i 11 ( I i .4 \ : i.I : \ i !i1. I Ы 1 i\ M ) I li. t 'I > Bit \ pacci), в i 11 к в ди с в к >:i i> к и i11 ,\i ( (! \<11 iti ( i, .i, л । н >\i \ 11 ipi шi к \ \ тгпии Ki ie киы (ix овощным маринадам.) пар. В" время прнп 111 он. ц-пця вам сом н к, \ консервов И Hl К'О I ори,! \ ВИ.1ОВ консервпр! И'.аННЫл оосдснны.к 0.110.1 примени км м). iec с. 1ожн ые । io со. н'р/Кан ню ,1< )оавк'11 со\сы. ||.\ ioiobhi (щшлыш по спец на. ними i с.хно. ioiiiii и рсцеп I \ рс ( оуевк с ироны. рассо. i ы и раз.н,чныс .юоавки нмою i. в основном. вк\ со вое и арома I и чес кос значение. 11 \ i о i овя i в сиен на. i иных анчара i а.х с >ма- 1нрованным11 cicHKa.Mii н.ш С1снками из нержавеющей пищевой сга.т. I la le.xuo. ioi пческом счас i кс наполнения <ары осущес I в. ihioi расфасовал продукции и вакууммированпс. I’асфасовка включаю дозирование компоисн । ов но массе в зависимое i и о г вида консервов и емкоеi п iары. За. 11ibkv covca. мае. i а. рас i вора co. hi и i и i a.хари ioi о ci крона проводя i c i оч ное i вю дозирова- ния по массе * I ‘3. , (ня расфасовки жидких и ih i ы\ продувiов применяю i раз. щчныс авт o- мат пческие напомни re. hi. 3e. iciibiii i орошек и клжмрмзг в зернах расфасовы ваю1 в два приема: банки зано. шяют основным продутом, а потом додав. шют компоненты в жидком виде. Вакууммированпс перс, i зам порицанием 1ары 11ре шазначено для \стра- ненпя воздуха из банок. запомненных продуктом. iai< как кис. юрод воздуха отрицательно влияет на стойкость консервов во время хранения и являет- ся оксидан том. Остаточное давление в банках 60...87. а иногда 33 кПа. Во время теплового вакууммпроваппя незакрытые банки с продуктом пропус- кают сквозь специальный аппарат, где они в течение 8...10 мин барботиру- ются паром. При при готовлен и и компотов и некоторых других консервов барботирование заменяют заливкой продукта горячими сиропами, рассола- ми и соусами или заполнением банок заранее прогретыми продуктами. Во время механического вакууммпроваппя воздух устраняю т в вакуум-зака- точных машинах. Оба вида вакууммпроваппя час то объединяют. Герметическое закупоривание банок (стеклянных или металлических) осуществляют на специальных автоматических и полуавтоматических .за- каточных машинах. Они имеют сложные кинематические системы, отлича- ющиеся между собой для жестяных и стеклянных банок. Технологический процесс стерилизации состои т фактически из двух тех- нологических операций: загрузка и разгрузка банок. Стерилизация консервов осуществляется в специальных стерилизаторах непрерывного и периодичес- кого действия (автоклавы). Процесс стерилизации ведется ав томатически но заданной программе в те- чение 20...70 мин при температуре около 120е С. Производит ельность зависит от вида продукта и продолжительности стерилизации и составляет 200...500 стеклянных или жестяных банок в минуту.
Технология пищевых продуктов 447 Oopaooi ка ii ii|)ii.i<niiic i отовым нродхкчам тварною вида включао в себя мойку, сушку и пак. ноiк\ .ггикегок. Потом банки укладываю! is картинью. в ревя иные иди i io. 1 и. и иминовые коробки н закладываю i на хранение. ( .мои целью цело.н>з\ ю। моечно-сушильные ai perai ы. л икс гировочные и др\ i ис автома I ы. Д. ш оформ.шния и упаковки консервов в жестяную и стек. (явную тару прнменяки а в i ома i из и рован и ые /ши и и. Контрольные вопросы: 1. 1ф. и> iiepepaooi к11 овощей, фр\ ki ов и ягод на консервы. 2. Основное сырье для производства баночных консервов из раеннелыю- ГО СЫРЬЯ. 3. Ассоргимен 1 консервов из растительного сырья. 1. Физические меюды консервирования. 5. Химические меюды консервирования. 6. Микробиологические меiоды консервирования. 7. Комбинированные меюды консервирования. 8. Основные добавки к баночным консервам из рас тигельного сырья. 9. 11рпнцпппалы1ая 1 е.хно. югпческая схема производства баночных консер- вов из рас ти гельного сырья. К). Стабилизаюры и консерванты, применяемые в нишевой промышленности.
448 _ __ Раздеи У Раздел 23. ТЕХНОЛОГИЯ ВОДКИ И ЛИКЕРО-ВОДОЧНЫХ НАПИТКОВ Водка.. шкЧ'ро- водочные наш j । ки и ф\ i 1ш ад кого, шные нани i кн i а к как чаи и кофе, оiнося гея к вкхмовым про | \ к гам .'Ви иродук 1 ы в Вод ы пине ! н( своем нс имеюi ihiihcboii щ иное i и. носко, шке не содсржа'1 белков. жпрог. \ 1.1 сводов и ви 1 аминов ид и <( >дсржа i п \ очень ма.io, поi реб. ihioi ся в небо. 11 шик ко. inneci вах. Алкогольные наннгки \сц шваю! aiiiieinr, у. ix'Hiiiaioi \сво( нис И111ЦИ. повышаю г тонус Красиво оформ. юн ные бутылки с .и ими напи ; ками \ крашают праздничный сю i В 11VI IT и в УкрН III йширтбиопрод. разработан ряд pciieirivp и i < • \ но в я i ii i a ikoi о. ii.himx напитков, имеюпно профи. 1яктпческое назначение. § 23.1. Технология водки Водка алкогольный напиток, коiорый юювя1 посредством обработм активированным углем водно-с1111pi<л;<я о pan вора крепостью 38...566, с до давлением в шя о ингредиентов (и, i и б<ч них) и последующим фи. нл ровани ем на специальных фильтрах. Внесенные ингредиенты не должны изменя т! цвет водки. Водка зто прозрачная бесцвеишя жидкость без посторонних включений и осадка с характерным водочным ароматом и вкусом. На рис. 23.1 показана принципиальная технологическая схема прои.зводст ва водки, а в табл. 23.1 физико-химические показатели водки и водки особой Таблица 23.1 Физико-химические показатели водки и водки особой Наименование пока- зателей Единицы изме- рения Норма для водок из спирта Норма для водки осо- бой из спир- та высшей очистки «Люкс» «Экс- тра» Высшей очистки 1 2 з 1 5 6 Kpenoci ь Щелочность, не более % обьем FTC1 0.1 моль дм’. из- расходованной на титрование 100 см’водки,см1 40 3.0 38...56 3,0 10...56 .3,0 10... 15 3,5 Концентрация альдеги- дов в перерасчете на ук- сусный, не более мт дм’безводно- го спирта 3,0 3,0...6,0 3,0...8,0 8.0
Технология пищевых приду юное ( ПНЮ I. J ) - Кошк’Н । рация пт hi нои) и IHi»б\ । и к >г,< и спирит (3:1 ). нс б(>.id XII хм I I I I I | ) I . ! Концен I ’рация . ><|>iIр< ю в иерерасче к- иа \тс\( ' llblii . )(|)11 [), ис бе. ice । Объемная часi к mci и.нс i ВИГО CI1 ир I а. не бо. lee дм 0.03 I 0.03 ' Оп.т ((.Об I хI' НК ( I м 11) I. t В зависимое] и oi качес] ва н\ ю и особен к ()с( >бая в<). 1ка тир i а и ннгреднен тов. водка де.пнгя на ооыч । и . iimaei ся специфическим аромаюм и МЯ1 кпм вкусом. придаваемыми внесенными ши ре.шеи ia.Mii аро.маi ными спиртами. мсд( oi и др В .i.ibhchmoc'i и oi качес । ва водке i о i овя г. испод вил я (iiupi высшею качеста: «Зкпра». «.’Воке». «Пшеничная слеза». «Ржаная с. юза» Технология водки вкдючас'1 iак1 к- основные lexno.ioi ическпе процессы1 подготовке бегы.юк. воды прием и хранение спирт, смешивание спирта с водой с последующей oopaooiKoii водно-синрюво!о раствора активиро- ванным углем и фи. ни рование.м. На кафедре био технологии нродукюв брожения. же трак тов и напитков НУПТ разработана группа адкогодьных напитков, коюрые содержат :жс- гракты лечебных растений: • водка особая « Кобзарь» мед. яке трак ты хмеля и других лечебных рас- тений; • водка особая «Виктория» экстракт лаванды; • водка особая «Казацкая семья» экстракты мяты и других лечебных растений; • водка «Георгий» экстракты боярышника, собачьей крапивы сердеч- ной. мускатного ореха и прочие натура.пятые ингредиенты. § 23.2. Технология ликеро-водочных напитков Пикеро-водочные напитки - это напитки крепостью 12. .60%. изготов- ленные смешиванием полуфабрикатов (спиртовых настоев, соков, морсов, ароматных спиртов, сахарного сиропа, эфирных масел) с этиловым ректи- фикованным спиртом, водой с добавкой красителей или без них. Принципи- альная технологическая схема изготовления ликеро-водочных панитков по- казана на рис. 23.2. 29 - 8-913
450 Раздел 23 Основное сырье (ректификованный Дополнительное Основное сырье Рис. 23.1. Принципиальная технологическая схема производства водки
Технология пищевых продуктов 451 Ликеро-водочные напитки отличаются от водки крепостью, наличием экстрактивных веществ, органических кислот и органолептическими пока- зателями. В соответствии с классификацией ликеро-водочные напитки делятся на группы: ликеры крепкие; ликеры десертные; кремы; наливки; нас гойки слад- кие; настойки полусладкие слабоградусные; аперитивы; напитки десертные; бальзамы; коктейли. Рис. 23.2. Принципиальная технологическая схема изготовления ликеро-водочных напитков § 23.3. Вода в ликеро-водочном производстве В ликеро-водочном производстве расходуется около 9... 12 дал воды на 1 дал переработанного спирта в перерасчете на 100%-й. Из этого количества 1,5...2,0 дал расходуется на изготовление водки, 5...6 дал — на мытье посуды, около 1 дал — на получение пара и остаток - на бытовые нужды. Вместе со спиртом вода является главной составной частью всех алкогольных напитков. От состава ее примесей в значительной мере зависят прозрачность, 29*
452 Раздел 2л вкус и стойкость алкогольных напитков во время их хранения. Поэтому ка чссгву воды в ликеро-водочном производстве уделяется большое внимание. В табл. 23.2 приведены допусгимые значения основных показателей тех- нологической поды для ликеро-водочных изделий. Таблица '23.2 Предельно допустимые значения показателей примесей воды, которую используют для изготовления водки и ликеро-водочных изделий Нормативные показатели Единицы измерения После технологической обработки макси- мальное содержание в водке Спирта высшей очистки Спирта «Экстра» Твердость МГ-ЭКВ/ДМ1 0.1 0.1 см’0.1 II. HCI Щелочность на 100 см; во- 2,0...4.0 1.5.„2,0 ды, не более Окислен ность мг ()2 дм’ 2.0 2,0 pH нс выше 7,8 не выше 7.8 Сухой остаток МГ/ДМ ' 500...750 250.„350 Содержание мг/дм’ отдельных ионов: кальция 1,0 1,0 магния 1,0 1,0 железа 0,1 0,05 натрия + кальция 150...200 100...150 марганца 0,1 0,1 сульфатов 100,0 50,0 хлоридов 80,0 40,0...50,0 гидрокарбонатов 120...240 100...120 силикатов 7.0 5,0 фосфатов 0,1 0,1 меди 0,1 0,1 алюминия 0,1 0.1 В зависимости от химического состава воды выбирают способы се смяг- чения. На рис. 23.3 показана принципиальная технологическая схема под- готовки воды для водки и ликеро-водочных изделий. При наличии в воде повышенного количества железа используют допол- нительную установку для интенсивной аэрации с целью окисления железа и удаления его во время фильтрования. В ликеро-водочном производстве используют свыше 100 видов расти- тельного сырья, из которого готовят полуфабрикаты — спиртованные соки,
Технология пищевых продуктов 453 морсы, настои, ароматические спирты и i. и. С производственной точки зре ния растительное сырье для ликеро-водочных напитков удобнее классифи- цировать по используемым частям. В соответствии с .чтим различают пять групп: травы и листья: корни и корневища: цветы; кора деревьев: плоды. Рис. 233. Принципиальная технологическая схема подготовки воды для водки и ликеро-водочных изделий
Раздел 2,' l\ ai; i \ а. I ни ь' м ! и ><><>.1 < мt м к ;н:я Д' во внеои щи eiBiiii. кч и юс и; , в i'.< ' I Нес I II I 31- lie • I icpei ici I; 1111 < ii нс и 11 )<k . 111 c 11 pn \ n 111 'Hi ic\i c< iiipi - M' 'Hi i ы \ д нлп i ipitmiB- и 111 ii ii и ia >.\i 11 ыо i <'piioi i 11‘\11 и н 11 • pa.ipji >< ) I I, \ i 11 ) 111 >1 pl IK ’ 11 I \ P II I ( \ 11 I. 11 I; 11 I i ,1 I Л • 11 I 1 i I, I I I >| \ 11; 11 I 11 I I\| > I : I I p< ; ।jн1.1;iк i ii’iccKoi о назначения: • \. i \ ч i н e 1111 c i \ а ч < a' i in11 н 11 я \ показа i e. icii 11 оф< >p\i a- : 11к1 . mKopi, iio.u nil i i>i надо, inii с ne. ibio и\ ни impia a . ip\ i нс ci раны мира. Контрольные вопросы: I. Чiо i акос в» н 1.ка'.' 2 11риицп11па । ьнач < ,\i-ма ।ipa а । я<11 a i c,i ia , i.н 11 1\. i a('(' 110 н i k;i 11 н *1 11 i i a • | '< > я кв в " 1111 .i \ нанн i кос l. 1 [pi I II 11.11 ll lla l Ы1.1 я < xc\i : 111 >- > 11 я к । । •.' I Ii hi серо Hi > t« n 11 >i > 11 a! i11 i : .<> 11 ’ ( )CI|OBHI>I< I pi'i Cl f e.'ii,. I I pl I\'i ! I H О c >1 i I. I I I M pi > I ,i > , > >4 I I i \' воде!ве. [ I pi I I mill I I la 11>! iaa C\< \ I, I I '< I.l i i ; ня , I о , H,i I a; I 'I , I НК : 11' К CpO BO lll'l I I I I\ . ДС. ill li. / ( )CIIOBIII.IC НП.1.Ы eljpi, a HCIIO. l|, ( \H,|. I; || | !H pl -I!'и Cli ,\i ; | pOi I ,;B(). |i I Bl
Технология пищевых продуктов 455 Раздел 24. ТЕХНОЛОГИЯ ПЕКТИНА И ПЕКТИНОПРОДУКТОВ ЛЕЧЕБНО ПРОФИЛАКТИЧЕСКОГО НАЗНАЧЕНИЯ Важнейшим направ. iciiiicm I к >ны niei 1 на аффскI ивпос 1 и современною произволе 1 ва яв 1яе1ся создание маню и безотходных lexiio.ioim’i и бо.кч широкое нс и о. н.зованпе вторичных ресурсов сырья. Чтим требованиям oi вечас! произволе । во пек hi на и пек iи ионродук юв из с веко, ibhoi о жома яб- лочных, виши разных и ни 1р\новых выжимок. К сожалению, сегодня уровень исно. 1ьзования вюрнчных ресурсов в пн mcBoii промыт.ichiioc i и cociaB.mci 21>,..30!’<> oi общею их количества, а па произволе । во iK’kiinia наврав, me гея шин, (),2...().31’о свекольного жома и 2...?)"и яблочных выжимок. 1 io I ребносi ь в век 1 иве значн । е. н>но пр< ввивав । обьемы его oicncci вен но го произволе 1 ва в зак\ ног за i раннцен. Ухудшение .шо. io, нческих \ с. loBiiii во мнш и.\ pci ионах Украины (особен но после Чернобыльской ка iat i рофы). сопровождающиеся загрязнением окружающей среды и пищевых нродхмов шкотными веществами и ра дионук. 1идамн. i ребуса прове.гния профн. 1ак। ическпх мероприятии, кото рыс it нерв,мо очередь предопределяют иоi ребнос i ь расширения произвол ства нскт ина как естественного детоксиканта. I [октины имеют с. юдующие полезные свойства: нормализуют количество хо- лестерина 1? организме1 (ес. ш его много выводя т из организма, если мало — удер- живают). повышают стойкость организма к аллергии, помогают восстановить слизистую оболочку всех органов после воспалительных процессов, положитель- но влияют на внутриклеточное дыхание и общий обмен веществ в организме. Пектин один из наиболее' распространенных полисахаридов, содержа- щийся в достаточном количестве' в растительном сырье: плодах, ягодах, ово- щах. корнеплодах. яблочных и цитрусовых выжимках. В наше время техника и технология пектина настолько совершенны, рентабельны и доступны, что его можно производить на каждом консервном и сахарном заводах, пред- приятиях винодельческой и молочной промышленности. Мировое' производство пектина нынче составляет свыше 80 тыс. т в год. Основным производителем цитрусового пектина является американская е|)пр- ма «Gerciiles 1пс». Яблочный пектин вырабатывается в основном в Англии. Франции, Австрии, Швейцарии. Германии. Около 40 т желатина из свеколь- ного жома производят в Канаде. В Украине пектин вырабатывают в неболь- шом количестве на исследовательских предприятиях. Современная промышленная технология пектина базируется на кислотно- термическом гидролизе и состоит из четырех основных групп процессов: - первая -- подготовка сырья, гидролизное экстрагирование пектина, очищение и концен трирование пектинового экстракта;
456 Раздел 24 - - вторая изъятие пектина из жидкой фазы г? виде сухого продукта: - третья - получение пектина с разными свойствами, обусловленными тонким очищением пектинового экстракта и коап'лята при оптимальных тех- нологических параметрах для достижения соо тветствующей скорости желе- и комплексообразования; - четвертая — объединение процессов регенерации этилового спирта, ко- торый применяется в процессах второй группы, утилизация отходов произ- водства и очищение сточных вод. Основными структурными признаками пектиновых веществ являются линейные молекулы полигалактуроновой кислоты, в которой мономерные кольца соединены 1,4-гликозидной связью. Гетерополисахардный характер пектина обусловлен наличием трех структурных единиц: пектоновой кис- лоты, галактана и арабана. Учеными установлено, что начальным веществом для биосинтеза пекти- на в растительных клетках являются галактуроновая и глюкоуроновая кис- лоты, которые с помощью ферментов и солнца переходят в растворимый пектин. Наилучшим растворителем пектиновых веществ является вода, в ко- торой пектиновые молекулы приобретают форму спирали, а карбоксильные группы содержатся в соседних витках. Растворимость пектина зависит от степени его полимеризации и этери- фикации. Растворимость пектина в воде увеличивается за счет повышения степени этерификации и уменьшения молекулярной массы. Для получения однородного раствора нужно порошок пектина предварительно перемешать с сахаром (пять частей сахара на одну часть пектина) или смочить спиртом. Эффективным способом растворения порошка пектина в воде является ис- пользование смесителя с частотой вращения мешалки 20...30 мин1. Для пол- ного растворения пектина суспензию нужно прокипятить в течение минуты. Характерное свойство водных растворов пектиновых веществ — их по- вышенная вязкость. Такое явление объясняется тем, что молекулы пектина в растворе легко ассоциируются как друг с другом, так и с молекулами дру- гих веществ, содержащимися в растворе. Пектины как высокомолекуляр- ные соединения не диффундируют из раствора через клеточные мембраны растений. Эти свойства используют для изъятия пектинов из низкомолеку- лярных веществ в процессе диффузии свекольного сахара. Ограниченная способность к диффузии должна быть использована в производстве пектина. Вязкость водных растворов пектинов зависит от разных факторов: кон- центрации, длины молекулярной цепи, степени этерификации, присутствия электролитов и температуры. Большое практическое значение имеет расщепление пектиновых ве- ществ под действием ферментов. Оно широко используется в процессе пе- реработки сахарной свеклы, а также в осветлении соков и вин. В процессе
Технология пищевых продуктов 457 ферментативного гидролиза образуется фермен г - субстратный комплекс, в котором проходит внутримолекулярная перегруппировка под влиянием активного центра фермента. В процессе ферментативного гидролиза пекти- новых веществ принимают участие иектинэстераза. экзополигалактуро- наза. Чрезвычайно важным свойством пектиновых веществ является их комп- лексообразующая способность, базирующаяся на взаимодействии молекул пектина с ионами тяжелых и радиоактивных металлов. Эти свойства дают полное право рекомендовать пектин для включения в рацион питания лиц, которые пребывают в зонах, загрязненных радионуклидами, и контактиру- ют с тяжелыми металлами. Комплексообразующие свойства пектина зависят от pH среды. При разных значениях pH пектиновые вещества имеют разные значения комплексооб- разования. Для пектина из свекольного жома высокая комплексообразую- щая способность достигается при pH = 5 и pH = 10. При таких значениях свекольный! пектин связывает до 68% от общего количества введенного строн- ция. Наибольшую комплексообразующую способность имеет пектин из под- солнечника при рН=9, тыквы — при рН=5, яблок — при рН=5, из виноградных выжимок — при рН=10. Итак, благодаря комплексообразующим свойствам относительно тяжелых металлов, пектин является незаменимым веществом для производства пи- щевых продуктов лечебно-профилактического назначения. Оптимальная профилактическая доза пектина - 2 г в сутки для лиц, которые контакти- руют с тяжелыми металлами, и не менее 15... 16 г в сутки — в условиях ра- диоактивного загрязнения. Не менее важным свойством пектиновых веществ, характеризующим ши- рокий спектр их применения в пищевой промышленности, является желе- образующая способность, которая зависит от молекулярной массы пекти- на, степени этерификации его молекулы и содержания функциональных групп, концентрации сахара в растворе, количества балластных веществ, тем- пературы и pH среды. Наиболее прочные желе образуются, если в растворе присутствуют лимон- ная, винная и триоксигмураровая кислоты. Сахар в процессе желеобразова- ния выполняет роль дегидратирующего вещества. Способность к дегидра- тации у разных сахаров разная и характеризуется их влиянием на вязкость пектиновых растворов. Более прочные желе образуются при добавлении сахарозы, менее прочные — мальтозы. Для образования прочного желе в трехкомпонентной системе «пектин — сахар — кислота» необходимо их оптимальное соотношение, которое зави- сит от вида пектина и его свойств. На практике оптимальным является со- отношение пектина, сахара и кислоты соответственно 1:60:1.
458 Раздел 24 Как нанес то, же. ^образование пектина завпсчп также от pH желе и т см - нературы процесса. Для высокоэтерифицпрованных пектинов максимальная прочность желе достигается при рЮЗ...З.З; для нпзкоэтсрифицированных при pH 2,5...2,8. Кроме того, пектин является новерхносгно-ак i пвным вещее гво.м, он об- ладает ярко выраженными эмульгирующими и пенообразующими свойст- вами. Физико-механические и теилофизическпе свойства глубоко изуче- ны, научно обоснованы и классифицированы доктором технических наук, проф., академиком Л. В. Донченко. Пек тиновые вещества содержатся во всех частях растений: в корне, стеб - ле, соцветии, листве, в большем количестве — в овощах и плодах. Пектино- содержащее сырье делится на три основные группы: • первая — овощи: клубнеплоды (картофель), корнеплоды (свекла, мор- ковь), лиственные (капуста, лук), плодовые (баклажаны, помидоры), ка- бачковые (арбузы, дыни, тыквы), бобовые (горох, фасоль, соя); • вторая — семечковые (яблоки, айва, груша), косточковые (вишня, че- решня), ягоды (виноград, смородина, клубника, земляника, малина), цит- русовые (лимоны, апельсины, мандарины), инжир, гранат; • третья - другие виды промышленного сырья с высоким содержанием пектина; чай, табак, подсолнух, хлопок, кора хвойных пород деревьев (сосна, ель, лиственница). Больше всего пектиновых веществ содержится в сахарной и кормовой свекле (18...30%), моркови (6,4...20%), красной свекле (18...15%), арбузах (6,4...23,6%), тыквах (3...17%), яблоках (6...20%), рябине (9...11%), грушах (4...8%), инжире (6...16%), гранатах (10...14%), хурме (9...12%), цитрусовых (9...14%). Из этого можно сделать вывод о необходимости использования этих видов сырья для производства пектиновых пищевых изделий. Кроме пектина, эти виды сырья содержат и ряд других биологически активных веществ, обла- дающих лечебно-диетическими свойствами. Качество конечного продукта — пектина зависит не только от физико- химических свойств пектиносодержащего сырья, но и в значительной мере от способов хранения, консервирования, подготовки и переработки. Пектиносодержащее сырье представляет собой растительный материал с высокой влажностью и биохимической активностью, в которой происходят процессы, зависящие от химического состава, влажности, условий и срока хранения. Во время хранения такого сырья происходит распад и окисление полисахаридов, что приводит к гидролитическому расщеплению пектина. Одним из способов консервирования свежеотжатого сырья является суль- фитация. Антисептик — диоксид серы — прекрасно защищает пектиносодержа- щее сырье от порчи. Необходимая концентрация диоксида серы для обработки
Технология пищевых продуктов 459 сырья составляет 0,15...0.20% при температуре О С. При этом срок хранения сырья составляет 9 месяцев, а при 18 С сокращается до 1 месяцев. Наиболее прогрессивным н распросграненным способом консервирова- ния пектиносодержащего сырья является его сушка. Для этого используют конвективное подведение теплоты. Теплоноситель (атмосферный воздух), подогретый в паровых или электрических калориферах, полается it конвек- тивные туннели, конвейерные или барабанные сушилки периодического или непрерывного действия с протпвотоковым движением материала и тепло- носителя. Конечная влажность яблочных выжимок должна быть не выше 8%, цитрусовых — 10%, свекольного жома -- 14%. Важное значение в производстве пектина имеет предшествующая обра- ботка псктиносодержашего сырья. Это - сушка сырья в оптимальных усло- виях, выделение восстановительных сахаров, веществ белкового характера и других балластных соединений. Исходя из общих положений теории массообмсна в системе «твердое тело — жидкость», для ускорения процесса изъятия пектина из пектиносо- держащего сырья нужно значительно увеличить поверхность контакта двух фаз, то есть измельчить сырье с учетом требований технологических процессов производства пектина до частичек размером 2...6 мм. Для получения пектина и нектинопродуктов из яблочных выжимок ис- пользуют зрелые поздние и ранние сорта яблок. § 24.1. Технология яблочного пектина Раскроем особенности производства яблочного пектина. Сухие яблоч- ные выжимки перед процессом гидролизного экстрагирования пектиновых веществ трижды промывают водой при температуре 30...35° С. Для получе- ния пектина с низкой скоростью желеобразования промывают сырье водой при температуре смеси 55...60° С. Гидролизное экстрагирование пектина проводят водным раствором азот- ной кислоты при рН=1,5...2,0, температуре гидролизной смеси 70...80° С, со- отношении сырья и экстрагента 1:10 в течение 3...3,5 ч в экстракторе пери- одического действия. После окончания процесса на специальных прессах отделяют A-экстракт. Отпрессованные яблочные выжимки снова загружа- ют в экстрактор, заливают водой температуры 45...50° С в соотношении 1:13 и проводят повторное экстрагирование пектиновых веществ в течение 1,5...2 часов. Полученный на прессах В-экстракт смешивают с А-экстрактом и отстаивают на протяжении 2...4 ч для обособления механических приме- сей. В отпрессованных выжимках содержание пектина не должно превы- шать 0,8...1,0%. Среднее содержание сухих веществ в экстракте 1,0...1,2%,
460 Раздел 24 в том числе пектиновых веществ - 0.3...0.4°о. Отстоявшийся экстракт про- пускают через сепараторы и фильтруют на кизельгуровом фильтре. Кон- центрирование экстракта проводят в двухкорпусных вакуум-испаритель- пых установках непрерывного действия. Температура продукта в первом корпусе не должна превышать 70...75° С, во втором — 45° С. Содержание су- хих веществ в концентрате составляет 6...7%, концентрация осаждаемых спиртом пектиновых веществ -- 2,5...3,5%, pH концентрата — 1,7...2,2. Полученный концентрат охлаждают до 25° С на пластинчатых теплооб- менниках. Осаждение пектиновых веществ проводят этиловым техничес- ким или ректификованным спиртом крепостью 90...95% об. Объемная доля спирта на один объем пектинового концентрата составляет три части. Для предотвращения осаждения вместе с пектином минеральных примесей процесс проводят при рН=1,7...1,9. Полученная пектиновая суспензия не- прерывно подается в центрифугу тина ОГШ-353К-09. После центрифуги- рования пектиновый коагулянт влажностью 70...75% непрерывно подается на промывание спиртом прочностью 70'% об. в соотношении 1 : 8. Суспен- зия первой промывки поступает самостоятельно в центрифугу такого же типа. Второе промывание проводится спиртом крепкостью 90...95% об. в соотно- шении 1 : 8. Суспензия подается в центрифугу для выделения пектина, ко- торый подается на сушение при температуре 55...60° С в течение 2...3 часов. Производство яблочного пектина по технологии ассоциации «Пектин» характеризуется новыми процессами, введенными во многих странах мира. Яблочные выжимки поступают на переработку с помощью ленточных кон- вейеров сразу после выжимания сока. Подготовка сырья включает двухста- дийное промывание водой при температуре 50...60° С (с целью выделения водорастворимых веществ) в аппаратах непрерывного действия барабанно- го типа и отжим остатков воды на шнековом прессе типа ВПШ. Затем под- готовленные выжимки помещают в гидролизатор. Гидролиз протопектина из выжимок проводится в стальных эмалирован- ных аппаратах с мешалкой. Оптимальная температура процесса поддержи- вается подачей горячей воды или пара в рубашку гидролизатора. Гидролизное экстрагирование пектиновых веществ проводится при пе- риодическом перемешивании в присутствии электроактивированной воды. После окончания процесса гидролизную массу охлаждают, а потом добавля- ют соответствующее количество диффузионного сока, образовавшегося при промывании свежеотжатых яблочных выжимок. После отделения основной части пектинового экстракта на отделитель- ных ситах масса подается в стекатель. Отработанное сырье выгружается на ленточный конвейер, потом измельчается, перетирается, в результате чего получают желеобразное пюре, содержащее 0,6% пектиновых веществ. Пек- тиновый экстракт из отделительного сита и стекателя подается в сборник, где
Технология пищевых продуктов 461 охлаждается до температуры 18...20' С. От зависших частичек экстрак! очищается на сепараторе и фильтрационных прессах. Очищенный пектиновый экстракт подается на розлив и стерилизацию или на концентрирование в вакуум-испарительную установку, а потом - на хранение в стальных эмалированных аппаратах. По технологии, разработанной специалистами ассоциации «Пектин», предполагается также получение сухого пектинового экстракта и пектина. Сушка пектинового экстракта проводится на распылительных сушилках. Содержание пектиновых веществ в сухом продукте составляет 50...60%. Для получения пектина сухой экстракт обрабатывают этиловым спиртом в соответствии с технологическим регламентом и технологическими инст- рукциями. Полученный чистый пектин имеет такие физико-химические показатели, %: зольность — 0,04; уранидная составная — 86,0; содержание свободных карбоксильных групп — 4,8; метоксильная составная — 7,4; желеоб- разующая способность — 88 кПа; комплексообразующая — 144,8 мт РЬ2'/г. § 24.2. Технология свекольного пектина Ни один вид пектиносодержащего сырья не может конкурировать со свекольным жомом, который отличается низкой стоимостью и высоким со- держанием пектиновых веществ (20...30% на воздушно-сухую массу). Технология свекольного пектина включает следующие основные стадии: 1. Подготовка жома к процессу экстрагирования пектиновых веществ (измельчение). 2. Гидролизное экстрагирование пектиновых веществ 20-кратным коли- чеством 1,3%-й соляной кислоты при температуре 70° С, рН=0,6...0,8 на про- тяжении 2,5 часов. С целью увеличения выхода пектина проводится пов- торное экстрагирование жома. 3. Фильтрование пектинового экстракта и его охлаждение до 30...40° С. 4. Изъятие пектина из жидкостной фазы осаждением с помощью хлори- стого алюминия и аммония. Обезвоживать коагулят желательно на пакет- ных прессах до влажности 75...76%. 5. Очищение пектина многоразовым промыванием алифатичными спир- тами. Для уменьшения затрат спирта пектино-алюминиевый коагулянт промывают водой. 6. Сушка и измельчение пектина. Сушат пектин при температуре 50...60° С. Научно-исследовательским институтом кондитерской промышленнос- ти установлено, что лучший состав имеют пектиновые вещества, получен- ные из жома сахарных заводов, оснащенных диффузионными аппаратами типа БМА (по сравнению с ротационными аппаратами). Также установлено,
i(>2 Раздел 2 । ' ) j ,. < 1 ll » . 1, , I i,, t > 1 ,<t, I . Kt it i >( > I I, I : j I | i! I I : 1 . it it I » > i 11 H I 11 \ 3 < I, I i 11 I , 1. Ki > 11 11, , , ill И - 11 Ill’ll . XI I ii I j|i ; •. pi1 I I! I. ,|lt ” I I I III ! \t I L< III X illll. i Ы I III 11 ouj KU >11’ I ’ . I И ). Iff I H > ( . 3 I ,,| I) Ы \i ’. I' • I !< ' Ь >. Il ' A ‘ . I I , !><; pl I Ы 11 C\ Xl )l! i lit Kt ). I Ы IЫ 11 I 1t 'll!!, ВЫрШЫ I 1.1 l.luMblll lit'ki ;1 iit i Ilia.X! lit lit i.b > M - Kput 11 (». Ill pt' К 111 I >. 11 pt'. K' i <1B. ILK । '< it ii ) i I t i 'pi I i >u I ’ i lit 11.111 tn > pt И i it Щ t. (। I . I at ч )m It . i Ы M BKVCOM t if. > , ip\ I 11 X l It )f i i , poiimix .iiuiiixoii и i i p 11 в к \ ct в;. Вл.тын i '<>-ii put iBop iai,oro iit'Kimia ими |)l { 2.(1... 3,2. (. O. Lt рЖ3111 If В 1 lei, ! 1111< Blit и HI в 11,| \ \| 111 icpu. 11,11Ы x К lie. IOI II CBIIIIIB, I If . IOI I X'CKLIC I C>l. Co. III ,\l Ы 111 I,Я lx, I . LOU X (1x310 I ('Я В KO. 111 Ч СС I BC ll(‘ OO. 1(4' ()..) XII 1x1 30. 11,1 i К ' OO. I'x’t’ . B. Kl/ix I IOC I В 1 !( OO. 1(4 ' 1 !'. Академики . I. В. Донченко и H.( .Карпович вмес 1 е со спецна. inc ia.\i, 1111 () <• Спек i р» и acct a 11 lai 111 ei i <• I Ick i ин - \ co верп ie нс i нова. in к. кшсическх к i ex i io. к и и i io CBcixO.i bi loco in к i и на 111 noci 11 c. i i,iio \ i \'ч nieii i ili ci о ка чес г вен пых показа 1 слей и ciih/IxCIHili себсе тоньше i и. Доя восс чанов.юння канп.1 . 1Я piio-nopi к I oil с । рхк I \ pi,i pa,' I i 11 с. । кноп iixHiiii и (> где. iei 111 я балласты вещее i в гидра i ан. mo высх iiicinioi о жома пред, ia гас 11 я проводи! в в po ram юн ном lopiiaoii la.naio.xi аииаран c ihi\i ренним i рашшорч привозным opi.uito в bi i де . к я ia i ok. 1) .sal рузоч и \ ю час i,, ап пара i ,t 110.1,110 1 сухой жом, а в вы i p\ . >04 ipx к i ж >ду и см перату pen 75 ( . 11 роцссс in ipa rami 11 проходи : про runt i icnetiiicM па 11 ptiiLi/Kci111 н 27>....'Я) мних 1 )кстритирование рас i коримых пек i иновых веществ осуществляют в зкг- гракцпонной yc iановке. которая aaci возможное! в подучи ть зкетракт с кон- центрацией сухих веществ в прсдедах 5.0...6,з1'<). Качественныс ноказате.111 пектина зависят от способа фидьтрования пек- тинового экстракта. Этот процесс предлагается выполнять в три стадии: 01 стаивание с одновременным охлаждением, грубое фидьтрование на камерных фильтр-нрессах и гонкое фильтрование на прессах с наполнителем. Очищен- ный пектиновый экстракт подастся на нейтрализацию до pH = 1,6...1,<S и осаж- дение. Процесс выделения пектиновых веществ из жидкостной фазы и обра- ботку пек типового коагуля та проводят эти.новым техническим спиртом. С целью создания экологически чистой технологии пектина предложи по вмес то гидролизного аген та HCI использовать электроактивпрованпх ю воду. Это дает возможность не только улучшить качество конечного про- дукт, но и применить стандартное оснащение химической и пищевой про- мышлениосгей. Кроме юго. сокращаются затраты спирта и обеснсчиватся возможность вырабатывать жидкий пектин без химической очистки. По результатам проведенных исследований установлено, что жидкий свекольный пектин ио физико-химическим показателям отвечает требова ниям пищевой] и медицинской промышленностей. В современных экологических условиях особенно актуально такое свойс т- во свекольного пектина, как комплексообразующая способность, увеличи- вающаяся с повышением pH экстракта.
1 Технология пншевыл проОуктов i<»3 Процесс В.><111М< ) Щ1 ic I Hi 14 !t«-KI IlflO С I ЯЖг. 1ЫМН XK’JH.i |;i\|ll OCX ЩСС I В. I • ется бо. ice . )(|н|н i, 111 bi 11) и pi । I > II .>.(). \ i ।। S.( I, P.O 11 pi i >i<>м на комн.icki • образован no iini'i и i <. i ык > шины h.i. нш tie в иск i mm Pa. i. lac i н ы\ вспн-с i в Ус i а но в ici io i ,U\/K(L. в 111 i »P| ciPi 11 в; i i ick i h но Bi 111» j кс i рак i а в ноно< юмш инках знанн i c. i ы io \ i ic. 111 ч и в; в i комп, нчхгообра.гх ющее свойг ibo iickihiki Исходя из .мою. прея, южена схема ка i ионно-анпоннтного очищения пек типовою экс1 ракш. пос. к- каморою чамъ нрод\ к'1а может испо. п.зоваi веч как самосюя тельный продхЖ1 для произволеi ва напитков .1ечсбнол|рофп лактнчсск!во назначения. Свекольный пектнновыи .жерам в соглаве бела, ikoi о. ншых нашими; и нива должен у човлетворя ть таким i реновациям: • нс н роя в. 1Я1 в юк( ii'iiioi о. каицеро! еипово, мутагенною ня и ipx того вред ново действия на организм человека при \ iioi реб. ieii и11 сю в он гимал !>иы.\ количествах; • но MHOIIIM и, жач.| । <•. кем cpiiiepncB Pcaoi lacnoi 1 и пекншовый яке грак• должен (м веча I в показа гелям для напн i ков на нагл оя.х и .песенпнях. Допх стимый уровень нс до. 1жен превышать, mi кг: 0,3 свинец: 0.03 кадмий: 0,1 мышьяк, 0,00.3 pi ui,:3.() медь: 10 цинк. По усовершснс i новацией i cxiiohoi ни осаждения нею ина из пектиновою экстракта продут oPpaoai ываегся этиловым спиртом креностью 91...96°<> об. при соотношении экгчракта и ширма 1 : 2. Полученный осадок прессуют, из- мельчают и направляют на очистку от спирторастворимых балластных ве- ществ. На первой стадии пектин промывают 70%-м этиловым спиртом, потом коагулят обезвоживают э тиловым спиртом крепостью 96% об. Очищенный пектин подают на сушку. После сушки нектон измельчают, просеивают и по- дают на расфасовке и упаковку. Усовершенствованная технологическая схема дает возможность получить свекольный пектин чистоюй 7э...77<’<> и комп. 1ексообразующей способнос- тью 500...600 мт РЬ г, ч то удовлетворяет требованиям, которые выдвига- ются к пектинам медицинского назначения. Гидро.|изованный г веко.п>ный жом после нейтра. Н1.заиии отправляют на корм животным. § 24.3. Технология пектина из соцветия корзинок подсолнуха Корзинки подсолнуха доступный источник дешевого сырья для про- мышленного производства пектина. Заготавливать корзинки можно во время сбора урожая семян подсолнуха. Исследования показали, что пектиновые вещества корзинок подсолнуха характеризуются относительно высоким
464 Раздел 24 содержанием нерастворимого пектина, ио сравнению с пектиновыми вещее! вами плодово-ягодного сырья. Но содержанию пектиновых вещесзв напои лее ценными для промышленной переработки являются сорта подсолнуха с большими соцветиями - корзинками. В период сбора и обмолачивания подсолнуха содержание пек тиновых вещес тв в корзинках составляе т 25...26%. Корзинки подсолнуха содержат значительное количество кальция и фос- фора, а также липидов, которые препятствуют извлечению пектиновых ве- ществ из подсолнуха. В состав безазотистых экстрактивных веществ входят также углеводы. Водорастворимый пек тин сос тавляет 1 /4 час ть от общего содержания пек- тина в соцветиях корзинок. Остаток пектиновых веществ экстрагируется раз- бавленными растворами оксалата аммония и щавелевой кислоты. Это обус- ловлено наличием химических связей пектина с ионами двухвалентных металлов. В пектиновых фракциях достаточно высокое количество галакту- роновой кислоты. Физико-химические показатели пектина, полученного из подсолнуха, аналогичны цитрусовому и яблочному пектину. Несмотря на низкую сте- пень этерификации (39...50%) и высокое содержание ацетильных групп (0,9... 1,3%), подсолнечный пектин имеет высокую желеобразующую спо- собность, обусловленную высокой молекулярной массой и степенью чисто- ты (80...97%), низким содержанием золы (0,2...0,3%). В подготовку соцветий корзинок подсолнуха входит сушка в естествен- ных условиях до влажности 9...12%, измельчение на молотковой дробилке до размера частичек 1...2 мм и хранение в сухом помещении (в мешках) при температуре 20...25° С. Основные технологические процессы получения подсолнечного пектина: 1. Измельчение и промывание корзинок подсолнуха. 2. Экстрагирование пектина в экстракторах, оборудованных сетчатым дном, мешалкой и паровой рубашкой. Гидролизное экстрагирование пектино- вых веществ проводится при концентрации соляной кислоты 0,4%, гидромоду- ле 1:15 и температуре гидролизной смеси 80° С на протяжении 1,0...1,5 часов. 3. Фильтрование экстракта и промывание крупки водой, которую в конце процесса смешивают с экстрактом. 4. Сепарирование пектинового экстракта, повторное фильтрование, охлаж- дение и отстаивание (осаждение). 5. Полученный осадок прессуют гидравлическим прессом до влажности 75...76% и очищают в три этапа: • обработка пектинового коагулята 50%-м водно-спиртовым раствором при соотношении 4 : 1 на протяжении 20 минут; • обработка пектинового коагулята 70%-м водно-спиртовым раствором при таких же параметрах 4%-й соляной кислотой;
Технология пищевых продуктов 465 • обработка пек тинового коагулята 66%-м водно-спиртовым раствором при соотношении 3 : 1 в присутствии 0.3...0.4% аммиака на протяжении 15 минут. 6. Сушка очищенного пектина при температуре 60...70" С до влажности 10...14%. Готовый пектин должен иметь такие физико-химические показатели: со- держание галактуроновой кислоты 70...73%; метоксильных групп — 5...6%; значение pH 1%-го пектинового рас твора — 3,0...3,2; прочность 2%-х пектино- вых желе — 200...300 мм рт. ст. (25...39 кПа). Наилучшая структура желе пек- тина подсолнуха достигается в присутствии винной или лимонной кислот. Л. В. Донченко усовершенствовала технологию пектиновых веществ из соцветий — корзинок подсолнуха, которая предусматривает такие основ- ные технологические стадии: измельчение сырья: его сушка; обработка пек- толитическими ферментными препаратами; гидролизное экстрагирование пектиновых веществ; отделение пектинового экстракта и осаждение пекти- новых веществ; очистка и сушка полученного порошка пектина. Перед хранением измельченные корзинки подсолнуха с целью инактива- ции ферментов обрабатывают сушильным агентом при температуре 100° С на протяжении 2 часов. Термически обработанное сырье хранят в мешках в сухом помещении при температуре 20° С с относительной влажностью воздуха не выше 70%. Гидролиз проводят в экстракторе 30 мин при постоянной температуре 40+Г С, являющейся оптимальной для действия пектолитических ферментов (концентрация ферментных препаратов — 0,1...0,2% от сухой массы сырья). Вторую стадию гидролизного экстрагирования пектиновых веществ про- водят при концентрации щавелевой кислоты 0,3% и температуре гидролизной смеси 90° С в течение 2 часов. Затем экстракт фильтруют, а прогидролизованную крупку прессуют. Жид- кость, полученную в процессе прессования, соединяют с основным экстрактом. Устоявшийся и охлажденный до 35° С пектиновый экстракт насосом пода- ют в осадитель для выделения пектина. Экстракт подсолнечного пектина представляет собой полупрозрачную жидкость светло-коричневого цвета. Содержание пектиновых веществ в нем составляет 1,5...2%, pH = 3,7...4,0. Пектин выделяют осаждением с помощью этилового спирта крепостью 90...95% об. Полученная пектиновая суспензия непрерывно подается в цент- рифугу. Коагулят влажностью 70...75% дважды промывают спиртом, снова центрифугируют и подают на сушку при температуре 55...65° С в течение 5...6 ч до конечной влажности не более 14%. После этого пектин измельчают и просеивают. Основные показатели качества подсолнечного пектина: влажность 14%; содержание чистого пектина 84,0%; комплексообразующая способность 460 мг РЬ2’ /г пектина. 30-8-913
466 Раздел 24 Таким образом, полученный по усовсршенсгвованной чехнологии под- солнечный пектин имел высокую желе- и комплексообразующую способ- ность и может успешно использоваться в пищевой промышленности. Технологии пектина из других видов растительного сырья (оболочки хлопчатника, арбузов, тыквы, выжимок винограда, коры хвойных пород де ревьев, выжимок айвы и т. и.) приведены в книге Л. В. Донченко «Техноло- гия пектина и пектипоиродуктов» |28|. § 24.4. Применение пектина в пищевой промышленности В пищевой промышленности используются основные свойства пектина способность образовывать желе и обогащать продукты и напитки пектино- выми добавками, которые имеют лечебно-профилактические свойства. Пектин применяется для изготовления кондитерских изделий настило- мармеладной группы (зефир, желейный мармелад) и конфет (желейные и фруктово-желейные), пользующиеся большим спросом у населения. В отличие от других желеобразователей, пектиновые вещества образую] желе в водных растворах только в присутствии сахара и кислоты. Количество сахара, необходимого для желеобразования, изменяется в зависимости от количества и физико-химических свойств пектина, который является основ- ным материалом для построения скелета желе. Прочное желе можно полу- чить в присутствии слабых кислот — винной, лимонной при pH = 3...3.2. Массы для желейного мармелада готовят в процессе варки пектино-са- харного раствора, потом по рецептуре добавляют патоку, пищевые кислоты, фруктово-ягодные добавки, ароматические вещества и натуральные краси- тели. Добавка патоки (до 50% от массы сахара) предупреждает помутнение желейного мармелада в результате осахаривания. Затраты пектина на производство желейных заготовок можно сокра- тить на 10... 15% при использовании тонкодисперсного пектина с размерами частичек 50... 150 мкм. Такой пектин можно получить измельчением его на дезинтеграторе. Важным технологическим аспектом проведения процесса желеобразо- вания являются добавки буферной соли и кислоты, с помощью которых ре- гулируется значение pH и тем самым оптимизируется инверсия сахара в процессе варки. Рекомендованное значение pH (3,0...3,2) в конечном про- дукте регулируется соответствующей дозой кислоты. Важными операция- ми в процессе варки массы является правильный выбор типа пектина, его дозировка, подготовка пектиновых растворов, порядок технологических операций, контроль pH и сухих веществ.
Технология пищевых продуктов 467 В производстве желейных колли юрских изделий ризною ассортимента затраты пектина колеблются от 1 кг цитрусового ло 26 кг свекольного на 1 г готовой продукции. Мармелгы, желейный на пектине получают увариванием водного раствора пектина с сахаром с добавлением кислоты, фруктово-ягодного пюре-соков, патоки, водного раствора хлористого кальция (в случае использования све- кольного пектина), ароматизирующих и красящих веществ. Для образования достаточно крепких структур желейного мармелада в рецеп туру должны входить,%: пектин - 1,0...1,5; сахар — 50...65; патока — 20...25 как анти кристаллизатор и сгуститель. Производство мармелада состоит из таких операций: подготовка сырья; уваривание пектино-сахарного сиропа; его обработка; разлив желейной мас- сы; формирование желеобразовання мармелада и выемка из форм; выстаи- вание мармелада; обсыпание его сахаром-иеском; сушка и охлаждение; фа- совка и упаковка. Приготовление фруктовых желейных масс для конфет на пектине прово- дят с использованием яблочного, абрикосового и других пюре, имеющих сла- бую способность образовывать желе, или фруктово-ягодных подварок. Технология зефира на пектине включает такие операции: приготовле- ние яблочного пюре, обогащенного пектином; сбивание яблочно-пектнновой смеси с сахаром-иеском и белком; приготовление сахарно-паточного сиро- па; смешивание яблочно-сахарной массы с горячим сахарно-паточным си- ропом с добавлением в конце перемешивания кислоты, ароматических и вкусовых веществ; выстаивание; опудривание; фасование и упаковка. На московской кондитерской фабрике «Ударник» разработана и внедрена в производство принципиально новая технология зефира, которая дает воз- можность получить зефирную массу с высоким содержанием сухих ве- ществ и исключить процессы сушки и выстаивания. В результате технологи- ческий цикл изготовления зефира сокращается от 10...24 ч по традиционной классической технологии до 60...70 мин. Л. В. Донченко вместе с сотрудниками разработали новую технологию зе- фирной массы, которая предусматривает использование в качестве стабили- затора пенообразную структуру яблочного пектинового концентрата с со- держанием пектина 2,5...3%. Для повышения пищевой ценности изделий пастило-мармеладной группы актуальны разработка и внедрение в производство новых видов продуктов с использованием нетрадиционного сырья. Это даст возможность повысить пищевую ценность продуктов, обогатить изделия витаминами, минеральны- ми веществами, пищевыми волокнами и другими ценными компонентами. С этой целью в производстве мармелада, зефира и пастил можно использовать столовую свеклу, цитрусовую и томатную пасты, витаминный концентрат 30*
468 Раздел 24 из чайного । риба, мо.ючнх ю сыворо1ку. гыкву. морковь, яблоки, калине и др\ гое. богатое биологически активными веществами. сырье в виде порошков В консервной промышленности пектин применяют в производстве же лейных продуктов (желе, конфитюры, джемы, повидло), а также1 в произ- водстве продуктов лечебно-профилактического назначения (пюре, кисели, соки, разные напитки, овощные и мясные1 консервы). Для получения продуктов с желейной структурой важными технологи вескими факторами, от которых зависят желеобразоваипе и структурно механические свойства получаемых изделий, являются тип пектина, его до- зировка, вид (фруктов, содержание1 сухих веществ в продукте, содержание кальция в плодах и воде, pH, температура и продолжительность процесса. Затраты пектина зависят от необходимой консистенции продукта. Так. в консервированные джемы, конфитюры, желе1 (в мягкие желе1 с содержанием 65...70% сухих веществ) пектин добавляют в количестве1 0,2...0.4°<> от массы готового продукта. Консервированную продукцию с пектином варят в вакуум-аппаратах непрерывного действия, что дае т возможность сохранить аромат и вкус про- дукта, биологически активные вещества, снизить деструкцию молекул пекти- на и уменьшает его затраты па 5... 10%. Кроме того, облегчается диффузия сахара внутрь плодов, что улучшает их внешний вид. Летучие ароматические1 соединения рекомендуется улавливать и возвращать в готовый продукт. Для повышения качества хлебобулочных изделий во всех странах мира применяют разные виды улучшителей, влияющие на компоненты теста и обеспечивающие получение высококачественной продукции. Сейчас все больше используют с этой целью пектин и его производные. Пектиновые вещества придают хлебобулочным изделиям такие свойства, как вязкость, способность к набуханию и образованию геля, регулирование кристаллообразования, повышение водопоглощающего и эмульгирующего свойств. Добавление пектина в тесто влияет на коллоидные и микробиоло- гические процессы изготовления хлебобулочных изделий. С внесением в те- сто пектинов повышается его начальная кислотность, снижается pH. Про- цесс брожения проходит активнее. Содержание пектина в готовом хлебе уменьшается по сравнению с начальным количеством пектина, внесенным в тесто. Это объясняется тем, что в процессе брожения теста происходит де- струкция биополимера, сопровождающаяся образованием моносахаридов, что способствует процессу брожения. Внесенный в тесто пектин изменяет его клейковину. Более заметное действие на укрепление структурно-механических свойств теста оказывает свекольный пектин, затем яблочный и цитрусовый. Возможным механизмом положительного влияния пектина на качествен- ные показатели хлеба является электростатическое взаимодействие между
Технология пищевых продуктов 469 белками клейковины и пек чиповым и веществами с образованием белково- полисахаридных комплексов сложной с гр\ к г\ ры. З ги свойства пектина дани возможность использовать его для переработки слабой муки пли муки со сниженным содержанием клейковины. При изготовлении хлеба традиционным способом с добавлением 0...0,5% пектина от массы муки качество готовых изделий улучшается ио таким показателям, как объемный выход, пористость и эластичность мяки- ша, формостойкость. Пектин положительно влияет на сохранность свежести готовых хлебо- булочных изделий. С внесением пектина и яблочного пектинового экстракта в тесто срок хранения хлеба увеличивается на 24 часа. Более того, добавка пектина в хлебобулочные изделия не только улучшает качество готовых продуктов, но и придает им лечебно-профилактические свойства. Такие из- делия обладают сорбционным дезинтоксицирующим эффектом. Ученые Национального университета пищевых технологий разработали рецептуру и технологию нового сорта хлеба, куда входит мука, дрожжи, сахар, растительное масло и 2% свекольного пектина. Употребляя 277 г в сутки тако- го хлеба, человек получает 4 г пектина — суточную профилактическую дозу. Специалисты Могилевского технологического института пищевой про- мышленности (Белорусь) разработали способ производства пшеничного хлеба, обогащенного белком и яблочным пектином. Таким образом, применение пектина и других пектиносодержащих ве- ществ в хлебобулочных изделиях дает возможность не только улучшить ка- чество готовой продукции, но и расширить ассортимент лечебно-профилак- тического питания. Большой популярностью у населения пользуются отечественные безал- когольные напитки лечебно-профилактического действия. Пищевая и био- логическая ценность их обусловлена наличием глюкозы, фруктозы, мине- ральных веществ, витаминов, белков, ферментов и других биологически активных компонентов, которые образуются в процессе производства или вносятся с первичным сырьем. Разработка рецептуры и технологии безалкогольных напитков лечебно- профилактического назначения — чрезвычайно актуальная проблема в связи с ухудшением экологической обстановки, увеличением количества лиц, стра- дающих хроническими заболеваниями, занятых на производстве и в сельс- ком хозяйстве с вредными условиями работы. Сейчас в ассортименте безалкогольных напитков лечебно-профилакти- ческого действия все большее значение придается напиткам, обогащенным пектиновыми веществами. На основе яблочного сока с содержанием сухих веществ 10,55 и 70% и свекольного пектина разработан яблочно-пектиновый профилактический напиток. В рецептуру напитка «Новинка тонизирующая»
470 Раздел 24 входя I аскорбиновая кислота, гидролизат казенна, пек тин яблочный или свекольный, экстракт элеутерококка, тысячелистника, апельсина. Всего в У'к- рапне и России разработано более 100 рецептур и технологий безалкоголь- ных напитков, обогащенных пектиновыми веществами. Широкий ассорти- мент лечебно-профилактических пек гиносодержащих напитков, которые производятся, сейчас объясняется лишь дефицитом пектина в пищевой промышленности. Водо- и комплексоудерживающая способности и эмульгирующие свойст- ва пектиновых веществ предопределяют их широкое применение и в произ- водстве молочных, мясных, рыбных продуктов лечебно-профилактического назначения. В Институт е элементоорганических соединений Академии на- ук Российской Федерации разработан способ концентрирования белка мо- лока с помощью полисахаридов, в частности пектина. Принцип концентри- рования основан на таких физико-химических явлениях, как ограниченная термодинамическая совместимость белка и полисахаридов в водной среде и высокое осмотическое давление при концентрации растворов полисаха- ридов 1,..20%. Технологический процесс концентрирования белков обезжиренного мо- лока включает три основные стадии: 1. Смешивание обезжиренного молока с раствором пектина с получени- ем трехфазной системы «вода — белок — полисахарид». 2. Разделение фаз полученной системы с помощью отстойника или се- паратора для получения концентрата белка и разбавленного полисахарида. 3. Регенерация полисахарида для его повторного использования. Пектиновые вещества используются также как стабилизаторы в произ- водстве йогуртов, майонеза, маргарина, сливочного масла и других продук- тов, а также в производстве молочных напитков с целью стабилизации и повышения их биологической ценности. Использование молочного сырья — цельного и обезжиренного молока, сыворотки — вместе с пектиновыми концентратами дает возможность не толь- ко рационально использовать все составные части молока, но и получать биологически полноценные пектиносодержащие молочные продукты с от- личными органолептическими показателями, что дает возможность решить проблему расширения ассортимента продуктов па молочной основе. Способность пектиновых веществ блокировать поступление радионукли- дов в живой организм и обусловила их применение в производстве колбас- ных изделий, что одновременно улучшает и их качественные показатели. Кроме того, в колбасных изделиях с пектином резко снижается количество вредных микроорганизмов. Не менее эффективным является применение пектина в производстве рыбных продуктов. Добавление пектина в концентрации 0,5...0,9% не только
Технология пищевых продуктов 471 улучшает качественные показатели рыбного суфле, но и повышает его биоло- гическую ценноеть, что дает право рекомендовать разработанный продукт для лечебно-профилактического питания. Механизм лечебного действия пекти- нов в составе пищевых продуктов состоит в следующем. Попав в желудочно- кишечный тракт, пектин образовывает гель. Набухая, масса пектина обезво- живает содержимое желудочно-пищеварительного канала и, проходя по кишечному тракту, захватывает токсичные соединения. В процессе усвоения пищевых продуктов деметоксилпрование пектина способствует превраще- нию его в полигалактуроновую кислоту, которая, соединяясь с тяжелыми ме- таллами и радионуклидами, образовывает нерастворимые комплексы. Они не всасываются через слизистую оболочку желудочно-кишечного канала и вы- водятся из организма. Защитные действия пектина объясняются также их свойством вместе с другими пищевыми волокнами улучшать перистальти- ку кишечника, способствуя быстрому выведению всех токсичных веществ. Пектин является эффективным комплсксообразователем для профилак- тики отравлений свинцом, ртутью, кадмием, молибденом и марганцем. Врачи рекомендуют использовать в питании такие пектиносодержащие продукты, как столовая свекла, печеные яблоки, абрикосы, сливы, редис, баклажаны, тыква, морковь, капуста (натуральные или в виде разных салатов и закусок). Пектин обладает активной комплексообразующей способностью отно- сительно радиоактивных металлов - кобальта, стронция, цезия, циркония и др. Оптимальные условия для комплексообразования пектинов с метал- лами создаются в кишечнике при pH среды около 8,0. Исследовалась возможность использования пектина для лечения гипер- тонических болезней. Установлено, что у больных гипертонией первой и второй степени, которые принимали по 0,5... 1,0 г пектина трижды в день, через 10 месяцев отмечено снижение артериального давления и улучшение общего состояния. Формы употребления пектина в лечебно-профилактическом питании могут быть разные: с продуктами предприятий пищевой промышленности, с продуктами, полученными в домашних условиях (желательно добавлять пектин в безалкогольные напитки и пиво, в соки, желе, муссы и кисломолоч- ные продукты). Многоплановый спектр терапевтического действия пектина предопреде- ляет его применение для изготовления лечебных препаратов. Микробиологи- ческие исследования последних лет показали, что пектин имеет ярко выражен- ное бактерицидное действие. В присутствии 5%-го водного раствора пектина бактерии рода Salmonella гибнут в течение 2-х часового контакта, а предста- вители рода Shigella — 1 часа. Холерный вибрион в 1%-м водном растворе пектина гибнет через час.
472 Раздел 24 Результаты проведенных клинических исследований дают возможное i1. рекомендова, ь пектин для лечения острых кишечных заболеваний. 'Гем более, что влияние пектина на предс гавителей нормальной кишечной микрофло ры минимально. Интересным и перспективным является применение пектина в хирур- гической прак тике. Раны, обработанные 2%-м раствором пектина, не воспа- ляются и быстро заживают. Физико-химические свойства пектинов предопределяют их использова- ние и в производстве косметических препаратов, в особенности для сухой и увядающей кожи (лосьоны, густые кремы, пудры, губные помады и др.), а также зубных паст и туалетного мыла. Методы определения массовой части пектиновых веществ в растительном сырье, физико-химические свойства пектиновых веществ, количество кар- боксильных групп, характеристики пектина, зольность, желе- и комплексо- образующие свойства и другие показатели качества пектина приведены в книге 128]. Контрольные вопросы: 1. Полезные свойства пектина. 2. Характерные свойства водных растворов пектиновых веществ. 3. Сырье для производства пектина. 4. Технология яблочного пектина. 5. Технология свекольного пектина. 6. Требования к свекольному пектину. 7. Основные процессы получения подсолнечного пектина. 8. Применение пектина в кондитерской промышленности. 9. Применение пектина в консервной промышленности. 10. Применение пектина в хлебопекарной промышленности. 11. Применение пектина в ассортименте безалкогольных напитков. 12. Применение пектина в производстве молочных, мясных и рыбных про- дуктов. 13. Механизм лечебного действия пектинов в составе пищевых продуктов.
Технология пищевых продуктов т Раздел 25. ТЕХНОЛОГИЯ ФЕРМЕНТНЫХ ПРЕПАРАТОВ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ В ПИЩЕВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ § 25.1. Результаты научных исследований в области ферментов За последние 20 лет 15 Украине значительно возросло промышленное использование ферментных препаратов, в состав которых входит комплекс ферментов как естественных биологически активных катализаторов белко- вого происхождения. Ферменты — это протеины, состоящие из длинных цепей аминокислот, соединенных пептидными связями. Ферменты присутствуют во всех живых клетках, выполняя важную функцию управления метаболическими процес- сами, в результате которых питательные вещества превращаются в энергию и соединения для построения новых клеток. Кроме того, ферменты принима- ют участие в расщеплении сложных соединений на простые. Наиболее изве- стные ферменты (пепсины, трипсины и пептидазы) содержатся в пищевари- тельном тракте человека или животного, расщепляя белки на аминокислоты; жиры на глицерин и жирные кислоты, крахмал на мальтозу и декстрины. Ферменты как катализаторы значительно ускоряют все биохимические процессы. В отличие от неорганических катализаторов (кислоты, основы, металлы), ферменты могут расщеплять только определенное соединение и разрывать соответствующие связи. В промышленности при оптимальных условиях специфическое действие ферментов дает возможность получить высокий вы- ход продуктов с наименьшим количеством посторонних веществ. В некоторых биохимических процессах ферменты настолько эффективны, что за 50... 100 с одна молекула фермента каталазы может катализировать расщепление в печени 5 млн молекул воды на гидроген (водород) и оксиген (кислород). Особенно важно то, что все продукты ферментативных реакций нетоксич- ны, а производство ферментных препаратов сегодня экологически безвред- но и его отходы легко перерабатываются на удобрения. Почти все производства ферментов основаны на использовании микро- организмов. Один такой микроорганизм может содержать свыше 1000 разных ферментов. Важно знать историю технологии ферментных препаратов, без которых не может развиваться ни одна область пищевой промышленности. Люди с давних времен использовали ферменты, не имея представле- ния о них как о катализаторах. Это богатые ферментами, микроорганизмами
474 Раздел 25 рас I in ильные материалы для произволе! ва нива, спирта и хлеба. Для полу- чения творога использовали желх дкп животных и сок инжира как носители протеолитических ферментов. Об этом упоминается в древнегреческих зпосах «Илиада» it «Одиссея» (VII седой,.).). Сравнительно недавно открыт механизм действия ферментов на крахмал, белки и клетчатке'. Ферментативные процессы, в особенности во время бро- жения, в XIX в. были в ценгре внимания многих исследователей, сделавших в этой области много открытий. А. Пайей и Ж. Персо в 1833 г. выделили ферментативный комплекс из солода. Этот экстракт, который получил на- звание «диастаза», превращал разжиженный крахмал в сахара, в первую очередь - в мальтозу. В следующем десятилетии наблюдался значительный прогресс в иссле- довании химизма спиртового брожения, особое значение имели достижения К). Либиха и Л. Пастера. В 1897 г. Е. Бухнер разработал механизм спирто- вого брожения и сделал вывод о том, что неклеточный экстракт дрожжей пре- вращает глюкозу в спирт и диоксид углерода так же успешно, как и клетки живых дрожжей. То есть ученые доказали, что такие преобразования свой- ственны пс клеткам дрожжей, а их ферментам внутри клеток. Успешно развивалась ферментная технология и в Японии. Ученый Та- камине разработал биохимический процесс промышленной ферментации для производства грибковой амилазы. Для этого была использована культу- ра Aspergillus oryzae, которая выращивалась на влажном рисе или пшеничных отрубях. Ферментный препарат получил название «такадиастаза». Технология ферментных препаратов на основе поверхностной культуры, разработанная Такамине, до сих пор используется в ферментной промышленности. В на- ше время разработана и внедрена высокоэффективная биотехнология фер- ментных препаратов, основанная на «погруженной культуре». Ферментация проходит в закрытых аппаратах с жидким субстратом, который перемеши- вается с помощью воздуха. Исследования, направленные на усовершенствование технологии фер- ментных препаратов, провел Самнер, который впервые получил фермент - уреазу в виде кристалла. Позднее Нартроп успешно выкристаллизовал не- сколько протеолитических ферментов. Новый стимул к усовершенствованию и созданию прогрессивных техно- логий ферментных препаратов появился в связи с открытием пеницилли- на. Новая технология является эффективной не только для производства пенициллина и других антибиотиков, но и для производства ферментных препаратов. Она была успешно реализована в промышленных условиях компанией «Novo Nordisk» в начале 50-х годов XX в.
Технология пищевых продуктов 475 § 25.2. Технология ферментных препаратов Технология ферментных препаратон, применяемая в нашей стране, вклю- чает такие .этапы: технология посевного материала: технология произволе i венной культуры микроорганизмов культивированием глубинным или по- верхностным способом; технология конечных продуктов - технических или очищенных ферментных препаратов. Для получения посевного материала используют исходный штамм про- дуцента из отраслевого научно-исследовательского института. Биохимичес- кий процесс размножения посевного материала зависит от вида продуцента и способа культивирования его на производстве. Размножение продуцента проводят при оптимальных значениях pH и температуры. Готовый размноженный посевной материал передают на производство. Он должен иметь соответствующее количество спор и клеток на единицу массы, не содержать вредной микрофлоры, стойко сохранять генетически заложенные свойства продуцировать соответствующие ферменты. Быстрый! рост микроорганизмов и максимальный синтез ферментов, в основном, зависит от состава питательной среды, условий приготовления и стерилизации .этой среды, способа и количества подведенного воздуха в кю- веты с культурой, оптимальных условий выращивания продуцента и контро- ля за этим процессом. В состав среды обязательно должны входить углеводы, аммонийные со- единения, водород, кислород, микро- и макроэлементы (железо, магний, калий и др.), ростковые вещества. Оптимальный состав среды для каждого продуцента подбирается в соответствии с математическим моделировани- ем этого процесса с помощью компьютерных технологий. Для поверхностного культивирования как питательную среду исполь- зуют отруби и муку разных видов, а также свекольный жом, пивную дроби- ну и др., для глубинного — мелясу, барду и др., обогащенные питательными солями, гидролизатами белков, аминокислотами, углеводами и ростовыми веществами. Поверхностное культивирование микроорганизмов проводят в кюветах, глубинное — в ферментаторах. Оптимальное содержание влаги в питатель- ной среде составляет 50...70%. Затраты воздуха на аэрацию — не меньше 40.„60 м3/м ! тод. Микромицеты и дрожжеобразные организмы эффективно растут и об- разовывают ферменты при оптимальном значении pH от 4 до 5,6. От балластных веществ освобождаются с помощью водной экстракции, фильтрования, сушки, осаждения органическими растворителями и др. Ферментные препараты получают в виде сухого порошка или жидких концентратов.
476 Раздел 25 Наиболее важной областью, в которой фермен ты играют значи тельную роль последние 15...20 лет, является крахмальная промышленность, где гриб- ковая амилаза используется для производства сахаросодержащих сиропов. Настоящий переворот в ферментной промышленности сос тоялся в нача- ле 60-х годов XX в., когда был получен ферментный препарат — амилоглюко- зидаза, с помощью которого впервые удалось полностью расщепить крах- мал до глюкозы и фруктозы. Все производство глюкозы и фруктозы было реорганизовано и вместо кислотного использовали ферментативный гид- ролиз, который имел большие преимущества: максимальный выход про- дукции, экологическая чистота и простота кристаллизации. Усовершенст- вование этой технологии связано с предварительной обработкой крахмала ферментными препаратами (разжижение крахмала). Для этого использует- ся бактериальная амилаза Tcprmamyl, стойкая при высоких температурах Компания «Novo Nordisk» разработала препарат — глюкоизомсризу, при помощи которого глюкоза превращается во фруктозу. § 25.3. Применение ферментных препаратов в пищевой промышленности Ферментные препараты широко применяются в хлебопекарном произ- водстве. Клетки зерен злаков, используемых для производства муки, содержат ферменты, главными из которых являются амилазы и протеазы. Для произ- водства хлеба этих ферментов недостаточно и всегда нужно дополнительно применять ферментные препараты. Эндосперм зерновки богат крахмалом, который после помола переходит в муку. Оболочка и крахмал содержат в себе очень важные для дальнейшей переработки муки ферменты. Они частично расщепляют крахмал на сахара, которые потребляются дрожжами в процессе спиртового брожения для вы- деления диоксида углерода и подъема теста. Основными ферментами муки являются а- и 0-амилазы. А-амилаза рас- щепляет крахмал на декстрины, а 0-амилаза превращает декстрины в маль- тозу. Этих ферментов в муке недостаточно и их необходимо дополнять грибковыми, имеющими большие преимущества перед ферментами солода. В пшеничной и ржаной муке содержится небольшое количество пентозанов, добавка которых в тесто улучшает его структуру и увеличивает объем. Фер- ментные препараты применяются также для выпекания печенья и крекеров. За последние 30 лет после открытия новых ферментов в технологии ги- дролиза крахмала совершен переход от кислоты к естественным биологичес- ким катализаторам. Ферментативное преобразование крахмала осуществля- ют в три этапа: разжижение, осахаривание и изомеризация.
Технология пищевых продуктов 477 Разжижение происходит с использованием одного фермента cz-амилазы. При атом получают мальтодекстрин, содержании! разные олигосахариды, и декстрины. Крахмал, обработанный сх-амплазами. гидролизуется в глюко- зу и мальтозу при помощи амилоглюкооксидазы (глюкоамилазы). Высокое содержание мальтозы можно получить при использовании [3-амилазы. Изоме- ризация характеризуется переходом глюкозы во фруктозу посредством иммоби- лизованной глюкоизомеразы. Иммобилизация дает возможность использо- вать этот фермент в течение нескольких месяцев. Продукты изомеризации, которые являются наиболее ценными для человека, содержат около 50% фруктозы и 40% глюкозы. Это высокофруктозный сироп или крахмальный сахар, который используется в производстве безалкогольных напитков, хлебобулочных изделий, молочных продуктов и др. Фруктоза на 40% слаще сахарозы и более полезна для человека. Известно, что все <|)рукты и ягоды содержат пектин, который в процессе их переработки затрудняет выход сока. Кроме того, такой сок трудно фильт- руется и очищается. Добавка в мякоть фруктов и ягод ферментов пектиназы значительно увеличивает выход сока и улучшает его фильтрование. Увеличения выхода сока из яблок и улучшения его качественных пока- зателей можно достичь за счет таких ферментов, как амилаза, пектиназа, цел юл аза. В производстве цитрусовых соков также целесообразно использовать пек- толитические и прочие ферменты. Они увеличивают выход сока и улучшают его качественные показатели. В процессе обработки винограда ферментными препаратами «Novo Nor- disk» (Novoferm 12) значительно увеличивается выход сока и улучшается вкус и аромат конечного продукта — вина. Важную роль играют ферменты и в пивоварении. В зернах злаковых культур — основною сырья для производства солода и пива — потенциаль- ные питательные вещества для дрожжей имеют не ту форму, которуе они могли бы потреблять. Поэтому имеющиеся в зерне высокомолекулярные со- единения необходимо расщеплять на молекулы, пригодные для потребле- ния дрожжами. В традиционных технологиях пива солод используют как основное сырье и источник ферментов. Тем не менее, солодование — дорогой процесс получе- ния ферментов. Значительной экономии можно достичь заменой хотя бы час- ти солода промышленными ферментами и непророщенным зерном, например ячменем. Для этого нужно лишь добавить к солоду а-амилазу, глюканазу и протеазу, чтобы обеспечить нормальный гидролиз полисахаридов и про- теинов. В ферментации важную роль играют протеины, которые поставляют раст- воримые соединения азота, необходимые для жизнедеятельности дрожжей.
178 Раздсо 2. Д t!l ' I! > И i> ' '! । ' 'I l< ' ' 1 << i h ’ •' t и -• -i'I и । . I i । - :> •1 I И | >i > к () : 11 i 11 • If t> 1 It 1 j >i V (4 H I>1. M< 1/h i i i I;)(; |(). : ,i ,1.1 H ! i: is t ;.s | i; ;, s , , ;s , । i in i i ,, I । 11, i: i - j к. l д ч III к |),,, i i,t i[ ii M VIt । t|is 11>M \ . 111>111 s), 1II \ к । л ।;i \ < Iи л• 1111;i у и iaж;i \i и ( >C i I (> I; f it) 11 .<<1 1114(41 I! Illlils H i J I It'I I 11 I I iI It. I Я1 ' I (''• I \tKOpi.'l!lll (|ll I. I l> I [К ИМИ I в lulls rxc.iii. । < i к 11 । < > i s । bi ) i < । i i i i i и i Me. i. it'll in к1 spii. 11> 11 ii) на 11 ив связаш > s i t'\i. я i it s\\c.it' кодер,ка i ся некоюрыс не. шс.1\ариды. манным <>6рал<>м iz-i. покапк и пен lo.sani.i (co. к ржа i ся к ячмене н синоде). коюрыс повышаю! вязкосн с\с. ia и з.н |)\днями ei о фи. ни рование. Они ооразовываю I же. iciio.ioohbiii слой. Koiopbiii зак\нори вас i oiiiept дня tpn. н> i рова.1 иных ма I ериа. iob. Ilpo t i eii hi и 11 choi oo выхо. ia iin . и оi о t ot i ояч i ня д< юани1 в (/.-i. покаilaaд. 1Я pat men. iciiiui L>1. пока нов во время за i и рання и. ш в начале 6| юже) i и я с\ с. ia. 111>i 1 норма. 1ьных \ с. ювпя\ пивоварения ферме! I i ы. содержащиеся в со. в > в , нс moi \ I pat на ч1 к । ь net в кра.хма. i на сора и,н вас мыс сахара. Около i pci i s cio н penpal нас i ся в \ i доводы де kt i pi 111 ы. кширыг не сбраживаю i ся и Hept ходя । в пиво, повышая ei о .incpi ei пч1-ск \ ю ценное। в. Формен i ы ддя paciiit'ii . it'll пя деке rpi и к ,’в мо,ш!о , в )ба в. ш i в во про ни ia 111 рання иди фермой i ацн н , ipo/кжн в HpoHccet < 1 н, i. )| it io 111) । о opt i/ketii in i io. ним' i bio ii ревра i ца io i i. i кия in \ в ст 11 и' и , шоке и, i vi. юрода. 1 покос i в iipt n сяюдс i ва п значи i e. i ьная . шопом i in зач pai на иерерабо тку сырья ooet испиваю ня за.мснон бо няней час 1 и со. к>д<; 1 как носи ie. 1я а кд и иных (фермен юв) ш пророни 11 п ы м зерном и фермен 1 ными препаратами. Ьнотехно. ин ическни процесс можл происходи i в по i раднцион- ной варке и применении классической ч cxno.ioi ни зашрания. Но при игом в затор необходимо вводи ть cz-i. пока пазу. а-ами. 1азу, проч сазу и церемпке 2Х из расчета 1,5 кт на 1 г ячменя, цсремикс 6ХМ 0.5 кг на 1 г ячменя. Производите.чьность зазорною ai 1 парача можно повысить, ('С.чн в.место со- .чодад.чя разжижения исно.чьзовач ь термами.ч 120L. Кроме того, разжижение несо.чоженного сырья происходи т быстрее и появляется возможное) ь уве .чнченпя его час ти до 50%. Экономия зачрат на сырье может быть обеспечена заменой любой часч и солода на добавки (до 50°»> засыпи) и экзогенные ферменты. Стабильный состав сусла и, соответственно, стабильное качество нива могут быть достигнуты введением iicii iразы 0.5L (X'enirase 0.5L) в заторный аппарат, где она усиливает гидролиз солодового белка. Исходя из положительной йодной реакции в охмеленном сусле, в нача.ic сбраживания рекомендуется добавлять фу игам ил, благодаря чему улучшается биологическая и коллоидная стабильность нива (0.3 мл/г.ч сусла). А-глюканы, которые содержатся в готовом ниве, могуч замедлить скорость его фильт- рования и усилить мутность. Этого можно избежать, если в охлажденное сус- ло на стадии введения семенных дрожжей добавить фииизи.м (0.1 м.ч/ гл сусла). Повысить степень сбраживания на 2...5% можно введением фунта- мила 800L на стадии брожения (0,3 m/i/ivi сусла).
Технология пищевы.х продуктов 179 lie. Ill IK-I |O( реДС I Вен II!) 1Д фП. I В. 1 j)( ЖДИ Ис.М В 11 И Bt ВЫ'.IB Я'll и ( I > к p,B-t н 1 ie (>е । ,t ।' । 11и н : ьрахма ia. .1 м•. ।11ч<•< । ш, д11< ikcii,ia \ i. кjm».ш при »i<i.m не. яi.i чптс. ibiio. надо i юрская ива i ь пиво в др\ ой аппарат. д< бинив ф\ in ими. i MXH 11 проД. l и гь иерно. l ciырсвания Hu iшею i. п.ко диен. В спиртовой 11 ром bi и в к a 11 юс 111 фермен i line iipenapaii.i iiana.iii широко примени тв в пос. le.uiiie 20 . iei. ()ci шин ы м t в, рвем ion I ipoi i.iBo.ic । т;а. < и up i а, как еже о i металось. ив. in io i ся крахма.юсодержащис зерновые культуры и картофель, Крахмал сосгот из д. I и in mi"i цепи молекул г. нокозы. которая должна obi тв дес грек i ирована на более мелкие ком ноне и i bi. превращенные в резу. н> га i с мегабо. шзма дрожжей в спирт. .')I и биохимические процесс ы проводя 1ся с помощью фермен iов в две ci алии: разжижение и осахаривание. Раньше ноете ie\i фермен iов ин осахаривания крахмала был солод Нынче поч । и на всех спирт шкодах ei о вы i ее пил и промышленные фермен i ные препараты, которые iарантир\ю1 по.i\чение высокого выхода продукции. Термосюпкпе мнкрооные амилазы i идролнзх юi крахмал даже при темпе paiypc 100 ( . в го время как фермен гы солода при таких условиях инакти- внруюия Раньше карюфе ш и зерно разварнва.ш при температуре 1.50... 1 (50° С и дав лении 0.5.,.0ф мПа. I c in давление резко снижали, стенки клеток разрыва лиев и зерна крахмала освобождались, становясь доступными для фермен- тов солода. Сегодня крахмалосодержащее сырье на спиртовых заводах разваривают при температуре 60... 100" С и успешно осахаривают ферментными препара- тами амплоглюкооксидазами. которые освобождают зерна крахмала от оболочки и расщепляют молекулы декстринов и крахмала до глюкозы. I к'которые виды крахмалосодержащего сырья бедны па растворимый азот. В процессе брожения eye. ia из такою сырья дрожжи плохо размножаются и снижается их метаболизм. Добавка в сусло небольшого количества протео- .шгических ферментов ускоряет биохимические процессы брожения. 1Доведенными под руководством ироф. 11.1. Шияна исследованиями установлено, что оптимальной ic.Miicpaiурой разжижения при низкотемпе- ратурном разваривании является 90" С в течение 1,5 часа. Также установле- но, что качество ферментативной обработки в процессе сбраживания сусла в значитсяыюй мерс .зависи т от вида сырья, особенно от его нетрадицион- ных видов, в час тнос ти ржи и тритикале. Это связано с повышенной вязко- стью сусла и бражки, которая зависит от наличия в зтом зерне большого ко- личества некрахмальных полисахаридов, пентозанов и гумми-веществ. Использование дополнительного фермента цслюлолитического комплекса «Ультрафло» на стадии осахаривания или сбраживания способствовало гидролизу упомянутых компонентов сырья, улучшению реологических
480 Раздел 25 свойств бражок и. главное. повышению содержания этанола на 1,3% ш. сравнению с контрольной бражкой. Итак, снижение темпера гуры разваривания зернового сырья oi 145... 165 С' до 75...90 С' и замена солода (как носит еля ферментов) фермент - ными препаратами экономит 40...42 кг условного топлива на 1 г сырья, со- кращает срок сбраживания от 72 до 66 ч. повышает выход спирта и улучша- ет его качественные показатели. В винодельческой промышленности для усиления аромата и вкуса вина, а также для увеличения выхода сусла из 1 т винограда и улучшения его ос- ветления используют ферментные препараты немецкой фирмы «Делер». Это: «Тренолин букет» - высокоочишенный ферментный препарат для расщепления пектинов в виноградной мезге и высвобождения ароматичес- ких веществ; «Тренолин супер ДФ» — высокоактивный пектолитический ферментный препарат для обработки мезги, сусла и молодого вина с целью предоставления конечному продукту сортовых особенностей винограда. В мясной промышленности ферменты помогают полностью очистить кос- ти от мяса. Абсолютно чистые кости используются для производства высоко- качественного желатина. Для производства желатина используются после ферментативной обработки также шкуры животных. Разрабатываются технологии новых сортов масла и жиров с использова- нием ферментных препаратов. Ферменты помогают модифицировать точ- ку плавления маргарина, увеличить срок его хранения и улучшить пищевые свойства. Для синтеза широкого спектра сложных эфиров используется иммобилизованная липаза Novozym 435 фирмы «Novo Nordisk». В развитых странах мира особое внимание отводится ферментации не- крахмальных полисахаридов (клетчатка), которые животные не могут пе- реварить без участия катализаторов. Контрольные вопросы: 1. Что такое ферменты? 2. История использования ферментов. 3. Механизм действия ферментов на крахмал, белки и клетчатку. 4. Основные этапы технологии ферментных препаратов. 5. Применение ферментных препаратов в хлебопекарном производстве. 6. Применение ферментных препаратов в производстве фруктово-ягодных соков. 7. Ферментные препараты в производстве пива. 8. Применение ферментных препаратов в производстве спирта. 9. Ферментные препараты в винодельческой промышленности. 10. Применение ферментных препаратов в мясо-молочной промышленности.
Технология пищевых продуктов 481 Раздел 26. ТЕХНОЛОГИЯ ПРОДУКТОВ ЛЕЧЕБНО-ПРОФИЛАКТИЧЕСКОГО НАЗНАЧЕНИЯ ИЗ СОИ § 26.1. Соя — уникальное продовольственное растение Соя — однолетнее травянистое растение семейства бобовых, которое имеет разнообразную форму, высоту, количество и форму листьев, цветков, соцве- тий, плодов, семян, семядолен. Семена по форме бывают шарообразные, оваль- ные или продол товатые, но цвету — желтые, коричневые, зеленые или черные. Зерновка сои состоит из белка, углеводов, жиров, клетчатки и набора фитонитатсльных веществ, характеризующихся разнообразными фармако- логическими эффектами. Это витамины, изофлавоны, генистипн, даид- зеин и глицетин, которые обладают значительными биофармацевтическими свойствами, включая и антиканцерогенные, антиангиогенные и эстроген- ные эффекты. Белок сои приравнивается к живо тному. Соевые семена содержат в 10 раз больше белка, чем коровье молоко, вдвое больше, чем мясо и рыба, ив 1,5 ра- за больше, чем творог. Вместе с тем, соя является источником минеральных веществ и органических соединений, витаминов. В 1 кг сои содержится больше белка, чем в 1 кг телятины, больше кальция, чем в молоке, больше лецитина, чем в 1 десятке яиц. Холестерин в сое отсут- ствует, но она содержит много аминокислот, жирных кислот, витаминов и ми- неральных веществ. Соевый белок для питания человека практически идеа- лен и характеризуется наилучшей сбалансированностью, усвояемостью, ценными пищевыми и лекарственными свойствами. Благодаря фотосинтезу и биологической фиксации азота, соя, как и другие бобовые растения, форми- рует надземную и подземную массу (90 кг/га биологически связанного азота). Итак, соя играет чрезвычайно важную роль в биогеохимических циклах круговорота веществ в природе, создавая благоприятные условия для выра- щивания различных культур. Севооборот дает возможность быстро повы- шать культуру земледелия, улучшать азотный баланс и плодородие грунта, содержание в нем гумуса, увеличивать объемы доступных питательных ве- ществ для культурных растений, а главное — получать больше пищевых продуктов и кормов высокого качества и улучшать экологию. Соя — важнейшая сельскохозяйственная культура, играющая активную роль в сложном процессе круговорота веществ в природе. В процессе фото- синтеза соя образует вещества, которые удовлетворяют потребность челове- ка в полноценном белке, витаминах и минеральных соединениях. Кроме то- го, она обеспечивает сбалансированное питание животных и птицы. 31 -8-913
482 Раздел 26 За сравни юльно коротким вегетационный период соя успевает синтези- ровать ценнейшие органические соединения белок, углеводы, жир и поч- ти все фнтоорганические вещества, присутствующие в рас ги iс.ишом сырье. Соя уникальное продовольственное, лекарственное и кормовое расте- ние. которое выращивают на всех континен тах. История выращивания сои достигает глубокой древности (4500 6000 лет назад) и ведет начало из старейшего центра цивилизации - Китая. Ле- чебные свойства и высокая питательность лого растения были известны в Китае, Японии, Корее еще 5000 лег назад. Нынче Китай остается наибольшим производителем сои, широко исполь- зуемой в питании населения. В работах китайских медиков соя рассматривается как эффективное средс тво против болезней почек, кожи, авитаминоза, расстройства желудка, токсикоза, анемии и язв. Лишь в XVII в. соя была завезена из Китая в Европу. В странах Европы (Италия, Россия, Румыния, Украина, Венгрия, Бол- гария и др.) сою ныне высеивают на площади 1,5 млн га. Во второй половине XX в. сою начали культивировать в Северной и Южной Америке. Высокими темпами расширялись площади ее посевов, возрастали урожайность и производство семян. Сейчас в США, Канаде и Мексике площадь посевов сои занимает свыше 30 млн га, или 42% мировой площади. Урожайность составляет свыше 25 ц/га; производство зерна сои в США составляет 68,5 млн т. За счет сои в США полностью разрешима проблема белка, который при- влекает внимание многих стран мира. Белок сои в США, в основном, приме- няется для лечения туберкулеза легких, для профилактики рака, сахарного диабета, заболеваний сердечно-сосудистой системы, предстательной желе- зы, желудочно-кишечных расстройств. В Институте рака (США, Вашинг- тон) установлено, что 8 из 10 наиболее распространенных форм рака про- воцируются неправильным питанием, а содержание антираковых веществ в семенах сои очень большое. Кроме того, сою используют для получения масла, которое идет на изготовление маргарина, приправ к салатам и т. п., в рационе домашнего скота и птицы - как кормовой белок и жир. Масло сои — один из компонентов горючего для автомобилей и тракторов. Академик УААН А. О. Бабич назвал сою естественной фабрикой продо- вольствия, лекарства и кормов, поскольку она за один вегетационный период синтезирует все необходимые питательные вещества, полезные как для чело- века, так и для животных.
Технология пищевых продуктов 483 § 26.2. Содержание питательных веществ и химический состав сои В семенах сон содержи гея 38...40% бедка, который на 88...95% является водорастворимой фракцией, включая легкорастворимые глобулины (60...80%), альбумины (8...25%). груднорастворимые глютелины (3...7%). Белок сои ис- пользую!, в основном, как сырье для приготовления препаратов, которые стимулируют деятельность центральной нервной системы, применяются для лечения сахарного диабета и лучевой болезни, рака, болезней печени и почек Учеными установлено, что соевые белки улучшают состав крови, уменьша- ют вероятность инфаркта миокарда, атеросклероза, гипертонии. Незаменимые аминокислоты сои повышают сопротивляемость организма инфекциям. В семенах сои содержится 20...28% жира, который является жизненно важным источником энергии для человека и животных. По питательности соевое масло практически не уступает коровьему маслу. Ценность масла обус- ловлена высоким содержанием глицеридов, высокоэнергетических жирных кисло т, которые редко встречаются в составе большинства растений, но тем не менее существенным образом влияют на здоровье человека. В семенах сои содержится 22..,35% углеводов, в том числе моносахаридов — 0,7...2,2%, са- харозы — 3,3...13%, рафинозы — 3,3...3,7%, гемицеллюлозы — 1,3...6,5% и лишь часть этих веществ усваивается организмом человека и животных. Углеводы сои почти полностью усваиваются после ее проращивания в оптимальных условиях. В употреблении продуктов из сои важна пищевая клетчатка, на которую раньше не обращали внимание. Содержание ее в семенах составляет около 3% от всей массы. Известно, что рационы питания с низким содержанием клетчатки служат причиной повышенной вероятности заболевания раком прямой кишки, разных форм расстройства пищеварения. 75% всей пищевой клетчатки со- держат соевые отруби, получаемые из семенной оболочки. Установлено также, что соевые семена — богатый источник фосфатидов, содержание которых колеблется от 1,3 до 2,5%. Фосфатиды представляют собой фосфоросодержащие жирообразные вещества — лецитины, цефали- ны, фитины, нуклеиновые кислоты, инозигфосфатиды. Фосфатиды активно участвуют в процессах превращения жиров в орга- низмах человека и животных, способствуют образованию белков и предот- вращают их распад, повышают усвоение жиров и белков. Содержание неорганических веществ в зерне сои составляет 4,5...6,8%, в том числе калия 1,61...2,5%; фосфора — 0,51...1,09%; серы - 0,48%; каль- ция — 0,35...0,98%; магния — 0,11...0,55%; натрия — 0,15...0,62%; железа - 0,01%. Микроэлементы входят в состав ферментов семян сои. Это естественные 31*
484 Раздел 26 биологические активаторы и катализаторы. влияющие на синтез белков, жи- ров и углеводов. Содержание микроэлементов в сое. мг кг сухого вещества, марганец 30, мель 12, бор 13, цинк - 28, алюминий 20. барий - 9, хром - 1,5, кобальт — 10, стронций — 0,2. § 26.3. Технология соевого пищевого белка Соя содержит разнообразные ферменты (уреаза, липоксидаза, липаза, про- теаза, катепсин, пероксидаза, каталаза, инвертаза, редуктаза и др.), витами- ны: [3-каротин (провитамин А), тиамин (ВД рибофлавин (В2), аскорбиновая кислота (С), а-токоферол (Е), филохинон (К), биотин, пиридоксин, фоли- евую кислоту, пантотеновую кислоту, никотиновую кислоту (РР), инокози- тол, холин, ниацин. Установлено, что наибольшее количество этих витаминов содержится в пророщенной сое. В белке зерна сои содержатся также ингибиторы протеолитических фер- ментов (6...8%), которые играют важную роль в жизнедеятельности растения сои, принимая участие в регулировании процесса протеолиза во время со- зревания и прорастания семян, а также выполняют функции защитных бел- ков, формируя комплексную стойкость сои к неблагоприятным факторам, болезням и вредителям. В связи с этим, в пищу рекомендуется употреблять соевые продукты, обработанные термически. При употреблении сырой сои ингибиторы связывают ферменты, выделяемые поджелудочной железой, тем самым снижая эффективность переваривания других продуктов и кор- мов рациона. Принципиальная схема переработки сои на пищевые белки показана на рис. 26.1. Особую роль в питании человека играют фотохимические вещества - - компоненты, положительно влияющие на физиологическое состояние и здоровье человека, но не являющиеся питательными. Фитохимические вещества сои оказывают разнообразное полезное действие на организм че- ловека и животных при профилактике и лечении ряда тяжелых заболева- ний. Каждый класс фитохимических веществ содержит много биологичес- ки активных соединений, имеющихся в растительной пище. Поэтому риск заболеть раком и хроническими заболеваниями у вегетарианцев значитель- но меньше, чем у людей, рацион которых, в основном, содержит животный белок. Положительное действие сои на здоровье человека объясняется общим высоким содержанием питательных веществ, низким количеством жиров, наличием легкоусвояемых аминокислот, витаминов, а также хорошо сбалан- сированным содержанием минеральных веществ.
Технология пищевых продуктов 485 Соевые бобы крупа мука концентраты изоляты масло Рис. 26.1. Принципиально-технологическая схема переработки сои Соевую муку и крупу получают из обезжиренных хлопьев. Мука и крупа содержат, %: белка 44...48; жира 0,1...1,0; клетчатки — 2,5...3,8; золы — 5...6,5; углеводов — 30...34. Соевую муку и крупу используют в производстве хле- ба, тортов, печенья, крекеров, сухих пищевых смесей для блинов, других хлебобулочных и кондитерских изделий, а также соусов, супов, напитков и продуктов детского питания. Соевый белковый концентрат при полной дегидратации содержит, %: белка — 65...72; жира — 0,5...1,0; клетчатки — 3,5...5,0; золы — 4,0...6,5; угле- водов — 20...22. Этот соевый продукт с высоким содержанием растворимого белка имеет хорошую дисперсность, растворимость и эмульсионные при- знаки без горького и грубого привкуса. Используют его в сочетании с мя- сом птицы и морепродуктов, а также в продуктах детского питания. Соевый белковый изолят удаляют из хлопьев методом растворения с по- следующим изоэлектрическим осаждением. После полной дегидратации он содержит, %: белка — 90...98; жира — 0,5... 1,0; углеводов — 3...4. Его исполь- зуют как заменитель молочных продуктов в котлетных и других мясных из- делиях, в изделиях из птицы и морепродуктов. В целом, соевый пищевой белок поставляет организму человека необхо- димые незаменимые аминокислоты. Включение соевого белка в рацион пита- ния человека — прекрасный способ компенсации недостатка лизина и дру- гих аминокислот в белке зерновых, в частности риса, ржи, пшеницы, проса и кукурузы.
486 Раздел 26 Кроме большого количества питательных веществ, сон в очень сложном соотношении содержит антипитательные вещества. Это ингибиторы пище- вого фермента трипсина, а также биологически активных веществ. Тепло- вая обработка сон в оптимальных условиях лает возможнос ть инактивиро- вать эти ингибиторы. § 26.4. Технология основных пищевых продуктов из сои Пищевые продукты из сои делятся на две основные группы: нефермен- тированные, т. е. такие, при изготовлении которых не применяются процес- сы брожения и проращивания, и ферментированные, которые получают в процессе ферментации основных компонентов сон. Очень популярным неферментированным продуктом из сои является сое- вое молоко, которое изготавливается из замоченных и измельченных зерен. Перемолотую пульпу кипятят в течение 15...30 минут. Термическая обра- ботка улучшает пищевые свойства молока за счет инактивации ингибито- ров и выпаривания некоторых соединений, отрицательно влияющих на вкус. Горячую массу процеживают для удаления нежелательных остатков клетчатки из соевого молока, которое напоминает масляную эмульсию. На изготовление 5 л соевого молока расходуется 1 кг сухих семян. Для увеличения срока хранения соевое молоко превращают в сухой поро- шок, как и коровье молоко. Сухое соевое молоко используют в кондитер- ской промышленности как наполнитель мясных изделий, а также в произ- водстве напитков. На рис. 26.2 показана принципиальная технологическая схема промыш- ленного производства соевого молока. Соевое молоко содержит такое же количество белка, как и коровье. В от- личие от последнего, в соевом молоке не хватает лишь некоторых амино- кислот, но оно богато железом, тиамином и никотиновой кислотой. § 26.5. Ферментированные пищевые продукты из сои Ферментация составных частей сои способствует увеличению срока хра- нения полученных продуктов, по сравнению со свежими, и, главное, улучшает их качественные показатели. В процессе ферментации благодаря гидролизу происходит преобразование определенного количества белка в аминокислоты, а крахмала — в сахара. Наличие новых веществ в продуктах из сои обуславливает
Технология пищевых продуктов 487 лучшее их усвоение организмом человека. Кроме того, в процессе фермен- тации составляющих сои накапливаются ви тамины и ферменты. Схшка сои ----- Соя На реализацию Рис. 26.2. Принципиальная технологическая схема получения соевого молока Ферментированные продукты из сои получают в результате деятельности определенных полезных микроорганизмов и их ферментов. Процесс произ- водства таких продуктов полностью механизирован и автоматизирован. Соевые ферментированные продукты легко усваиваются организмом че- ловека. К ним относятся: соус из сои, соевая паста, ферментированные це- лые бобы сои, ферментированная мякоть сои и ферментированный творог из сои. К современным продуктам из сои с содержанием белка принадлежат: сое- вый шрот (мука) — 44...48%, соевый белковый концентрат — 60...75% и соевый белковый изолят — 90...95%. Это концентрированные растительные белко- вые продукты промышленного производства, которые широко используются для пищевых потребностей. Первое место по ассортименту и объемам произ- водства современных продуктов из сои занимают США и Япония. На качество продуктов из сои влияют ее сорт, условия выращивания и хра- нения, содержание белка и жира, фосфора, степень поглощения бобами
488 Раздел 26 влаги и cociан белковой фракции. Технология переработки сои (удаление нерастворимых твердых вещее i в, температура коагуляции, тин коагулянта, измельчение п утл ков, способ удаления мо. точной сыворо т ки, время и сила отжима, сани тарное состояние оборудования и др.) также значительно вли- яет на качество конечных продуктов. Относительная температура и влаж- ность сои во время ее хранения значительно снижают качество сои и замет- но изменяют перечисленные характеристики. Медицинскими исследованиями установлено, что соевые белковые про- дукты, как и высококачественные животные белки мяса, рыбы, молока и яиц. хорошо усваиваются организмом человека. Усвоение белка из соевой муки у детей составляет 84%. а соевого белкового изолята - 95%. У взрослых лю- дей усвоение белкового концентрата и соевого белкового изолята, как и мо- лока, находится в пределах 91 ...96%. § 26.6. Некоторые пищевые продукты с белком сои Хлебобулочные изделия Обезжиренная пли полножировая мука из сои — основной белковый продукт, который используется в хлебопекарной промышленности. Доля соевой муки от общего количества пшеничной муки составляет 5... 10%. Применение сои в приготовлении хлебобулочных изделий увеличивает срок их хранения. Кроме того, наличие соевой муки делает массу теста бо- лее однородной, а цвет продукта — привлекательным. К хлебобулочным изделиям, в которых используется соевая мука, принад- лежат все виды хлеба, сдоба из отрубей, бисквиты, кексы, торты, смесь для приготовления блинов, пышек, домашнего печенья. Технология и рецепты этих изделий в случае добавки сои практически не изменяются. Мясные продукты Использование муки из сои в производстве мясных продуктов обуслов- лено следующими факторами: значительно улучшается качество и питатель- ная ценность продуктов; возрастает интерес потребителя к продуктам, об- ладающим ценными питательными и профилактическими свойствами. Это пищевые продукты из мяса птицы, сосиски или начинки для пирожков из говяжьего фарша, в который добавляют белок сои. Белок сои в мясных продуктах питания имеет следующие основные функ- ции: стимулирование процесса образования эмульсии; уменьшение капле- образования и засыхания; противодействие процессу аэрации жиров и во- ды; противодействие развариванию мяса; удерживание влаги и сохранение
Технология пищевых продуктов 489 вкусовых качеств; улучшение структуры продукта и его и.частичноеги; по- вышение нишевых качеств готового продукта. Наиболее широко соевый белок используется в перемолотых продуктах из мяса. В колбасы преимущественно добавляют поджаренную соевую муку. Установлен предельный уровень содержания соевого белка в мясных про- дуктах; колбасы вареные и сырокопченые — соевая мука или соевый белко- вый концентрат до 3,5%; перец фаршированный — все продукты из белка сои до 8%; спагетти с фрикадельками, рубленые бифштексы - все продукты из белка сои до 12%; колбасы с комбинированным фаршем, супы, другие по- добные продукты - по потребности. Маринованные мясные продукты готовят в растворе, содержащем соевый белковый изолят, кухонную соль, абсорбенты, фосфаты, сахар и пряности. Говядина необработанная также может быть обогащена белком. Для этого готовится раствор, который имеет следующий состав, %: соевый белковый изолят — 10, вода — 85, соль — 5. Объем раствора составляет 30% от общего объема мяса. Такой продукт обладает замечательными вкусовыми качест- вами. В последнее время белок сои используют для приготовления куша- ний из морепродуктов. Клетчатку сои смачивают водой, потом перемеши- вают с мелко перемолотыми морепродуктами, добавляя муку злаковых культур, приправы и специи. Соевый белок способен абсорбировать воду, а потому его используют для сохранности уровня влаги в рыбных блюдах и уменьшения ее потери во время приготовления блюд или придания надлежащей формы рыбному фаршу. Жидким раствором белка сои можно наполнить филе рыбы (10...25% от общего объема). Такие готовые рыбные полуфабрикаты можно коптить, за- мораживать или отправлять на дальнейшую переработку. Благодаря нали- чию соевого белкового изолята, они содержат много сока. В состав японской рыбной колбасы включают соевый белковый изолят. Стабилизирующие и эмульсионные свойства белка сои проявляются лучше, если содержание соевого белкового изолята составляет 7%. Заменители мясных и молочных продуктов Современные заменители мясных продуктов большей частью являются продуктами переработки белка сои, который по структуре, вкусу и цвету весьма близок к аналогам мясопродуктов, В результате застывания и дисперсии соевого белкового изолята полу- чают заменители колбасных изделий. Продукты — заменители мяса, напо- минающие по вкусу свиную грудинку, получают методом нанесения плас- та соевых волокон красного цвета, который имитирует постную и жирную части мясного продукта. Для большей имитации структуры мяса, ры- бы и птицы широко используют волокнистые заменители. Обработанные
490 Раздел 20 И(' I к< ШЬ1<1 11| Н I. !А в ' 1>I. ('I ). К< > н Н.'Н l!C ! Ю । I J II Ь । Н i, Ж i П Ж1'' ' I >h > । > i lit'ЧН Н 1 • ! р\ К ! \ i 'll i.ivi \ ;ф.Ш I I ()! Il - I 11 К,1 М Ж I! Hl) I I 'I 11 I ' |’ч . ! Г J '' I ‘ i i Ы i '' i >1 in . I \ I I 11 \ ![)>( (. . It'. I VC 1 ( ; I Mt' I II 1 I). ’IK) I Jti. loci I lie i ЫС Jj.Mi’HII i C, I II МЯСНЫХ 11 [>ti, IV К I OB IH V 10,11. НСКНЫ. K'.lK IIIK'I < )/l ПШС мясные Н|'Ю.1\К1Ы, и.\ МОЖНО KOI It'cpBI I poBJ I • 1ам()|);гжпв;г1ь. охлаждать, cvhiп гь Они хороню выдерживают все виды к с . шиарной oopaooi кн. 11еко I орые liiMi'iuri с. hi мясных иродук тов но. i хчаю i мс 1 о ю.м икс а р\ знн при котором на соевую м\ км воздейсi bvio'i высокой iемiicpa i \ рой и дав. ie пнем. 11 pi i и том ио. i\ чаю i 11 coo. i i.iihic к\ соч ki i 1 ipo.ix к i а. ко i орые нос. ie i и, i poi еиизаипи ii.mcioi строк i \ py i канн, подобною c i рок торе i канн мяса. Pencil торнып состав колбасы и сосисок' из con. г ki нродхжга: : ,, ' Тринат-1 Соевый i Жир Расти- ' Вкмго- Вид про-; Во- ., щ .. । .. I f Краси- рии- ! оелконыи е шмель юльныи выедо- Специи докта . та . , I : юли фосфат: изоляг гатором осаок ; оавки Колбаса '596 ' 21 'Г 22(Г j ПО ’г ~Г 1 S~~ 'г Я ”7 Ножи Сосцскц ’ 610 16 100 ' 100 : 21 ' 2 : S ' -1.ШШО Во многих с । ранах мира разработаны и введены в произволе i во le.xno. ioi пн заменителей молочных продуктов, включающих растительные жиры и ка зеин. Разработка заменителей молочных продуктов необходима вследствие того, что некоторые группы люден не могут потреблять молочные продув ты по ряду причин (религиозные убеждения, аллергия на коровье молоко, изжога и др.), ио которым необходимо придерживаться молочной диеты. Итак, религиозные и лечебно-профилактические ограничения в значит ель- ной мере побуждают к разработке и внедрению этого вида продуктов. Для производства заменителей молочных продуктов наиболее пригоден сое- вый белок, способный присоединять воду и эмульгировать жиры. К заменителям молочных продуктов, в которых используют белок сон, принадлежа т искусственное молоко, продукты детского питания, искуссг- венныесыры. йогурт, замороженные десерты, взбитые сливки и др. Как пра вило, искусственное молоко содержит соевый белковый изоля г, соевое масло, сироп кукурузы, витамины и минеральные вещества. Для получения соевого молока в домашних условиях используют целое зерно сои, в условиях промышленного производства — зерно сои и жировую соевую муку. Основой для производства соевого сыра является соевое молоко. Искусственное соевое молоко имеет приятный вкус и аромат без привкуса сои. Это обусловлено высокой температурой экстрагирования, в результате чего котиледон разрывается, высвобождая белок и растительное масло. Бе- лок «поджаривается» в масле, благодаря чему появляется приятный аромат жареного миндаля. Дальнейшее снижение температуры и давления после
Технология пищевых продуктов 491 ВЫХОЛИ Про. г. К' I И )Ю ' I |)\Дера ('ill >О/но p.Vr | |О\|\ . ЧТО ОПОЛЮ ООМПОШЧ! I о с содержанием нгж< ла гел иных ар* >мз .। н• о-и\ венач' i1; >к'че кпоi Ус 1 анон лево, ню о j )Mi । (к а 'кая обработка пила iiinipcei . i и покои. iaa\. я ю окалываю содействие ю абплизации ко.мнонен юв о содержанием ароматических ве ществ. Замешнеми сыра из соево! о молока получают методом фермен lamin с помощью микроорганизмов Si герю< осень lhrennophiliis. 11осле обработки соевого молока в автоклаве пнокт лнр\чоi .микроорганизмы при iампераг\ ре 32 С в юление 15 часов Продукты детского питания В разни । ы\ с транах мира пищевые смеси детского питания. обогащенные белком до ЗЗ”,,. содержат в качестве основной) компонента обезжиренную соевую м\ к\. В их соеiав moi с i входа! i в также соевое молоко, соевый бе.тко вый концентра i, соевый белковый плодят. Для детей производя! также овощ ныс и мясные б. пода, кондитерские и стелил с содержанием соевой муки. Сегодня и в будущем продукты детского питания -- ото заменители молока, идеи । ичные емт по цвету, приятные на вкус. не оказывающие отрицатель- ного влияния на пищеварение ребенка Важно, чтобы лги продукты были нитательными и безопас!iымп от носитсльно бактерий и токсичных веществ. Продукты детскою пи гания из сои должны обеспечивать организм ребенка белком, а.мпнокпе. ютами, жирами. \ гл (чинами, витаминами и минеральными веществами. Технология таких продуктов находится в ведении фирм-про- изводителей и полностью не раскрывается. Поэтому в регионах Украины, где выращивается соя, необходимо разработать современную рецептуру и технологию продуктов детского питания, которые отвечали бы нормам химического состава, были бы питательными и не содержали вредных бак- терий и соединений. В дальнейшем, появится потребность и возможность разработать технологию соевою молока как аналога материнского молока. § 26.7. Значение сои для здоровья человека Белки сон ио аминокислотному составу идеально сбалансированы и наи- более полно отвечают потребностям организма человека. Они также имеют лечебно-профилактическое назначение. Чаще всего врачам приходится иметь дело с больными гипертонией, то есть с повышенным артериальным кровяным давлением. Известно, что абсолютно нормальное артериальное давление составля- ет 130/8:5 мм рт. ст. Если эта цифра достигает 160/100 мм рг. ст. и больше, это свидетельствует о гинертоииии, поэтому необходимо срочное вмешательст- во врача, так как при этом страдает сердце, мозг и почки. Современные методы
492 Раздел 26 n‘4riiи» и।и- !\ ( h< qixia.'!i13.111iik> t;iк ।« м.11 < )< ш шню! iipii'uiiia ir lt‘|) i i >1 H ।!: ' i i 11111.| (-| I i'1 II ( И > \ '|i1 i | j ( ’! 11 rjt I ( ",!. j ! < .• 11 < ' >' 1 i I. i i J < • I 1 11;»(’ 1 J' • > J (> r.ie.l<‘i шч ii'piiiinx iK'pci p\ ick. i p< \i < p i i < > i i ii.ii p\.;ии h.’s ш iixnia. ирлны i! ('H pii i ш. i и i и 111 и и I a i и i я ((к а и и i 111 (। персе. laiiiK'. >. m inn pcu. icinii /кирнои мясш hi 11 ci । । и । on ншцен ) и малою iihoikh < i < lopa.sa aui.iiiii. I. iar,iiы.м vc.ioiiiicM решения проблемы i ипертонии являе1ся ее нрпфииан i ика. К гожа, к a i и io. медицина скопщш i piipona. ia поч i и nee \ ch. inn на . lenciinii ною заболевания с помощью синае гишчжич фирм а пев т и ческих сред ст в. Be рояпю. ню \ меныиеиие тио 1 реб. leniin а.акою.1Я и со. ш. а особенно норма шпация массы i е. ia не. ювека, мож(Д предо гвра инь ра.шп i нс i и пер i он и и Повышение кровяnoi'o давления приводна к заболеванию сосхдов мо.: ia, пнем.ним. почечной недосгагочноса и, инфаркт и внезапной смергн. Ре ши । ь .и м проб.темх . тпи. фармацсв гпческимн средствами невм.(можно, гак как с прекращением приема медпкамен юв. снижающих .шипение, все при шакп гипертонии у больного бьвпро восс1анав.1иваю1ся. Нормализован, кровяное давление с.le.ivea не фармаколо! пческпмп ('редкавамп, а ограни чей ним hoi pet), ген нем соли и алкоголя, предотвращением с i рессовых сит \ ациii. физическими упражнениями, отказом от к\ рения, рациональным ни lanne.M. Аминокислотный состав соевого белка связан с его способностью сохранять ка.аьппй, который играет важнхчо роаь в регулировании кровя- ного давления. Японскими учеными было установлено, ч то соевые продукты содержат также антигипертензивные пептиды, которые участвуют в процессе регу- лирования кровяного давления. Доказано, что нормальное содержание холестерина в крови организма человека - 150...200 мг. Причиной атеросклероза, коронарной! ишемичес- кой болезни сердца, заболеваний периферийных сосудов и сосудов сердца является чрезмерное содержание холестерина. Решающим фактором здесь становится качество питания, которое характеризуется ограниченным уно треблением жира живот ного происхождения. Диета с включением сои улучшает деятельность сердечно-сосудисто!! системы. а соевый белковый изолят снижает содержание холестерина в крови. Но для очевидного положительного влияния на здоровье человека необхо- димо разное количество соевого белка в зависимости от возраста, физиоло- гического состояния, стадии развития болезни и т. п. Включение соевого белка в рацион даже в небольшом количестве позволяет поддерживать низ- кий уровень холестерина в крови. Для рака, как и для других злокачественных опухолей, характерны про- цессы прорастания, проникновение в соседние ткани и органы, способност ь к образованию метастазов и, как следствие, склонность к рецидивам после удаления опухоли.
Технология nuiui аыд продуктов 493 11зве(' И1Ь1 । h'iii.Nit-11 ui>i нззшя imt-pui ивные и М’рашчи wii/rene ш б() ИХ КОМ» >1! Я.ШИД Р.: I; I К И. 1! •! 11Л >. ХК Н> 1Ы! 1ГЧГ11 НЯ .11(111 (' I |); i И 11 i () И ОО IC3H!' еще неi. lev. нв шжг в да шы\ е i рана \ мира t-с i ь .кни a i очно ланных о ле- чебных свопе। ва.\ сои о] носи ie и,но .ион болезни. 11з\ чая здоровье людей в мест нос । я\. I в1 но । рсо. 1яю । ।юсвыс про.i.\ кл ы. ученые о I меi и. ш нракiпчес кое отсут с гвие заболеваемост и раком. Полому во второй половине XX в стали больше изучай, и ш пользован, сою. прод\ыы и вещеета из нее для борьбы с зюи болезнью. Ус i анов.тено, ч го соя содержи! но меньшей мер» пять разных ан I iiKa.iHiepoi еиов веществ, предотвращающих возпикпове ние рака. 11отеннпа. иными ан i пканцеровеиными веществами сон являются иигпби торы протеазы. фитаты. фи пин сро. ,ы. сапонины, феноловые кислоты и изо флавоны. > с । анов. юно. ч ю именно на. шчпе в ироду кiах из сои пзо(|). вшой о в в основном предопреде. ;яе j их аффект в профи, така икс и лечении рака. Канцерогены с южные химические соединения, вызывающие образо- вание в орган и.'.mi чс ювека з i о каш ют венных он сходен. Анти канцерогены сои химические си. динеиня. блокирующие действие канцерогенов. В сое содержатся ан гика и цероюиы разною происхождения, в частности, пнгибп торы протеазы, нрш м 1 ст веющие в, продуктах питания. включая сою. яйца, хлебные' з.щковыс и бобовые культуры. В розу.плате исследований было обнаружено. что рацион на основе сои препятствует образованию рака мо- лочной железы, кожи и мочевого пузыря. В наше время механизм профилактики раковых заболеваний полностью не изучен, но уже1 известно, что ингибиторы протеазы защищают от дейст- вия радиационного облучения и свободных радикалов. Свободные радикалы и радиация могут стать причиной изменений в мо- лекуле ДНК (дезоксирибонуклеиновой кислоты), содержащейся в ядре клетки, они активизируют соответст вующпе гены, которые и служат при- чиной рака. Ингибиторы протеазы нрп некоторых видах обработки нище- вых продуктов частично разрушаются, но их количество достаточно для профилактики рака. В профилактике рака соответствующую роль играют и сапонины, облада- ющие антиокислите.тьиымп свойствами и антиканцерогенным действием. Фитостеролы, содержащиеся в сое и других продуктах питания, защи- щают слизистую оболочку пищеварительного тракта от желчных кислот, тем самым существенно влияя на предотвращение рака толс той кишки. Кроме того, соя содержит лецитин, оказывающий антиканцерогенное действие при заболевании раком легких, и феноловые кислоты, которые являются антиоксидаитами. Средн всех полезных веществ, присутствующих в продуктах па основе сои, профилактическими и терапевтическими свойствами относительно
494 Раздел 26 многих заболеваний, включая рак. характеризую 1ся изоф. 1авоны <гр\ moi биологически активных соединений). Флавоноиды, которые содержатся в сое, имею г очень разнообразный биологический эффект, а также противовоспалительное. противоаллерги- ческое. антиканцерогенное и антимикробное действие. Такого комплекса биологически активных соединений, как соя, не имеет ни одно другое рас- тение. Кроме того, флавоноиды защищают печень, препятствуют образованию тромбов, являются мощными антиоксидантами поглотителями свобод- ных радикалов. Они очень активны физиологически, с широким спектром влияния на такие функции организма, как эндокринная и гормональная се- креция, мутагенез, передача нервных импульсов и прививки молекул или клеток в патологических или физиологических процессах. Большинство результатов эпидемиологических исследований сшщетельст- вуют о том, что люди, которые постоянно употребляли продукты из сои, име- ли меньший (на 50%) риск заболеть раком, чем те, кто сою не употреблял. Соевые продукты содержат компоненты, которые облегчают протека- ние диабета или позволяют препятствовать ему. Особое внимание в странах Запада и других регионах мира отводится лечению и профилактике болезней ночек как главного органа выделитель- ной системы. Отличное функционирование ночек - важное условие хоро- шего состояния здоровья. Камни в мочевых протоках, которые наблюдают- ся у одного из 100 человек, содержат до 80% кальция, до 5% мочевой кислоты и до 2% цистеина. Большей частью камни в почках и мочеточни- ках никак не проявляются (признаки и симптомы отсутствуют), но могут стать причиной почечной недостаточности и инфекционных болезней. Почки эффективнее справляются с соевым белком, чем с животным. По- скольку почечная функция ослабляется с возрастом, то использование соево- го белка очень привлекает пожилых людей. В странах, где в рацион включают продукты сои, население относительно меньше страдает от почечно-камен- ной болезни. Сегодня значительный интерес вызывает нехирургическое лечение добро- качественных и злокачественных новообразований предстательной железы, которые характеризуются угнетением мужского гормона андрогена и силь- ных форм эстрогена. Здесь становится очевидной потенциальная ценность изофлавонов, которые содержатся в соевом белковом изоляте и обладают слабой эстрагонной активностью. Поэтому они могут применяться как вспо- могательные средства для лечения и профилактики заболеваний предста- тельной железы. В исследованиях обращалось внимание на гораздо меньшее количество заболеваний предстательной железы у японских мужчин по срав- нению с мужчинами стран Запада. Это объясняется высоким уровнем по- требления японцами продуктов из сои, которая содержит изофлавоны.
a Технология пищевых продуктов 495 Положи ге. пшое влияние сои на работу желудочно-кишечного тракта прелоиределясн'я способностью соевых продуктов предотвращать образо- вание желчных камней и обеспечивать организм трудно перевариваемой клетчаткой. Можно иметь здоровое сердце, крепкое тело, но если толстый кишечник загрязнен и в него не поступает надлежащее количество клетчат- ки, тогда все эти замечательные качества - ненадолго. Установлено, что растительный белок, особенно соевый, может предотвратить образование камней в желчном пузыре, а также способствовать их растворению. Соевый белок и прочит1 продукты на основе сои идеальны для включе- ния в индивидуальную диету пациентов, страдающих ожирением, желающих сбросить лишний вес и улучшить свое здоровье. Кроме того, соя и соевый белок могут использоваться для профилактики некоторых осложнений вследствие ожирения. В странах, где давно употребляют сою и соевые продукты, люди имеют здоровую кожу. Ус тановлено, что соя и соевые продукты, содержащие рас- тительный белок, жир, в особенности изофлавоны, имеют эстрогенный эф- фект и играют важную роль в здоровье кожи. Основными причинами смертности в ряде стран мира являются хрони- ческие заболевания, которые связаны с пассивным образом жизни, непол- ноценным питанием и т. п. Потенциально человек может жить свыше 100 лет, но, к сожалению, большинство людей имеют шанс прожить лишь 70. Доказа- но, что в рационе долгожителей всегда присутствовали продукты раститель- ного происхождения. Они мало употребляли белого хлеба, рафинированно- го сахара и переработанных продуктов, их пища была богата питательными веществами, биологически активными соединениями и микроэлементами. В общем, ключом к увеличению продолжительности жизни является ра- зумный образ жизни, характеризующийся полноценным питанием. Полез- ные пищевые и лечебно-профилактические ингредиенты, содержащиеся в сое, при умеренном питании могут в значительной мере содействовать увеличению продолжительности жизни, о чем свидетельствует многолет- ний опыт потребления сои в странах Востока, в частности Японии, где особое внимание уделяется соевому маслу. Этот химически чистый, биологически активный продукт имеет высокую энергетическую ценность, содержит мужс- кие и женские гормоны, необходимые человеку для поддержания жизнен- ных сил. Эти гормоны сохраняют потенцию мужчин среднего и старшего возраста. Кроме того, потребление соевого масла предотвращает гиперто- нию и атеросклероз.
zi96 Раз.К. л 2с Кон 1рольньн вопросы: ( X И \1 I । Ч ' I ' Ю I Я ' I Н I I !) I О I | 2 I I poll i|iO. I И М III toll It M I lp< > P< ). i I, СОИ 11 ( Of 11 pO ч CM OI) I; I, И I :н I II 11 4i loiclo I I t A 11 ( >. IО I 11 >1 COt' BO I ( ) 1111 11111 B( > I о i HI C (i о. Хим и чески и coc i ;ib cocboi о oe i ы iboi о imi i i icii i pa i ;i И. Техно.кипя cocboi < > молова 7. Ферментированные изделия t t и . ibom ton. (S X. icooov. ючные изделия с ос псом сон. 9. ()сновныс функции oe iKa сон с, мясных нродсмах. 10. Замени! ел и мясных и молочных нродуклов нродсмамн nepepaooi кп сон 11.11н1дев1,1е смеси дтмн<> пи гания. oooicn.iicHHbie Фиком сои 12. . I счсоно профилям мне i..'iic с во и о: ва со и
Технология пищевых продуктов 197 Раздел 27. ИННОВАЦИОННЫЕ ПРОБЛЕМЫ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ТЕХНОЛОГИЙ ПИЩЕВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ УКРАИНЫ § 27.1. Современное положение пищевой промышленности Украины и общая стратегия ее развития Более 20 тыс. нрсдприя!ип > краины осущес I в. шюг производство пи- щевых нродхшов и напитков свыше 1000 наименований. Это 25 отраслей и подоIрас.leii. в которых заняю более 1 млн человек. В сослав пищевой промыт. icHiioc ги входя i мясная, мо. ючная, рыбная, мукомольно-крупяная, комбикормовая, сахарная, мае.южировая, х.юбоиекарная, винодельческая, спиртовая, л н керо- водочная, пивобеза. ikoto. imiam кондитерская, макарон наш п. юдоовощная. дрожжевая, крахмал она точная, солевая, парфюмерно-кос мешческая, табачная, нищеконценiразпая отрасли и прочие производства. Значительное v. i\ чтение ортанизанионnoil paooi ы и рос т реальных дохо- дов пасе. 1еиия У краины позволили коллективам пищевой промышленности за семь последних iei лосдичь высоких темпов роста производства и пол- ностью ликвидировать снижение выпуска продукции, которое наблюда- лось до 2000 кода. Только в 2004 воду прирост производства продукции пи- щевой промышленности и переработки сельскохозяйственного пищевого сырья составил 12%> но сравнению с 2003 годом. Удельный вес отечественных пищевых продуктов и напитков на продо- вольственном рынке Украины сегодня составляет 95%. .Э то в два раза боль- ше, чем было до 2000 года. В общем обьеме промышленных реализованных товаров в Украине удельный вес пищевой промышленности и переработки сельскохозяйственного пищевого сырья в 2005 году составил более 15%. По этим показателям и11щевая оi рас.п> занимает второе место после метал- лургической и маш и нос I рои ie. i ыюй промышленное i и. Восемь процен тов общей стоимости основных фондов всей промышлен- ности Украины приходтся на пищевую промышленность и переработку сельскохозяйственною нишевого сырья. С целью конкурентоспособности украинской продовольственной продук- ции, повышения се качественных показателей и обеспечения безопасности для здоровья и жизни людей создается национальная нормативная доку- ментация, которая полностью соответствует европейским и международным стандартам. Основные достижения многих известных производителей нишевых продук- тов получены благодаря внедрению новых технологий высокоэффективных 32 - 8-913
198 Раздел 27 annapaiob и автоматических линии для производства, расфасовки напитков и пищевых продуктов, а также эффективных систем управления качеством продукции, созданию нормативной базы и обеспечению высокого уровня квалификации персонала предприятий. Главной задачей в пищевой промышленное!и, которая располагав! доста- । очными пищевыми ресурсами, является совершенс твование техники и тех- нологии. привлечение научного потенциала высших учебных заведений!, научно-исследовательских и проектных институтов с целью обеспечения продовольственной безопасности страны, создание и внедрение it производст- во принципиально новых технологий, ориентированных на снижение энерго- затрат на единицу продукции, высокие качественные показатели и низкую себестоимость готовых продуктов, а, следовательно, на высокую прибыль для предприятия и государства. Внешнеэкономическая деятельность пищевой промышленности характе- ризуется постепенной интеграцией в мировую экономику. Только за 2004 год экспор т продовольственных товаров составил 2473 млн долл. США, импорт -- 1484 млн долл. США, что, соответственно, на 19,8% и 3,8% больше, чем в 2003 го- ду, то есть экспорт превысил импорт па 989,2 млн долл. США. В целом, внешнеторговый оборот за 2004 год составил 3956,8 млн долл. США и, по сравнению с 2003 годом, увеличился на 13,3%. Первые места по объему экспорта пищевых продуктов занимают такие страны Европейского Союза, как Италия, Германия, Испания, Польша и Венг- рия. Экспорт украинских пищевых продуктов в страны СНГ осуществляет- ся в Россию, Молдову, Белорусь. Кроме того, экспорт осуществляется в США, Канаду, страны Ближнего Востока и др. Привлечение дополнительных источников финансирования за счет инвес- тиционных и кредитных ресурсов развитых стран и лизинга дало возмож- ность создать совместные предприятия пищевой промышленности в Украине и осуществить мероприятия, связанные с модернизацией, реконструкцией и техническим переоснащением отрасли. В этом направлении налажены эффективные связи с фирмами США, Германии, Англии, Италии, Австрии, Дании и других стран. Основная часть иностранных инвестиций направля- ется на развитие пивоваренной, масложировой, кондитерской, табачной и дру- гих отраслей. Отечественные инвесторы также активно вкладывают средства в разви- тие пищевой промышленности. Ежегодно они составляют около 700 млн гривен. Иностранные кредиты позволили приобрести, смонтировать и пустить в эксплуатацию высокопроизводительное автоматизированное технологи- ческое оборудование фирмы «Хуппман» на Донецком пивоваренном заво- де «Сармат», Николаевском заводе «Янтар», на пивзаводе «Оболонь» и др.
1 Технология пищевых продуктов 499 Это автоматические .лиши розлива нива в стеклянную тару, в НЕТ-бутыл- ки, а также на Миргородском заводе минеральных вод и Киевском заводе безалкогольных напитков «Росинка» для розлива минеральных вол и без- алкогольных напитков в 11ЕТ-бутылкп. Использование банковских кредитов иностранных фирм позволило на Львовской кондитерской фирме «Свиточ», ЗАО «Киевской кондитерской фабрике им. К. Маркса», Винницкой кондитерской фабрике и ОАО «Пол- тавакондитер» смонтировать и пустить в эксплуатацию современные высо- копроизводительные линии для выпуска шоколадных изделий и конфет. Приобретена и пущена в эксплуатацию автоматическая линия для выпус- ка водки «Гетьман» фирмы «KHS» на Львовском ликеро-водочном заводе и Шпаповском экспериментальном заводе пищевых экстрактов. Киевский, Артемовский и Одесский заводы шампанских вин и объединение «Массан- дра» тоже являются заказчиками высокоэффективного оборудования фир- мы «KHS». За счет иностранных инвестиций в Киеве построен и пущен мощный пивоваренный завод «Славутич». В 2004 г. украинская водочная компания «Nemiroff» построила и ввела в эксплуатацию новый завод, который по техни- ческой и технологической оснащенности не имеет аналогов в Европе. При этом создано более 500 рабочих мест и увеличена прибыль государству. В целом, ритмичная работа предприятий пищевой промышленности и непрерывный рост объемов их производства за последние годы обеспечи- ли стабильные поступления налогов и обязательных платежей в бюджет го- сударства. Только за 2005 г. предприятия пищевой промышленности всех форм собственности перечислили в бюджет 6 млрд гривен. В начале нового тысячелетия заметно улучшилась макроэкономическая ситуация в Украине, главным образом в результате роста объемов произ- водства в пищевой промышленности. Рост объемов производства продукции пищевой промышленности обес- печен увеличением производства в масложировой (+60,7%), кондитерской (+36,4%), маслосыробойной и молочной (+28,2%), мясной (+11,3%) и пи- воваренной ( + 11,3%) отраслях. На предприятиях Укрхлебпрома производ- ство возросло на 0,5%, Укрконсервмолока — на 17,6%, Укрсоли — на 10,6%, Укрспирта — на 18,8%, Укрэфирпарфюмерпрома — в 2 раза. Сейчас через торговую сеть Украины реализуется три четверти товаров отечественного производства, а продовольственных товаров — 95%. Сниже- ние конкуренции со стороны импорта оказалось одним из главных факторов оживления реальной экономики в Украине в начале нового тысячелетия. Несмотря на то, что внутренний рынок стал более доступным и свободным для отечественных производителей, он, как и раньше, значительно ограни- чивается низкой платежеспособностью большинства населения. Это остается 32*
500 Раздел 2/ основным дес габи.шзационшчм факлором национальной экономики и. в час i - ности. дальнейшего интенсивного развития нишевой промышленности. Решающую роль в увеличении обьсмов производства пищевой промыш- ленности в начале нового гысячелетия сыграло общее улучшение состояния аграрного сектора, в котором объемы производства валовой сельскохозяйст- венной продукции во всех категориях хозяйств увеличились на 7,6%. Сей- час личные хозяйства населения стали основным источником удовлетворе- ния его потребности в продукции сельскохозяйственного производства. В дальнейшем, при решении проблемы эффективного использования мощностей пищевой промышленности необходимо увеличить покупатель- ную способность населения Украины. Этого можно достичь за счет умень- шения размера НДС или его дифференциации в зависимости от социаль- ной значимости продуктов питания и снижения торговых наценок. Главное в решении этих задач - доходы населения, на которые в опреде- ленной степени влияют объемы и стоимость выработанных продуктов пи- тания в личных подсобных хозяйствах. В рыночных условиях широкий! круг небольших частных подсобных хо- зяйств, которыми владеют свыше 10 млн семей, вырабатывает небольшой объем товара, но вместе они поставляют на рынок .значительное количество пищевой продукции. Производство животноводческой продукции в част- ных хозяйствах за 2004 г. составляло: мяса - 72,5% в общем производстве, молока — 70,9%, яиц — 60%. По данным статистического исследования домохозяйств население Ук- раины свои доходы тратит в таких пропорциях: на приобретение продо- вольственных товаров — 65...70%, непродовольственных товаров - - 12... 15%, на оплату услуг — 15...17%, покупку недвижимости, валюты, вклады — 2,8%. Такие соотношения свидетельствуют о низкой покупательной способности нашего населения. Таким образом, развитие пищевой промышленности зависит, в основном, от спроса-предложения продовольственных товаров. Для его определения были рассчитаны объемы потенциально необходимых затрат на продукты питания в границах утвержденного официального набора (Постановление Кабинета Министров Украины № 656 от 14.04.2000 г. «Об утверждении наборов про- дуктов питания, наборов непродовольственных товаров и наборов услуг для основных социальных и демографических групп населения»). Например, нор- мы на взрослого человека составляют, кг в год: хлеб пшеничный - 101, карто- фель — 95, помидоры — 15, лук —10, фрукты-ягоды — 60, сахар — 24, мед — 1, масло сливочное — 5, масло — 7,1, яйца — 220 шт., молоко — 60, кисломолоч- ные напитки — 87, творог — 10, сметана — 5, творог твердый — 3,5, говядина — 16, свинина — 8, птица — 14, колбасы, сосиски, сардельки — 8, балык — 1, са- ло — 2, рыба свежая — 7, рыбо-продукты — 6, чай — 2,0, кофе — 2,0, соль — 2,2.
1 Технология пищевых продуктов 501 Сегодня подавляющее большинство рынков продовольственных товаров характеризую гея как монополизированные. Анализ состояния дел в нище- вой промышленности Украины дал возможность определить потребность усиления регулируемой политики в таких направлениях: 1. Повышение платежеспособного спроса населения, то есть установле- ние зависимости между нижним порогом заработной платы и стоимостью утвержденного набора потребления; реформирование системы оплаты ра- боты — выход значительной се части из тени; неотложные меры но легали- зации доходов, сосредоточенных у определенной части населения. 2. Регулирование рынков пищевых продуктов на государственном уровне: определение уровня минимальной цены на основные продукты питания; определение максимально допустимых размеров торговых наценок и исклю- чение посредников: установление квоты для производства основных видов продовольствия. 3. Введение современных механизмов наблюдения и прогнозирования в пищевой промышленности: мониторинг рынка продовольственных това- ров; прогнозирование основных тенденций развития; мониторинг цен. 4. Оптимизация эффективной региональной специализации производст- ва пищевых продуктов; поддержка предприятий, которые перерабатывают сельскохозяйственную продукцию. 5. Приоритетное развитие, в первую очередь, областей, которые имеют значительный экспортный потенциал: зерновой, сахарный, масложировой, спиртовый, ликеро-водочный, соляной, плодоовощеконсервный. 6. Утверждение статуса Украины как зернового государства, то есть Ук- раина должна стать ведущим государством по производству зерновых, а так- же муки, крупы, мучных изделий, макарон, спирта, ликеро-водочных изделий, комбикормов, подсолнечного и кукурузного масла, маргаринов, майонезов и т. п. В условиях рыночной экономики хозяйственный механизм в пищевой и перерабатывающей промышленности должен быть направлен на усиление режима экономии сырья и энергоресурсов, оптимизацию технологических процессов и затрат всех видов ресурсов на единицу продукции, внедрение в производство нетрадиционного сырья, поиск новых технологических и тех- нических решений и производство конкурентоспособных пищевых продуктов и напитков профилактического назначения. Это предопределяет переориен- тацию предприятий пищевой промышленности, оперативное внедрение на- учно-исследовательских разработок, предусматривающих ресурсе-, энерго- сбережение и улучшение качественных показателей продуктов, снижение их себестоимости. Стратегической задачей предприятий пищевой и перерабатывающей про- мышленности является стабильный сбыт продукции, отвечающей мощности
502 Раздел 27 ;; i вода: i юс i од н нып I каюк новых рычк<ш юы iа: корд К? с во фаг i аюшгй в - ю. рои i ц о oi , i. ia р< в к11! ।! я. .и н \ одач нсоохо шло носююпю реклам 11 рова । в свою нродхкцню < шчю. i вкован нем нахи по (lot о । hi ва к н bi \ api x'mciii ов, п xioi пвацнп: ооесиечи л, иродо.Т/КШ едьный срок хранснше продх кцпн без cmbiX'Hii ее качес1 венных ноказате. зей. )то доспи ае i он пос юянной поддержкой со< л везствующей г(‘.\| ionol ii'iecKoii сан hi apiioii дисш и |д н ны. разрабо,кой и вне. । рением экологически чистых, аосодюию безвредных (дабндпзагоров и кон сервантов, оптимальными технологическими режимами переработки сырья. обеспечить 1акие качесi венные iioKa3aie.ni нродх кцин. коюрые oi bi чади бы дейс1 веющим Государегвенным норма i ивным документам и запри сам потребите, 1Я. разрабо гать новые виды высококачес i вен нон прод\ кннп в том числе..к'чебно-профилакгпческото назначении: образовать резервный фона фннашювы'' <-oi а н л л 1i1 и i. oocihchhii нравовхчо защиту преднрня гий и ai рарно, о сек1 ора: производить пищевое сырых отвечающее всем апологическим и iex но. loriiHccKHM I реновациям. Для выно. тения этих задач необходимо своевременно и на современною уровне проводить реконструкцию предприятий, обеспсчнвающхю еннже ние материально-.шергегпческпх aa rpai. с внедрением современной техно- логии, приобретением и монтажом высокоавтоматизированного оснащения как для основных, так и для вспомогательных процессов, разработкой и внед- рением принципиально новых высокоэффективных технологий и оснащения. К трем основным характеристикам, определяющим конкурентоспособ- ность любого продукта на рынке, относится качество, себестоимость и срок хранения без изменения качественных показателей. Конечно, есть и другие факторы такие, как биологическая, энергетическая и пищевая ценность, оз- доровительно-функциональная направленность, ресурсо-. энергосберегаю- щая технология и др. Все они имеют большое значение, особенно в процессе разработки и производства новых продуктов и напитков. § 27.2. Проблемы ресурсо-, энергосбережения в пищевой промышленности и перспективные источники энергоресурсов По сравнению с развитыми государствами мира. Украина отличается не- эффективным и очень высоким уровнем потребления энсргоресурсов. Так, если в странах Европейского Союза с 1973 по 1993 год энергоемкость валово- го национального продукта уменьшилась на 24%, то в нашей стране, наобо- рот, увеличилась. Только в январе-феврале 2006 г. расход газа в Украине
Технология пищевых продуктов эОЗ состав! 1.I ОКО. IO i()0 \|. III М В I IЛ I. Ч I < > I ИМ Ш )Г< > О( >. | ЫШ'. • I <' \ 1 i >;! ( \ < I l\ |< > I ГОДНЯ В С\ТВ II 1 cpxia1111 я Н < |)I>;и| > и I;'. имп н в 14 I Ы< В целом, на произволе i во ед ин и пы валовой прол \ м ш и мы i pa 111 м в 2.6 рп за больше ваза, чем в epi' шем । pa I я i ра ли i ые е । раны мира \ anepi оза i pa i на единице продх i.niiii У край на имев i в .7 ..7 раз болыпо. чем с i раны Запал ной Европы. Все но приводиi к подорожанию продх кгов. товаров и x'c.ixi в пашей сi ране. Конечно, ее. hi бы наши нредприя i ия и ai рарпый сектор внедряли передо вне энергосберегающие icxho.ioiihi и выращивали сырье для а.Штерна)ив- ного биотоплива. юта мы с moi д и бы до минимума свес ги потребление ваза, нефти и \ч. in. I Imchiio на приобретение .н их видов топлива трати тся львиная доля госбюджета, a oi лото ci радаии и зарплат, и пенсия, и стипендия. I lama страна развивам кт с anepi одефпцн i ной лкономнкоп и удовле тво- ряет (тюп потребности в loii.HiBHO-niiepreriinei кпх ресурсах за мши побег венного произволе । ва менее чем на э!)''.., Предприятия и и шевой и перера- батывающей промышленное hi тратя i в среднем в год около 3 млн тонн условного топлива н i.3,.,2.3 млрд кВо ч iei<rpojucprini. В структуре себе- стоимости нишевых продх кюв шилинная сосчавная достигает 20°<>. Вог иоче.мх’ ;шергосбереже1!Ш' в пищевой об. iacin один из самых важных факторов, который способетвуеi повышению конкурентоспособности оте- чественных товаров. Внедрение в нишевую и перерабатывающую промышленность энергосбе- регающих технологий значительно снизит себестоимость продукции и по- высит прибыль предприятия. Затраты всех видов энергии характеризуются количеством киловатт-ча- сов на единицу продукции - для электрической и количеством топлива и теплоты на единицу продукции для тепловой энергии. Электрическая энергия в нишевой промышленности используется для приведения в дейст- вие приводов машин, насосов, редукторов, мешалок аппаратов, транспорти- ровочных. механических, гидравлических и пневматических устройств, про- изводства холода и т. и., а на некоторых предприятиях для превращения в тепловую энергию. Тепловая энергия в нишевой промышленности в виде пара, горячей воды и сушильного агента используется для технологических операций при нагревании, стерилизации, пастеризации, сушке, испарении, ректификации и др. Эффективность использования электрической и тепловой энергии в тех- нологических процессах пищевой и перерабатывающей промышленности определяется при помощи энергетического и теплового балансов на основе сохранения массы и энергии. Часть использования теплоты в технологических операциях определяю! тепловым коэффициентом полезного действия (КПД), то есть отношением
504 Раздел 27 Ko.iiiMi'ci b;i ich.ioi ы. шно. шэованшш на пр<желе!iи< технологической one рации О кобше.ш количеству израсходованной гсн.виы (Д; ’1 Q Q. Для определения теплового баланса предварительно необходимо иметь количественные значения удельных теплоемкостей пищевого сырья, полу- фабрикатов и готовых продуктов, которые принимают участие в процессе обмена, тепловых эффектов химических реакций и теплоты фазовых преоб- разований!. Эти данные, а также данные о химическом составе и количестве веществ в отдельных потоках, являются основой для тепловых расчетов раз- ных преобразований, которые являются статьями прихода и затрат (баланса) теплоты на отдельных этапах, а потом и всего технологического процесса. Тепловые затраты на технологические операции в пищевой промыш- ленности определяются по известным формулам материального и теплово- го балансов, а также в некоторой мере зависят от условий проведения про- цесса (потоков материалов, толщины стенок, изоляции и т. п.). Наилучших результа тов при технологических исследованиях в направле- нии экономии энергоресурсов в пищевой промышленности можно достичь при составлении и использовании физических и математических моделей, критериев оп тимальности и их решении по разработанной программе с по- мощью ЭВМ. Для производства дешевой энергии Украина имеет значительный по- тенциал биомассы, которая позволяет сэкономить 10,6 млн т условного топ- лива в год. Под обозначением «биомасса» имеются ввиду разные отходы и сточные воды пищевых предприятий, солома зерновых культур, стебли кукурузы, стебли и шелуха подсолнуха, отходы древесины и т. п. Энергию из биомассы получают как сжиганием в паровых котлах, так и производством биогаза в процессе их метанового сбраживания в метан- танках. Для спиртовых заводов учеными УкрНИИспиртбиопрода проведены теоретические и экспериментальные исследования и разработана техноло- гия анаэробно-аэробной очистки концентрированных сточных вод с полу- чением биогаза. Технология направлена на максимальный выход биогаза и использование органических и минеральных веществ сточных вод. На 83-х спиртовых заводах, перерабатывающих в спирт как мелясу, так и крахмалосодержащее сырье, за год образуется около 4 млн м3 отходов ме- лясной послеспиртовой барды и 3,6...3,8 млн м3 — зерновой. Кроме отходов, на этих заводах образуется около 8 млн м3 слабозагрязненных сточных вод, которые сбрасывают в открытые водоемы. Сегодня мелясную барду на большинстве спиртовых заводов не утилизи- руют и, неочищенную, вместе со сточными водами сбрасывают в отстойники,
1 Технология пищевых продуктов 505 где эта смесь загнивае!, загрязняет водные объекты, землю и воздух. Про- изводство из э тих отходов биогаза реши г вопрос экологии. сэкономит энер- гетические ресурсы. Выход биогаза с 1 м отходов составляет 28...30 м (72‘\) СН/р 24% СО2, другие газы - около 4%). При сжигании 1 м* биогаза выделяется энергия, которая эквивалентна 1.6...2,0 кВт электроэнергии или количеству тепла, выделенного при сжига- нии 0,7 м* естественного газа. Биогаз можно использовать в дизельгенера- торах для производства электроэнергии и в сжатом виде для заправки авто- мобилей г Особенность метанового брожения состоит в том, что около 95% биодос- тупных органических веществ трансформируется в биогаз, а только 5% — рас- ходуется на энергетические потребности бактерий. Пребывание сточных вод до полного очищения в метантэнках не превышает 15 дней. Повышение концентрации сухих веществ в сточных волах сокращает этот срок. Микро- организмы, очищающие воду, иммобилизуют на носителях или используют гранул 11 ро ван ную биом ас су. В метантэнках сточные воды очищаются на 80%. Для полной их очистки используются аэробные условия в биотэнках. которые подключаются после- довательно после метантэнков. В биотэнках микроорганизмы — деструкто- ры, иммобилизуют на неподвижный волокнистый носитель, килограмм ко- торого имеет 8 тыс. м2 площади и не разлагается ферментами бактерий. Объединение двух новых технологий при очистке сточных вод — ана- эробной и аэробной — дает возможность очищать их на 99,5...99,8%. Новые биотехнологии по очистке сточных вод решают несколько проблем одно- временно: сохранение топлива, утилизация отходов, улучшение экологиче- ских условий и создание новых рабочих мест. Значительной экономии тепла и электрической энергии можно достичь заменой устаревшего оборудования более современным, использованием менее энергоемких технологических операций, многоразовым использова- нием теплоты, уменьшением ее потерь в окружающую среду и другими ме- роприятиями. Эффективным способом сокращения затрат тепловой энергии в пищевой промышленности является рациональное использование отработанных теп- лоносителей для других технологических операций, проведение которых возможно при более низких температурах, а также многоразовое использо- вание теплоты основного потока (многокорпусные испарительные уста- новки, охлаждение аппаратов брагоректификационных установок и т. п.). Особого внимания относительно энергосбережения в пищевых техно- логиях заслуживает работа по исследованию, разработке и внедрению в на- родное хозяйство Украины прогрессивных технологий биотоплива из от- ходов сельского хозяйства и пищевой промышленности.
506 Раздел 27 111 < >j < ).\i mi ioi oj<-11 к'if n;i\ iiii<) нем i(“, юна i c. ibckoit. мопс i рук юрской н внед - ренчсско!i лея ic.ibiioi i п У крайнего! о на\ чно-псслсдова юльского инсти iv- ia спирта и биотехнологии продовольственных продуктов. Национального университета пищевых icxiio.ioi нй. Государеi венного концерна «Укрснирт» и Государственного дспаргаменга продовольствия является разработка и ши- рокомасштабиое внедрение в производство прогрессивных энерго- и рес\р- сосберегающих технологий топливного и технического биоэтанола из во- зобновляемого растительного сырья. Опыт последних дссягилетий показывай!, что основную часть этилово- ю спирта 1з мире используют для технических по гребное гей. Гак, в США на производство юнливного биоэганола используют около 95% всего количе- ства вырабатываемого спирта (806 млн ;щл в 2002 годе). Бразилия в последние юды вырабатывает 1.25...1,5 млрд дал этилового спирта, большая часть ко- торого используется для технических потребностей и в с.месевых бензинах Ст раны ЕС также осущест вили ряд мер по увеличению использования био- топлива. 'Гак, в соответствии с Директивой 2003 30 ЕС Европейского пар- ламента и Совета ЕС, количество биотоплива, которое будет использовано в 2005 юду транспортом стран ЕС, должно быть не меньше 2% от общего ко.тнчест ва использованного топлива в 2005 году и не меньше, чем 5.75% -- в 2010 году. Сырьем для производен ва топливного и технического биоэтанола являет- ся возобновляемое1 растительное сырье, продукты его переработки и отходы пищевой промышленности и сельского хозяйства. Производственные мощности отечественной спиртовой области дают возможность получать до 64 млн дал спирта в год. На обеспечение потреб- ностей собственного рынка и экспортных поставок Украине необходимо от 25 до 26 млн дал пищевого спирта. Остальная мощность остается незадейст- вованной, что уменьшаем валовый национальный продукт и создает социаль- ное напряжение в регионах, где расположены спиртовые заводы. Их свобод- ные мощности могут быть переориентированы на производство технического спирта как органического сырья, так и топливного биоэтанола. Поэтому ор- ганизация производства топливного биоэтанола и технического спирта — важная народнохозяйственная проблема. Кроме того, Украина как высокоразвитое индустриальное государство тре- бует большого количества технического спирта, который используют в хими- ческой, биохимической, целлюлозно-бумажной, текстильной, легкой, метал- лургической, машино- и приборостроительной, автотранспортной, оборонной и местной промышленностях. Сырьем для технического спирта может быть также более дешевое дефект- ное зерно, тритикале, меляса, технические культуры — топинамбур, сорго, тапи- ока и т. п., а также побочные спиртосодержащие продукты брагоректификации.
Технология пищевых продуктов 507 Значите, ibho снижает себестоимость технического спирта и то, что во мно- гих случаях к нему не предъявляют жестких требований относительно со- держания органических примесей, сопутствующих этиловому спирту (эфиры, альдегиды, сивушные масла, кислоты и др.). Производство технического спирта из древесины или естественного га- за (гидролизного или синтетического) в условиях Украины экономически нецелесообразно, поскольку это производство довольно энергоемкое, требует больших капиталовложений и сырья, количество которого в Украине огра- ничено. Для обеспечения конкурентоспособнос ти топливного и технического био- этанола как на внутреннем, так и на внешнем рынках, разработаны современ- ные' прогрессивные энерго- и ресурсосберегающие экологически безопасные технологии биотоплива. Основные энерге тические и эксплуатационные зат раты в технологии био- этанола происходят на стадиях водно-тепловой обработки сырья, гидролиза углеводородов, сбраживания сахаров и ректификации спиртовой бражки. Современные научные дост ижения дают возможность коренным образом изменит ь классические процессы использования крахмала и пскрахмальпых полисахаридов зерна при производстве спирта. В реализации таких процес- сов важная роль принадлежит ферментативной конверсии полисахаридов в сбраживаемые сахара, что значительно уменьшает энергопотребление при производст ве технического и топливного этанола. По результатам комплекса многолетних теоретических и эксперименталь- ных исследований разработана и внедрена в производство прогрессивная энерго- и ресурсосберегающая технология низкотемпературной водно-теп- ловой обработки крахмалосодержащего сырья с использованием концентри- рованных ферментных препаратов селективного действия, что дало возмож- ность снизить температуру разваривания со 150...170° С до 65...95° С, тем самым уменьшить на 50...60% энергоемкость этой стадии производства спирта. Только на стадии разваривания экономический эффект составляет 650...700 грн/1000 дал спирта. Доказано, что коэффициент конверсии полисахаридов в спирте зависит от взаимосвязанного влияния биотехнологических процессов декстринизации крахмала, его осахаривания и сбраживания сахаров. Любой из этих процессов имеет свои биохимические характеристики и осуществляется с помощью раз- ных ферментных систем. Исходя из этого, для определения основных биохи- мических характеристик ферментных систем проведены кинетико-термо- динамические исследования скорости гидролиза крахмала разных культур зерна ферментными системами с учетом специфики их продуцентов. Доказано, что при температурах 60...95° С скорость гидролиза крахмала амилазами имеет свой оптимум и зависит от особенностей крахмала культур
508 Раздел 27 зерна. При выборе продолжительности гндроферментативной обработки и ак- тивности ферментов количество гидролизированного крахмала для пшеницы и кукурузы, соответственно, составляет - 96% и 84%. Исследованы процес- сы дестабилизации амилаз при температурах от 60 до 95° С и продолжи- тельность предшествующей инкубации ферментных систем от 1 до 24-х часов. Установлена градация стабильности амилаз в зависимости от продуцента. Изменение скорости реакции гидролиза неклеточными амилазами соответ- ственно значениям pH определено в границах от 6,7 до 4,0. При изучении влияния pH на процессы дестабилизации амилаз установлено, что актив- ность ферментных систем при температурах от 30 до 50° С практически не изменяется при pH — от 4,7 до 5,9. В результате комплекса проведенных исследований установлено, что рост дрожжей и скорость сбраживания сусла, полученного при гидроферментатив- ной обработке сырья, лимитирована аминокислотами, содержание которых составляет 34...45 мг/100 см’, что в 2,2 раза меньше, по сравнению с суслом, осахаренным ферментами солода. При этом доказано, что наиболее эконом- ный метаболизм углеводов при периодическом сбраживании сусла обеспе- чивается дрожжами, рост которых приходится на конец стационарной фазы. Широкий комплекс проведенных теоретических и экспериментальных исследований дал возможность сформулировать теоретические положения причинно-следственной сути совокупных факторов, которые лимитируют процессы ферментативного катализа крахмала при производстве спирта. При этом установлено, что динамика гидролиза крахмала зависит от актив- ности фермента, фенотипных свойств его продуцента и многофакторной системы физико-химических свойств осахаренного сусла. На основании проведенных исследований и полученных эксперименталь- ных данных разработан новый биотехнологический процесс прямой транс- формации крахмала в сбраживаемые сахара без затрат тепловой энергии, что дало возможность улучшить экономику производства спирта. Разработанная технология внедрена в производство на спиртовых заводах Украины (Черво- нослобидском, Марыливском, Немировском, Сторонебабском и прочих). Исследовано влияние магнитно-импульсных полей на клетки микроорга- низмов и разработана магнитно-импульсная технология как альтернатива энергорасходной термической пастеризации при инактивации контаминую- чей микрофлоры в процессе спиртового брожения, которая дала возмож- ность значительно уменьшить содержание в барде токсинов и микотоксинов. Решение проблемы интенсивного энергосбережения в спиртовой про- мышленности до недавнего времени сдерживалось отсутствием соответст- вующей технологии и оснащения для перегонки и ректификации спирто- вой бражки. В связи с этим, одной из решенных задач является разработка и широкое внедрение в производство энергосберегающей технологии
Технология пищевых продуктов 509 брагоректифпкацип. которая предусматривает рекуперацию второстепен- ной теплоты материальных потоков. Разработке энергосберегающих технологии брагоректифпкацип предшест- вовали глубокие теоретические и экспериментальные исследования по изуче- нию тепловых балансов брагоректификационных установок с учетом явления парциальной конденсации пара бражного дистиллята, влияния количества теоретических тарелок, давления, состава дистиллята и питания, гидравли- ческого сопротивления на флегмовое число ректификационной колонны. Для оценки влияния этих факторов на флегмовое число и затрат пара в рек- тификационной колонне разработана математическая модель фазового рав- новесия «жидкость — нар» бинарной системы «этанол — вода» при давле- нии от 25 до 30 кПа, которая учитывает явление инверсии кривой фазового равновесия для концентрации этанола от 0 до 100%. Разработаны также ма- тематические модели для расчетов изобарной теплоемкости, температуры кипения, энтальпии жидкости и пара водно-спиртовых растворов. Экспери- ментально исследовано влияние рабочего давления ректификационной ко- лонны на эффективность массообменных тарелок и определено его опти- мальное значение, а также экспериментально исследован состав бражных дистиллятов на разных стадиях конденсации в производственных условиях. Также исследовано влияние уменьшения концентрации ректификацион- ного спирта на флегмовое число, затраты греющего пара, производитель- ность ректификационной колонны и ее термодинамическая эффективность при условии учета гидравлического сопротивления контактных устройств. Научно обоснованы и разработаны требования к компонентному соста- ву высокооктановой кислородосодержащей добавки к бензинам, в том чис- ле и к содержанию воды, которая не должна превышать 0,2% об., что опре- делило основные технологические способы производства. Проведены исследования по изучению и подбору разделяющего агента для азеотропной ректификации, в качестве которого был выбран циклогек- сан, изучено распределение температур и концентраций компонентов по высоте регенерационной и обезвоживающей колонн. Полученные резуль- таты легли в основу разработки стратегии и системы автоматического уп- равления технологическим процессом. Экспериментально исследованы расслоения гетерогенной смеси «этанол — циклогексан — вода»; разработанная математическая модель фазового равно- весия трехкомпонентной смеси «этанол — циклогексан — вода» в системе «жидкость — жидкость» показала удовлетворительную схожесть с эксперимен- тальными данными и адекватна промышленным технологическим процессам. Экспериментальные и теоретические данные легли в основу расчета ма- териальных и тепловых потоков обезвоживающей колонны, конструктив- ных параметров устройств для расслоения азеотропной смеси.
510 Раздел 27 Изучено движение сопутствующих органических примесей этанола при его азеотропной ректификации и доказано, что их увеличенное содержание не вносит кардинальных изменений в процесс обезвоживания этилового спирта. Полученные данные легли в основу создания ресурсосберегающей техно- логии совокупности производства пищевого спирта и технического спирта этилового ректификованного, что дает возможность, с одной стороны, су- щественно улучшить качество пищевого спирта, а с другой — уменьшить себестоимость товарных продуктов. Выполнены комплексные теоретические и экспериментальные исследо- вания обезвоживания водно-спиртовых растворов на молекулярных ситах (цеолитов) и научно обосновано использование синтетических цеолитов с размером входных отверстий 0,27...0,47 нм. Выбраны технологические ре- жимы адсорбции воды при обезвоживании водно-спиртовых растворов и десорбции влаги при регенерации цеолитов. Это дало основание разработать и реализовать опытно-промышленные установки для обезвоживания спир- та периодическим цикличпо-непрервным методом на Стадническом спир- товом заводе и Лохвицком спиртовом комбинате. Внедрение установок с использованием современных молекулярных фильтров (сит) позволило исключить использование разделяющего агента — циклогексана и втрое сократить затраты греющего пара. С целью увеличения сырьевой базы для производства ВКД на основе тео- ретических и экспериментальных исследований, обобщения производст- венного опыта разработан технологический регламент и технические условия для получения на спиртовых заводах, не имеющих установок для производ- ства ВКД, высокооктановой кислородосодержащей добавки — сырца (ВКДС), которую используют для производства ВКД (биотоплива) путем азеотропной ректификации или адсорбции на молекулярных ситах. В 1998 г. ВКД прошла полный цикл стендовых, дорожных и эксплуата- ционных испытаний и допущена ТК «Нефть-Стандарт» к применению в бензинах в количестве до 6% об. Результаты испытаний подконтрольной группы автомобилей на смесевом бензине (смесь товарного бензина с ВКД) показали, что энергетические и эко- номические характеристики работы двигателей на смесевых бензинах, по срав- нению с работой на товарных бензинах А-76 и А-92, не ухудшаются при общем улучшении экологических показателей. Заметно улучшается состав отрабо- танных газов автомобилей при работе двигателей на холостом ходу и при низ- ких нагрузках, которые часто наблюдаются в больших местах. Так, при обыч- ных нагрузках двигателя уменьшение содержания оксидов азота NOX составляет от 4,5 до 16%, ароматических углеводородов CmHn — от 9 до 15% (в зависимости от типа бензина и двигателя); при низких нагрузках и холостом ходу уменьшение составляет от 13,2 до 51% и от 19 до 25% соответственно.
Технология пищевых продуктов 511 Разработаны и внедрены в производство энерго- и ресурсосберегающие технологии топливного и технического биоэтанола из возобновляемого сельско- хозяйственного сырья, что дает возможность гибко использовать мощности спиртовых заводов Украины в зависимости от конъюнктуры как внутрен- него, так и внешнего рынков, а также сохранить существующие и создать новые рабочие места. Это дает возможность производителям других отрас- лей избежать зависимости от импорта заграничного технического спирта и выпускать отечественные конкурентоспособные товары высокого качест- ва. Использование топливного биоэтанола как добавки к бензинам помогает решить вопрос обеспечения моторным топливом и улучшить экологичес- кое состояние в больших городах и на автодорогах страны. Учитывая то, что технический спирт — один из источников экспорта, выполненная работа в значительной мере способствует оздоровлению эко- номики Украины. Результаты работы внедрены более чем на 50 спиртовых заводах Укра- ины. В течение 1999—2004 гг. выработано 18,05 млн декалитров техничес- кого спирта, что дало возможность увеличить валовой национальный про- дукт в среднем на 100 млн грн в год. Предприятиями концерна «Укрспирт» с начала производства в 1998 го- ду выработано 54,15 тыс. тонн ВКД, из которых получено свыше 900 тыс. тонн экологически безопасных бензинов и моторных смесей. По результатам работ опубликовано 59 научных статей, монография и учебник для ВУЗов; получено 49 патентов Украины, 2 патента России и 1 патент Белоруси на изобретение; разработано и введено в действие 7 тех- нических условий, 27 технологических регламентов и технологических инст- рукций. Среди приоритетных направлений повышения эффективности пищевой промышленности и энергосбережения следует также указать: • осуществление перестройки и реконструкция производственной техни- ческой базы всех областей пищевой промышленности за счет технического и технологического переоснащения действующих предприятий и нового стро- ительства. Главное внимание должно уделяться ресурсе-, энергосберегающим технологиям и оборудованию, использованию прогрессивных видов топли- ва, вторичных энергоресурсов и современных энергетических установок; • использование на предприятиях пищевой промышленности возобнов- ляемых и нетрадиционных источников энергии: ветровой, солнечной (ге- лиоэнергетика), гидроэнергии малых рек, тепловых насосов (для утилизации низкотемпературных вторичных энергетических ресурсов и энергии окру- жающей среды), геотермальных ресурсов (в Украине они оцениваются в 600 млрд т условного топлива, что превышает запасы всего топлива в нашей стране), биомассы и других видов нетрадиционного топлива (производство
512 Раздел 27 биогаза из отходов и при очистке сточных вод), аккумулирование э.н'ктри ческой и тепловой анергии; • разработка научных основ но созданию новейших энергосберегающих процессов, технологий и установок с учетом экологических аспектов энергосбе- режения и рационального использования топливно-энергетических ресурсов: • усовершенствование технологических процессов и оборудования с целью снижения удельного потребления энергии и материалов; • замена малопродуктивного устаревшего оборудования высокопроизво- дительным с низкими удельными затратами энергии на единицу продукции; • широкое внедрение в пищевую промышленность разработанных и ап- робированных энергосберегающих технологий; - сушильная технология, разработанная в Институте технической теплофизики НАН Украины, которая базируется на управлении диффузией влажных материалов. Это даст возможность повысить коэффициент использования тепловой энергии в 2...3 раза и улуч- шить качество конечного продукта; - новые технологии, которые базируются на использовании дискрет- но-импульсного подведения энергии в гетерогенных средах (в осо- бенности в молочно)! промышленности); - технологии по утилизации теплоты отработанных дымовых газов паровых котлов, топок, сушилок и других объектов; - современная технология сжигания топлива в циркулирующем ки- пящем слое; - технология пищевых продуктов, которая базируется на электроплаз- молизе сырья (концентрирование томатопродуктов, клюквенных и ви- ноградных выжимок, рыбного сырья, сахарозы из свеклы и др.); - биогазовые установки для энергоснабжения сельских и фермерских хозяйств, а также предприятий пищевой промышленности; - технологии получения биогаза из биомассы при биологических и био- химических методах очищения сточных вод предприятий пищевой промышленности; - комплексные схемы использования отработанных горячих газов и воды в системе отопления теплиц; - использование геотермальной и солнечной энергии для подогрева во- ды и воздуха как ресурсов низкопотенциальной теплоты с дальней- шим подключением абсорбционных и компрессорных насосов для теплохолодоснабжения предприятий пищевой промышленности; - теплогенерирующие роторно-дисковые установки для прямого пре- образования энергии ветра в тепловую; - высокоэффективная энергосберегающая сушилка непрерывного дейст- вия карусельного типа.
Технология пищевых продуктов 513 Какие же перспективы использования альтернативных источников теп- ловой и электрической энергии в народном хозяйстве? Сегодня власть в ведущих странах мира принадлежит нефтегазовым корпорациям, которые ради собственных сверхприбылей делают все возмож- ное, лишь бы затормозить развитие нетрадиционных источников энергии. Разработанные учеными установки, которые работают на свободной энергии солнца, ветра, воды, морей, отходов коммунальных, промышленных и сельско- хозяйственных структур, а также на энергии космического пространства, -- это своеобразный доступ к независимому источнику богатства. Поскольку залежи нефти и газа не вечны, сегодня человечество начало активнее искать альтернативные источники энергии. Ученые Американской организации исследований в сельском хозяйстве предложили принципиально новый! метод получения биотоплива. Ученые идентифицировали ген, позволяющий! грибным культурам вырабатывать фер- мент, принимающий участие в процессе расщепления древесины. Если вжи- вить этот ген дрожжам, они могут перерабатывать все сельскохозяйственные и промышленные отходы на этанол и другое топливо биохимическим путем. Ученые США обратили также внимание на залежи гидратов метана в глу- бинах океана. Они стабильны благодаря низким температурам и высокому давлению. Если их достать со дна океана, они быстро разрушаются. Ученые считают, что естественного газа в гидратных месторождениях океана больше, чем во всех других источниках, используемых для добычи газа сегодня. Из одного литра этого «твердого топлива» можно получить 168 литров газа. Чрезвычайно большие запасы энергии, которые может использовать че- ловечество, находятся в газообразной среде, заполняющей все окружающее пространство земного шара и космоса. Она служит основой любой энер- гии — солнечной, электромагнитной, термоядерной и т. п. Таким образом, мы живем в безграничном океане неисчерпаемого, дешевого и экологически чистого источника, воспользоваться которым можно с помощью несложных и дешевых установок. Это резонансный трансформатор, установка с холод- ным термоядерным синтезом, вакуумный триадный усилитель, установка с Р-ядерным синтезом и разные виды генераторов свободной энергии. Именно они станут теми производителями энергии, которые позволят человеку получить тепло, оставаясь в гармонии с окружающим миром. Научиться правильно использовать разнообразнейшие ядерные и другие превращения в энергетике — актуальная проблема современного этапа эво- люции человечества. Новейшие установки, черпающие энергию из простран- ства, солнца, воды, земли, позволят сделать мир чище и обеспечить его энер- гией, которая доступна каждой стране, каждой отрасли промышленности. Сегодня газовый кризис способствует развитию в Украине малой гидро- энергетики, то есть совокупности небольших ГЭС, которые могут работать 33 - 8-913
514 Раздел 27 на малых и 'радиих реках, где расио. южено оо. ibiiniHci во предприятий пище в<>н промыш. к'ннос । и. В нелом. ма. 1ая гидро.>нерге 1 ика потенциально можш оиережа I в «большую» по совокупным нокава i елям выработанной э. ц-ктро ЭШ*р| ИИ. К гожа, 1ению. по сое гоя пню на весну 2005 г. у нас работа, ю. тшь 65 мал fax 1ЭС. способных вырабатывав, от 37S до 395 млн кВт ч электроэнергии (весь годовой гндропоюпциа. i в Украине сое гав. inei 12.5 млрд кВт ч). Го i'(Ti>. мы пспо.jb.yve.xi лишь тридцатую часть окологическп чистой энергии воды, подаренной нам природой. Западноевропейские страны уже неволь зпот 80"<) итого гидронотенциала. Малая гидроэнергегика - это только одно ив направлений развития энергетики. которое базирусчся на возобновляемых источниках вместе с ветровой, геотермальной. солнечной и биотоп, нишой энергиями. Европейские эксперты доказали, что при рациональном использовании всех возобновляемых источников энергии можно обеспечить половине по- требности че. ювечес гва в электричестве до 2010 года. В этом наврав, тении ярким примером является Капай, где сегодня дейст- вуй] свыше 90 тыс. малых гидроэлектростанций. которые покрывают до 20% потребности страны в электричестве за счет энергии маленьких рек. В Австрии, которая в 8 раз меньше Украины, работай] 40 тыс. малых ГЭС. Вмеси* с ветровыми и солнечными источниками энергии их часть в генери- рующих мощностях страны превышает 70%. В Германии работает 30 тыс. малых ГЭС. § 27.3. Перспективные методы стабилизации продуктов питания В нишевой промышленности для повышения сроков хранения продук- тов питания, обеспечения стабильности их качества в процессе* хранения существует достаточно большое количество способов. В настоящее время наиболее распространены пастеризация, стерилизация, использование хи- мических и природных консервантов, однако в результате термической об- работки частично пли полностью разрушаются биологически активные ве- щества (витамины, ферменты, незаменимые аминокислоты), изменяются вкусовые качества, цвет продуктов: применение консервантов нежелательно с точки зрения их отрицательного влияния на организм человека, недопус- тимо их применение в продуктах детского питания и продуктах лечебно- профилактического назначения. Во многих странах (Франция, Дания, Швейцария и др.) применение консервантов в продуктах, вырабатываемых для внутреннего рынка, запрещено.
Технология пищевых продуктов 515 В неконфых с.।хчаях исноитах инея ।акжг oopaooi ка нродх кюв хны ра фио. н-ншымн i \ нами. \. н> । раз В) ком а шшпзир.х ющимп измоченными. 1 laiioo. юс перс иск i н иными ме i одами. ко i орые ин i снеивно развиваю i сч в пос. ।еднне । оды. яв. пился а. 1ек i рот кровав и ма1 нт но-нмт. 1 венам обра - ботка. обраоо । ка про. тук iob нт алия высоким давлением. § 27.3.1. Методы электромагнитной обработки продуктов питания В I laiuioiia. [ином \ iiiiBi'pcineie пищевых технологии под руководитвом проф. Л II. 5 кратны проводя гея рабоил по исследованию и внедрению В промыт, 1еннос i ь э. ick гронскровых и магнн I но-им ну. I вс н вех ме годов об работ кн нродх к гов ни гания. Для пес.к'довання влияния бескотакгнои высоковольтной элекгрооб- работки на контамипироющх ю микрофлору и физико-химические свойст- ва нива в II5 II I оыла создана экспсримен га. н>ная хстановка и предложен новып ( пособ обраоо। кп жидких и мелкодненерсных нишевых продуктов э. ickгропскровым ра фядом. В момент подключения m lonniiKa питания (напряжение управляемо изменяется от I до 50 кВт) между электродами возникает импульсный элект- рический разряд. I1ре.шробойная стадия начинается с момента подачи на- пряжения на э. 1ектроды и завершается электрическим пробоем жидкости и возникновением нитевидных образований лидеров. Активная стадия характеризуется развитием одного из лидеров в плазмовый канал высокой проводимости. При этом возникши широкая гамма электромагни тных волн, которые распространяются во все стороны канала. В результате быстрого (в течение микросекунд) выделения большого количес i ва энергии происходит как нагревание вещес тва в канале до темпе- ратуры порядка 10' К. гак и расширение кана. та со скоростью от десятков до сотен метров в секунду. Результатом такого расширения является возникно- вение и распространение упругих волн высокой интенсивности. Активная стадия завершается с прекращением прохождения тока и переходит в пас- сивную. На пассивной стадии канал разряда переходит' в парогазовую пус- готу. Перед исчезновением она осуществляет несколько пульсаций. которые являются нсiочником дополнительных ударных волн. Использование пмнульсного электрического разряда непосредственно в пищевых продуктах нежелательно из-за разрушения коллоидов, белково- витаминпых комплексов и ухудшения органолептических свойсл в обрабо- танных продуктов. Поэтому электроразрядная камера изолируется от ка- меры с обрабатываемыми продуктами с помощью эластичной перегородки. 33*
516 Раздел 27 Учеными университет предложен новый способ магнитно-импу. iьсной обработки нишевых продуктов в диамагнитной таре. Совместно с кафедрой инженерной .электрофизики Харьковского госу- дарственного политехнического университета (ХДПУ) в НУНТ разработа- на, изготовлена и смонтирована экспериментальная магнитно-импульсная установка. Использование специальной ошиновки, компоновки накопителей и конструкций индукторных систем дало возможность осуществить магнит- но-импульсную обработку при разных характеристиках: низкочас тотные: f = 5...10 кГц, В = 1... 10 Т.г, среднечастотные: 1 = 30...50 кГц, В = 1...8 Тл; высокочастотные: 1 = 60...100 кГц, В = 1...8 Тл. Было исследовано влияние элек трофизических способов обработки про- дуктов питания на их технологические и микробиологические показатели. Влияние ультразвукового облучения было изучено при проведении ис- следований нефильтрованного нива сортов «Приднепровское» и «Ярославс- кое» производства Киевского АО «Пивзавод на Подоле» и молока коровьего. Отобранные образцы продуктов обрабатывали сразу же после их получения, а в отдельных случаях - сохраняли не больше суток в холодильной камере при температуре 4° С. Целью исследований было изучение влияния упругих волн частотного диапазона «ближнего» ультразвука и инфразвука на контаминирующую микрофлору нефильтрованного пива и молока. Анализ результатов экспериментальных данных показал, что оптималь- ным параметром обработки, при котором наблюдалось снижение контамини- рующей микрофлоры в пиве и молоке на 1,5...2,0 порядка, была продолжи- тельность обработки — 60 с при интенсивности упругих волн — 1,0 Вт/см2. Дальнейшее увеличение продолжительности обработки и интенсивности упругих волн способствовало повышению температуры обрабатываемого продукта до 30...40° С и изменению его физико-химических и органолепти- ческих свойств. Установлено также, что эффективность ультразвуковой обработки зависит от объема обрабатываемого продукта. Влияние инфразвука с частотой 50 и 100 Гц не приводит к уменьшению кон- таминирующей микрофлоры в пиве, а при интенсивностях 0,1...0,15 Вт/см2 наблюдалась незначительная стимуляция жизнедеятельности микроорга- низмов. При исследовании влияния электроискровой обработки на физико-хими- ческие и микробиологические характеристики пищевых продуктов объектами исследований были: молоко, яблочный сок (pH = 0,7...0,8; общий сахар — 10,0...10,4), сухой свекольный жом, нефильтрованное пиво. В образцах об- рабатываемых продуктов определяли продолжительность фильтрации,
Технология пищевых продуктов 517 содержание коллоидов. микробиологическую загрязненность, скорость гидро- лиза и содержание пектина, а также' проводили органолептическую оценку. В процессе исследований изменяли такие параметры: - напряжение разряда (10...50 кВ) ± 5°<>; - величину межэлектродного промежутка (6 • 10 ...16 -10 ) ± 10 ‘ г; - количество разрядов 1...50. Экспериментально установлено, что общая загрязненность микроорганиз- мами пива и молока после обработки снижается на 2...3 порядка. При этом ра- циональным режимом электроискровой обработки является режим при напря- жении электрического разряда 30 кВ и продолжительности его 2 • 10 1 с. Проведенные исследования гидролиза пектина из смеси сухого жома в кислотно-водном растворе показали, что после электроискровой обработ- ки скорость процесса увеличивается в 2,2...2,5 раза при снижении количест- ва серной кислоты для гидролиза на 30%. В результате повышения pH до 2,0 и снижения температуры гидролиза органолептические и качественные показатели пектинового экстракта улучшаются (уменьшается окрашива- ние, меньше включается балластных веществ за счет снижения распада ге- мицеллюлозы, целлюлозы, белковых фракций). Полученный таким способом пектин является более качественным. Про- веденные полуэмпирические квантово-химические расчеты электрическо- го строения и комплексообразующей способности пектина позволили най- ти рациональные геометрические структуры активных молекул пектина. Использование электроискровой обработки неосветленного яблочного сока при напряжении электрического разряда 20...25 кВ и продолжительно- сти разряда 4-10 ’...5 • 10 5 с позволило интенсифицировать процесс освет- ления сока за счет исключения применения пектолитичных ферментных препаратов, стадии нагревания и выдерживания. Полученный таким способом сок по своим органолептическим и физико-химическим свойствам отвечал соку, полученному по традиционной технологии. Влияние магнитно-импульсного поля на микробиологические характерис- тики пива и молока изучали на экспериментальной установке. Варьирование частоты заполнения магнитных импульсов, их интенсивность и количество позволило определить параметры, при которых происходило наибольшее снижение контаминирующей микрофлоры в продуктах. Анализ экспериментальных данных свидетельствует, что наличие кон- таминирующей микрофлоры в продуктах не зависит от количества магнит- ных импульсов (от 2 до 3) в диапазоне частот их заполнения до 100 кГц, что значительно упрощает аппаратурную схему реализации этого способа и тре- бует незначительных затрат времени и электроэнергии. Увеличение частоты заполнения магнитных импульсов и их интенсивности приводит к сниже- нию общей загрязненности пива. Установлено, что оптимальной частотой
518 Раздел 27 заполнения магнитных импульсов, при которой наб.подалось снижение контаминирующей микрофлоры в пиве на 1.5...2 порядка, ян. 1яется часина 100 кГц при пн Iенсивносi и магнитных импульсов в диапазоне 2...1 'Гл. IIjth обработка' молока оптимальной частотой заполнения магнитных импульсов, оказалась час гота 100 к! ц при интенсивности магнитных импуль- сов 1 ...(8 'I'.I. Известно, что основными группами микроорганизмов, в результате жиз- недеятельности которых ухудшаются нищевкусовые свойства продуктов, являются дрожжи, молочнокислые и уксуснокислые бактерии. Исходя из этого, было изучено влияние магнитно-импульсной обработки на такт1 виды чистых культу]): дрожжи Saccharoniyce.s cereviosiae; - уксуснокислые бактерии Acetobacter aceti: - молочнокислые бактерии Lactobacillus sp. Аналпз полученных экспериментальных данных показывает, ч то наиболее чувствительными к магнитно-импульсно!! обработке являются уксуснокис- лые бактерии. 'Гак, их количество после обработки снизилось на 1,5...2 по- рядка, в то время как количество молочнокислых бактерий и дрожжей на Г..1,5 порядка. Во всех трех случаях наблюдали существенное снижение скорости размножения клеток микроорганизмов. Проведены также исследования по определению изменения контамини- рующей микрофлоры в обработанных и необработанных продуктах в про- цессе их хранения. Оказалось, что такой метод обработки не только снижает содержание контаминирующей микрофлоры в пиве и молоке, но и замед- ляет скорость ее восстановления. Ультрафиолетовое облучение пива в диапазоне 14... 170 Дж/м2 и ультра- фиолетовая обработка в диапазоне 22 кГц приводят к снижению общей за- грязненности микроорганизмами на 1,5...2 порядка. Установлено, что контактная электрообработка молока и нива также снижает общую загрязненность микроорганизмами на 1,5...2 порядка. Наи- более эффективными электромагнитными нолями являются поля, создан- ные сигналами прямоугольной формы с частотой заполнения 4 кГц и часто- той повторения 200 Гц. Применение данного способа обработки ограничивается тем, что при этом происходят процессы, снижающие пищевые и органолептические показатели продуктов: нагревание, электролиз, коагуляция, разложение белков и коллоидов. Предложен способ магнитно-импульсной обработки жидких пищевых продуктов, который состоит в том, что пищевые продукты в контейнерах из материала с большим электрическим сопротивлением размещают внутри индуктора и действуют на них электромагнитными импульсами с частотой заполнения 5...100 кГц и интенсивностью магнитного потока Г..10 Тл.
1 Технология пищевых продуктов 519 При этом количество уксуснокислых бак icpnii снижатпся на 1.5...2 порядка, молочнокислых бактерий и дрожжей на 1... 1,5 порядка при часюте запол- нения магнитных импульсов 67 и 100 кГц. Под допе! ином л. юкгромагнигного ноля высоких напряжении снижается не только количес тво контаминирующей микрофлоры, но и в значительной степени способность микроорганизмов к самовоспроизведению, что обеспе- чивает увеличение срока хранения нива в сборниках перед розливом до 3 суток. Предложен новый способ магнитно-импульсной обработки продуктов двумя встречными сменными электромагнитиымп импульсами и схема ею реализации. Определено, что вода и пиво после такой обработки изменяю) свою оптическую активность, что свидетельствует о структурных измене- ниях, величина которых завпет от значения магни тной индукции при по- стоянной частоте заполнения .магнитных импульсов. Изучение спектров комбинационного рассеяния этих жидкостей после магнитно-импульсной обработки показало, что в спектрах наблюдается из- менение формы, ширины и структуры кои тура полосы ОН-групп в резуль- тате изменения структуры водородных связей воды с сохранением памяти такой структуры до 20 суток. Температура замерзания воды п пива после магнитно-импульсной обра- ботки практически не отличается, а продолжительнос ть периода кристалло- образования увеличивается, что тоже является доказательством структурных изменений растворителя. Методом жидкостного электрофореза установлено, что магнитно-импульс- ная обработка не вызывает изменений белкового состава пива, подтверждая эффективность и перспективность этого способа. Проведенный комплекс медико-биологических исследований в Украинском научно-исследовательс- ком институте питания МОЗ Украины показал, что пиво, обработанное маг- нитными импульсами, не вызывает неблагоприятных изменений в организмах эксперимен тальных животных и по своему действию равнозначно действию традиционного пива. Для реализации разработанного способа бесконтактной высоковольт- ной обработки создана аппаратурно-технологическая схема (рис. 27.1), ко- торая была внедрена в действующую технологическую схему производства пива АО «Пивзавод на Подоле». Схема включает в себя цилиндрически-конический бродильный аппа- рат (ЦКБА) 1, систему трубопроводов, сборник 4, фильтр 5. насос 7. На отрезке трубопровода в фильтровальном отделении предприятия смонтирован дополнительный циркулярный контур, подключение которо- го к действующей технологической схеме осуществляют с помощью венти- лей 6. Дополнительный контур включает опытно-промышленную проточ- ную установку бесконтактной обработки 2 и ВДЖ 3.
Рис. 27.1. Аппаратурно-технологическая схема бесконтактной 1 - цилиндрически-конический бродильный аппарат (ЦКБА);2 установка бесконтактной обработки; 3 - ВДЖ: 4 - сборник; 5 высоковольтной обработки пива: опытно-промышленная проточная фильтр; Ь вентили; 7 насос Раздел 27 Технология пищевых продуктов Рис. 27.2. Аппаратурно-технологическая схема магнитно-импульсной обраоотки нива: 1 разливочно-закупоривающий автомат; 2 — система конвейеров; 3 - дополнительный накопительный < тол. 4 - батарея индукторов; 5 — магнитно-импульсная установка (МИУ); 6 автомат для укладки бутылок в тару; 7 - накопительный стол; 8 -- машина для наклейки этикеток; 9 - подъемно-спускное устройство (устройство подачи)
522 Раздел 27 Способ Mai Hin ч io-11 м 11 \. icciioii обрабо i ки pea. 11 кован в виде ап пара г\ рн< >- гехнологичсской схемы (рис. 27.2). включенной в дейт гв\ ющгю гехно.ю гическую линию ро пива нива в ciсклянные бутылки емкоегью0.5 л того же завода. Схема включает в себя роз.ннючно-закуноривающий автомат 1. системе конвейеров 2. дополнительный накопительный стол 7. подъемно-спускное устройство 9 (ус i ройство подачи), батарею индукторов -7, М11N 5, автомат за- ключения бел ы.юк в тару (), накопительный стол 7, машину наклейки эти- кеток 8. Разработанная ба тарея включжп ня i ь одинаковых цилиндрических индук- торов и обеспечивав। получение магни тных импульсов с частотой их запол- нения 100 кГц и интенсивностью в диапазоне 1...5 Тл, что позволяв! прово- дить одновременную обработку пя ти бутылок пива. Технология магнитно-импульсной обработки закупоренного в стеклян- ные бутылки пива осуществляется таким образом. После заполнения пи- вом и закупоривания в розливочно-зак\ порпвающем ав томате 1 бутылки с помощью конвейера 2 поступают на дополнительный накопительный стол 3, служащий буферной емкостью для формирования «пакетов» из пя- ти бутылок перед магнитно-импульсной обработкой. Сформированный «пакет» поступает на подъемно-спускное устройство 9, с помощью которо- го бутылки оказываются в рабочей зоне батареи индукторов 4. После осу- ществления магнитно-импульсной обработки импульсом, сформирован- ным МИУ 5, бутылки с помощью подъемно-спускного устройства 9 выводят из рабочей зоны батареи индукторов 4 и подают на систему конвейеров 2 для транспортировки в рабочие зоны этикеточной машины 8, а затем с по- мощью накопительного стола 7 — в автомат заключения бутылок в тару 6. Анализ проведенных работ показывает, что под действием электромаг- нитного поля высокого напряжения не только снижается общее количество микроорганизмов в жидких пищевых продуктах (на 1,5...2 порядка), но и в значительной мере снижается способность микроорганизмов к самовос- произведению, что обеспечивает увеличение срока хранения пива в сбор- никах перед розливом до 3 суток. В процессе обработки пива в потоке по- стоянным электромагнитным полем высокого напряжения оптимальной напряженностью 1... 1.25 кВ/см потенциал микроорганизмов резко увели- чивается, что приводит к инактивации микроорганизмов и более интенсив- ной фильтрации. Скорость фильтрации пива увеличивается в 1,5...2 раза.
Технология пищевых продуктов 523 § 27.3.2. Обработка продуктов питания высоким давлением Преимущества метода Возрастающий интерес к технологии с использованием высокого давления обусловлен не только его способностью уничтожать микроорганизмы, но и от- крывающимися при этом перспективами придания новых полезных потреби- тельских свойств пищевым продуктам. Во многих специальных публикациях приводя тся конкретные примеры сохранения в процессе' обработки высоким давлением качества пищевых материалов: их натурального аромата, цвета и текс туры без сущеетвешioii потерн витаминов и микроэлементов. Кроме то- го, происходя т функциона. п>ные изменения в молекулах протеинов и сложных углеводов, ч то во многих случаях приводит к возрастанию пищевой ценности нродук1 ов. У казанные технологии применяются также в процессах быстрого замораживания и размораживания продуктов. Образующиеся при этом крис- таллы льда имеют небо. шшие размеры и не повреждают клеточные структуры биомассы. Одной из важных проблем, стоящих перед пищевыми отраслями, является проблема уничтожения споровых форм бактерий. Практика исполь- зования высокого давления указывает на возможное решение этой задачи. Благодаря низком сжимаемости воды, количество энергии, необходи- мое для сжатия пищевых продуктов, относительно невелико, по сравнению с энергией, используемой для высокотемпературной стерилизации. К тому же, метод обработ ки продуктов питания высоким давлением (ОППВД) пре- дусматривает использование только электричества и воды и, в связи с этим, безопасен для окружающей среды. Пищевые технологии с использованием высокого давления предоставля- ют несомненные удобства покупателям: стерилизованные высоким давлени- ем основные продукты питания (сыр, мясо, рыба и полупродукты) сохраняют цвет, запах и консистенцию: овощи и фрукты полностью сохраняют свою структуру, супы, соусы, тушеные продукты не имеют постороннего привку- са и нарушений в структуре, что можно наблюдать в продуктах, прошедших те иловую об работ ку. Промышленное внедрение новой технологии консервирования продуктов на основе использования высокого давления получило в последнее десяти- летие быстрое развитие практически во всех развитых странах. В настоя- щее время в ряде стран это направление получило государственную под- держку, результатом которой явилось создание новых пищевых отраслей. В данном разделе приведены данные, полученные проф. В. А. Сукма- новым с коллегами в проблемной научно-исследовательской лабора- тории Донецкого национального университета экономики и торговли им. М. Туган-Барановского. В разделе приводятся также обширные сведения,
524 Раздел 27 полученные в ведущих зарубежных лабораториях. Развернутая информа- ция о данных исследованиях с соответствующими ссылками изложена в об- зорно-аналитической работе В. А. Сукманова и В. Л. Хазанова «Сверхвысо- кое давление в нищевых 1СХИОЛО1ИЯХ» |33|. Одним из важных показателей качества готовой продукции является ее цвет. Покупатели хотя т видеть продукты естественного цвета. Продукты несвойственного цвета воспринимаются как фальсифицированные, с воз- можными признаками порчи, недостаточной обработки. Уменьшение содер- жания пигментов в процессе технологической обрабо тки регламентируется соответствующими стандартами. Так как цвет продуктов — один из критери- ев, используемых в коммерческих стандартах, то важно иметь информацию об устойчивости пигментов в условиях обработки высоким давлением. Главными группами натуральных веществ растительного происхожде- ния, формирующих окраску продуктов, являются каротиноиды, антоцианы и хлорофилл. В работе изучались изменения, происходящие с указанными пигментами. Образцы были приготовлены согласно спецификации для оп- ределения идентичности и чистоты цветов продовольственных препаратов. Все спектры зарегистрированы в диапазоне 210...680 нм. Результаты экспе- риментов показали, что в растворах или водных эмульсиях (фотоэмульси- ях) у всех изучаемых пигментов не было обнаружено каких-либо сущест- венных изменений цвета под влиянием высокого давления в наблюдаемых спектральных диапазонах (видимый и ультрафиолетовый). Было выявлено общее высокое сопротивление растворов антоцианов высокому давлению. Водные растворы этих пигментов, подвергнутых воздействию высокого давле- ния (800 мПа) в течение 20 часов, изменили свои спектрально-адсорбцион- ные характеристики менее, чем на 8%. Изменения в спектрально-адсорбци- онных характеристиках других пигментов при воздействии давления до 800 мПа в течение 30 минут не превышали 15%. У свежего сока моркови, подвергнутого давлению в 300, 400 и 500 мПа в течение 10, 20 и 30 минут (20° С), изменение содержания каротина почти не наблюдалось. Одним из преимуществ использования высокого давления является одно- временное и равномерное его распределение по всей массе пищевых про- дуктов и, как следствие, наблюдаемая независимость параметров процесса от их размеров и геометрии. В основе метода обработки пищевых продуктов высоким давлением ле- жат эффекты, связанные со сжатием окружающей жидкой среды (чаще воды). Уменьшение ее объема (по сравнению с уменьшением объема газа) очень мало. Так, изменение объема воды на 4% соответствует 1000 атм., 7% — 2000 атм., 11,5% - 4000 атм. при 22° С. Обычно необратимые процессы в биологических материалах наблюдаются при давлениях более 1000 мПа. Именно поэтому этот диапазон (до 1000 мПа)
Технология пищевых продуктов 525 наиболее пригоден для нужд нищевой промышленности. При давлении вы- ше 100 мПа (при комнатной температуре) вода переходит в твердую фазу (лед, тин VI), которая имеет еще более низкую величину сжимаемости. В 1895 году Г. Ройер впервые описал методику использования ВД для уничтожения бактерий. Несколькими годами позже (в 1899 году) Б. Гите сообщил, что обработкой давлением в 450 мПа или больше можно увели- чить срок хранения молока до 4 суток. Он же в 1914 году сообщил о непо- средственном воздействии ВД на микроорганизмы в различных пищевых продуктах и, в частности, фруктах и овощах. Исследователи Хлопни и Тамман подтвердили выводы Гите о воздейст- вии ВВ на микроорганизмы, а в 1912 году Бридман предсказал поведение объёмных фрагментов макромолекул в компрессированных жидких средах. В качестве обоснования он использовал вывод термодинамического урав- нения (1), которое в большой степени подобно уравнению Аррениуса (2). г/In (А*) с/р _ AV’ ” RT' (0 d In (k) dT = RT' (2) где р - давление, мПа; ЛЕ объемная константа, см’/моль; Т — температура, К; R — 8,31 Дж/(моль К); Ео — энергия активации, Дж/моль. Уравнение (1) показывает связь между изменением давления и скоростью химической реакции в исследуемой среде. Объемная константа А У может иметь положительное либо отрицательное значение и определяет знак из- менения скорости реакции при возрастании давления. Ещё ранее первая, увенчавшаяся успехом, попытка обнаружить влияние давления на скорость реакции была сделана В. К. Ронтженом, который в 1892 го- ду нашёл, что давление в 500 атмосфер уменьшает скорость инверсии трост- никового сахара в разбавленном водном растворе соляной кислоты. Он объяснил это явление уменьшением степени диссоциации НС1, вызванной давлением, что, впрочем, является предположением, противоречащим тре- бованиям термодинамики, согласно которым диссоциация НС1 должна бы- ла бы увеличиваться в связи с уменьшением молярного объёма ее гидратов. В дальнейшем, Ротманд нашёл, что скорость инверсии уменьшается при- близительно на 1% на каждые 100 атмосфер давления. Тесно взаимосвяза- ны с вопросом о скорости реакции некоторые измерения, произведённые профессорами Конандом и Бридманом. Было установлено, что яичный белок
526 Раздел 27 и протеиды мяса свёршваю ня под дейс I в ним дав. кшия порядка 6000 a i мо сфер при комнатной темпера! у ре. Ч у ветви i ельнос i ь бед ков к дена i \ рации сильно зависит от давления в си с геме. Большую роль в э i ом и грае i вс. и hi и на соотношения «давление температура». Резе.платы лих оиыюв показа ли, ч то давление в целом ряде органических соединений может вызвать не- обратимые реакции. Природа этих процессов в то время была совершенно неясна, но исследователи упорно двигались в наирав. leiimi (рак юж Профессор Конапд получил ряд интересных результатов и в об.час ч и хи- мических реакций. Один из наиболее интересных случаев наблюдался в связи с изменением реакционной способности изопрена. При повышении давле- ния он полимеризуется с образованием каучукообразной массы. Скорость полимеризации чрезвычайно быстро увеличивается с повышением давления. В одной из серии опытов применение давления 600 мПа в чеченце 48 часов дало лишь 10% полимеризации, между тем как после 50-часового воздейс твия 1200 мПа полимеризация закончп.чась полпосч ыо. 11рп 2000 м 11а 70%,-я по- лимеризация получилась уже по истечении только 3 часов. Никакое уве- личение длительности воздействия давления 50 мПа не дало резу.штага. Объяснение этого явления оставалось неясным. С изменением обьёмау них как будто бы нет тесной связи. Так, например, полимеризация изопрена при давлении в 2000 м! 1а происходи т без изменено й объёма, хоч я при а тмо- сферном давлении объём структурной единицы соответствующею полиме- ризата гораздо меньше молярного объёма изопрена. В том же году были ис- следованы несколько жидкостей, заведомо обладающих изомерными или полимерными формами гораздо меньшего объема, но давление ни разу нс вызвало образования конечной формы меньшего объёма. Наиболее харак- терной в этом отношении явилась фумаровая кислота, являющаяся изомером малеиновой кислоты с меньшим на 2,8% молярным объемом. Энергичная деятельность Б. Гите явилась стимулом для современных ис- следований в области пищевых технологий. Так, в 1914 г. он предложил про- мышленную обработку фруктов высоким давлением (400...820 мПа), после которой значительно увеличивалась длительность их хранения. Последняя работа Б. Гите в данной области (совместно с Гиддинсом и др.) была посвя- щена изучению воздействия давления на вирус табачной мозаики, который инактивировался при обработке давлением в 600 мПа. Параллельно с амери- канцами изучение воздействия давления на биологические среды проводили шведы. Так, в 1918 году Ларсен с сотрудниками подтвердили, что высокое давление может сдерживать микробиальный рост в результате частичной ги- бели клеточных структур. Основные разновидности бактериальных колоний на овощных культурах были уничтожены при давлении в 600 мПа в течение 14 часов. Однако было также обнаружено, что бактериальные споры очень устойчивы при данном давлении и обычно погибают только при 1200 мПа.
Технология пищевых продуктов 527 В более поздние годы Тимсон отмечал, что при прессовании молока до 1035 мПа (35; С) в течение 90 минут около 0,08% общего количества содер- жащихся в нем бактерии выживав). Микробиологический анализ иденти- фицировал незатронутую обработкой часть такой разновидности микроор- ганизмов, как споры Bacillus subtilus и Bacillus alvei. Далее было выявлено, что летальный эффект давления был более очевиден в твёрдых фазах воды (модификации льда I - IV), чем в жидких. Как исключение - хорошая вы- живаемость в твёрдой фазе льда 1 бактериальных форм Bacillus subtilus. Подчёркивалось, что в нейтральной среде споры проявляют большую ус- тойчивость к давлению, чем в кислой. В свою очередь, присутствие Nat l или глюкозы приводило к возрастанию резистентности спор к давлению как в щелочных, так и в кислых средах. В вышеупомянутой работе Тимсона и Шорта цитировалась статья Базета и Махедойфа (1935), которые сооб- щили об устойчивости спо]) Bacillus subtilus при обработке их высоким дав- лением до 1700 мПа в течение 45 мин. В 1974 году на ежегодной конференции в институте пищевых техноло- гий проф. Д. К. Вильсон представил работу о совместном использовании давления и температуры как методе консервации пищевых продуктов. Так, при низких давлениях и температуре 60...70° С был достигнут эффект сте- рилизации низкокислотных пищевых продуктов в герметичных контейне- рах. Таким образом, был показан синергический эффект при варьировании условий в координатах «давление — температура». Если стерилизация пи- тательных сред с грамм-положительными спороформами бактерий при дав- лении 0,35 мПа и 100° С достигается за 280 мин, то при 138 мПа и 100° С — всего за 2,2 мин. Исследования процесса обработки продуктов высоким давлением Интерес к процессу обработки пищевых продуктов высоким давлением в качестве альтернативы хранения продуктов с помощью методов стерилиза- ции и пастеризации обусловлен следующим. Высокое давление позволяет значительно улучшить сохранность компонентов пищевых продуктов, одно- временно увеличивая длительность их хранения посредством повышения сте- пени инактивации микроорганизмов за счёт избирательного воздействия на патогенную среду; использование высокого давления, по сравнению с терми- ческой обработкой, позволяет сохранить вкус, цвет и характерную реологию продукта; высокое давление влияет на составляющие продуктов питания (протеин, липиды, углеводы и др.), что приводит к изменениям в их конфор- мациях и часто оказывает положительное влияние на качество новых пище- вых продуктов и их ассортимент. В пищевой промышленности процесс обра- ботки пищевых продуктов имеет общие направления развития для различных агрегатных состояний исходного сырья; жидкого, желеобразного и твёрдого.
528 Раздел 27 В насюящее время использование высокого давления для обработки жп.1 ких пищевых продуктов (соков, молока, пива и др.) уже полечило широко' распрос гранение. Возможность получать стерилизованное (is холодных условиях) с помощью высокого давления молоко представляет значительный интерес, в частности, с целью его сбраживания. Эго возможно в том случае, когда подобная oopaooi ка не влияет на мицеллы казеина в направлении ухудшения свёртываемое!и молока. В частности, пастеризация с помощью высокого давления молока с по следующим сто сбраживанием ведётся 1! промышленных масштабах в Японии. Традиционные технологии, связанные с увеличением срока хранения мо- лока, часто вызывают отрицательные последствия, связанные с необратимым воздействием на сто ингредиенты, а также с нарушением физико-химического равновесия между минеральными солями, витаминами и энзимами. Это при- водит к ухудшению пищевой ценности продуктов на его основе и снижает эф- фективность последующих технологических процессов. Именное целью прео- доления перечисленных трудностей и были определены некоторые новаторские технологии, которые способны контролировать и оп тимизировать микрофло- ру необработанною) молока, предназначенного для переработки. Одной из по- добных технологий является так называемая «паска.зизания», суть которой за- ключается в обработке молока высоким давлением на гидростатических установках при температуре окружающей среды. При использовании такой технологии достигаются следующие цели: увеличивается срок хранения в ре- зультате уничтожения патогенных бактерий (Listerie, Salmonella, Staphi. Butirricia, Coli и др.) без использования термической обработки, исключается денатурация и потеря пищевой ценности соответствующих продуктов. При давлении выше 100 мПа в молоке становятся заметными изменения в протеиновом компоненте - казеине. Коллоидные казеиновые мицеллы расщепляются на мелкие частицы, что ведёт к заметному снижению мутнос- ти «снятого» молока. Деградация казеиновых мицелл происходит при дис- социации фосфата кальция (фосфат кальция способствует коалесценции казеиновых молекул в коллоидные мицеллы уже в клетках молочных желез) под действием давления. Вследствие изменения мицеллярного казеина, об- работанное давлением молоко несколько отличается от исходного. При сы- чужном свёртывании изменяются, например, время свёртывания и консис- тенция образующегося студня. Авторами разработан способ обработки молока высоким давлением, включающий температурную обработку (с использованием низких темпе- ратур) и временной режим выдержки. В результате проведения ряда экспериментов с целью выяснения степени влияния высокого давления на микробиологические, физико-химические и органолептические показатели молока были определены рациональные
Технология пищевых продуктов 529 режимы обработки (250...330 мПа. темпера,ура выдержки К)... 1э С. дли- тельность выдержки - 30...60 мин) (нагснг.М’ 200510152). Давление 250...330 мПа оказывав! угнетающее воздейсчвие на патогенную микрофлору и показатель общею количества микроорганизмов; при атом исключается глубока денатурация белков и потери пищевой ценное ги молока. Температура 40...4,5 С является губительной для многих мезофильных микроорганизмов, в том числе* и для патогенных. и вместе с тем, при такой температуре не изменяются физико-химические и биологические свойства молока, что позволяет максимально сохранить исходную биологическую ценность продукта. Длительность обработки 30...60 минут повышает аффект дейс твия высо- кого давления на патогенную микрофлору молока и способствует ее макси- мальному уничтожению. Обработка молока иод давлением 300 мПа при 43 С в течение 45 мин позволяет получи ть молоко но показателю общей бактериальной обсе.ме- иенпости в 50... 100 раз лучше, чем пас юризовапное (coi ласио с требования- ми ГОСТ 2661-94. количество мезофильных аэробных и факультативных анаэробных микроорганизмов КУО в 1 г должно быть не более 1 • 10’ - для молока в бутылках и пакетах и 2 • 10 - - для молока во флягах и цистернах). 'Гак, в контрольном образце молока показатель МАФАМ составил 800 тыс./мл, при этом были обнаружены бактерии группы кишечной палочки, в том числе Р. aeruginosa, присутствовала плесень и споровая микрофлора. В результате воздействия указанных режимов обработки молока показатель МАФАМ снизился до 2000 тыс. мл. бактерии труппы кишечной палочки. Р. aeruginosa, плесень и споровая микрофлора в процессе исследования ко- личественного и качественного состава микрофлоры не обнаружены. При исследовании физико-химических показателей молока, обработанного высоким давлением, наблюдалось незначительное снижение кислотности по сравнению с контрольным образцом. Гак, на момент обработки кислотность контрольного образца составляла 22 Г, после обработки данный показатель снизился до 19 °Т. 11лотность, жирноеть, содержание белка остались прежними. Органолептические показатели молока, обработанного высоким давлением, соответствовали стандартным требованиям. При этом было отмечено отсутст- вие привкуса пастеризации, т. е. в большей степени сохраняется вкус свежевы- доенного молока, чего нельзя сказать о молоке, обработанном традиционными способами (пастеризация и стерилизация). Запах обработанных образцов не от- личался от запаха сырого молока, посторонние запахи отсутствовали. Цвет и консистенция молока не изменились, по сравнению с контрольным образцом. Для установления возможных сроков хранения исследовали изменения органолептических, физико-химических и микробиологических показателей молока, хранившегося в холодильнике при температуре 4...6° С. Исследования 34 - 8-913
530 Раздел 27 показа, in. что обработанное молоко може-| храниться до 1 суток. При этом по- казатель титруемой кислотности контрольного образца через 4 суток повысил- ся до 14 'Т, в то время как обработанного высоким давлением - составил 21 ;Т. При достаточно высоком давлении у многих пищевых протеинов (молока, яиц. рыбы, мяса и др.), как и при высоких температурах, изменяется третич- ная структура, т. е. они денатурируют. Однако доказано, что термически инду- цированные реакции и изменения в структуре имеют принципиально другой тип, чем происходящие при высоком давлении. Это часто используют в про- мышленности. Например, происходящая при давлении около 100...300 мПа частичная деградация 0-лактоглобулина молока ускоряется стабильным в этих условиях ферментом термолизином (сам 0-лактоглобулин часто вы- зывает аллергическую реакцию у детского организма). Активность фермен- та термолизипа при этом давлении даже несколько возрастает. Высокое давление вызывае т заметные изменения в составе молока, вклю- чая изменения в сывороточных белках, казеиновых мицеллах, энзимах, и от- ражается на минеральном балансе. На первой стадии действия высокого давления на молоко происходит разрушение казеиновых мицелл и вторич- ное их взаимодействие друг с другом. Этому сопутствует явление солюби- лизации содержащихся в молоке компонентов. Результатом является зна- чительное укрупнение мицелл. Известно, что активность многих ферментов зависит от температуры и давления. Индуцированные давлением конформационные изменения мо- лекул ферментов открывают новые возможности как по их дезактивации, так и активации, или даже достижении других специфических особенностей, важных в биотехнологиях. Активный при сычужном свертывании молока фермент сохраняет свою активность при давлении до 130 мПа при 35° С, однако дезактивируется при 400 мПа. Воздействие высокого давления на молочный жир также имеет свои особенности. Твёрдый жир имеет более высокую плотность. Это неизбеж- но приводит к повышению его точки плавления при увеличении давления. Она составляет 15° С на каждые 100 мПа. Сдвиг температур фазового пере- хода под давлением воздействует не только на собственные жиры (тригли- цериды), но и на другие липиды, например, фосфолипиды в биомембранах. Как сейчас установлено, изменение структуры мембранных липидов под действием давления связано с кинетикой дезактивации микроорганизмов. При воздействии на эмульгированный жир (например, сбитые сливки) давления 100...400 мПа в микроскопических жировых шариках происходит процесс кристаллизации, который ведет к быстрому переходу жира из жид- кого в твёрдое агрегатное состояние. На основе этих явлений сейчас разра- батываются новые технологии предварительной обработки эмульсии моро- женого или сбитого сливочного масла.
Технология пищевых продуктов 531 Витамины и ароматические топав.пиощне не пре 1 српеваюi схществен- ных изменении, гак как сосны i из небольших молску. I. нс содержащих чувст- вительных к давлению групп. Согласно проведённому в Японии исследованию, такая технология могла бы быть успешно применена также для продления срока хранения йогурта. Обрабо тка его давлением в 2...3 тысячи атмосфер при 10...20° С (10 мин) предотвращала бы скисание йогурта без видимого умень- шения числа лакгатных ферментов и изменения ингредиентов продукта. Установлено, ч то уровень инактивации микроорганизмов молока возра- стает с увеличением гидростатического давления. Существенное уменьше- ние общей микробиальной зараженности происходит при давлениях, свыше 200 мПа. При 400 мПа общая микробиальная .зараженность уменьшается на 1,5 порядка. В молоке, подверженном давлению 800 мПа, содержание бакте- рий уменьшается более, чем на 9О...95°<>. независимо от начальной концентра- ции микроорганизмов. Чувствительность микроорганизмов молока к давлению зависит от их вида. Термоус тойчивые группы микроорганизмов менее чувствительны к давлению. У дрожжевых и плесневых клеток, пспхротрофов и колиформ степень инак- тивации происходи т с заметно бо. няней скоростью при повышении давления, чем у кисло- и термоустойчивых, а также про теоли тических микроорганизмов. К примеру, при давлении 200 мПа уменьшение содержания психротрофов варьирует от 91 до 98%, колиформ — 97...98% и только 41...47% — кислотоустой- чивых бактерий. Эти результаты показывают, что в молоке гамма-отрицатель- ные бактерии более чувствительны к давлению, чем гамма-положительные. Среди различных микробиальных видов в молоке дрожжевые и плесне- вые типы более чувствительны к давлению — они полностью уничтожались при 400 мПа. Психротрофы и колиформы отсутствовали в молоке, подвер- женном обработке давлением 600 мПа, независимо от их начального содер- жания. В молоке с относительно низким их содержанием почти полная ги- бель этих микроорганизмов достигалась применением давления в 400 мПа. Использование давления 600 мПа по силе воздействия на бактерии мож- но сравнить с процессом обработки молока при 72° С в течение 15 мин. Уро- вень гибели кисломолочных бактерий при давлении до 1000 мПа зависел от их рода и видовых особенностей. С этим связана и их ферментативная актив- ность. Некоторые бактерии сохраняли свою активность даже при 1000 мПа. Обработка высоким давлением улучшает микробиологическое качество сы- рого молока. Компрессированное при 600 мПа молоко обнаруживает мик- робиологические свойства, подобные пастеризованному молоку. Одними из наиболее популярных, после молока, жидких продуктов явля- ются соки. Промышленная их подготовка традиционно включает термическую обработку, посредством которой затормаживается микробная загрязнён- ность и уменьшается энзимная активность. Несмо тря на то, что при этом 34*
532 Раздел 27 обеспечивается безопасность и увеличивается длительность хранения соков, термические процессы в значительной степени негативно влияют на факторы качества, особенно на аромат, содержание витаминов и летучих компонентов. Высокое давление используется как альтернатива. При этом соки значи- тельно лучше сохраняют свои качест ва, по сравнению со свежими продуктами. Совершенствование процесса получения вишневого сока особенно акту- ально в Украине. Авторами экспериментально установлено, что для сниже- ния количества патогенной микрофлоры до уровня медико-биологических требований и санитарных норм качества вишневого сока необходимо выдер- живать давление 400 мПа в течение 30 мин. При этом количество мезофиль- ных аэробных и факультативно-анаэробных микроорганизмов (МАФАМ) снижается на 1 ...1,5 порядка, а плесневых грибов - на 2 порядка (данные выражены в колониеобразующих единицах КОЕ в 1 см!). Установлено, что сохранность витамина С в модельном объекте при обработке давлением 500 мПа и температуре 27° С в два раза повышается, по сравнению с термо- обработкой при 100° С (за одинаковое время обработки). Эксперименталь- но установлено, что стерильность вишневого сока но микробиологическим показателям при обработке давлением в 500 мПа в течение 20 мин и темпе- ратуре 25° С обеспечивается на протяжении 6 месяцев. Необработанный вишневый сироп (так же, как пастеризованный — 2 мин при 60° С) хранится не более трех суток при температуре 4±0,5° С; стерили- зация продолжительностью 10, 15, 20 мин при 100° С повышает срок хране- ния до шести суток, а обработка давлением 400 мПа увеличивает срок хра- нения до девяти суток. Установлено, что обработка вишневого сока давлением 500 мПа при температуре 25° С в течение 20 минут сохраняет содержание витамина С до 73,5%. Для сравнения, термообработка при 100° С в течение 15 минут практи- чески полностью нейтрализует витамин С. Общие потери витамина С в виш- невом соке, обработанном ВД, за шесть месяцев хранения снизились на 45,3%, по сравнению с термообработкой. Исследования цвета вишневого сока, как одного из важных показателей его качества, проводились на дифракционном спектрографе PGS-2 (Carl — Zeiss - Jena) и заключались в определении оптической плотности, которая, согласно закону Бугера-Ламберта, прямо пропорциональна массовой кон- центрации красящих пигментов. При обработке сока высоким давлением на- блюдается наибольшая устойчивость красящих пигментов (по сравнению с термообработкой). Максимум оптической плотности вишневого сока на- блюдается на длине волны 515 нм, сдвигов по частоте при различных схемах обработки сока не зафиксировано. Наибольшая устойчивость красящих пиг- ментов обеспечивается при обработке сока давлением 500 мПа в течение 20...30 мин.
Технология пищевых продуктов 533 Оптимальным параметром обработки при постоянном давлении в 500 мПа и температуре 27 С, при которых наблюдается снижение концентрации микроорганизмов в вишневом соке в 100 раз, является выдержка в преде- лах от 10 до 20 минут. В Японии в промышленном масштабе производят мандариновый сок, который с целью увеличения периода хранения (длительностью до 6 мини- мальных сроков) обрабатывают давлением is 400 мПа при 20...25° С. Обра- ботка увеличивает стоимость одного литра сока на 80...90 йен. Стоимость установки для обработки давлением приблизительно равна установке, исполь- зующей метод пастеризации (1,5 млрд йен). Производительность этой ус- тановки составляет 4 тонны в сутки при установленной мощности 220 кВ. В Европе запатентован японский способ стерилизации фруктовых соков и других кислотосодержащих напитков высоким давлением (при 200...600 мПа в течение 10...30 минут). Причем отмечается, что pH не более 4,5 благопри- ятствует процессу гибели микроорганизмов. При увеличении выдержки в условиях высокого давления происходит дезактивация энзимов путем свя- зывания их пектинами. Эти энзимы не осаждаются в чистом соке естест- венным путем, а при давлении отделяются в виде твердых волокон. Одним из наиболее популярных слабоалкогольных напитков в Украине и странах СНГ является пиво. В последние годы в Украине наблюдается стой- кая тенденция к увеличению его производства. Одним из этапов известных технологий производства пива является уничтожение патогенных бактерий, а также микроорганизмов, снижающих стабильность продукта в процессе его хранения. Технологии основываются на подавлении развития микроорганиз- мов действием разнообразных физико-химических факторов: высоких темпе- ратур, ультрафильтрации, химических и природных консервантов. При этом пищевые и органолептические качества пива часто ухудшаются. Использование высокого давления позволило разработать технологию об- работки пива с целью повышения его качества и увеличения сроков хранения. Экспериментальные исследования влияния высокого давления на такие виды чистых культур, как уксуснокислые Acetobacter aceti, молочнокислые бактерии Lactobacillus sp. и бактерии группы кишечной палочки Escherihia coli, и обработка микроорганизмов группы Е. coli при различных давлениях и времени экспозиции позволили теоретически описать влияние высокого давления на микрофлору. В экспериментах по изучению влияния высокого давления на качество пива использовалось нефильтрованное пиво марки «Светлое» и фильтро- ванное пиво «Наша марка», выпускаемые ЗАО «Сармат». Процесс обработки пива высоким давлением характеризовался следую- щими параметрами: величина давления; температура продукта в процессе обработки давлением; продолжительность обработки.
534 Раздел 27 В качестве1 koi про. i и руем ых параметров, характеризующих аффекгив- иость разрабатываемого процесса, приняты: физико-химические параметры. Числовое значение1 свободного амин- ного азота в ниве1, выраженное в виде целого числа. Определение данного параметра производилось на основе осаждения аминокислот, аммиака, а так- же концевых альфа-аминных азотосодержащих групп с помощью сульфата аммония (МЦЦЬОр - микробиологические1 параметры. Основными группами микроорга- низмов, в результате жизнедеятельности которых ухудшаются пищевкусо- вые качества нива, являются: концентрация микроорганизмов в продукте1, N, КОЕ/см1: концентрация уксуснокислых бактерии Acetobacter aceti; кон- центрация молочнокислых бактерий Lactobacillus sp; концентрация дрож- жей Saccharomvces cereviosiae. Физико-химический анализ образцов пива проводили на автоматичес- ком анализаторе пива компании «ANTON PAAR Симб»: для определения свободного аминного азота использовали международный метод проведе- ния колориметрического анализа с помощью нингидрина. Анализ полученных данных показал, что обработка высоким давлением приводи т к улучшению важного показателя нефильтрованного и фильтро- ванного нива - осаждения сульфата аммония (ИНДзВО/,. Проведение ана- логичных исследований для пива фильтрованного «Наша марка» показали увеличение данного показателя с 12 до 16, соответственно. Остальные по- казатели не изменяются и находятся в соответствии с требованиями норма- тивных документов. Установлено, что для снижения количества патогенной микрофлоры нива до уровня медико-биологических требований и санитарных норм качества, необходимо использовать давление 500 мПа в течение 5 мин при темпера- туре 12° С. Цвет и прозрачность пива являются одними из показателей, которые ко- свенно характеризуют его качество в процессе хранения. С целью изучения вопроса, связанного с сохранением естественного цвета продукта, была ис- следована оптическая плотность пива марки «Светлое», обработанного ВД. Измерения проводились на спектрометре с плоской дифракционной решет- кой «PGS-2» производства «Carl Zeiss». С целью изучения динамики оптичес- кой плотности пива спектральные характеристики обработанного и необра- ботанного высоким давлением продукта контролировали в течение первых 50 дней хранения с периодичностью в 5 дней и в дальнейшем - - через каж- дые 10 дней. Обработка полученных результатов и их анализ показали, что в спектре поглощения непастеризованного пива марки «Светлое» наблюда- ется мощная полоса поглощения на длине волны 450 нм и слабая полоса в районе 760 нм. Изменение оптической плотности пива в процессе хранения
Технология пищевых продуктов 535 контролировалось ио полосе 150 им. Указанная частота максимума полосы поглощения в процессе обработки пива высоким давлением нс изменяется. Анализ спектров поглощения образцов пива, полученных непосредственно после обработки высоким давлением, и спектра кон трольного образца, не под- вергавшегося воздействию высокого давления, показывает их практическое совпадение. Это позволяет сделать вывод об отсутствии негативного воз- действия высокого давления на физико-химические показатели нива, опре- деляющие его оптическую плотность. Изучение спектров. полученных через 50 суток после обработки, показало, что обработка нива давлением 500 мПа в течение 5 минут не изменяет его естественный цвет (нс изменяется длина волны полосы поглощения). Это свидетельствует о том, ч то данная обработка не приводит к изменению со- става компонентов нива, определяющих его спектральные характеристики. Для исследования влияния длительности хранения (в течение 11 мое.) на спектральные характеристики пива «Светлое» был проведен экспери- мент по определению стабильности спектральных характеристик пива, об- работанного давлением 500 мПа в течение 5 мин, и пива необработанного. Анализ спектров показал, что в первом случае пиво свой естественный цвет сохраняет лучше, чем пиво, не прошедшее обработку. Это говорит о при- обретенной после обработки большей стабильности в течение 11 мес. Срок годности свежеприготовленного апельсинового и томатного соков очень ограничен из-за потери ими своего естественного цвета и вкуса. В ос- новном, обусловлено это действием фермента Pectimethylesterase (РМЕ). В настоящее время имеются варианты консервации двух видов продукции: апельсиновый сок и нарезные томаты. Давление 400.„800 мПа продолжи- тельностью несколько мин при температуре до 50° С не вызывает изменения цвета, вкуса, аромата (апельсинового и томатного соков) и даже структуры (нарезанных помидоров). Продукты в процессе дальнейшего хранения при- обретают даже новые, улучшенные свойства. Давление 400.„600 мПа при температуре до 50° С уменьшает активность РМЕ на 95%. Стойкие к давлению РМЕ-изоферменты являются ответст- венными за остаточную деятельность в исследованных продуктах. Изуче- ние качества апельсинового сока в течение всего срока хранения (более 2 мес.) в охлажденном состоянии после ОППВД показало отсутствие его изменения по сравнению со свежим, непастеризованным соком, качествен- ные характеристики которого резко ухудшаются в первые 2...3 дня хранения. При этом чувствительность ферментов к высокому давлению зависит от мес- та произрастания и вида растительного материала, а также от наличия в нем стойких к высокому давлению изоферментов. Таким образом, каждый рас- тительный продукт и сырье на его основе требует своего собственного ре- жима обработки.
536 Раздел 27 Ухудшение качества помидоров при хранении вызывается несколькими ферментами, среди которых Lypoxygenase (появляется неприятный запах). Polygalocturonase (PG) и уже упомянутая РМЕ, которые ответственны за деградацию структуры тканей помидора. Давление 600 мПа в течение 5 мин или 800 мПа в течение 1 мин вызывает полную инактивацию Lipoxygenase и PG. Однако РМЕ (помидорный тип фермента) не теряет своей активнос- ти даже после 5 мин обработки при 800 мПа. При изучении консервации и обеззараживания фруктовых соков важное значение придается стадии инактивации энзимов — в одном случае, и выбо- рочному подавлению их активности — в другом, что необходимо для разработ- ки новых технологий получения продуктов на основе фруктовых соков. Так. эффект воздействия на энзимы является двояким: во-первых, низкое давление (до 100 мПа) стимулирует работу мономерных энзимов и. во-вторых, исполь- зование более высокого, чем 100 мПа, давления вызывает их инактивацию. Характер дезактивации энзимов при воздействии давления зависит от их вида и основывается на способности к снижению или полной потере своей активности с последующим ее восстановлением. Изучение морковного со- ка показало, что его обработка при 58 мПа в течение 7 минут способствует полному уничтожению Е. coli и Coliform бактерий. По истечению пятилетне- го хранения при температуре 4° С контрольные и обработанные давлением образцы существенно не отличались по свежести и сладости. Однако при более длительном хранении обработанный сок имел лучшие показатели. Обработка давлением желеобразных продуктов В желеобразных продуктах кондитерского направления (варенье, джем, конфитюр, повидло, сиропы и желе) концентрация сахара часто достигает 65%. Благодаря этому, повышается осмотическое давление, обеспечивающее подавление развития микроорганизмов. При содержании сахара менее 65% продукт пастеризуют в герметично закрытой посуде, чем достигается стой- кость при хранении. Однако при варке частично разрушаются витамины. В настоящее время в Японии (начиная с 1990 года) обработка мармелада ведется с использованием процесса «паскализации» вместо традиционно при- менявшегося до этого термического метода. При таком способе консервиро- вания мармелад сохраняет органолептические (аромат, вкус и цвет) и пита- тельные (витамины) свойства свежих фруктов, в отличие от использования традиционных технологий. Это обусловлено отсутствием химических вза- имодействий, связанных с разрывом ковалентных связей, и соответствую- щим разрушением молекул, наблюдаемых при термической обработке. Обработка давлением 200...600 мПа (10...30 минут) вызывает изменения в консистенции различных гелей. Это можно использовать для направлен- ного изменения реологических свойств многих продуктов на их основе.
Технология пищевых продуктов 537 Некоторые экспериментальные исследования, в связи с этим, были проведены на примере процесса гелификацип белка яйца. Степень коагуляции геля при использовании высокого давления (свыше 100 мПа) пропорционально растёт. Отмечаются значительные различия с белковыми гелями, получен- ными с помощью термической обработки: первые получены с помощью высо- кого давления, сохраняют аромат, исходный цвет и состояние поверхности, большую эластичность (наблюдается и при тепловой обработке, но не дости- гает тех же значений). Эти различия происходят, по-видимому, вследствие того, что при денатурации и гелификацип при высоком давлении разруша- ются ионные и гидрофобные связи, но не ковалентные, как это происходит при термической обработке. Разрушение ковалентных связей, ко всему прочему, может привести к существенному изменению аромата продуктов. В Польской Академии наук были исследованы клубничные желеобразные десерты в различных условиях обработки их высоким давлением. Установле- но, что обработки при 400 мПа (после предварительной выдержки при 60° С) и комнатной температуре в течение 15 мин достаточно для достижения высоко- го микробиологического качества, желеобразной консистенции, естественного цвета и аромата, сохраняемого в течение всего срока хранения. Незначительные потери антоцианов, аскорбиновой кислоты и аспартама (вводится для под- слащивания) были вызваны только воздействием повышенной температуры. Имеются данные по обработке высоким давлением желеобразных десер- тов на основе земляники, смородины, вишни, абрикос, груш и яблок. В каше- образную массу каждого фрукта были добавлены пектин, лимонная кисло- та и сахар (5...15%). Смесь была прогрета до 60° С и расфасована в 100...250 мл полистирольные пакеты, закрытые тонкой металлической фольгой. Затем содержимое пакетов было обработано при давлении 400 мПа (15 мин) и ком- натной температуре. Обработанные десертные смеси хранились около 2...4 ча- сов при 3...50 С. Последующий анализ проб продуктов, взятых до обработ- ки, сразу после обработки и после хранения в течение 4 месяцев, выполнялся по следующим общепринятым оценочным параметрам: pH, растворимые вещества (по Бриксу при 20° С), общая титруемая кислотность (в перерас- чете на лимонную кислоту 1 г/100 г продукта), общее содержание антоциа- нов (пеларгонидин-3-глюкозид), цвет и содержание аспартама. Высокое давление не повлияло на pH, растворимые вещества и общую кислотность, которые оставались постоянными и изменились несуществен- но только через 3 мес. хранения (3...5° С). Содержание антоцианов и аспарта- ма не изменилось в процессе обработки, однако оно заметно уменьшилось при хранении (аспартама — на 20%, антоцианов — на 7%). Цвет при хране- нии оставался постоянным только в области доминирующей длины волны. Вкусовые, питательные и физические свойства десертов оставались посто- янными в течение контролируемого срока хранения.
538 Раздел 27 Техника высокого давления в настоящее время позволяет желировать крахмал, пектины, белки и др. 'Гак, с рос том давления температура гелеобра- зования картофельного крахмала уменьшается. Индуцированное высоким давлением желпроваипе суспензии картофельного крахмала обнаружива- ется в ИК-спектре (J области, где идентифицируются различия в конформа- ции полимеров. Соотношение интенсивностей полос 1157 и 1127 см ! в ус- ловиях обработки давлением в 500 мПа резко меняется. Это же значение давления соответствует видимым изменениям состояния крахмала, наблю- даемым в оптическом микроскопе (повреждение крахмальных гранул). По- добные изменения отсутствуют при воздействии на крахмальную суспен- зию давления 400 мПа даже в течение 91 часа. Качество абрикосового джема, полученного с помощью обработки высо- ким давлением, целесообразно рассматривать ио летучим веществам, анто- цианам, индексу потемнения, содержанию фурфурола, сахарозы и витами- на С. Сравнивались две пробы джема: одна обработана высоким давлением, другая — термически. Дальнейшее их хранение проводилось при темпера- туре 25е С в течение 3 мес. Непосредственно после обработки «паскализа- цией» джем был заметно лучшего качества, приближенного к свежему про- дукту. При хранении в условиях пониженных температур качество обоих образцов оставалось стабильным. Исследование джема из белого и красного винограда показало, что микробиальная зараженность зависела обратно пропорционально изменению величины давления. Сравнительные испытания на сохранность образцов апельсинового же- ле, обработанных с помощью «паскализации» (600 мПа) и пастеризации, показали, что у «паскализованного» образца не произошло изменения цве- та, разрушения пектинов, не обнаружено потемнений, а содержание вита- мина С осталось таким же, как и у свежего образца. При термической обра- ботке была более ярко выражена энзимная инактивация. Желатинизация крахмала под действием высокого давления имеет внешнее сходство с тако- вым, происходящим под действием повышенной температуры. Было изучено влияние давления на 20 различных образцов суспензий крахмалов путем сопоставления с аналогичными образцами, подвергнутыми тепловой обра- ботке. Исследуемые образцы были разделены на А, В и С-группы согласно общепринятой классификации, основанной на различиях в форме рентгеновс- ких рефрактограмм. A-тип крахмалов (пшеница, рожь, рис) оказался наи- более устойчивым к давлению, В-тип (картошка, лилия) — наименее, а С-тип (батат, тапиока, бобы) показал промежуточные значения. Был сделан вы- вод, что структура обработанного давлением крахмала отличается от крах- мального желатината, полученного с помощью тепловой обработки. Желированный давлением крахмал сохраняет исходную структуру без деградации. Высокое давление понижает сдвиг температуры гелефикации
Технология пищевых продуктов 539 (стадия сильного набухания крахмала при определенных температурах или температурах, при которых модулируются эластомеры), которая состави- ла 3...5" С на каждые 7 мПа. Эти исследования были проведены в лабора- торных масштабах и в результате были выработаны рекомендации по пре- делам использования высокого давления для получения соответствующих гелей из крахмала и желатина. Контроль свойств осуществлялся для образ- цов, обработанных при различных величинах давления и pH (от 5,4 до 7,5). Полученные при обработ ке давлением желатино-крахмальные гели имеют значительно большую степень агрегации, чем после тепловой обработки. Дальнейшее изучение в этой области, как считают ученые, необходимо про- водить при сопоставлении различных рабочих условий использования вы- сокого давления с целью получения определенных разновидностей гелей для применения их в конкретных пищевых технологиях. При pH = 7,5 формирование реологических свойств обработанных дав- лением гелевых смесей «желатин — крахмал» происходит в направлении увеличения их однородност и, по сравнению с таковыми после тепловой обра- ботки. Реологические свойства смешанного геля и чистого желатина совпада- ют (независимо от содержания крахмальной составляющей). В противополож- ность этому, при pH - 4,5 в смешанных гелях формируются неоднородности в виде отдельной желатиновой фазы. В технологиях с использованием высокого давления существует отдель- ное направление по исследованию режима гелификации протеинов, поли- сахаридов и, в некоторых случаях, протеино-полисахаридных композиций. Вследствие существенных различий действия на них высокого давления и температуры, образуются гели, свойства которых изменяются в широкой области варьирования параметров в координатах «давление - температура». Под действием высокого давления наблюдаются изменения в составе и строении растительных структур: затвердевание тканей овощей и образо- вание твердых гелей в пюре киви и земляники при хранении их на холоде. Обработка высоким давлением твердых продуктов (мясо, овощи и фрукты, яйца и др.) Обработка высоким давлением как технологическая стадия может вклю- чать в себя консервирование, модификацию или экстракцию твердого пище- вого сырья или продуктов, создание их новых форм и технологий. Интенсивно разрабатываются технологии применения высокого давления в мясной промышленности с использованием различных комбинаций пара- метров давления, времени и температуры. После обработки высоким давлени- ем изменяется также способность к окислению липидов. Было изучено влия- ние давления на окисляемость липидов в свином фарше. Фарш подвергнут обработке до 800 мПа в течение 20 минут при 20° С и 80° С (контрольный
540 Раздел 27 образец обработке не иодвер! алея). Образцы хранились 8 дней при 4' С. Обнаружено, что обработанные образцы показали более выраженную спо- собность к окислению на воздухе, чем контрольные, однако заметное увели- чение скорости окисления в фарше наблюдалось только после использования давлений обработки свыше 300 мПа. Заметная денатурация миофибрилл и саркоплазматических протеинов, восстанови тельные преобразования в сис- теме «миоглобин — оксимиоглобин» до окисленных железистых форм на- блюдались при давлении более 400 мПа. В мясоперерабатывающей промышленности особое внимание уделяет- ся срокам хранения продуктов, в особенности скоропортящихся — таких, как паштеты, ливерные и вареные колбасы. Иры производстве печеночных паштетов сырьевые компоненты подвергают разным видам технологичес- кой обработки, в результате которых возможно разрушение питательных компонентов, образование токсичных веществ и, как следствие, ухудшение качества готовых изделий. Кроме того, в некоторых случаях процесс произ- водства продукта отрицательно влияет и па его экологическую безопасность (при использовании консервантов), что. но мнению медицинских работников, диетологов и специалистов по питанию, является одной из причин ухудше- ния здоровья населения. Высокое давление значительно увеличивает продолжительность хранения продуктов питания, инактивируя патогенные микроорганизмы. При этом, по сравнению с термической обработкой, позволяет в большей степени сохра- нить питательные свойства пищевых продуктов, получить продукты с новы- ми вкусовыми характеристиками. При этом, обработка высоким давлением вызывает изменения консистенции продуктов и может быть использована для направленного изменения их структурно-механических свойств. Для создания технологии обработки печеночного паштета высоким дав- лением с целью повышения его качества и увеличения сроков хранения ав- торами была проведена обработка высоким давлением (200, 300, 400, 500, 600 и 700 мПа) готового печеночного паштета, изготовленного в промыш- ленных условиях, и выполнены последующие микробиологические иссле- дования через 2, 6, 12 и 20 суток. Они показали, что: - после 2 суток хранения все образцы по микробиологическим показа- телям находятся в норме (предельно допустимое число микроорганизмов — 1000 на 1 см3). Давление 200 мПа не оказывает особого влияния на продукт, при 400 мПа количество микроорганизмов снизилось незначительно, а на- чиная с 400 мПа наблюдается значительное уменьшение количества микро- организмов; - после 6 суток хранения все микробиологические показатели образцов были в норме, однако количество микрофлоры в образцах, обработанных давлениями 200...400, 500, 600 и 700 мПа, намного ниже, чем в контрольном;
Технология пищевых продуктов 541 - пос.ie 12 суток в двух образцах -- контрольном и обработанном дав- лением 200 мПа. наблюдался ползучий рост обссмененности продукты с такими показателями считаются непригодными к употреблению. У'образ- цов, обработанных более высокими давлениями, показатели были в грани- цах нормы, однако наплучшимн оказались образцы, обработанные давле- ниями 600 и 700 мПа; - после 20 суток проведенный анализ обнаружил в контрольном образ- це и образце, который обрабатывался давлением в 200 мПа, бактерии группы кишечной палочки, которая по ГОСТ 9958-81 недопустима. У других об- разцов общее микробное число оказалось нормальным, при этом образцы, обработанные давлением 600 и 700 мПа, были значительно лучше. Срок хранения данного печеночного паштета составляет 8 суток и, таким образом, обработка высоким давлением разрешает повысить срок хранения в 2,5 раза. Летальность микроорганизмов при действии высокого давления можно объяснить конформационными изменениями белка, инактивацией ключе- вых ферментов, изменением в морфологии клеток. Известно, что для обеспечения годности продукта необходимо достижение микробиологического благополучия и инактивации фермента кислой фосфа- тазы. Для изучения возможности получения готового паштета с применением высокого давления проведен эксперимент по обработке сырого паштета высо- ким давлением. Образцы паштета были получены в промышленных условиях с соблюдением всех технических и технологических условий, кроме процесса термообработки, исключенным из цикла. Сырой паштет был упакован в стан- дартную оболочку, после чего обработан высоким давлением. Величина давле- ния составляла 500 и 700 мПа. экспозиция — 20 и 30 минут. Обработанные об- разцы были подвергнуты исследованию на остаточную активность кислой фосфатазы, а на 8-е и 20-е сутки — микробиологическому анализу. Продукт но микробиологическим показателям находился в норме, кон- центрация фенола не превышала допустимую для готового продукта норму (0,006%). Кроме этого, была проведена органолептическая экспертиза с целью выяснения потребительских характеристик обработанного продукта. По мне- нию дегустаторов, паштет, обработанный высоким давлением, по цвету и внеш- нему виду напоминает паштет, изготовленный по традиционной технологии, однако с консистенцией более плотной и нежной, а вкусом более выражен- ным. Общая оценка членов дегустационной комиссии состояла в том, что паштет, изготовленный с использованием высокого давления, может быть отнесен к деликатесной группе мясных изделий, так как не имеет аналогов среди паштетов, выработанных по традиционной технологии. Были изучены структурно-механические характеристики печеночного паш- тета, которые отражают, в первую очередь, состояние белков и их способность
542 Раздел 27 связывать воду и moivt оыгь использованы для оценки влияния различных технологических методов обработки на качество готового продукта. Структурно-механические свойства паш тетов зависят о т объемного coin - ношения дисперсной фазы и дисперсионной среды (обычно воды), характе- ра и прочности связи между средой и дисперсными частицами, от характе- ра и прочности связи частиц между собой. Соответственно классификации II. А. Ребиндера, они проявляют свойства конденсационно-кристаллизаци- онных и коагуляционных структур. Наибольший интерес представляют обратимые и необратимые деформа- ции, подобные тем, которым подвергается продукт при разжевывании, а имен- но: усилия среза, разрыва, предельное напряжение сдвига и другие. Струк- турно-механические свойства продуктов, которые зависят от структуры ткани, характеризуют также и консистенцию. Консистенцию, нежность продукта большинство исследователей рассматривают как органо. 1ептический экви- валент сопротивления продукта деформированию и усилиям разрушения, возникающим при разжевывании. Однако сенсорное понятие нежнос ти про- дукта шире it содержит в себе комплекс ощущений, которые возникают при пережевывании и отражают такие свойства ткани, как прочность волокон, мягкость, плотность, сочность, количество и вид остатка после пережевы- вания, количество влаги, выделяемой при этом. Особый интерес представляло сравнение паштета, полученного классичес- ким способом, и паштета, обработанного на протяжении 30 минут давлением 700 мПа, что по своим органолептическим и физико-химическим свойствам отвечает готовому паштету. Последний получился более однородным, ме- нее вязким, крепким и плотным. Органолептическая экспертиза отметила большую нежность, плотность, сочность такого паштета. Отмечено, что на реологические показатели влияет продолжительность обработки: с возрастанием ее от 20 до 30 минут наблюдается увеличение вяз- кости, параметров прочности и степени тиксотропности. Обработка высоким давлением паштета, полученного классическим спо- собом, не приводит к заметному изменению структурно-механических свойств. В то же время, нами было отмечено, что обработка образцов паштета, про- изведенных с нарушениями технологического режима (образование неста- бильной эмульсии с жировыми сгустками), приводит к равномерному рас- пределению жира по всей массе батона за счет стабилизации эмульсии. Таким образом, обработку высоким давлением можно использовать как альтернативный способ приготовления печеночного паштета. Получаемый паштет характеризуется большей однородностью, меньшей вязкостью, проч- ностью и тиксотропностью, большей нежностью, плотностью и сочностью, по сравнению с паштетом, полученным по классической технологии. Кроме того, обработка высоким давлением существенным образом повышает срок
Технология пищевых продуктов 543 хранения продукта, позволяет сохранить неизменным количество незамени- мых аминокислот и витаминов. Все ото говорит о том. что обработка печеноч- ного паш тета высоким давлением является перспективным направлением, которое требует дальнейших исследований для совершенствования процесса. Изучался вопрос задержки образования метмиоглобииа в свежей говяди- не с помощью воздействия высокого давления и выявлено его положительное действие на сохранность цвета образцов. Это важный вывод, который мо- жет способствовать решению проблемы борьбы с ухудшением цветности мясных натуральных продуктов при храпении. Детально исследовалось влияние высокого давления (100...800 мПа) на са- мые различные компоненты и качественные атрибуты мяса: мясные энзимы, структуру, миофибриллярные протеины, текстуру, желатинизацию, миогло- бины. мясной жир, микроорганизмы и др. Ускорение изменений, которые происходят при созревании мяса, улучшение его нежности, коагуляция мяс- ных суспензий, возрастание упругости, цвет и содержание миоглобина в мяс- ном фарше, вызванные высоким давлением, находят свое применение в тех- нологиях мясной промышленности. Интенсивно проводятся исследования по определению оптимальных условий обработки мясных продуктов давлением совместно с изменением температуры. При рассмотрении различных факто- ров, влияющих на процесс образования мышечных тканей высоким давлени- ем, учитывают возможность программирования условий обработки по давле- нию и температуре. Эти два фактора, несмотря на значительное их различие в действии на мясопродукты, дополняют друг друга. Соотношение и динами- ка изменения давления и температуры обуславливаются типом мяса, содер- жанием в нем белков, величиной pH, содержанием свободных солей (ионная сила вытяжек, которая определяет состояние солево-гелевых систем) и др. Одним из новых направлений в пищевой технологии является кулинар- ная варка под высоким давлением (400...800 мПа) и при умеренных темпе- ратурах (60...70° С). При этом сокращается в несколько раз время обработ- ки. В результате сохраняется аромат продукта, его объем и содержание витаминов. Процесс ведется в изостатических условиях. В этом случае, на- пример, при варке яиц, скорлупа остается неповрежденной. Обычно процесс варки продолжается 2...3 минуты. Объем используемой камеры высокого давления составляет 1000 см\ Эффективность процесса также очень высо- ка для мяса, рыбы и овощей. Мясо и мясные продукты характеризуются целым рядом отличительных свойств, обусловливающих, в целом, качество продукции. К наиболее важ- ным из них относятся структурно-механические свойства, характеризую- щие поведение продукта в условиях напряженного состояния. При разреза- нии предварительно обработанного высоким давлением замороженного мяса снижаются удельные энергозатраты. Для объяснения этого эффекта были
544 Раздел 27 проведены микроструктурные исследования мышечной ткани на всех ста- диях технологической обработки. Анализ показал, что иод действием высоко- го давления частично разрушаются мышечные волокна и рекристаллизуется сырье но всему объему с одновременным уплотнением структуры мышеч- ной ткани. Этим и вызвано снижение усилия разрезания. Обработка говядины давлением 85... 100 мПа в течение 3 минут обеспе- чивает наибольшее увеличение общего содержания в ней свободных ами- нокислот сразу после обработки давлением и на любой стадии хранения. Общее содержание свободных аминокислот в образцах мяса, обработанно- го давлением, на первые, третьи и седьмые сутки хранения в охлажденном состоянии увеличивается, соответственно, в 1,36; 1,67 и 1,32 раза, тогда как в контрольном образце — в 0,96. Эффект увеличения силы связывания частиц измельченного мяса до- стигает максимума при воздействии давления 50... 100 мПа. Необходимо от- метить, что в этом диапазоне давлений становится заметной зависимость температуры переохлаждения мясной ткани от давления (имеет большое значение при длительном хранении мяса). Изменения, возникающие в мышечной ткани при воздействии давления в диапазоне 100... 1000 мПа, обусловлены варьированием свойств двух её основных компонентов: белков и воды, составляющих, соответственно, 15,2...20,9% и 72...80% от массы. В подавляющем большинстве случаев измене- ние состояния воды в количественном и качественном отношении отражается как на свойствах продукта, так и на характере протекания целого ряда техно- логических процессов. Например, анализ динамики изменения коэффициента объемного сжатия фарша от давления показал, что в зоне упругих деформаций он имеет постоянный характер. С увеличением давления он уменьшается и до- стигает величины, присущей воде, т. к. в мясном фарше содержание её достига- ет 80%. Поэтому изменение свойств воды, являющейся неотъемлемой частью пищевых продуктов, представляет большой интерес. Это обусловлено и тем, что при высоком давлении проявляется способность воды к переохлаждению. Влагосвязывающая способность мяса, обработанного давлением в рассоле, в среднем увеличивается на 6%, в то время как pH резко снижается, но в про- цессе хранения остается на достаточно высоком уровне. В целом, обработ- ка давлением положительно отражается на свойствах мяса. Аналогичные исследования, проведенные с фаршем, показали, что свойства его также улуч- шаются. В частности, увеличивается влагосвязывающая способность на 4,5%. Действием давления можно регулировать скорость посмертного глико- лиза в диапазоне от завершения его в течение нескольких минут до эффек- тивного ингибирования при различных температурах. Используя эту тех- нологию, можно получить мясо, имеющее необходимое для последующего хранения значение pH.
Технология пищевых продуктов 545 Применение высокого давления может уменьшить прочность соедини - тельной ткани и сократить потери мышечной ткани при варке. Комплекс- ная обработка при участии давления и температуры является единствен- ным средством нейтрализации последствий мышечного окоченения. Действие давления на гомогенаты мяса в солевом растворе вызывает набу- хание мышечных тканей и частичное растворение мышечных белков. Кро- ме того, давление улучшает когезию между частицами мяса в реструктури- рованных областях даже при малых ионных силах. Образцы мышечной ткани, обработанные давлением (150 мПа) в парном состоянии и подвергнутые тепловой обработке, обнаружили более высокое содержание влаги, величину pH, нежность и разделяемость волокон, по срав- нению с необработанными порциями. Изучение влияния высокого давления на качество белков мышечных тка- ней крупного рогатого скота показало, что оно не влияет на биологическую ценность белка, но значительно улучшает его усвояемость. Влияние высоко- го давления на общее содержание в мясе незаменимых и заменимых амино- кислот не обнаружено. В то же время, обработка мясных продуктов при давлении 540 мПа (52° С в течение 1 часа) обеспечивает его сохранность без каких-либо признаков микробиологического загрязнения в течение 3 мес. Использование высокого давления в сыроварной промышленности многочисленными исследователями рассматривается как перспективный метод быстрой остановки созревания сыра на заранее определенном уровне. Вместе с тем, кратковременное воздействие высокого давления приводит к обратному результату — ускорению его созревания. При этом сохраняют- ся на прежнем уровне все характеристики качества сыра (аромат, вкус, пи- тательность, а также величины когезии, мягкости, упругости и цвета). Воздействие давления 50 мПа в течение 3 дней при 25° С сокращает вре- мя созревания сыра «Чеддер» с 6 мес. до 3 дней. Обработка сыра «Чеддер» при 400...500 мПа приводит к улучшению его реологических характерис- тик, а при 800 мПа полностью останавливается процесс созревания из-за дезактивации бактериальной среды и подавления ферментной актив- ности. Если обобщить данные литературы по обработке давлением белоксодер- жащих твердых продуктов, можно сказать, что белки яйца, сои, говядины, свинины, сыра, мяса, рыбы после обработки приобретают более глянцевый вид, становятся более прозрачными, плотными, гладкими и мягкими. Эти уникальные изменения текстурных свойств уже используются для получе- ния новых видов пищевых продуктов. Процессы экстрагирования растворимых веществ из растительного сырья принадлежат к наиболее распространенным в пищевой промышлен- ности. 35 - 8-913
546 Раздел 27 ?)кс грагирование применяю! при извлечении одного или нескольких ком ноненюв из твердого или почт 1 вердо! о тела (растительного сырья) с по- мощью экс । pai стой, способных извлекать нужные компоненты. При извлечении из плодов биологически активных веществ их содержание в экстрактах зависит от качества сырья, вида экстрагента и условий прове- дения процесса экстрагирования. Растительное сырье, которое широко используется для получения настоев в ликеро-водочной, пивобезалкогольной и фармацевтической промышлен- ности, с точки зрения экстра! ирования. характеризуется довольно малым коэффициентом диффузии извлекаемых компонентов. Продолжительность процесса настаивания в промышленности состав- ляет от 4 до 30 суток. Если, применяя разнообразные средства интенсифи- кации процесса, уменьшить продолжительность настаивания в несколько десятков раз, то в этом случае продолжительность процесса будет состав- лять несколько часов. Процесс экстрагирования нецелесообразно организовывать как непре- рывный, поскольку даже незначительное перемешивание при большой продолжительности процесса приведет к полному выравниванию концент- рации по длине аппарата. Кроме того, в промышленности, как правило, по- лучают настои многих видов и небольшими партиями, что также делает не- рациональным использование для получения такой! продукции аппаратов непрерывного действия. В процессе получения экстрактов извлекаемые компоненты далеко не в полном объеме переходят в экстрагент, что приводит к большим потерям целевого компонента. В настоящее время для интенсификации процесса экстрагирования ис- пользуют влияние на сырье различных силовых полет) (ультра- и инфразву- ковых, электрических, магнитных и др.). Однако большинство этих перспек- тивных методов до сих пор находятся на стадии изучения или лабораторных исследований, что указывает на ряд нерешенных теоретических и практи- ческих вопросов. Таким образом, основной задачей интенсификации процесса экстраги- рования биологически активных веществ из растительного сырья является создание условий, которые ведут к сокращению продолжительности про- цесса, уменьшению габаритных размеров и металлоемкости аппарата, сни- жению потерь целевого компонента. Авторами изучена возможность интенсификации процесса экстрагиро- вания путем воздействия на сырье высокого давления и определены основ- ные параметры технологического процесса. В качестве объекта исследований были использованы измельченные су- шеные плоды шиповника. В результате измельчения получали смесь косточек,
Технология пищевых продуктов 547 имеющих форм\ эллипсоида с мамой и большой осями 3 и 1.5 мм, соогве: ственно, и пластинок кожицы плодов площадью ~ 2 мм- и толщиной 0.4 мм. При атом соотношение «косточки кожица» составило 1 : 1. Выбор шиповника обусловлен юм, чю но своим лечебным свойствам он занимает ведущее место среди большого количества растений. Шиповник представляет собой нас тошную копилку жизненно важных веществ вита- минов. микроэлементов, органических кислот и пектинов. Все это создало весьма широкую популярность шиповника в профилактическом и диетичес- ком питании. Во время экспериментов плоды шиповника, измельченные и высушен- ные, загружали в контейнер, заливали дистиллированной водой комнатной температуры (20 С). Кон тейнер помещали в камеру высокого давления. Про- водили процесс при разных режимах (давление, температура, продолжи- тельность выдержки). Одновременно готовили кон грольный образец традиционным способом. Для этого сырье измельчали, смешивали с водой комнатной температуры и настаивали при 23 (' в течение 24 часов. Затем экстракт фильтровали. .Анализ полученных экспериментальных данных показывает, что при дав- лении 50 мПа, температуре процесса 23 С и продолжительности выдержки 30 минут содержание ви тамина С в водном экс тракте шиповника составляет 67 мг/100 г, а при давлении 200 мПа, температуре процесса 23° С и продол- жительности выдержки 5 минут 70 мг/100 г. При традиционном способе получения настоя (контрольный образец) содержание витамина С состав- ляет 60 мг/100 г. Таким образом, плотная структура тканей сдерживает процесс экстра- гирования в контрольных образцах, а обработка давлением способствует увеличению проницаемости стенок клеток. По сравнению с известным способом получения экстракта шиповника, использование высокого давления имеет свои преимущества, основными из которых являются значительное сокращение продолжительности про- цесса и сохранение в готовом продукте большего количества питательных компонентов. При производстве пюре и соков из ягод остается большое количество так называемого вторичного сырья: выжимки и косточки, содержащие много пи- тательных веществ — минеральных элементов, витаминов, клетчатки и т. п. В большинстве случаев выжимки, косточки и семена сушат и готовят из них порошки, которые потом используют как добавки в пищевой промыш- ленности. Предложено использовать косточки для изготовления адсорбен- тов. В пищевой промышленности используются методы экстрагирования питательных веществ водными и водно-спиртовым растворами, которые протекают при нормальном атмосферном давлении. 35*
548 Раздел 27 Возможность разработки технологии экс iрагирования из косточек ди- корастущих растений была изучена на примере косточек кизила. Для окс- иеримеига косточки кизила измельчали, получая две фракции крупную и мелкую. Фракции смешивали с водным и 10%-м водио-сииртовым рас- творами при гидромодуле 1 : 25. Потом смеси обрабатывали высоким давле- нием в 200, 400, 700 мПа с продолжительностью 10 и 30 минут. Для анали- за эффективности экстрагирования при высоком давлении одновременно были поставлены контрольные опыты при нормальном атмосферном дав- лении. Полученные растворы проверяли, исходя из количества сухих вещест в. Исследования контрольных образцов, полученных при нормальном ат- мосферном давлении на протяжении К) и 30 минут, показали, что наибольшее количество сухих вещест в перешло в водно-спиртовые растворы из мелкой фракции при выдержке на протяжении 30 мин. Их количество составило 1,8°о. Для сравнения, в фильтрате из большей контрольной ({тракции в том же растворе и при той же выдержке оказалось 1.2% сухих веществ. При вы- держке 10 минут сухих веществ было еще меньше — 0,8 и 0,5% соответст вен- но. Исследования водной фракции показали, что количес тво сухих веществ в растворах при выдержке 30 минут составило 1,2 и 0,8%, при выдержке 10 мин — 0,4 и 0,2% соответственно для мелкой и большой фракций. Исследования отфильтрованных водных растворов, полученных под влия- нием давления 200, 400 и 700 мПа, показали, что количество сухих веществ в растворах из большой и .мелкой фракции возросло незначительно. Мак- симальное количество оказалось в растворе из мелкой фракции, получен- ной при давлении 700 мПа и времени 30 мин, — 1,8%. При этом было замече- но, что наибольший скачок происходит при давлении 700 мПа. При 200 и 400 мПа в водные растворы перешло от 1,4 до 1,7% сухих веществ. При влиянии на мелкую фракцию давлением 700 мПа в течение 10 и 30 мин в растворе выявлено 4,6 и 4,7% сухих веществ соответственно. Причем вод- но-спиртовый раствор из крупной фракции также содержит значительное количество сухих веществ — 4,1%. Минимальное количество сухих веществ, которые перешли из мелкой и большой фракции в водно-спиртовой рас- твор, составило 4,3 и 3,6%, соответственно, при давлении 200 мПа. Проведенные исследования показали, что высокое давление значительно (в 3...4 раза) повышает количество экстрагируемых сухих веществ. При этом наиболее эффективным оказалось экстрагирование 10%-м водно-спирто- вым раствором при давлении 700 мПа. Косточки и выжимки калины содержат большое количество аскорбино- вой кислоты, Р-каротина, сложных сахаров, комплекс минеральных веществ. Была изучена возможность использования экстрагирования из них пита- тельных веществ в водные и водно-спиртовые растворы под высоким дав- лением (200 и 700 мПа). Для проведения эксперимента образцы косточек
Технология пищевых продуктов 549 и выжимок калины были измельчены иа 2 фракции. Взвеси образцов ио 2 г подвергали давлению 200 и 700 мПа в 100 миллилитрах водного и водно- спиртового растворов. Время действия давлением изменялось от 10 до 30 мин. После обработки отфильтрованные растворы были проверены на содержание аскорбиновой кислоты, сложных сахаров и железа. Установлено, что экстрагирование под высоким давлением происходит интенсивнее, чем при обычных условиях. При .этом количество веществ, кото- рые экстрагируются, увеличивается с повышением давления и времени его влияния. Также значительно усиливается степень экстрагирования с умень- шением степени измельчения. Так, ио сравнению с контрольными образцами, количество витамина С, которое экстрагировалось, увеличилось в 2,7 раза, сложных сахаров увеличилось почти в 3 раза, железа — в 2,5 раза. Таким образом, высокое давление значительно повышает степень экс- трагирования питательных веществ из вторичного сырья. При этом лучшие показатели наблюдались при использовании водно-спиртового раствора при 700 мПа на протяжении 30 мин. Физико-химические аспекты метода обработки пищевых продуктов высоким давлением На основе полученных в последнее время экспериментальных результа- тов стало возможным предвидеть некоторые новые пути воздействия высоко- го давления на химические и биохимические свойства вещества. Так, увели- чение давления непосредственно влияет на возрастание плотности веществ. Например, при давлении 1200 мПа при комнатной температуре большинст- во жидкостей сжимается примерно на 25...30%. При этом происходит дефор- мация молекул, особенно таких крупных, как белков, ферментов пектинов и др. Эта деформация сопровождается ростом внутренней энергии веществ за счет производимой работы против сил отталкивания между атомами. При сильном сжатии вещества приобретенная им энергия может оказаться достаточной, чтобы привести к возбуждению его атомов. Очевидно, это приводит к изменению реакционной способности вещества, преобразова- нию одних молекулярных структур в другие, изменению функциональных свойств белков и др. При высоких давлениях законы, характеризующие поведение и свойства систем и их компонентов в условиях низких давлений, либо оказываются вовсе неприменимыми, либо требуют весьма существенных поправок. Так, растворимость газа в жидкости не увеличивается беспредельно с ростом давления, а проходит через максимум, после которого начинает уменьшаться. Растворимость жидкости в газе обнаруживает весьма схожую зависимость от давления, а в твердых веществах при повышении давления происходят многочисленные полиморфные превращения.
550 Раздел 27 Замечено, чю в органических и биохимических средах использование вы- сокого давления часто приводи т к преобладанию пол имеризацпонных про- цессов нал диссипативными. Основные закономерности, характеризующие специфику влияния высокого давления на реакции полимеризации в жид- кой фазе. были сформулированы еще в 60-х годах XX в. Общим для этих реакций является значительное их ускорение при повышении давления. Это ускорение лишь в малой степени обусловлено увеличением концентра- ции вследствие уменьшения объема жидкости. Основным фактором в атом случае является рост констант скорости реакций продолжения пени. Реак- ции продолжения цепи характеризуются большой отрицательной! энтропи- ей активации S и большими отрицательными значениями объема активи- рованных комплексов V#. На основе оценки величины А V* по изменению перекрывания сфер (описываемых вап-дер-ваальсовыми радиусами ато- мов), при образовании активированного комплекса особенно значительное ускорение давлением должны претерпевать реакции именно полимеризации, для протекания которых необходимо преодоление значительных пространст- венных затруднений. По-видимому. такое предположение оправдано: в на- стоящее время уже известно довольно много реакций полимеризации, которые совсем не протекают при атмосферном давлении, но становятся реально осуществимыми при давлениях в несколько тысяч атмосфер. Другой общей чертой реакций полимеризации органических молекул (либо фрагментов биополимеров) является увеличение молекулярной мас- сы полимеров при повышении давления. В настоящее время причины этой закономерности нельзя считать полностью выясненными — по-видимому, их несколько. Прежде всего, обычно в уравнение кинетики полимеризации константа скорости реакции продолжения цепи входит в первой степени, а константа скорости реакции обрыва цепи — в степени 1/2. V = K„- / (О где Kf), Kj и Kt — соответствующие константы скоростей роста, иницииро- вания и обрыва реакционных цепей; Ст — концентрация мономера. В простейшем случае обрыва цепей путем дальнейшего соединения по- лимерных радикалов степень полимеризации (или средняя молекулярная масса) определяется отношением скорости продолжения цепи к скорости их обрыва: р1пЛЛ f A if АУ2И = - , (2) dP \Т RT 2RT v 7 4 У1 \ J где М — средний молекулярный вес.
Технология пищевых продуктов 551 Скорость реакции, определяемая этим уравнением, в значительной сте- пени зависит от вязкости среды, что особенно важно учитывать в процессах преобразования пищевых и биологических материалов. Так, предполагается, что в основе роста степени полимеризации (по мере увеличения давления) лежит увеличение вязкости, затрудняющее обрыв пеней в результате взаи- модействия двух растущих полимерных радикалов, но не мешающее росту цепи за счет присоединения молекул мономера. В общем, вязкость любых жидкостей при высоком давлении возрастает. Причем, по мере повышения давления все более значительно. Так, у толуола при давлении в 100 мПа она возрастает в 1,86 раза, по сравнению с нормаль- ной, при 400 мПа — в 6,32 раза, при 800 мПа — в 24,5 раза. Соответствующие значения для изопентана при 30° С: 2,21; 7,83; 27,0; при 30° С и 1200 мПа вязкость изопентана в 88,5 раза больше, чем при атмосферном давлении. Исследования вязкости некоторых жидкостей (спиртов, изопентана) при давлении до 1500 мПа показали, что вязкость с повышением давления рас- тет быстрее, чем если бы указанная зависимость была экспоненциальной. При этом рост вязкости с повышением давления сильнее у более сложных молекул (например, белков). Сравнительно небольшие (но оказывающие заметные последствия на кинетическую картину процессов под действием давления) изменения вязкости наблюдаются у воды. Основным последствием увеличения вязкости жидкой субстанции явля- ется переход скорости реакции преобразования структуры из кинетической в диффузионную, что в большинстве случаев приводит к замедлению до- стижения изменений в субстрате. Общепринятая до настоящего времени точка зрения на механизмы сме- щения направлений либо скоростей реакций под действием давления осно- вана на понятии принципа Ле-Шателье. Согласно этому принципу, если на систему оказывается внешнее воздействие, то ее состояние изменяется в на- правлении, уменьшающем это воздействие. Если исходить из эксперимен- тальных данных о том, что даже несжимаемая (в обычном понимании этого слова) вода при давлении 400 мПа уменьшается в объеме на 10...15%, а при 1500 мПа — на 30%, то можно предположить, что в таких условиях активи- зируются реакции, протекающие с уменьшением объема. Таким образом, зная плотность и молекулярные массы участников реакции, можно пред- сказать ее смещение под действием высокого давления. Развивая эти представления, можно объяснить, например, процесс уве- личения электропроводимости воды с ростом давления. Этот неочевидный факт, который объясняет многое, в частности, биохимические последствия воздействия высокого давления на биологические объекты (коагуляция бел- ков, изменение проницаемости клеточных мембран и др.), обусловлен обра- зованием значительно контрастирующих окружение молекул ионов воды
552 Раздел 27 (Н'. ОН ). ч го при водит к сокращению ее мо. юркого объема. Такое же объяс некие можно дать эффекту увеличения диссоциации, например, уксусной кислоты (при 300 мПа степень диссоциации возрастает ii 3 раза), гидрокси- да аммония (при 100 мПа - в 500 раз) и др. С'о степенью сжатия вещества тесно связаны изменения его свойств. Основ- ные харак герис гики вещества нелинейно завися г от постоянного изменения его состава. Особенно это относи тся к биологическим объектам. С труктура и свойства их белков чрезвычайно чувствительны к малейшим изменениям ii химическом составе1 и соотношению различных видов донорно-акцентор- ных межмолеку.лирных взаимодействий. Очень часто для объяснения механизма той или иной реакции исполь- зуют понятие «активированный комплекс». Многие процессы, в том числе1 и биологические, проходят сквозь зге) среднее состояние взаимодействую- щих веществ. В условиях увеличения давления преимущество получаю! направления преобразования реагирующих веществ, активированный ком- плекс которых имеет меньший объем, либо если скорость его уменьшения превышает таковую участвующих в его образовании компонентов (объем- ный эффект). Наглядным примером этого явления является разрушение иод действием давления четвертичной, третичной и даже (в некоторой степени) вторичной структуры белка, обладающего заведомо большим молекулярным объемом, по сравнению с объемом сто первичной структуры. Не всегда, од- нако, это однозначно выполняется. В том случае, когда реакция протекает в растворителе (его вязкость возрастает с увеличением давления), количест- во столкновений его молекул с активированным комплексом уменьшается. Это, в свою очередь, приводит к затрудненности успешного преобразования переходного состояния (трансмиссии) в продукты реакции. Известен и со- ответствующий компенсационный эффект, вызывающий возрастание коэф- фициента трансмиссии при увеличении давления. Проявление этого эффекта объясняется увеличением ассоциации молекул растворителя с последую- щим образованием квазичастиц с большей, так называемой «приведенной массой». В некоторых случаях определяющее влияние па равновесные процессы оказывает тип растворителя. Часто перечисленные параметры системы, степень значимости которых является переменной величиной, усложняют описание воздействия высокого давления на изучаемую систему. Достаточно интересными, с точки зрения химиков и биохимиков, являются твердофазные реакции. Так, аммонийные соли карбоновых кислот в усло- виях высокого давления легко переходят в аминокислоты (основной струк- турный компонент белков) даже при температуре жидкого азота (-196° С), если на образец оказывается дополнительное, так называемое «сдвиговое усилие». По-видимому, этот процесс обратим и, вследствие этого, возможен
Технология пищевых продуктов 553 обратный процесс при 1000...1500 мПа. который приводи ! не только к раз- рушению первичной структуры белка, но и к преобразованию аминокислот. Существуют другие принципы, которыми руководствую!ся при разра- ботке технологий с использованием высокого давления. Это принцип «изо- статики». согласно которому передача давления (в гидравлических средах) осуществляется практически мгновенно во все части обрабатываемого ма- териала и величина его везде одинакова (независимо от геометрии и размера образца). Этот принцип нарушается, если обрабатываемый материал со- держит газовые включения. Еще один - принцип «микроскопического по- рядка», который (при постоянной температуре) заключается в том, что при возрастании давления происходит упорядочение молекулярных систем. Согласно третьему принципу для компрессии твердого или жидкого вещества (в пределах 100... 1000 мПа) расходуется очень небольшое (по сравнению с затратами на нагрев, к примеру, до 100s С) количество энергии. Основные преимущества использования высокого давления заключаются в отсутст- вии тепловых повреждений, сохранении свежести, запаха, гекстуры и цве- та, активности витаминов и др. При замораживании в условиях высокого давления твердая льдоподобная фаза является гетерогенной и, вследствие этого, мелкокристаллической, что способствует сохранению реологических свойств продукта в значительно большей степени, чем при использовании традиционных технологий. При воздействии высокого давления на пищевые продукты происходит изменение значения pH их внутренней среды. Исследователи установили понижение pH в яблочном соке на 0,2 при возрастании давления на каждые 100 мПа. Такое варьирование pH характе- ризует изменение «активности воды», учет которого важен для прогнози- рования поведения биологических процессов. До 90-х годов понятие «актив- ность воды», ее абсолютное и сдвиговое значение (в зависимости от давления) было неизвестно. Снижение водной активности (измеренной при комнат- ной температуре) от 0,98... 1,0 до 0,94...0,96 приводит к заметному снижению скорости инактивации микробов. При снижении активности воды микро- бы больше защищены от воздействия высокого давления, однако при по- вреждении клеток микроорганизмов их восстановление сдерживается опять же низкой активностью воды. В связи с этим, однозначная оценка влия- ния высокого давления на указанные процессы пока отсутствует. В связи с исследованием активности воды, в 1999 г. появилось сообще- ние о заметном влиянии pH на скорость инактивации микробной культуры Escherichia coli 0157Н:7. Эти наблюдения показали, что при обработке высо- ким давлением пищевых продуктов pH и активность воды являются очень важными факторами, влияющими на жизнеспособность бактерий. Их из- мерение и контроль, как рекомендуют исследователи, обязательно должны
554 Раздел 27 быть включены в основные параметры технологии обработки продуктов высоким давлением. Влияние pH на выживаемость бактерии также было раскрыто и другими авторами. 'Гак, воздействию высокого давления подвергали культуру Е. coli С9490 при 100, 200, 300, 400, 500 и 600 мПа в течение 10 минут в фосфатно- буферном растворе (рН==7,0). После каждой степени давления из соответ- ствующего опытного образца были отобраны живые клеточные структуры и помещены в соевый бульон с буферным рП -= 3,5. Последующая выдерж- ка в нем осуществлялась в течение 3 часов при 37" С. Клетки, обработанные давлением 200 мПа и ниже, никаких изменений не претерпели. Гибель кле- ток, обработанных при 300, 400 и 600 мПа, находилась в пропорциональной зависимости от увеличения давления. Воздействие на культуру давления 400 мПа (10 мин) и последующее ее выдерживание в среде с pH между 7,0 и 3,5 показало, что наиболее заметный рост инактивации наблюдается при pH = 4,5 и ниже. Кислотность внутренней среды клеток, поврежденных дав- лением, не оказывала никакого влияния на их выживаемость. Э та работа по- казала, что разрушение повреждённых давлением клеток данной (впоследс т- вии было подтверждено и на других куль турах) культуры ин тенсивно и полно происходит при пониженных значениях pH. В процессах с использованием технологий обработки продуктов высоким давлением увеличение и, в меньшей степени, уменьшение температуры (по сравнению с комнатной) способствовало ускорению инактивации микро- организмов. Начиная с температур 45...50° С, происходит значительное воз- растание скорости гибели вредных пищевых бактерий. В связи с этим, имен- но такие температуры будут, но-видимому, наиболее широко использоваться в технологиях обработки высоким давлением. Применение температур 90...110° С и давлений 500...700 мПа способно вызвать полную гибель спор Clostridium Botulinum, которые демонстрируют значительную устойчи- вость как к высокому давлению, так и к повышенной температуре. При быстрой компрессии продуктов в рабочей камере температура среды может возрасти на 40...50° С (при повышении давления до 700 мПа). Вследст- вие этого, в некоторых случаях отпадает необходимость предварительного нагрева. При последующей быстрой декомпрессии температура возвраща- ется к исходной. Такой скачок может продолжаться всего лишь доли секун- ды, если используется импульсная обработка давлением. Степень нагрева вещества при адиабатическом сжатии зависит от ряда важ- ных факторов, среди которых — удельная теплоемкость и сжимаемость соот- ветствующего продукта. Более того, исходная температура влияет на наклон соответствующей адиабаты. Обычно возрастание температуры продуктов с большим содержанием воды находится в пределах 20° С при повышении давления до 8000 атм.
Технология пищевых продуктов 555 Вода яв. ысгся г.lainioii ('отавной частью пиши, и поэтому компрессионная способное ть болынинс гва нишевых иродукюв и их )силовые свойства, про- являющиеся в адиабатических условиях 01ШВД. подобны ей. Продуктами с заметными отличиями свойств в указанных процессах являются масла и спиргы. Разнообразные проявления воздейст вия гидростатического давления на биохимические объекты можно подразделить на: эффекты, связанные с око- локне точными изменениями; индуцированные давлением внутриклеточные нарушения: биохимические и генетические отклонения. Последствием этого является изменение клеточной морфологии и нарушение клеточного деления. Гидростатическое давление от 100 до 300 мПа часто инициирует прораста- ние спор. В результате образуются вегетативные клеточные структуры, бо- лее подверженные воздействию окружающей среды, но сравнению с обра- зующимися при нормальном росте. Как отмечалось выше, давление ускоряет реакции, идущие с уменьше- нием объема. Образование продуктов реакции большего объема замедлено либо видоизменено. 11зменение объемных свойств протеинов при увеличении давления происходит в различных направлениях. Это связано с большим разнообразием в них гидрофобных взаимодействий. Вплоть до давления 100 мПа гидрофобные взаимодействия в белках имеют тенденцию увели- чивать их объем, однако сверх этого давления уменьшение объема связано опята, же с изменением типа этих взаимодействий. Давление как бы стаби- лизирует эти состояния. Степень гидрофобности протеинов также опреде- ляется степенью их денатурации, которая, в свою очередь, зависит от вели- чины давления. При инактивации энзимов давлением происходит изменение структуры внутримолекулярных образований и конфигурации активных участков. На этот процесс влияет также pH, концентрация субстрата и особенности внут- ренней структуры активных участков. В свою очередь, некоторые энзимы, особенно мембранно-связанные (так называемые АТФазы), играют важную роль в процессах инактивации бактерий. Сами энзимы сильно различают- ся по своей чувствительности к денатурации. Предполагают, что в некото- рых микроорганизмах энзимы играют ключевую роль в инактивационных процессах под действием высокого давления. Обработанные давлением мембраны обычно изменяют свою проницае- мость. Происходит это из-за изменения поперечных размеров фосфолипид- ных молекул. Считается, что клеточные мембраны микроорганизмов являются наиболее чувствительными к изменению давления. При изменении функ- циональной активности мембран происходит нарушение аминокислотного переноса из-за денатурации мембранных белков. Последствием этого являет- ся нарушение внутреннего строения клеток. Повреждение мембран вызывает
556 Раздел 27 \течку форменных элементов и приводит к высокой степени летальности микроорганизмов уже после прекращения действия давления. Бактерии с большим содержанием дифосфатплилглпцерола (жесткость мембран зависит от содержания в них комплексов с кальцием) демонс трируют большую чувствительность к воздействию высокого давления. И наоборо т, мембранные компоненты, увеличивающие их эластичность, способствуют большей резистентности бактерий к высокому давлению. Исследователя- ми были выделены системно непдентифицированные бактерии: культура 16С1 (предположительно устойчивая к давлению) и 21)2 (несомненно ус- тойчивая) из кишечной среды глубоководных рыб, добы тых с глубин 3100 и 6100 метров соответственно. У этих бактерий наблюдалась тенденция к насыщению клеточных мембран жирными кислотами, коррелирующая с глубиной их нахождения в океане. Было подтверждено ранее высказанное мнение о жирных кислотах как о факторе, вызывающем эластичность кле- точных мембран и. соответственно, их устойчивость к высокому давлению. Подобное изменение в составе клеточных мембран происходило при низ- ких температурах в процессе роста культуры 16С1. Ранее сообщалось, что посредством использования электронного скани- рующего микроскопа наблюдались физические разрывы па поверхности изначально неповрежденных клеточных структур при давлении свыше 500 мПа. Ниже этих давлений (для изучения использовался трансмиссионный элект- ронный микроскоп) были отмечены внутриклеточные повреждения. Исхо- дя из данных, полученных с использованием светового микроскопа, были проанализированы клеточные объемные сокращения, вызванные воздейст- вием давления. Так, для спор Saccharomyces степень сжатия при 250 мПа составила 25%. Остаточное сжатие после возврата давления к атмосферно- му составило 10%. Значительно усиливался массообмен клеток с окружаю- щей средой, что объяснялось либо микроразрывами в мембранах, либо уве- личением их общей проницаемости. Клеточные повреждения, вызванные действием высокого давления, су- щественно похожи на таковые, что происходят либо при высоких темпера- турах, либо при окислительных воздействиях. Клеточные мембраны, как отмечалось, повреждались в первую очередь. Испытания были проведены с культурой S. Cerevisiae, которая была разделена на 2 части. Одна часть была подвержена мутагенезу воздействием высокого давления с целью выделения компрессионно устойчивых к высокому давлению клеточных структур. Далее обе части подвергались окислительному и тепловому воздействию и прове- рялись на способность к росту в благоприятных условиях. В клеточных мемб- ранах культуры мутанта было найдено пониженное содержание АТФазы. Именно эта культура значительно лучше переносила окислительные и тепло- вые воздействия. Был сделан вывод, что при давлениях порядка 500...800 мПа
Технология пищевых продуктов 557 угнетение АТФазы приводит к увеличению резистентности клеток микро организмов к внешним воздействиям. Микробиальная инакшвация при воздействии давления связана с раз- лично!] способное । ыо тех или иных состав. imkjhuix белков восстанавливать свою способность к росту, слиянию и метаболизму. Как уже говорилось, высокое давление не разрывает ковалентные связи, однако изменяет систему водородных и ионных связей, ответственных за сохранение биологической активности белков. Таким образом, наблюдаемая кинетика инактивации микробов может быть обусловлена необратимой денатурацией наиболее важных протеиновых структур в микроорганизме. Как указывалось выше, живые клетки способны восстанавливаться после воздействия давления или мягкой тепловой обработки. Это свидетельствует о том. что (сажные белки все-таки повреждаются, однако эти повреждения (в мягких условиях воздействия) не столь критичны, чтобы полностью по- давить процесс дальнейшего их восстановления. На скорость и полноту восстановления микроорганизмов в значитель- ной степени влияет pH среды. При ее уменьшении микробы становятся бо- лее чувствительными к воздействию как тепловому, так и компрессион- ному. Многие исследования по изучению влияния давления на белки доказы- вают сходство результатов тепловой и компрессионной обработки. Протеи- новая инактивация в этих случаях может быть как обратимой, так и необра- тимой. Теоретический анализ процессов, происходящих под влиянием температуры и давления, позволил предложить активационно-инактиваци- онную модель поведения протеинов в этих условиях, включающую элемен- ты теории абсолютных скоростей реакций. Эта теория основана на образовании нестабильных промежуточных ком- плексов, разлагающихся со скоростью, величина которой зависит от темпе- ратуры системы. Таким образом, скорости энзимио-катализируемой реак- ции, а также необратимой денатурации протеинов будут контролироваться скоростью образования активированных комплексов. В свою очередь, эта скорость является функцией «изменения гиббсовской свободной энергии на пути от нормального до активированного состояния». Влияние температуры на скорость биологической реакции представле- но уравнением Аррениуса: где А — константа; V скорость реакции (экспериментально определенная).
558 Раздел 27 Из .этого уравнения можно определить лнернно акншинни Л. ее.hi ско- рое! п реакции ГЛ и I , извегшы при температурах Г, и 7’ (дав. leinie в лай - ном случат1 является константой): E = 2,3B-(logVr, -logl-7.),i ’ J ( i) где R — газовая постоянная, Дж/моль-К. Приведенное уравнение может бы гь переписано в коордишнах «давле- ние - скорость» реакции в условиях постоянства температуры. В этом случае суммарное изменение АС* участников реакции определяется изменением объема при преобразовании активированного комплекса в продукты реакции (активированный протеин преобразуй гея в свою денатурированную форму): AV "=2,3(logV/, -logV/)J/(7V Л). где и Р2 давления, при которых измерялись соогвстсгв\ ющие скоро- сти реакции VP и В большинстве современных работ ио нишевым технологиям с исполь- зованием высокого давления температура в 11poiiccce обработки не прини- мается в расчет, хотя её вклад в кинетику инактивации энзимов и микробов значителен. Это может объяснить тот факт, что данные по кинетике микро- биальной инактивации, полученные при комнатной температуре с отсутст- вием термического контроля в течение компрессии, не поддаются объясне- нию с точки зрения математических моделей, используемых при изучении и интерпретации данных эксперимента по тепловой кинетике активации. Денатурация белков давлением является более специфичным и тонким процессом, чем тепловая денатурация. При исследовании влияния высоко- го давления на денатурацию белков более достоверный результат можно было бы получить, используя температуру процесса около 0° С. Ее целесооб- разно рассматривать как базовую. Это связано с тем, что параметр ДЕ* важ- нейших белков, подвергнутых компрессионной денатурации, очень чувст- вителен к малейшим отклонениям температуры от 0° С. При интерпретации результатов обработки пищевых продуктов высо- ким давлением исследователями часто используется критический пара- метр Тс, характеризующий температуру начала денатурации тех или иных белков при Р = 0,15 мПа. При возрастании температуры процесса выше критической скорость денатурации протеинов резко возрастает. По аналогии с этим, предлагается использовать понятие критического давления Рс, при ко- тором наблюдается необратимая денатурация белков в условиях постоян- ной температуры (при 0° С). Скорость денатурации протеинов при давлении выше Рс описывается соответствующим уравнением (5).
Технология пищевых продуктов 559 Механизм воздействия высокого давления на биологические структуры Считае тся, что механизм воздейс твия высокого давления на микроорганиз- мы основан на явлении деструкции мембран и клеточных с тенок. Деструкция, в свою очередь, объясняется изменением в клеточном объеме и денатурацией протеинов. В первую очередь, воздействию подвергаются наиболее слабые связи, к которым относятся различного тина ван-дер-ваальсовские взаимо- действия. В этом основное отличие «наскализанионной» обработки от теп- ловой. Отмечается, что коагуляция белка протекает лучше при уменьшении температуры. На основании этого был сделан вывод о различии в механиз- мах тепловой и индуцированной давлением коагуляции белка. В настоящее время экспериментально установлено, что в отличие от тепловой денатурации, коагуляция белков иод давлением частично обратима. На основании дан- ных но FT-IR-спсктроскопии (ИК-снектроскопия с фурье-преобразовани- ем) был сделан вывод о различной степени денатурации белков по этим двум методам. Безусловно то, что ио данным одного, даже самого современ- ного метода исследования, нельзя сделать однозначный вывод об особен- ностях денатурации белков в тех или иных процессах. Денатурация белка может происходить и при изменении pH, ионной силы раствора и донорно- акцепторных взаимодействий, не говоря уже о температуре. В этих услови- ях также могут возникать эффекты переориентации связей и, в частности, ослабляться ван-дер-ваальсовские взаимодействия. Вследствие этого, про- исходят глубокие изменения в структуре белков на различных степенях их организации. Увеличение проницаемости мембран вегетативных микробиальных клеток, так же как и у растительных мембран, в большинстве случаев при- водит к увеличению инактивации микробиальных клеток и открывает но- вые возможности для дальнейшего развития технологии ОППВД. Измене- ние проницаемости мембран приводит также к изменению массообмеиной скорости, управление которой может дать возможность получать продукты с новой текстурой и реологическими свойствами, а также вносить сущест- венные изменения в существующие технологии. К примеру, массоперенос через дегидратированные растительные волокна в процессе их обработки высоким давлением оказывает влияние на процесс приготовления карто- фельных продуктов, пастеризацию малины или на течение процесса блан- шировки в условиях высокого давления. О разрушении четвертичной и третичной структуры белков под действием давления свидетельствует тот факт, что активность полифенолоксидазы, экстрагированной из грибов, постепенно снижалась при увеличении давле- ния в диапазоне 100...800 мПа и продолжительности обработки 1...20 мин. Полная инактивация фермента достигалась при обработке в течение 5 мин под давлением 800 мПа. Подобная потеря активности происходила при
560 Раздел 27 относительно мягкой iермичесьоп обрабочке (60 С) в течение 30 мин при атмосферном давлении. Поюря активное!и фермента была необратимой. Более летальные исследования показали, чю на первой стадии инактива- ции фермента происходит «разворачивание» сю с груктуры. а затем arpci а- ция (обнаружена с помочило жидкостной хромотографип на сефадексе). Процесс ито г неоднозначен даже для одной и гой же группы фермен тов, по- лученных из разного сырья. Так, полифено.юкепдазы из грибов и картофеля по-разному реагировали на обработку давлением. Обработка высоким дав- лением альбуминов бычьей сыворотки понижала их поверхностную гидро- фобность. Это было еще более заметно в присутствии сульфата декс трина. Эксклюзионная хромотография показала, что под действием давления 400 мПа происходит интенсивное развертывание молекул альбумина бычьей сыво- ротки и их дальнейшее aiрегирование. При низкой ионной силе раство- ра полисахариды защищают глобулярные белки от компрессионной агре- гации. Исследования но выявлению основных факторов, управляющих реак- цией биологических систем, показали, ч то давление влияет только на те ре- акции, в ходе которых изменяется реакционный объем. Зависимость кон- станты скорости реакции от давления выражается уравнением: К/} = K()exp(-~P/\V/RT), (6) где — константа скорости реакции при давлении Р; К() — константа скорости реакции при нормальном давлении Р; ДУ — объем активированного комплекса без суммарного объема исход-, ных реагентов; R — газовая постоянная; Т — абсолютная температура. Увеличение давления стимулирует образование водородных связей (за счет разрушения иных слабых взаимодействий). Однако при давлении свы- ше 200...300 мПа эти процессы могут протекать в обратном направлении. Таким образом, применяя высокие давления и изменяя другие условия экс- перимента, возможно удастся получить молекулярный комплекс белков в раз- личных состояниях, что может иметь большое практическое и теоретическое значение при создании как новых форм исходного биосырья, так и новых видов пищевых продуктов. Скорость реакции обуславливается числом соударений, которое зависит от изменения объема, вязкости и температуры. В связи с этим, разнообразие наблюдаемых явлений, имеющих место при воздействии давления, никаки- ми обычными соображениями не объяснимо. Из некоторых теоретических представлений следует, что деформация молекул является одним из факторов,
Технология пищевых продуктов 561 влияющих на их способноеi в вступать в реакцию, и ч ю .ла деформация може1 быть сложной функцией давления и гой среды, в которой находятся молекулы. Была предложена гипотеза, объясняющая денатурирующее действие давления порядка 500... 1000 мПа инверсией приращения объема белка иод давлением. Однако в исходных положениях згой гипотезы утверждается, ч то давление влияе , на белки, изменяя их вторичные, третичные и че твер тич- ные белковые структуры, но не затрагивает первичных структур. По-видимо- му, здесь не учитывается тот факт, ч то при воздейс твии давления ак тивируют- ся ферменты, которые вызывают цепь реакций с изменением в первичных структурах. В дальнейшем, вторичные и третичные структуры белков в вод- ной среде стабилизируются ионными и водородными связями, а также гидро- фобными взаимодействиями. Разрушение же ионных связей вызывает умень- шение объема из-за эффекюв электрострикции, поэтому увеличение давления благоприятствует процессам ионизации. В свою очередь, гидрофобные взаимо- действия нарушаются при увеличении давления, стимулируя при этом об- разование водородных связей. Однако, как уже говорилось, при давлениях до 1000 мПа эти реакции могут иметь обратимый характер. Одним из отличительных свойств воздействия давления на структурную организацию белковых молекул является увеличение степени их денатура- ции при таком тепловом воздействии, которое само по себе не вызывает ни- каких изменений в с трук туре белка. Исходя из общего представления о теп- ловой денатурации как о структурной дезорганизации белковой молекулы (приводящей к ее менее плотной упаковке, т. е. увеличению молярного объе- ма), можно считать, что повышение давления при постоянной температуре сдвигает равновесие в том направлении, в котором реакция связана с умень- шением объема. При уменьшении изначального молярного объема белково- го молекулярного комплекса увеличение давления все больше способствует его денатурации. Отсутствие заметного разрушения ковалентных связей выгодно отличает обработку давлением от прочих методов. При давлении до 1000 мПа образо- вания и разрыва ковалентных связей не происходит, тогда как при исполь- зовании тепловой обработки и облучения пищевых продуктов ухудшается качество их компонентов и питательные свойства, образуются токсичные вещества. В настоящее время в области технологии обработки пищевых продуктов высоким давлением резко возросла потребность в получении новых данных по кинетическим исследованиям инактивации различных пищевых бактерий и эн- зимов, а также по улучшению качественных характеристик и функциональных свойств обработанных пищевых продуктов. Вырос спрос на более глубокие знания относительно понимания механизмов этих изменений. В настоящее вре- мя проводятся многочисленные эксперименты по изучению разнообразных 36 - 8-913
562 Раздел 27 типов взаимодействий в нишевых продуктах. Эти данные сопоставляются с данными о последующих изменениях в пищевых продуктах при их хранении. Обобщая имеющиеся данные, можно сказать, что при воздействии дав- ления на систему в после,шей возникают равновесные явления (химичес- кие реакции, массообменные процессы, изменения в молекулярных конфи- гурациях и др.), направленные на уменьшение молярных объемов отдельных компонентов и комплексов на их основе. Таким образом, высокое давление вызывает подобные изменения и в пищевых системах. Существенные изме- нения происходят на уровне нековалентных связей (водородные, ионные, гидрофобные). Это означает, что низкомолекулярные составляющие нищи (отвечающие, в основном, за органолептические характеристики) не пре- терпевают существенных изменений, тогда как высокомолекулярные (белки) компонен ты (их третичная структура определяет функциональные свойст- ва) — в значительной мере чувстви тельны. Некоторые особые ковалентные связи (в основном, «мос тиковые») под действием давления также могут мо- дифицироваться. § 27.3.3. Особенности воздействия высокого давления на микроорганизмы и ферменты Бактерии и их споры Устойчивость клеток в условиях их экспоненциального роста обычно сни- жена относительно изменений внешних условий, чем таковая в аналогичных стационарных микробиальных фазах. Биологические культуры, имеющие тенденцию к старению, более резистентны к большинству технологических методов обработки пищи, однако физиологическое состояние бактерий, по- видимому, не является столь значимым фактором в обработке пищевых продуктов высоким давлением, если этот процесс используют с целью сте- рилизации. И наоборот, физиологический возраст бактериальных клеток оказывает более заметное влияние на инактивацию высоким давлением, ког- да процесс используется с целью пастеризации (снижение количества бак- терий до уровня допустимого риска). Установлено, что культуры V. vulnifi- cus и V. parahaemolyticus в состоянии анабиоза проявляют большую компрессионную резистентность, чем соответствующие активные культу- ры. Однако это увеличение устойчивости настолько незначительно, что су- щественно не влияет на параметры инактивации. Были испытаны компрессионно устойчивые (С9490) и компрессионно чувствительные (8003) штаммы Е. сой на скорость инактивации в зависимос- ти от их физиологической активности. Оба штамма были представлены про- бами из стационарных и экспоненциально растущих фаз. Микроорганизмы
Технология пищевых продуктов 563 были подвергну!ы обрабхлке давлением 100...500 мПа при комнатной темпе- ратуре в 1счение8 мин. Выживаемость определи, ш с помощью камерно-мик- роскопического мегода. Мембранные повреждения детектировал и степенью поглощения красителя и потерей способноеги к плазмолизу в присутствии 0,75% NaCI. Стационарно-фазовые клетки компрессионно устойчивого штамма С'9190 не теряли жизнеспособности при давлении ниже 500 мПа. тогда как ннамм 8003 заметно инактивировался даже при 100 мПа. Погло- щение красителя 15 ходе обработки наблюдал ос ь у обоих штаммов при давле- нии свыше 100 м! 1а. однако интенсивность окраски была больше у компресси- онно чувствительных форм (штамм 8003). В случае добавления красителя в образцы, прошедшие обработку давлением. поглощение не наблюдалось ни у одного из штаммов. Оксноненциалык) растущие фазы обоих штаммов не показал и каких-либо различий. Снижение выживаемости растущих штам- мов наблюдалось при воздействии давления в 100 мПа длительностью 8 мин. При 400 мПа концен трация их уменьшается в 10'... 10' раз. Здесь же наблю- далось посткомирессионное поглощение краси теля клетками и потеря их спо- собности к плазмолизу. Эти псе. 1едования показывают, что экспоненциально растущие культуры в своем большинстве компрессионно чувствительны. Повреждения их мем- бран являются необратимыми. Стационарные (нс растущие) бактериальные культуры обладают способностью залечивать мембранные повреждения после декомпрессии. Таким образом, степень устойчивости бактерий к давлению связана со способностью клеток самостоятельно устранять мембранные повреждения после прекращения действия давления. Величина температуры может ока- зывать существенное влияние на скорость клеточных восстановительных процессов. Понижение температуры замедляет восстановительный цикл. Условия, при которых происходит развитие вегетативных форм из спор, заметно влияют на их способность сопротивляться давлению. Было обна- ружено, что бактерии В. cercus, образующиеся из спор при 20° С, более ком- прессионно резистентны, чем их аналоги, образующиеся при 37° С. Механизм уничтожения микроорганизмов посредством высокого давле- ния основывается на деструкции микробиальных клеточных мембран в ре- зультате изменения объема клетки. Результаты инактивации микроорганиз- мов и их спор после 10 мин обработки были использованы для сравнения чувствительности различных микроорганизмов к давлению. Предваритель- ные испытания показали высокую корреляцию степени гибели организмов с величиной давления. Отмечаются существенные отличия между грамм-по- ложительными и грамм-отрицательными бактериями. Так, давление 500 мПа, используемое в течение 10 минут, снижает популяцию грамм-отрицательных бактерий (Salmonella, Е. coli, Proteus mirabilis) на 6...7 порядков. Популяция 36*
564 Раздел 27 же (106 клет., мл) грамм-иоложительиых бактерий (Staphylococcus aureus) была инактивирована юлько при 800 мПа, 20 С или 600 мПа, 10 С. Еще более резистентными оказались споры Bacillus cereus. Обработка давлением 1000 мПа (20е С) в течение 10 минут снижает количество спор только на один порядок. То т же эффек т наблюдается при использовании дав- ления в 800 мПа (10 минут). /Давление же 800 мПа (10 минут) при 50° С су- щественно их разрушает. Все основные факторы, влияющие на устойчивость бактерий к высоко- му давлению, можно разделить на несколько групп: а) типы микроорганизмов. Грамм-позитивные бактерии обычно более устойчивы к воздейс твию высоко- го давления, чем грамм-негативные (хотя имеются определенные исключения). б) условия роста и возраст микроорганизмов. Обычно, клеточные структуры экспоненциально рас тущих фаз более чувст- вительны к высокому давлению, чем стабилизированные. Неполная инакти- вация бактерий чаще всего связана со способностью поврежденных давле- нием клеток восстанавливаться при подходящих внешних условиях роста. в) состав, pH и водная активность в пищевых продуктах. Скорость компрессионной инактивации возрастает в условиях низких pH. Показатель pH пищевых продуктов изменяется в зависимости от величины используемого давления (примерно на 0,5 при ДР = 100 мПа). Скорость из- менения давления и его конечное значение должны быть определены для каждого конкретного технологического процесса обработки пищевых продук- тов. При понижении pH чувствительность бактерий к давлению возрастает, а также замедляется восстановление сублетально поврежденных клеток. Прочность ионных связей, отвечающих за пространственную структуру белков, в значительной мере управляется кислотностью среды (pH) и мо- жет быть понижена давлением. В связи с этим, имеется насущная необхо- димость разработки инструментов и методик изменения pH в условиях вы- сокого давления (между 100 и 800 мПа). Низкая активность воды замедляет инактивацию живых микроорганиз- мов давлением. К сожалению, в современной научной литературе отсутству- ет описание методик определения сдвига и абсолютного значения активнос- ти воды (как функции давления). Было лишь показано, что даже небольшое (2...3%) уменьшение активности воды заметно снижает скорость инактива- ции микробов, распределенных в пищевых продуктах. Но, с другой стороны, в условиях последующего хранения при нормальном давлении водная среда повышенной активности в значительной степени способствует восстановле- нию поврежденных клеток бактерий. Таким образом, влияние активности воды на изменение выживаемости микроорганизмов доказано и необходимо проводить его системное изучение.
Технология пищевых продуктов 565 г) роль давления, температуры и времени в процессе обработки пище- вых продуктов высоким давлением. Увеличение давления, длительности обработки и температуры приводит к возрастанию процента гибели бактерий (исключением являются бактериаль- ные эндоспоры). Отклонение температуры процесса в меныпую или боль- шую сторону от комнатной (20° С) приводит к возрастанию летальности бактерий, но в случае повышенных температур (45...50° С) гибель бактерий происходит несравненно более интенсивно. Споровые формы бактерий на- иболее эффективно уничтожаются при 500...700 мПа и 90...110° С. Имеется минимальное давление, при котором ни при какой его длительности воздей- ствия на микробиологическую среду заметной гибели клеток не наблюдает- ся. Важными технологическими параметрами процесса обработки пищевых продуктов высоким давлением являются его скорость подъема и температура среды (непрерывно возрастает в результате адиабатических условий). Оче- видно, что увеличение длительности повышения давления (часто необхо- димо для уменьшения адиабатического роста температуры) ощутимо удли- нит сам процесс, повлияет на выход продукции и даже замедлит кинетику инактивации бактерий. Однако технологически это оправдано, так как во многих случаях улучшается качество полученной продукции. Исследование кинетики гибели бактериальных спор позволило выявить временной промежуток, в рамках которого скорость инактивации спор очень мала. Были предложены многочисленные теоретические модели, описыва- ющие это явление, а также кинетические уравнения, учитывающие сущест- вование индукционного периода. Однако в кислых жидкостных средах (на- пример, в цитрусовых или фруктовых соках) этот индукционный период отсутствует, а кинетические уравнения имеют первый порядок по давле- нию (в диапазоне 300...500 мПа) при условии, что исследователям удается избежать адиабатического роста температуры. Создание таких условий зна- чительно упрощает разработку и оптимизацию процесса, благодаря эффек- тивной системе охлаждения рабочего объема камеры. д) второстепенные факторы. Имеются и другие факторы, влияющие на эффективность обработки пи- щевых продуктов высоким давлением. Например, на инактивацию некото- рых бактерий определенную роль оказывает изменение редокс-потенциала сжатого растворителя. На полноту инактивации микроорганизмов под воз- действием высокого давления также могут повлиять специально подобран- ные антибиотики. Влияние других факторов на биохимические изменения материалов под действием давления незначительно. Одним из направлений улучшения качества пищевых продуктов является инактивация патогенных микроорганизмов, наличие которых приводит к пор- че пищевых продуктов и делает их токсичными для человека. Общеизвестно,
566 Раздел 27 что в своем большинстве широко используемые методы инактивации бак- терии. дрожжей и и.lecenii являются термическими. Однако одним п.з ,и|>- фективных и перспективных методов в настоящее время является метод обработки продуктов высоким давлением. Степень инактивации в этом слу- чае зависит от величины и продолжительности действия высокого давле- ния, вида бактерий, температуры процесса и типа субстрата. Кинетика инактивации высоким давлением существенно отличается от кинетики термических и других технологических методов. В связи с этим, необходима детализация его изучения. В широком ряду пищевых продук- тов с целью проведения их стерилизации давлением для каждого загрязня- ющего бактериального типа необходимо иметь надежные данные. В частности, деструкционная кинетика и механизм инактивации бактериальных видов Escherichia coli и Listeria достаточно хорошо изучены многими исследовате- лями. Создано даже некое подобие банка данных ио этим видам бактерий. Большинство этих работ включают также данные о комбинациях воздейст- вия температуры и давления. Состав пищевых продуктов может оказать существенное влияние на ба- роустойчивые бактерии. Внутренняя среда, насыщенная углеводами, бел- ками и жирами, оказывает защитное действие на микроорганизмы. Кислая среда повышает их чувствительность к давлению, а также убивает повреж- денные клетки. Это делает кислотосодержащие продукты, такие как фрук- товые соки, идеальными объектами для технологий обработки высоким дав- лением, так как даже в относительно мягких условиях проведения этого процесса достигаются хорошие результаты. Давление в 300...700 мПа в большинстве случаев убивает бактерий. Одна- ко их споры значительно более устойчивы, и давление побуждает эти спо- ры прорастать, после чего чувствительность соответствующих вегетатив- ных форм резко снижается. Существенное ускорение гибели спор может быть достигнуто путем совместного использования давления и температу- ры. Например, комбинация 400 мПа и 60...90° С на два порядка увеличива- ет гибель вегетативных форм бактерий, по сравнению с комбинацией в 400 мПа и 45° С. Хотя большинство дрожжевых и плесневых грибков чувстви- тельны к подобной обработке, однако некоторые из них, такие как Byssochlamys nivea, продуцируют устойчивые к давлению споры. Микроорганизмы, наиболее устойчивые к высокому давлению Удаление бактериальных спор из низкокислотных продуктов представ- ляет собой трудную и важную задачу, стоящую перед пищевой промышлен- ностью в области пищевых и консервных технологий. Хорошо известно, что бактериальные эндоспоры имеют значительную устойчивость к воздейст- вию высокого давления.
Технология пищевых продуктов 567 Одним из наиболее термоустойчивых и смертельных для человека пато- генов является С. botulinum в виде* своих основных форм А, В. Е п Е. Он же представляет наиболее устойчивую форму бактерий к воздействиям высо- кого давления. Его споры извес тны как одни из самых компрессионно устой- чивых жизненных форм. Так, споровые формы 17В и Сар9В хорошо перено- сят воздействие давления в 827 мПа в течение 30 минут и при температуре 75° С. Одной из наиболее распространенных спороформ является Bacillus cereus, которая хорошо изучена, вследствие се анаэробного характера и вы- сокой бароустойчивости. В нормальном состоянии грамм-положительные вегетативные бактерии более устойчивы к воздействию окружающей среды, по сравнению с грамм- отрицательными. Из них Listeria monocytogenes и Staphyloccocus aureus яв- ляются одними из наиболее хорошо изученных бактерий в отношении про- цессов обработки пищевых продуктов высоким давлением. Последняя из этих двух бактериальных форм имеет повышенную устойчивость к дейст- вию давления. Среди патогенных грамм-отрицательных бактерий имеется широкий ряд чувствительных к высокому давлению. Такие бактериальные культуры как Е. coli 0157:Н7, Salmonela (грамм-отрицательные) и многие другие в зна- чительной степени чувствительны к высокому давлению, однако их споровые формы демонстрируют относительно высокий уровень компрессионной устой- чивости. Данные об устойчивости к высокому давлению Е. coli 0157:Н7 и Salmonella spp. могут сыграть ключевую роль в развитии и эффективном использовании процессов обработки пищевых продуктов высоким давле- нием. Неспорообразующие бактерии Термоустойчивые бактерии обычно и более компрессионно устойчивы, в отличие от их термочувствительных аналогов. Однако имеются исключения. Например, штамм Salmonella Senftenberg 775W является наиболее термо- устойчивым среди штаммов тина Salmonella. Сравнение с термочувстви- тельной культурой Salmonella Typhimurium (D-значение при 57° С равно 3 мин) показывает, что Salmonella Senftenderg 775W существенно более компрессионно чувствительная. Было также обнаружено, что штамм Salmo- nella, прошедший обработку высоким давлением, имеет значительные мета- болические нарушения. Восстановление его клеточной структуры было возможным в пределах инкубационного периода при 37° С в неселективной питательной среде. Эти данные подтвердили выводы более ранних исследо- вателей, что сублетальное воздействие давления может быть более избира- тельным по отношению к другим способам инактивации.
568 Раздел 27 Бактериальные споры В низкокислотных средах для аффективного уничтожения бактериаль- ных эндоспор необходимо использовать нагрев, если применяемое давле- ние не превышает 800 мПа. Исследования показывают, что бактериальные споры весьма чувствительны к изменению давления. В с татьях, описываю- щих действие высокого давления на бактериальные споры, большое внима- ние уделяется, прежде всего, температуре обработки, значению высокого давления и длительности экспозиции, необходимой для инактивации. Споровые формы бактерий не только весьма устойчивы к давлению, но и значительно различаются но соответствующей резистентности. Эти от- личия зависят от условий спорообразования, их прорастания и параметров обработки высоким давлением. Эти данные, а также выбор споровых куль- тур и стандартизация методов их испытания в условиях высокого давления совершенно необходимы. Исследователи пришли к мнению, что следует ис- пользовать так называемые (с целью стандартизации исследований) «индика- торные» спорообразующие непатогенные микроорганизмы. К примеру, с целью исследования С. botulinium предлагается использовать штамм РА 3679, как- достаточно хорошо известный биоматериал с изученными свойствами и низ- кими генетическими отклонениями, а также В. subtilis, так как его споро- вые суспензии устойчивы к высокому давлению. Кроме того, он является анаэробом, хорошо выращивается и воспроизводится по биосвойствам. Дрожжевые и плесневые клетки Развитие дрожжей в пищевых продуктах приводит к быстрой их порче, однако, как правило, они не обладают патогенными свойствами. Рост плес- невых клеток вызывает токсическое заражение пищевых продуктов. Было рассмотрено влияние высокого давления (от 300 до 800 мПа) и тем- пературы (от 10° С до 70° С) на термоустойчивые плесневые грибки Bissochla- mys nivea, Bissochlamys fulva, Eurotium (Aspergilluse fisceri), Eupenicillium sp. и Paecilomyces sp. Вегетативные формы были инактивированы при воз- действии высокого давления в 300 мПа (25° С) в течение нескольких ми- нут, однако для уничтожения споровых форм потребовалось значительно увеличить давление. Обработка субстратов при 600 мПа (60° С) уничтожает все споры в течение 60 минут, за исключением спор В. nivea и Eupenicillium. Уничтожение спор В. nivea происходит при 800 мПа, 70° С (концентрация кле- ток в субстрате 106/мл) в течение 10 минут. Изменение кислотности в ди- апазоне 4...7 pH заметного воздействия на инактивацию не оказывает. С другой стороны, низкая активность воды (Ав = 0,89) вызывает большую чувстви- тельность спор к давлению. Необходимо также отметить, что плесневые грибы и дрожжи менее изучены, чем бактерии.
Технология пищевых продуктов 569 Вирусы Одна из первых попыток оцени ть чувствительность вирусов к высоко- му давлению была предпринята в 1929 г. по отношению к табачному виру- су. Для демонстрации какого-либо воздействия высокого давления на та- бачный вирус в этом исследовании было применено довольно высокое его значение (920 мПа). У вирусов наблюдается большая степень структурного разнообразия и, естественно, это отражается на их устойчивости к высокому давлению. Человеческие вирусы являются заметно более чувствительными к давлению, чем табачный вирус. Так, количество человеческих иммунодефи- цитных вирусов при воздействии на них высокого давления 300...400 мПа в течение 10 мин сокращается в 10’...10’ раз. Существенная инактивация бак- териофага DNA-вируса происходила при давлении от 400 до 600 мПа в тече- ние 10 мин, тогда как для Sindbis-вируса (жирооболочечный вирус) давление от 300 до 700 мПа при 20° С оказалось неэффективным. На восемь порядков происходило снижение популяции герпесных вирусов типа I при экспози- ции гидростатического давления 400 мПа в течение 10 минут и на 5 поряд- ков — человеческих цитомегаловирусов при давлении 300 мПа (10 мин). В этой же работе тканевые колонии человеческих иммунодефицитных ви- русов типа I были сокращены в 105...106 раз при обработке их давлением 400 мПа (25° С) в течение 10 мин. При воздействии более низких значений давления эффективность обработки существенно снижалась. В общем, можно сделать вывод, что большинство человеческих вирусов может быть уничтожено при величинах высоких давлений, используемых для бактериального обеззараживания (к примеру, при 400 мПа), однако здесь еще нужны разноплановые исследования с целью создания системного под- хода к оптимизации соответствующих технологических режимов. Ферменты При катализирующем действии ферментов происходит процесс пище- варения и обмен веществ в организме. Применение некоторых ферментов глюкооксидазы и каталазы позволяет на 25...30% увеличить выход сока из слив, абрикос, персиков и черной смородины, улучшить вкус и сроки хра- нения томатного сока. Обработка мяса ферментами препарата папаина, фи- цина, бромелина, панкреатина и др. ускоряет его созревание, улучшает вкус, способствует размягчению плоти. Ферменты — сложные биомолекулы, которые существенно катализиру- ют биохимические процессы в каждой живой клетке. Ферментативные ре- акции часто вызывают неблагоприятные изменения в продовольственных продуктах в процессе обработки и хранения. Это приводит к заметному из- менению качества продуктов. В связи с этим, подавление либо уничтожение ферментов может продлить срок хранения и качество продуктов.
570 Раздел 27 Микроорганизмы выделяют ферменты, приводящие к порче пищевых продуктов: почернению очищенного картофеля, потемнению грибов и яблок, разрушению витамина С, прокисанию, брожению и гниению продуктов. Для снижения активности ферментов скоропортящиеся продукты при хра- нении помещают в камеры с низкой температурой или принимают меры по гюлно11 или частичной инактивации ферментов. В отдельных случаях замечено, что высокое давление (200...400 мПа) за- щищает ферменты от тепловой инактивации. Так, в условиях модельной системы (водный буферный раствор) была изучена активность катепсина В1 в зависимости от комбинированного воздействия повышенной температу- ры и давления. Модельная система, содержащая катепсин В1, подвергалась давлению в 0,1 мПа (атмосферное), 100 мПа и 250 мПа в сочетании с тем- пературами в диапазоне 30...80° С. Максимальная активность В1 наблюда- лась при температуре 60° С и давлении 250 мПа и была выше, чем при 60° С и 0,1 мПа, в 12 раз. Подобная возможность регулирования активности фер- ментов открывает совершенно новые перспективы для развития отраслей пи- щевой промышленности, использующих ферментные процессы (пиво-, вино-, сыродельные, фармакологические и др.). Взаимодействие между условно фи- зическими (исчезновение гликогена, морфологические изменения у митохон- дрий, саркоплазматического ретикулума и др.) и химическими (высвобожде- ние ионов кальция, изменение растворимости белка, активация некоторых ферментов и др.) реакциями, по мнению исследователей, может способство- вать усилению действия давления, обеспечивающего нежность мяса. Результаты изучения влияния высокого давления по эффективности эн- зимного воздействия на текстуру свежей океанической продукции при дав- лении 70...210 мПа (использовались энзимы химотрипсин, колагеназа, ка- тепсин С, трипсин из рыбного сырья) показали, что рыбные энзимы более чувствительны к высокому давлению, чем их аналоги из тканей млекопита- ющих. Сделан вывод, что с помощью высокого давления можно осуществлять мероприятия для предупреждения ухудшения текстуры рыбного сырья. Активность энзимов, подобно микроорганизмам, изменяется при варьиро- вании величины используемого давления, длительности обработки, темпе- ратуры и субстратных характеристик (кислотность, состав пищевых доба- вок и др.). Инактивация энзимов может быть обратимой до определенного предельного давления. Паразиты Несмотря на то, что информации о паразитных формах организмов и их спор до настоящего времени практически недостаточно, можно с большой долей уверенности предположить, что они существенно более чувствитель- ны к высокому давлению, чем бактериальные споры и клетки. Так, паразитные
Технология пищевых продуктов 571 черви Trichinella spiralis умерщвляются давлением 200 мПа в течение 10 мин. Даже такие относительно устопчивые к давлению споровые формы парази- тов. как Cryptosporidium и Cyciospora гораздо менее резистентны к давле- нию, чем бактерии. § 27.3.4. Разновидности технологий обработки пищевых продуктов высоким давлением 11о своему типу технологии ОППВД обычно подразделяют на две большие группы — пакетные и непрерывные (полунепрерывные). Различия опреде- ляются прежде всего типом технологического оборудования, используемо- го для обработки продуктов питания высоким давлением. Непрерывные В экономическом отношении системы с непрерывной обработкой пище- вых продуктов (как правило, соков) высоким давлением являются наибо- лее привлекательными. Жидкие продукты занимают 100% объёма рабочей камеры, тогда как максимальное заполнение упакованными продуктами — всего 75...80%. Затрачиваемая энергия составляет 1/10 от той, что требуется для пастеризации сока. С увеличением давления количество затрачиваемой энергии и длительность процесса увеличиваются. Оптимальное (с точки зре- ния энергетических затрат) давление составляет 350...400 мПа. Использо- вание более высокого давления приводит к резкому возрастанию энергети- ческих затрат. В скором времени будут созданы установки непрерывной обработки пи- щевых продуктов высоким давлением с 25-литровыми рабочими камерами для компрессии соков с пониженным pH. По оценке зарубежных специали- стов, финансовые затраты на 1 л продукции будет составлять 5...8 центов. Полагают, что улучшение технологии в ближайшем будущем понизит эти затраты до 1...4 центов. В настоящее время отечественная пищевая промышленность пока еще не имеет установок по обработке пищевых продуктов высоким давлением по- добного типа. Непрерывно работающая система должна компрессировать жидкий пищевой продукт, обеспечивая остановку потока либо в отводящих коммуникациях, либо в самой рабочей камере для соблюдения необходи- мого времени выдержки. К тому же, некоторое время необходимо затратить на декомпрессию жидкого продукта для предотвращения его вскипания, рез- ких тепловых перепадов в выходном патрубке, что приводит к повышению износа оборудования. Декомпрессированная и прошедшая обработку жид- кость сливается в стерильный бак для последующей расфасовки.
572 Раздел 27 В экспериментальной установке по непрерывной обработке высоким дав- лением йогурта с одновременной его гомогенизацией жидкость под давле- нием 100 мПа через патрубок со специальным фильтром (для рассечения потока и дополнительной гомогенизации) поступает в различные емкости непрерывным потоком. Одновременно происходит инактивация микробов. Экспериментальные данные продемонстрировали, что общая эффективность такой установки зависит от величины давления в рабочей камере. Полунепрерывные В распространенных полунепрерывных системах для обработки высоким давлением жидкостей используются компрессионные камеры, имеющие поршень со свободным ходом для непосредственного сжатия пищевых жидкостей. Для предварительного заполнения жидким пищевым продук- том всего объема камеры применяется насос низкого давления. Как только камера будет полностью заполнена, в работу включается поршень высоко- го давления со свободным ходом в объеме сосуда. При этом входной клапан от насоса низкого давления в рабочую камеру закрывается. Поршень высо- кого давления приводится в действие водой, поступающей с обратной сторо- ны пищевого пространства камеры. Сжатие пищевой жидкости производит- ся до уменьшения ее объема па 15%, что соответствует давлению 680 мПа. После необходимого по технологии времени выдержки система декомпрес- сируется путем сброса воды за поршнем. Обработанный жидкий пищевой продукт сливается из камеры высокого давления в стерилизованный бак через стерильный сливной патрубок. Движение поршня в обратном направ- лении осуществляется путем снижения давления воды ниже атмосферного. При этом жидкий пищевой продукт засасывается в соответствующую часть рабочей камеры. Обработанный жидкий пищевой продукт из бака разлива- ется в стерильные контейнеры, которые после их герметизации пригодны для продажи. Пакетные (периодические) Пакетный метод предполагает использование для обработки с помощью высокого давления небольших партий пищевых продуктов (периодический цикл). В этом отношении имеется аналогия с температурной обработкой: оба процесса имеют циклический характер, заключающийся в заполнении рабочего сосуда продуктом, его герметизации, переноса сосуда в камеру вы- сокого давления. Затем осуществляется цикл компрессии-декомпрессии и удаление продукта. Рабочий сосуд может находится в вертикальном, го- ризонтальном и наклонном положениях. Рабочая камера находится обычно под давлением свыше 400 мПа и может быть встроена в два или более кон- центрических цилиндра, находящихся в высоко растянутом напряженном
Технология пищевых продуктов 573 состоянии. Внешние цилиндры сжимают внутренние гак, что стенки самой камеры высокого давления находя тся под постоянным давлением сжатия, да- же во время создания внутреннего давления. С целью создания безопасных ус- ловий работы внутренний цилиндр имеет самые низкие прочностные характе- ристики. При превышении заданных предельных значений давления в его стенках возникают разрывы и, как следствие, цилиндр «дает течь». При этом давление резко уменьшается, что помогает избежать взрывного разрушения всей рабочей камеры. Внешний цилиндр рабочей камеры может быть снабжен проволочной обмоткой либо помещен в постоянно подпресованную жидко- стью рубашку или специальный цилиндр. Обычно вся эта система должна выдерживать не менее 10000 циклов нагрузки-разгрузки при давлении 680 мПа или выше. Внутренние поверхности рабочей камеры и все части, под- верженные действию воды и компонентов пищевых продуктов, следует делать из нержавеющей стали во избежание коррозии. В процессах обработки пище- вых продуктов высоким давлением (при использовании жидкого пищевого продукта) камера с внутренним покрытием из нержавеющей стали может со- прикасаться непосредственно с пищевым продуктом, а жидкая среда (соки, пищевые эмульсии и др.) в этом случае сама является рабочей жидкостью. При использовании пакетной технологии осуществляются следующие операции: упакованная продукция помещается в камеру, камера герметизи- руется и в нее подается вода до полного вытеснения воздуха. Когда камера заполнена, закрывается выпускной клапан и насосом созда- ется необходимое давление. Скорость компрессии прямо пропорциональна мощности насоса низкого давления. После окончания процесса обработки открывается выпускной клапан, позволяя воде расшириться до достиже- ния атмосферного давления. Затем рабочая камера открывается и упако- ванная продукция удаляется. Удаление воздуха (как из рабочей камеры, так и из пищевого продукта) производят до сжатия для сокращения затрат на создание давления. Объем остаточного воздуха настолько мал, что не влияет на эффективность воздействия высокого давления на микробиаль- ную среду в пищевом продукте. В этом отношении, количество остаточного воздуха в рабочей системе не является критическим фактором. Насос мощностью в 100 лошадиных сил способен создать давление в 680 мПа в 50 литровом сосуде за 3...4 минуты. В этом отношении время компрессии является функцией мощности насоса. При нормальной работе давление передаточной среды (чаще воды) должно быть выше 200 мПа. В свя- зи с изменением объема самого сосуда, находящегося под давлением, и свя- занных с ним коммуникаций, для создания давления 680 мПа в сосуде ем- костью 100 л необходима дополнительная закачка 15 литров. Относительно высокая стоимость камеры высокого давления, насоса, комп- рессионного усилителя и уплотнений системы обуславливает создание условий
574 Раздел 27 для увеличения частоты циклических операций обработки пищевых продук- тов при заданных давлениях. В настоящее время системы, которые выполня- ют загрузку продукции, уплотнение камеры, компрессию и декомпрессию, разуплотнение и выгрузку продукта за короткое время (менее 2 мин), нахо- дятся в стадии разработки. Экономическая целесообразность использования установок высоких давлений требует, чтобы длительность обработки пище- вых продуктов не превышала 5 мин. В настоящее' время у лучших промыш- ленных установок длительность цикла составляет 10 мин. Даже такая дли- тельность обработки значительно отличается от длитсльности обработки термическими методами на соответствующих, наиболее производительных установках, где полный производственный цикл происходит за 50.„60 мин. Пульсационные Существуют две большие группы методик но использованию высокого давления: гидростатические и гидродинамические воздействия на объект. Методики с пульсацией давления относятся ко второй группе. Более эффективным (с точки зрения финансовых затрат и надежности биологической стерилизации) является процесс с использованием пульси- рующего давления. Так, по заявлению некоторых исследователей, длитель- ность его значительно меньше, чем у процесса обработки пищевых продуктов постоянным давлением. В то же время, он с успехом может быть использован для обработки низкокислотных продуктов. Используемые давления в этом случае имеют более низкие величины, чем при обычной обработке высоким давлением. Несмотря на это, и такой способ пока имеет низкую распростра- ненность. Вообще же, в литературе под термином «динамическое сжатие» подразумевается процесс импульсного возрастания давления длительностью в несколько микросекунд. Передача импульсного давления в массу опытной загрузки осуществляется с помощью ударных волн, которые инициируют динамику фазовых переходов в микрообъемах вещества. Оборудование, ко- торое применяется для пакетной и полунепрерывной обработки пищевых продуктов высоким давлением, может быть использовано и для этого про- цесса. С помощью специально разработанной программы создается серия кратковременных нагрузочных усилий в рабочей камере, длительность кото- рых составляет от долей до десятков секунд. Каждый импульс имеет макси- мальное давление в пределах 100... 1000 мПа и различную форму (наклонную, квадратную, синусоидальную и др.). По данным исследования, переходы, которые в условиях гидростатического давления заканчиваются за несколько часов, полностью происходят за несколько микросекунд при использова- нии динамического давления. Так, скоростное сжатие образца испорченной рыбы в водной среде в течение одной микросекунды при давлении 600 мПа уже через несколько циклов приводит к уменьшению уровня концентрации
Технология пищевых продуктов 575 бактерий группы Salmonella в 10 ...10". Это обеспечивает продукту необхо- димую асептику. Адиабатическое повышение температуры фиксируется на уровне 15...20° С, что существенно не отражается на состоянии системы. В одной из первых работ по использованию пульсационного давления для стерилизации низкокислотных продуктов использовалось давление 600 мПа при температуре 70° С. Подъем и сброс давления осуществлялся 5 раз и каждый длительностью 5 мин. Исследователи контролировали споры Bacillus stearothermophylus с исходной концентрацией в питательной среде 106 клеток/мл. Обработанные образцы были сразу же помещены в пита- тельную агаровую среду для выдержки в ней 7 суток при 55° С. Какого-либо развития колоний бактерий отмечено не было, а изучение строения клеток с помощью электронно-сканирующей микроскопии привело исследовате- лей к выводу, что все споры были разрушены. В другом исследовании было использовано высокое давление, различа- ющееся в последовательных циклах. В первом цикле — давление 60 мПа при начальной температуре 70° С (без учета адиабатического тепла) и времени — 1 минута. Второй цикл осуществлялся при 500 мПа в течение 1 минуты. Эти циклы были повторены 10 раз. В результате действия первого цикла резко ускорилось созревание спор с образованием вегетативных форм бактерий, которые были уничтожены действием давления во втором цикле. Контроль производился по спорам Bacillus subtilus (10s клеток/мл в питательной сре- де). Таким образом, указанная технология весьма эффективна. Длительность нагрузки и паузы между циклами оказывала небольшое влияние на эффективность процесса. При использовании более высоких дав- лений (500... 1000 мПа) и низких температур качество обработанной продук- ции с точки зрения потребительских свойств возрастает. Это связано с умень- шением доли тепловых повреждений, обычно имеющих место в адиабатических процессах. Как ранее было сказано, пульсирующее (импульсное, осциллирующее) высокое давление по воздействию на пищевые продукты более эффектив- но, чем статическое (если длительность экспозиции в том и другом случае одинакова). Увеличение скорости инактивации при использовании им- пульсного давления наблюдается не только у дрожжевых и бактериальных клеток, но и у споровых форм. Получены сравнительные данные о воздействии статического и пульси- рующего давления на инактивацию бактерий S. cerevisiae в ананасовом со- ке. Было обнаружено, что обработка пульсирующим давлением более эффективна, чем статическим при одинаковом времени экспозиции. Так, при общей продолжительности процесса в 100 с, в течение которого дли- тельность импульсов составила 0,66 с с паузами между ними в 0,22 с, сокра- щение численности S. cerevisiae составило 104 раз. Подобное уменьшение
576 Раздел 27 численности наблюдалось и при использовании статического давления, по уже при длительности воздействия в 15 минут. Было также обнаружено, что боль шое значение для успешной инактивации дрожжевых клеток играет про- филь импульсов пульсирующего давления. Так, при искажении некоторых профилей импульсов снижение обеззараживающей эффективности весьма заметно, а в условиях воздействия строго синусоидальных волн такой тин популяции как, например, дрожжевые клетки полностью выживает. Другие исследователи сравнивали действие пульсирующего и статичес- кого давлений на бактерии Z. bailii. Было установлено, что использование осциллирующего давления значительно улучшает показатели процесса инактивации Z. bailii (pH = 3,5). Для обнаружения существенных отличий необходимо было осуществи ть не менее 5 циклов обработка!. Так, при воз- действии на питательную бактериальную среду 3-х циклов повышения дав- ления (256 мПа, каждый дли зольностью в 5 минут) наблюдается различие всего в 10 раз, по сравнению с процессом воздействия статического высокой! давления длительностью в 15 минут. Использование 5-ти циклов (каждый длительностью в 3 минуты) увеличивает э ту разницу в 10* раз. Предполагает- ся, что увеличение скорости разрушения дрожжевых клеток осциллирующим высоким давлением происходит из-за скоростного изменения свойств внут- ренней и внешней поверхности клеточных мембран. На этом явлении осно- ван ряд дальнейших разработок по повышению эффективности дезактива- ции бактериальных сред в пищевых процессах. Так, добавление в продукты небольших липофильных молекул либо антибактериальных белков спо- собствует резкому увеличению скорости их интоксикации в процессе ОППВД, которая не достигается при нормальных условиях. Это явление связано’ с увеличением проницаемости клеточных мембран. По данным исследования, наиболее губительным для бактерий является не столько величина давления, сколько его изменение. Так, при обработке сыра «Couda» статическим давлением в 200 мПа в течение 15 мин бактери- альная обсемененность конечного продукта была в 3 раза выше, чем у тако- вого после обработки пульсирующим давлением частотой 3 раза по 5 мин. При увеличении пульсирующего давления до 400 мПа отличия от статиче- ского (при том же давлении) не наблюдалось. Безусловно, подобное воздействие на биологические объекты весьма перс- пективно с точки зрения промышленного использования. В данном случае основными преимуществами этого метода перед гидростатическим явля- ются скорость, низкие энергетические затраты и эффективность. В пищевой промышленности замораживание массивного сырья (мясные туши, объемные полупродукты различного состава и др.) под давлением с последующей дефростацией становится все более популярным. При ком- прессионном замораживании во всем объеме сырья образуются льдоподобные
Технология пищевых продуктов 577 структуры с очень малыми размерами крпстал.нггов. которые не способны повредить окружающие клеточные1 структуры и вызвать механодеструкцию органических веществ. Высокая однородноеть размеров крис таллов обеспе- чивает своеобразное, устойчивое при данных температурах, квазиравновесие системы, сходное с сос тоянием перегретой либо переохлажденной жидкости. В этих условиях рост одних кристаллов воды за счет других сильно затормо- жен и длительность храпения продукта возрастает. При размораживании под высоким давлением исключаются местные перегревы, а разница между тем- пературой поверхности и глубинным слоем продукта минимальна. Создание и стабилизация состояния воды в материалах биологического происхождения является одним из перспективных способов их консерви- рования в жизнеспособном состоянии с максимальной биологической об- ратимостью. Для консервирования мышечной ткани рекомендуется давление 120 мПа и температура 15° С. При давлении свыше 80 мПа вода вымерзает из своих биологических растворов, г. е. присутствие биологического мате- риала не способствует переохлаждению жидкой фазы. При давлении более 1000 мПа вода превращается в лед IV тина (лед высокого давления с плот- ностью, превышающей плотность воды), и этот переход сопровождается изменениями в биологической устойчивос ти. Поэтому такое давление в пи- щевой промышленности не используется. § 27.3.5. Технологическое оборудование для обработки продуктов высоким давлением Успехи в разработке и конструировании оборудования снижают техно- логическую стоимость удельных затрат на обработку пищевых продуктов высоким давлением по сравнению с такими операциями, как выпаривание или замораживание. Типичные системы по обработке пищевых продуктов высоким давлени- ем состоят из рабочей камеры и генерирующего давление устройства. Ком- прессионная среда обычно содержит небольшое количество растворимых масел. Когда в рабочей камере достигается необходимое давление, закачка компрессионной жидкости прекращается, клапаны закрываются и давле- ние может быть сохранено без какого-либо подвода энергии извне. Процесс изостатичен, давление передается практически мгновенно и величина его постоянна как в компрессионной среде, так и в объеме пищевых продуктов. Увеличение давления сопровождается небольшим увеличением темпера- туры. Так как давление постоянно во всех частях пищевых продуктов, его раз- рушительно-деформационное действие отсутствует. При этом пищевой про- дукт сохраняет форму и остается неповрежденным. 37 - 8-913
578 Раздел 27 В случаях, когда вода используется как передающая давление среда, необ- ходимы небольшие добавки растворимых масел для смазки и предотвраще- ния коррозии. Если контакт пищевых продуктов с водой невозможен, то в ка- честве компрессионной среды используется минеральное масло с низкой вязкостью. Это позволяет избежать трудоемких операций но частой очистке и санитаризации продукта между загрузками (особенно эти операции необ- ходимы, когда продукт контактирует со с тенками рабочей камеры, например, в технологиях обработки фруктовых соков). Полный контакт с поверхнос- тью рабочей камеры позволяет на 100% использовать её объем, по срав- нению с 50%, когда продукция упакована и размещена в рабочем прост- ранстве. В лабораторных установках небольшой емкости используются поршни прямого хода с приводом большого диаметра со стороны низкого давления. Главными деталями устройства по обработке высоким давлением являются толстостенный сосуд и плунжер с уплотняющей системой, а также комплекс оборудования по созданию и передаче давления через гидравлическую жид- кость (например, воду). В промышленных установках используется косвенный метод, при котором компрессионная жидкость сдавливается автономно действующим умножи- телем давления и подается в герметизированную рабочую камеру из специ- ального резервуара до тех пор, пока не будет достигнуто требуемое давление. Оборудование также снабжено системой подогрева рабочей среды с целью возможности комбинирования мягкого нагрева и давления. Промышленное оборудование для процессов обработки пищевых продук- тов высоким давлением должно иметь прочностные и износостойкие ха- рактеристики, достаточные для проведения около 10000 операций (для цик- лических или «пакетных» режимов) в течение года. Вследствие того, что оборудование с использованием высокого давления создается на основе кера- мических и металлических материалов, большинство производимых сейчас установок высокого давления, используемых для обработки пищевых про- дуктов, имеют достаточный запас прочности, чтобы выдержать давление 100...800 мПа. С целью увеличения производительности в промышленных процессах обработки пищевых продуктов часто используются батареи со- судов высокого давления. При оптимальной отработке операций загрузки и выгрузки подобные процессы могут по производительности конкуриро- вать с непрерывными. Стоимость обработки пищевых продуктов (из расчета на единицу объема) заметно колеблется при изменении общего объема загрузки. Прессы боль- ших размеров имеют и более высокую эффективность. Так, стоимость од- ного килограмма продукции при использовании пресса с рабочей камерой на 400 л на 35% ниже, чем 150 л. В 1999 году стоимость обработки пищевых
Технология пищевых продуктов 579 продуктов высоким давлением оценивалась между 7 и 15 центами за ли гр, в за- висимости от плотности загрузки, параметров процесса и других факторов. Необходимо также отмети ть, что работа сжатия большинства жидкостей иод действием давления очень мша (по сравнению с термическими процессами). Так, например, при сжатии воды до 8000 атм. затрачивается всего 55 кДж 'кг. Большое значение для повышения эффективности эксплуатации устано- вок высокого давления имеет плотность заполнения рабочей камеры. Так, круглые буты.яки с длинным горлышком заполняют камеру на 50%, тогда как шестигранные бутылки с коротким горлышком уже на 75%. Продукт, полученный при 50%-м заполнении камеры, в 2 раза дороже, чем аналогич- ный при 75%-м заполнении. Основной частью установок высоких давлений является генератор давле- ния. В исследованиях, связанных с изучением явлений при высоких давле- ниях, в качестве генератора обычно применяется мультипликатор. Этот ап- парат представляет собой стальной поршень, состоящий из двух поршней с различными диаметрами. Большой поршень двигается в цилиндре низко- го давления, а малый поршень — в цилиндре высокого давления. Отноше- ние их площадей дает коэффициент мультипликации в данном аппарате. Первоначальное давление в 200...300 мПа создается отдельным вспомога- тельным генератором. При необходимости сжатия жидкости до 500...600 мПа нужно многократное перемещение поршня мультипликатора с соответствую- щим перекрытием клапанов или вентилей, что ведет к быстрому износу мате- риала уплотняющих прокладок. Эти обстоятельства делают мультипликатор медленно работающим, требующим тщательного ухода и переборки. С целью предохранения камер высокого давления от экстремальных на- пряжений и разрушения была предложена методика обвязки цилиндричес- ких сосудов стальной проволокой. Такой метод защиты корпуса сосуда со- четает в себе надежную защиту от деформационных искажений, легкость и компактность размещения. Общий вес подобной защитной оболочки мень- ше на 50%, чем у обычных устройств этого класса. Как следствие, рабочие камеры, работающие в циклическом режиме, имеют очень высокую устой- чивость к усталостным изменениям, что приводит к их медленному или даже взрывному разрушению. Промышленные пищевые установки (например, в Японии) имеют объем барокамеры в несколько сот литров. Такие установки требуют больших эксплуатационных затрат. Поэтому при расчете общей стоимости эксплуа- тации этих установок следует учитывать оптимальное давление, его дли- тельность, а также пропускную способность продуктов. Полунепрерывная обработка давлением обычно используется для жидкос- тей и паст. Давление в подобных процессах такое же, как и в циклических установках. 37*
580 Раздел 27 Системы с пульсацией высокого давления могут быть цикличными и полунепрерывными. В течение обработки дав. юннем каждый никл подобен по технологическим характерно гикам уже рассмотренным процессам (ста- тическое давление при цикличности процесса). Отличительной чертой яв- ляется использование переменного давления с заданной частотой. Экспериментальные и теорет ические наработки в области эксплуатации и конструирования подобных установок позволили исследователям дора- ботать их для коммерческого использования в пищевой промышленности. Так, например, установка U 101 предназначена для экспериментов с исполь- зованием высокого давления до 1600 мПа и температуры от 5 до 120° С. В камере высокого давления могут быть размещены 8 ампул, каждая объемом от 2 до 25 см*. Высокое давление в камере генерируется ручным гидравли- ческим прессом усилия 300 kN. Температура в камере регулируется с помо- щью термостатической оболочки либо эластичным электрическим кожухом. С помощью запрессованного манганинового датчика и медь-константановой термопары давление и температура измеряются непосредственно в рабочей камере. Данные оцифровываются и подаются на показывающие и регист- рирующие устройства. Длительность обработки продолжается от несколь- ких минут (биологические тесты) до нескольких дней (в продолжительных экспериментах по изучению, например, кинетики химических реакций). Датчики давления и температуры связаны с компьютером, который произ- водит обработку полученных данных с последующей генерацией управляю- щих сигналов (обратная связь), согласно указаниям специально для этого разработанной программы. Благодаря этим преимуществам, возможно точ- ное позиционирование переменных «давление - температура — время». Все установки по использованию высокого давления разделяются по принципу генерации давления на две большие группы: установки поршне- вого и насосного типов. Так, описанная выше установка относится к техни- ческому типу «поршень — цилиндр». В этой конструкции высокое давление создается с помощью однопространственного сжатия передающей среды в жестко ограниченном резервуаре. В этом случае рабочий объем зависит от позиционирования поршня. Во втором случае (насосный тип) давление создается во внешнем генерирующем устройстве и подводящих коммуни- кациях. Рабочее пространство камеры при этом используется полностью. Поршневой тип аппаратов позволяет достичь требуемого давления значи- тельно быстрее, чем насосная система. В большинстве случаев «сердцем» всех систем высокого давления явля- ется многослойная рабочая камера в форме составного стального цилинд- ра. На одном торце камеры размещены прочные уплотнительные пробки, через которые обычно осуществляется подвод датчиков давления и темпе- ратуры, на втором — размещается поршень либо уплотнительная пробка,
Технология пищевых продуктов 581 укрепленная на подвижном плунжере. Эта система часто используется при изучении поведения нишевых продук тов под влиянием высокого давления. При создании давлении до 700 мПа торцевые пробки и поршень снабжают- ся уплотнениями многократного использования. Для более высоких давле- ний используются одноразовые уплотнения. В качестве передающей давление среды часто используется дистиллиро- ванная вода. Главным преимуществом этого является то, что вода не загряз- няет упаковку образца ни до, ни после компрессионной обработки. Необхо- димость очистки упаковки в этом случае отпадает. § 27.3.6. Промышленное применение процесса обработки пищевых продуктов высоким давлением Главным препятствием для широкого промышленного внедрения про- цесса обработки нишевых продуктов высоким давлением в 80-х годах прошло- го столетия были большие финансовые затраты на закупку и обслуживание соответствующего оборудования. В настоящее время появились промыш- ленные компании, которые производят это оборудование в США, Фран- ции, Швеции, Японии и некоторых других странах, причем цена его непре- рывно снижается. В настоящее время обработке в промышленных масштабах подвергаются многочисленные соки, джемы, мясные и молочные изделия, фрукты и другие категории продуктов. Продовольственные продукты, подвергшиеся обработке высоким дав- лением, теперь появляются на рынках во всём мире. Франция была первой страной ЕС, которая пустила эти продукты в коммерческий оборот. Начиная с 1994 года, компания «Ulti» использовала ОППВД (400 мПа) для продле- ния срока годности свежих цитрусовых соков с 6 до 16 суток при пониженной температуре. Это сократило количество материально-технических проблем и затрат на транспортирование продуктов без нанесения вреда их вкусу и питательности. В настоящее время компания разрабатывает технологии обработки давлением множества пищевых продуктов, включая фрукты, паш- тет из печени утки и деликатесные продукты. Однако, прежде чем широкое производство таких пищевых продуктов будет одобрено, необходимо про- вести большой объем физико-химических, микробиологических и токсико- логических исследований. В Швеции введены в эксплуатацию два центра по контролю эксплуата- ционных свойств производимых в этой стране установок по обработке пище- вых продуктов высоким давлением. Компания «ABBAutoclave System» (Шве- ция) является основным производителем в Европе промышленных установок
582 Раздел 27 лого класса, предназначенных для продажи либо аренды. Подобные про- изводства имеются в Колумбии (с генерацией давления до 100 мПа). США и Японии. Развитие упомянутых производств в л их странах идет ускоренны- ми темпами и определяется \ величивающимся спросом. 'Гак, ио техническим характеристикам производимое в Колумбии оборудование для обработки пищевых продуктов высоким давлением в ближайшем будущем сравняется со шведскими установками (в частнос ти, по рабочему давлению до 1000 мПа). Компания «L’spima» в Италии специализируется на обработке нарезан- ной ветчины и деликатесных мясных продуктов в гибких мешочках, ис- пользуя промышленный annapai, так называемый «пастеризатор холодом», который работает под давлением 600 мПа и осуществляет одну операцию за несколько минут. Компания рассчитывает поднять производительность установки до 600 кг/час (со 150 кг/час). Вкус и структура свежей ветчины сохраняются, а срок хранения увеличивается до 60 суток (против прежних 30 суток) I? охлажденном состоянии. В США одними из первых компаний, выпускающими пищевые продукты, обработанные ВД, стали «High pressure Rcseach», основанная в штаге Орегон, и «Flow International» — в Калифорнии. Их ассортимент включал устриц и лосося, йогурт и пастообразные продукты, фрукты и фруктовые соки со сроком годности в охлажденном состоянии до 60 сут. А мексиканская океа- ническая паста, обработанная ВД, продается в США уже несколько лет (ком- пания «Avomex»). Японский рынок производства и распространения пищевых продуктов, обработанных ВД, лучше развит, чем западноевропейский. Ассортимент изделий из фруктов, джема и йогурта доступен уже более 10 лет, а самым’ известным новшеством стала рисовая продукция. Пирожные из риса и быстро- разваривающийся рис в пакетах, обработанных высоким давлением, теперь широко распространены в продаже. В одном из последних японских патен- тов описана техника обработки фруктовых продуктов высоким давлением для улучшения восприятия их свежести и вкуса. В настоящее время на рынке продаж оборудования по обработке разнооб- разных материалов высоким давлением появились новые участники. С каж- дым годом их количество возрастает и увеличивается ассортимент продаж. Некоторые новые промышленные фирмы и компании, работающие в обла- сти разработки и создания оборудования высокого давления, становятся все более популярными, а цены (пока еще достаточно высокие — около 20 млн долл, за установку среднего объема рабочей камеры 20...40 л) стано- вятся все более доступными. В связи с тем, что тара, используемая для хранения пищевых продуктов, обработанных высоким давлением, должна состоять из материалов, заре- комендовавших себя для использования в пищевой промышленности,
Технология пищевых продуктов 583 необходимо предварительно рассмотреть некоторые общие требования, при- меняемые к упаковочным материалам. Тара и упаковочные материалы влияют на качество и сохранность пище- вых продуктов. Она предохраняет их от различных потерь, сохраняет по- требительскую стоимос гь, создае т необходимые санитарные условия и удоб- ства при транспортировании и хранении. Для предохранения продукта от механических повреждений тара долж- на быть достаточно прочной, без запаха, который может легко восприни- маться продуктом в процессе хранения. Упаковочные материалы (особенно это важно при их использовании в процессе обработки пищевых продуктов высоким давлением) должны быть эластичными, нетеплопроводимыми, лёгкими и достаточно дешевыми, невлажными и негигроскопичными. Хорошо зарекомендовала себя как упаковочный материал, используемый при обработке пищевых продуктов высоким давлением, модифицирован- ная алюминиевая фольга — тонкий металл толщиной менее 0,1 мм. Фольгу лакируют или подвергают кашированию (склеиванию) с тонкой бумагой, обработанной серной кислотой (пергамент). Часто изготавливают трехслой- ный материал: лак — алюминий — пергамент. Возможно использование ком- позиционных материалов, из которых производится тетра и пюрпаки (бумага обработана с внешней стороны парафином, а с внутренней — дублирована полиэтиленом). В промышленных процессах обработки пищевых продуктов высоким давлением все чаще для упаковки пищевых продуктов используются поли- мерные однослойные и многослойные пленки толщиной до 250 мкм. Полимерные пленки, непосредственно соприкасающиеся с продуктами, должны быть химически стойкими, прочными в условиях высокого давле- ния и безвредными для организма человека. Используют в этих целях цел- лофан, полиэтиленовые пленки, пленки из полипропилена, полистирола, поливинилхлорида и его сополимеров. Для сдерживания возможности размножения микроорганизмов в пище- вых продуктах, прошедших обработку высоким давлением, в некоторые типы упаковочных материалов вводятся цеолитные материалы. Обсуждается также синергический эффект совместного воздействия высокого давления и цео- литных упаковочных компонентов на инактивацию микроорганизмов. При изучении поведения материалов пищевых упаковок с помощью со- четания газовой хроматографии и масс-спектроскопии удалось определить миграцию ничтожных количеств стирола, этилбензола и бензальдегида из термореактивных полиэфиров, имеющих «сшитую» структуру, в пищевые продукты или модельные среды. При использовании полиэтилентерефта- латных пленок было обнаружено загрязнение продуктов олигомерами. Об- суждаются также результаты исследования поведения некоторых полимерных
584 Раздел 27 пленок (полиэтилен. по. iniipoiн 1.ien, подиви ни. i хлорид. полиэтплентере- фталат и некоторые ламинаты) для выяснения возможности их использо- вания в контакте с пищевыми продуктами в условиях обработки высоким давлением. Миграцию изучали в стандартных средах: воде. 3%-м растворе уксусной кислоты, 8/<> и 50%-х растворах .этанола и н-гептане. Было отмече- но, что миграция во всех случаях была ниже регламентированных значений (10 мг/дм2 или 60 мг/кг). Для пигментированных пленок имело место неко- торое изменение цвета, для ПВХ — запах при давлении свыше 600 мПа. Объем нишевых продуктов в процессе обработки высоким давлением сильно зависит от используемого давления. При декомпрессии объем восста- навливается. По этой причине пакеты (упаковки), используемые в ком- прессионных процессах, должны выдерживать, по крайней мере, 15%-е со- кращение своего объема с последующим его восстановлением без потери герметичности и защитных свойств материала. Полужидкий или гелеобразный продукт може т быть помещен в гибкую упаковку (пластмассовую пли металлическую фольгу, картон и др.) и с по- мощью жидкости (обычно воды) обработан как жидкость, тогда как жидкие продукты (молоко, фруктовые соки) могут быть подвержены этому и без упаковки. В Финляндии рыбные продукты вакууммпруют в нейлоновой ламиниро- ванной плёнке (в виде пакета), затем упакованный образец подвергают об- работке давлением 500...700 мПа в течение 5 мин при температуре 15...25° С. Тип упаковочных материалов для продуктов в технологиях ОППВД ча- сто определяет качество пищевых продуктов. Считается, что упаковочные материалы должны обладать двумя основными свойствами, особенно важ-' ными в рассматриваемых пищевых технологиях, — способностью противо- стоять высоким давлениям, а также хорошей теплоизоляцией. В технологиях ОППВД обычно используются несколько типов упако- вочных материалов из пищевых пластических масс. Среди них наиболее часто употребляются стерильные полиэфирные трубки, полиэтиленовые и полипропиленовые пакеты, нейлоновые формовки и различные гибкие пакетные и тубообразные упаковки. Продукты могут быть упакованы в большие либо малые пакеты, непо- средственно после обработки поступающие в розничную торговую сеть. При- чем упаковка может производиться как до, так и после процесса ОППВД. Отрицательную роль в эффективности обработки играют так называемые «газовые подушки» во внутреннем пространстве загерметизированных па- кетов. Даже при кажущейся однородности содержимого пакета они могут возникать из-за дегазационных явлений в жидкой или твердой фазе. В ус- ловиях высокого давления такие полости сжимаются почти до нулевого объема (в том числе из-за повышения растворимости газов при увеличении
Технология пищевых продуктов 585 давления). Вследствие этого, каждый пакет должен быть проконтролиро- ван на отсутствие газовых включений. В различных исследованиях были рассмотрены свойства пленок пропус- кать водяной пар, кислород, способность растягиваться, а также теплоизоля- ционные свойства прессованных композитных пленок в зависимости от вели- чины высокого давления. Установлено, что воздействие давления в 600 мПа при 40° С (10 мин) или 5-цикловая прерывистая обработка при 300 мПа и 20° С в течение 2 мин нс изменяет проницаемость пленок. § 27.4. Инновационные технологии в спиртовой и ликеро-водочной промышленности В экономике Украины рынок спирта и алкогольной продукции занима- ет весомое место. Сегодня отечественная спиртовая промышленность за год может выпускать свыше 70 млн дал спирта при собственной потребности 20 млн дал. Важной задачей является улучшение качественных показате- лей спирта и водки, снижение их себестоимости и увеличение прибылей от реализации этих продуктов. Поскольку все вопросы, связанные с производ- ством, реализацией и потреблением этилового спирта и алкогольных на- питков в Украине, регулируются государством, производство спирта обес- печивает экономическую безопасность и независимость страны. Актуальность исследования состояния и перспектив развития предпри- ятий спиртовой и ликеро-водочной промышленности состоит еще и в том, что деятельность этих предприятий обеспечивает наполнение доходной ча- сти бюджета. По техническому оснащению и технологическому уровню спиртовые за- воды Украины имеют определенное преимущество над аналогичными пред- приятиями ряда стран мира. Эффективность использования пищевого сырья в нашей стране более высокая, а требования к качественным показателям спирта более жесткие, по сравнению с мировыми. В Украине выращивается около 20 млн т сахарной свеклы, в результате переработки которой на сахар получают 1 млн т меласы, из которой, в свою очередь, получают 30 млн дал пищевого и технического спирта. Суммарная прибыль от переработки зерна на спирт в случае загрузки всех заводов Украины и при оптимальных мировых ценах на спирт (7 долл./дал) составляет 100 млн долл ./год. Спирт и ликеро-водочные изделия имеют наибольший удельный вес в общей сумме поступлений в бюджет акцизного сбора с алкогольных и та- бачных изделий. Только в 2000 г. в бюджет поступило 830,4 млн грн, или 55% от общей суммы поступлений.
586 Раздел 27 Заводы, Ilepepaoai ывающие крахмалосодержащее сырье, широко применя- ют непрерывные технологические процессы разваривания зерна и картофе- ля при низких температурах, осахаривание крахмала с вакуум-охлаждением. современные ферментные препараты и прогрессивные способы его сбражи- вания в спирт. Тем нс менее, ряд спиртовых заводов Украины на разваривание замеса и переведения крахмала в растворимую форму при температуре 150... 170° С тратят около 35% тепла от общих затрат тепловых ресурсов на производст- во ректификованного спирта. На уровень развития и эффективность рабо- ты спиртовой и ликеро-водочной промышленнос ти влияют такие факторы: • целесообразный (с учетом предложений производителей) порядок на- логообложения спирта и ликеро-водочной продукции акцизным сбором; • полнота контроля спиртового и ликеро-водочного производства и управ- ление ним. Это — степень автоматизации контроля производства, компью- теризация, управление основными и вспомогательными процессами, схема своевременного выявления неполадок технологических процессов, единая информационная система учета производства спирта и, главное, •- уровень научно-исследовательских работ, направленных на улучшение качества ко- нечных продуктов и снижение их себестоимости. Актуальность развития спиртовой промышленности характеризуется не только работой ликеро-водочной промышленности, продукция которой может быть экспортирована в разные страны мира, но и производством сырья для химической, парфюмерной, фармацевтической, кормовой, газовой, ав- томобильной и других отраслей народного хозяйства. За последние годы поставка спирта на экспорт ограничивалась, сокраща- лось его потребление в Украине. Все это требует поиска новых путей исполь- зования существующих производственных мощностей спиртовых заводов. Необходимо принять неотложные меры для поддержания отечественных производителей пищевого и технического спирта и другой продукции от- расли (диоксид углерода, хлебопекарные дрожжи, сухие кормовые дрожжи и т. и.), повысить уровень самообеспечения страны указанной продукцией, расширить ее экспорт. Научно-исследовательскими институтами и высшими учебными заве- дениями проведена большая работа по поиску нетрадиционных путей за- грузки предприятий спиртовой промышленности. Разработана технология высокооктановой кислородосодержащей добавки (ВКД) к бензинам и дру- гим видам технического спирта как моторного топлива. Использование та- ких видов спирта даст возможность намного уменьшить зависимость Укра- ины от импорта нефти и нефтепродуктов, значительно улучшить состояние окружающей среды, а главное, загрузить техническую базу спиртовых заво- дов страны.
Технология пищевых продуктов 587 Кроме юго. л и.юный спирт перспективное сырье для производства бутадиена, который имеет огромное значение для экономики страны. При на- личии собственного бутадиена страна будет обеспечена сырьем для произ- водства бутадиенового и бутадиен-стирольного каучуков, которые являют- ся сырьем стратегического значения. В технологическом процессе, наряду с бутадиеном, получают ценные мономеры — этилен и пропилен, которые используются для производства полимеров (полиэтилен и полипропилен). На основе этилового спирта можно получать дизельное топливо — пер- спективное горючее будущего. Спирт может использоваться как самостоя- тельное топливо с использованием присадок, в смеси с бензином и дизельным топливом и т. д. Э тиловый спир т может быть исходным продуктом для синтеза ценных хи- мических продуктов (ацетальдегид, ацетон, бутадиен, диэтилфосфат, уксусная кислота, этилбензол, этилацстат и др.), которые применяются в разных отрас- лях народного хозяйства. I киользование спирта для этих целей неограпичено. Требуют усовершенствования механизмы и формы вытеснения с рынка фальсифицированных алкогольных напитков, виды административной от- ветственности за реализацию и оборот неучтенной продукции. Все конфи- скованные алкогольные напитки и спирт должны перерабатываться и ис- пользоваться исключительно для технических целей. Актуальным является внедрение программы наращивания единичной мощности перспективных заводов по производству высокооктановой до- бавки (ВКД) и этилового денатурированного технического спирта, техноло- гии которых разработаны специалистами УкрНИИспиртбиопрода и Нацио- нального университета пищевых технологий. Важным фактором стимулирования поставки спирта на экспорт являет- ся государственная поддержка предприятий спиртовой промышленности: предоставление льгот по налогообложению или созданию за счет прибыли специальных фондов. С целью стабилизации ситуации, которая сложилась в последние годы в спиртовой и ликеро-водочной промышленности, и даль- нейшего их развития, приоритетное значение имеют фундаментальные и прикладные научные исследования, конечным результатом которых стали бы проектно-конструкторские разработки, готовые к внедрению в производст- во с большим социально-экономическим эффектом. Чрезвычайно важным фактором развития спиртовой промышленности является проблема снижения себестоимости конечного продукта — пищевого этилового спирта, улучшение его качественных показателей и увеличение прибыли. Одна из форм решения этой проблемы — новая безотходная технология спирта из крахмалосодержащего сырья. Технология включает непрерывное осахаривание массы в ферментаторе мембранного типа, осветление зернового
588 Раздел 27 сусла и ('го сбраживание иммобилизованными дрожжами Saccharomyces cerevisiae XII, выделение дрожжей из зрелой бражки и др. Доктор технических наук С. В. Востриков (Воронежская государствен- ная технологическая академия) разработал безотходную технологию спир- та из крахмалосодержащего сырья, которая имеет такие преимущества над классической технологией: получение кормового продукта с высоким со- держанием белка — до 28%, снижение затрат пара на перегонку и ректифи- кацию на 25...30%, сокращение процесса брожения на 10... 15 ч, уменьшение отбора эфироальдегидной фракции па 25%, увеличение выхода этанола. Это обеспечивает полную экологическую безопасность в процессе производст- ва спирта, снижение себестоимости спирта в 1,2...2,5 раза и увеличение мощ- ности существующих спиртзаводов на 25...30%. Культивированием дрожжей при субоптимальных температурах мето- дом направленного отбора ученые С. Т. Олейничук и В. В. Сосницкий получи- ли штамм дрожжей, способный эффективно сбраживать сусло при темпера- туре 37...38° С. Разработан и реализован на предприятиях технологический режим культивирования производственных дрожжей, что обеспечивает по- вышение выхода спирта на 1,7 дал/т условного крахмала. Заслуживае т внимания проблема биологического подкисления ме.тасного сусла в процессе спиртового брожения. Ученые С. Т. Олейничук и Л. И. Тка- ченко разработали технологию спиртового сбраживания мсласного сусла с биологическим подкислением среды, что способствует улучшению эколо- гического состояния окружающей среды. Чрезвычайно большое значение в развитии спиртовой промышленности Украины имеет уменьшение дефицита энергоносителей, разработка и внед- рение в производство ресурсо- и энергосберегающих технологий нового по- коления. Резервом снижения затрат энергии и сырья является максималь- ная утилизация вторичных энергетических ресурсов, усовершенствование и внедрение низкотемпературного разваривания крахмалосодержащего сы- рья, использование современных концентрированных ферментных препа- ратов, разработка и внедрение новых способов и аппаратов для разделения водно-спиртовых смесей на молекулярных фильтрах, использование нетради- ционных источников энергии и сырья, оптимизация всех технологических процессов с помощью математического моделирования и компьютериза- ции. Научные руководители этих направлений — П. Л. Шиян (Националь- ный университет пищевых технологий) и академик С. Т. Олейничук (Укра- инский научно-исследовательский институт спирта и биопрода). Высокооктановая кислородосодержащая добавка к бензинам Сокращение объемов добычи и переработки нефти побуждает исследова- телей к поиску новых источников углеводного сырья для получения мотор- ного топлива с высокими показателями качества и экологичности. Главное
Технология пищевых продуктов 589 направление решения этих проблем - применение смесевого моторного топлива, то есть смеси бензина и высокооктановой кислородосодержащей добавки (ВКД), которые получают биоконверсией углеводосодержащего во- зобновляемого сырья. Такую добавку широко используют в Польше. Бра- зилии. США, Канаде, Франции и других странах мира. Мпогоде гний зарубежный опыт применения ВКД в смесевых бензинах (около 10%) доказывает возможность: • повышения октанового числа топлива; • снижения количества отработанных газов автомобиля; • использования двигателей и топливной системы без каких-либо кон- структивных изменений; • повышения занятости населения в сельском хозяйстве; • уменьшения зависимости от импорта нефтепродуктов. Выполненные в УкрНИИсииртбиоироде, НУПТе и Укрспиртс научные исследования, стендовые и дорожные испытания подконтрольной группы автомобилей на смесевом бензине позволили сделать выводы; свойства автомобилей при работе на смесевых бензинах с добавкой 6% ВКД практически не ухудшаются, но сравнению с их работой на чистых бензинах А-92 и А-76; - отрицательное влияние продолжительной работы автомобилей на смесевых бензинах на техническое состояние и стабильность регу- лирования топливной аппаратуры не зафиксировано; - доказано значительное уменьшение концентрации вредных веществ в отработанных газах. Согласно экономическим расчетам установлено, что с увеличением про- изводства зерна в Украине, учитывая его комплексную переработку, исполь- зуя эффективные технологии, на спирт с получением зерновой барды, бо- лее экономично изготовлять ВКД из крахмалосодержащего сырья, чем из меласы. В мировой практике для получения ВКД в промышленных условиях применяют такие технологии: 1) азеотропная ректификация; 2) адсорбция на молекулярных ситах; 3) испарение сквозь мембрану. Имея необходимую материально-техническую базу на спиртовых заво- дах, сотрудники УкрНИИспиртбиопрода разработали технологию ВКД с при- менением в качестве разделяющего агента циклогексана. Такая технология внедрена на Барском, Довжоцком, Луганском, Дублянском, Гайсинском и дру- гих спиртовых заводах. Для производства технического спирта методом азеотропной ректификации на этих предприятиях используют гибкую и на- правленную технологию. Она характеризуется одновременным производством
590 Раздел 27 ректификованного этилового струга и ВКД, ч то обеспечиваш как повыше- ние качества пищевого спирта, так и снижение собесгоимости ВКД. 11а До- хвицком сииртзаводе усовершенствована технология ВКД методом адсорб- ции на молекулярных ситах. Спирт из топинамбура и тритикале Топинамбур содержит полисахарид инулин, который легко гидролизу- ется ферментами. Известные способы переработки топинамбура на спирт предусматрива- ют ферментативный гидролиз инулина до сбраживаемой фруктозы или тер- мическое разложение его при разваривании под избыточным давлением. Ученые Национального университета пищевых технологий (проф. В. М. Швец) установили наличие у дрожжей Saccharomyces cerevisiae нну- лазной активности, на основании чего предложена очень простая техноло- гия изготовления спирта из топинамбура (патент на открытие № 3769-ХП от 23.12.93 г.). В декабре 2006 года на Подгайчицком сииртзаводе на спирт было пере- работано 25 т топинамбура с такими показателями: влажность - 80%, со- держание инулина — 12%, загрязненность — 43%. Технология спирта из топинамбура: мытье, дезинфекция препаратом Divozan forte, измельчение, добавление дрожжей, сбраживание топииам- бурной смеси, выделение спирта из зрелой бражки и его очистка. Корни топинамбура дезинфицировали методом вспрыскивания 10 л 0,2%-го рабочего раствора Divozan forte с дальнейшей выдержкой 40 мин. В молот- ковой дробилке установили сито с диаметром отверстий 3 мм. Через 6... 12 ч в зарождаемой среде определяли pH, титруемую кислот- ность, видимое содержание сухих веществ. Выделение спирта из зрелой бражки и его очистка происходили в бра- горектификационной установке косвенного действия. Для сбраживания топинамбурной кашки (СР — 11,5%, pH = 6,4) исполь- зовали заводские производственные дрожжи XII расы. Показатели производ- ственных дрожжей: питательная среда — кукурузное сусло; СРК — 13,5%: СРК — 3,5%; кислотность — 0,5 град.; pH — 3,6; количество дрожжевых кле- ток — 105 млн/мл. Кашку сбраживали дрожжами Saccharomyces cerevisiae XII расы при температуре 30° С. Зрелую бражку, полученную после переработки смеси пшеницы, ржи, то- пинамбура, перегоняли в бражном дистилляте, определяли крепость и содер- жание летучих примесей по методикам, принятым в заводском контроле при определении физико-химических показателей ректификованного спирта. Содержание кислот, сложных эфиров и альдегидов в топинамбурной браж- ке выше, чем в зерновой, а концентрация высших спиртов — ниже. Последний
Технология пищевых продуктов 591 факт объясняется отсутствием в технологическом процессе производства спирта из топинамбура стадии разваривания, при которой, в результате тер- мического распада пектиновых веществ, образуется метанол. Поэтому, со- держание этот) примеси в ректификованном спирте из топинамбура вдвое меньше, чем в зерновом. Органолептические показатели ректификованного спирта из топинамбу- ра: запах — спиртовый с легким фруктовым ароматом, вкус — очень мягкий, едва сладковатый. В спирте, выработанном из топинамбура, методом газовой хроматогра- фии выявлены такие летучие примеси, мг/л: ацетальдегид — 0,50; этилаце- тат — 0,64: изобутилацетат — 1,28; метанол — 0,0017; изопропанол — 3,32; изобутанол — 0,65; изоаминол - 0,42. Таким образом, из топинамбура получен ректификованный спирт с не- большим содержанием метанола и оригинальными органолептическими свойствами; его можно использовать для производства элитных сортов водки. Новую технологию спирта из корнеплодов топинамбура можно реа- лизовать на сппртзаводах, оснащенных оборудованием для производства спирта или крахмала из картофеля. Сегодпя сырьевая база для обеспечения существующего уровня и дальней- шего развития производства этилового спирта довольно стабильна, однако снижение себестоимости продукции и улучшение качественных показателей остается неотложной проблемой. Ученые УкрНИИспиртбиопрода под руко- водством доктора техн, наук С. Т. Олийничука продолжают поиск более де- шевого и доступного сырья. Это крахмалосодержащее сырье — тритикале, выведенное путем скрещивания пшеницы с рожью. По стойкости к небла- гоприятным погодным и почвенно-климатическим условиям, урожайности и питательной ценности тритикале превосходит и пшеницу, и рожь. В России и Белоруси предложили использовать эту культуру при про- изводстве солода, пива, кваса и хлеба. В Украине тритикале считают более удачным крахмалосодержащим сырьем для производства пива, спирта и вы- соколизинового корма для скота и птицы. Спиртовую тритикалеевую бар- ду также можно эффективно использовать для корма скоту. По содержанию крахмала и выходу спирта с 1 т сырья тритикале уступает лишь кукурузе (35,82 дал против 38,42 дал), однако средняя урожайность тритикале (55,4 ц/га) выше, по сравнению с кукурузой (32,5 ц/га). Доказано, что один гектар посевной площади под тритикале может обеспе- чить такое производство спирта, как три гектара - под озимой рожью, два — под озимой пшеницей. По прямым затратам самая выгодная культура для производства спирта — зерно тритикале (5,6 грн/дал), рожь и кукуруза, со- ответственно, 8,9 и 7,3 грн/дал.
592 Раздел 27 Себестоимость cimpia из гритикале составляет 22,27 три, дал, кукуру- зы - 22,41 грн. дал. Прямые затраты при производстве спирта из тритика- ле составляют 27,87 грн/дал, при переработке кукурузы - 29,71 грн дал, озимой пшеницы — 31,02 грн дал, ржи 31,08 грн, дал. § 27.5. Инновационные технологии выращивания свеклы и ее переработки на сахар Свеклосахарное производство Украины всегда имело стратегическое зна- чение не только по объемам производства, но и относительно обеспечения продовольственной безопаснос ти Украины, технологической независимости, формирования и укрепления экспортного потенциала. Оно есть базовым для многих отраслей пищевой промышленности, а именно: кондитерской, спиртовой, дрожжевой, хлебобулочной и др. В целом, украинские производители не обеспечивают годовой потребности страны в сахаре. Только из урожая сахарной свеклы 2005 г. произведено лишь 1,7 мл и тонн сахара, а ежегодно на внутреннем рынке потребляется 2,2 млн тонн, таким образом дефицит составляет около полумиллиона тонн. Поэтому в конце 2005 г. завезено около 200 тыс. тонн сахара и дефицит оце- нивается в 300 тыс. тонн. Кабинет Министров Украины считает, что необходимо увеличить посевы сахарной свеклы в стране, так как с повышением мировых цен на сахар, он может стать стратегическим сырьем, на котором Украина начнет зарабаты- вать большие деньги. Для стабилизации ситуации на рынке сахара Украины государство должно предоставить заводам-производителям льготные кредиты и узаконить го- сударственное регулирование цен на сахар. Мировой опыт свидетельствует, что практически во всех странах, где вырабатывают свекольный сахар, проводятся государственные комплекс- ные, жесткие финансово-экономические и таможенные мероприятия, которые обеспечивают эффективное развитие собственной сахарной промышленнос- ти, — надежная защита собственных товаропроизводителей. К основным элементам таких мероприятий относятся: высокая ввозная таможенная по- шлина на сахар; льготное кредитование производителей сахарной свеклы и сахара; квотирование производства сахарной свеклы и сахара; установле- ние цен (в том числе минимальных) на сахарную свеклу и сахар. На протяжении 1993 2000 гг. из-за потери внешнего и неурегулирован- ность внутреннего рынков и отсутствие эффективного собственника свек- лосахарный комплекс работал убыточно. Площади посевов сократились почти вдвое.
Технология пищевых продуктов 593 Покрытие дефицита сахара на внутреннем рынке за счет ввоза и перера- ботка тростникового сахара-сырца приводит к демпинговым процессам на рынке, замене свекольного сахара собственного производства тростнико- вым, к социальному напряжению в облас тях массового сахароироизводства и риску попасть в технологическую и продовольственную зависимость от стран-экспортеров тростникового сахара-сырца. Это подтверждает необхо- димость обеспечения потребностей населения и перерабатывающей про- мышленности свекольным сахаром собственного производства, выполнения Закона Украины «О государственном регулировании производства и реа- лизации сахара» в иодном объеме и защиты внутреннего рынка и собс твен- ного товаропроизводителя. Главнейшей проблемой является обеспечение области качественным сырьем. Для этого необходимо, в первую очередь, восстановить семеноводство сахарной свеклы. В соответствии с научно обоснованными нормами для обес- печения свекловичных хозяйств семенами для посева сахарной свеклы в бли- жайшие годы с учетом страхового фонда, необходимо выраба тывать на специа- лизированных семенных заводах Украины, аттестованных Министерством аграрной политики, 3...5 млн посевных единиц калиброванного, инкрусти- рованного и дражованного семени отечественных высокопроизводитель- ных сортов и гибридов, поскольку сейчас почти 10% семян импортируется. В первичном семеноводстве Институт сахарных свекл с 1993 г. начал и вы- полняет большую селекционную программу по созданию нового поколения гибридов на мужской стерильной основе. Ежегодно по этой программе «Бе- та-Интер-Крос» создается и испытывается свыше 400 экспериментальных гибридов. Особенностью и целью этой программы является создание гиб- ридов с высокой адаптационной способностью (в особенности, к резомании) и стабильной производительностью. Нынче в реестр занесены такие гибриды: Белоцерковский ЧС-57, Александрия, Ярина, Кв-збруч, Кв-бар, Кв-рось, Шевченковский, Ялтушкивский ЧС-72, Иванивсько-веселоподольський-84, Весто, Уладово-верхняцкий-37, Верхняцкий-63, Украинский ЧС-70, Сла- вянский-94 и др. Эти гибриды заслуживают широкого внедрения в производстве сахар- ного сырья; поэтому следует их закупать для получения постоянных и вы- соких урожаев, который даст возможность в ближайшее время полностью перейти на использование гибридного семени. В связи с этим, необходимо принять такие меры: • расширение площадей семенников в специализированных хозяйствах; • повышение урожайности и качества семян за счет их обработки на совре- менных семенных заводах; • проведение сортозамены и переход на новые высокопроизводительные гибриды; 38-8-913
594 Раздел 27 • обеспечение обязательной внутренней сертификации семян с выдачей сертификата установленной формы; • содействие в области селекции сахарной свеклы общей деятельности с иностранными селекционными фирмами, в особенности в области био- технологии и генной инженерии; • осуществление льготного государственного кредитования семеноводст- ва в полном объеме. Для успешного выращивания сахарной свеклы УААН разработаны обоснованные рекомендации относительно защиты всходов свеклы от вре- дителей, поскольку вреди тели и болезни, в особенности церкоспороз, ежегод- но наносят ощутимый вред. По неофициальных! данным, в 2000 г. ними бы- ло уничтожено свыше 100 тыс. га посевов сахарной свеклы. Осеннее обследование полей свекольных севооборотов показало, что зимующий запас фитофагов и патогенов во много раз превышает общепри- нятый экологический порог их вредности. Например, обычным свеколь- ным долгоносиком заселено около 14% нолей свекольных севооборотов со средней численностью 20 особей на 1 м2, в ячейках — 3-14, а в некоторых хозяйствах Киевской области — 61 особь на 1 м свекольных посевов. Попу- ляции этого вредителя, которые зимуют, находятся в хорошем физиологи- ческом состоянии. Принимать и складировать сахарную свеклу нужно с учетом сниженной стойкости корнеплодов сортов зарубежной селекции к продолжительному хранению, их нужно перерабатывать после непродолжительного хранения, что дает возможность использовать их положительные качества — повышен- ную производительность по показателям урожайности и сахаристости. Кор- неплоды гибридов отечественной и общей селекции могут сохраняться в кагатах среднесрочного и продолжительного хранения. Во время предуборочного обследования посевов с целью определения степени зрелости корнеплодов следует, кроме отношения средней массы ботвы к средней массе корнеплодов, анализировать свеклу по таким крите- риям, как Мб-фактор и чистота очищенного сока, который даст возможность осуществить деление всего сырья на свеклу хорошего, среднего и ухудшен- ного качества и учитывать это при установлении технологического режима ее переработки. В определении показателей качества сахарной свеклы во время приема нужно придерживаться объективности, так как в последние годы на сахар- ные заводы поступает большое количество (свыше 50%) сырья ручной убор- ки из небольших фермерских и единоличных хозяйств, а уровень общей за- грязненности свеклы остается высоким. В связи с увеличением массы свеклы краткосрочного хранения, с целью снижения потерь массы и сахарозы корнеплодов во время хранения,
Технология пищевых продуктов 595 целесообразно возродигь практику использования вен гилирования кагатов, их укрывание во время заморозков, обрабо тку извес тковым молоком, влаго- удерживающими композициями, химическими средствами нового поколения. С целью своевременного корректирования технологического режима переработки сахарной свеклы, в последние годы для оценки ее качества раз- работаны экспрессные методики определения содержания золы в свекле с использованием имеющихся на сахарных заводах кондуктозоломеров. Та- кие определения вместе с методиками определения содержания калия, на- трия и ос-ампнного азота дают возможность более детально анализировать химический состав свеклы, устанавливать технологический режим ее пере- работки и прогнозировать содержание сахарозы в мелясе. Важной проблемой является снижение неопределенных потерь сахарозы в производстве. С этой целью обязательным есть тщательное мытье корне- плодов и их ополаскивание после мы тья чистой водой с дезинфицирующим средством, которое уменьшит степень поражения сырья контаминирующей микрофлорой. Во время экстракции сахарозы в диффузионном аппарате нужно четко контролировать температурный режим, pH уровень молочной кислоты в диффузионном соке. В случае увеличения се содержания свыше 20 мг на 100 г сока, следует пользоваться антисептиками — формалином, фитосайдом, которые нужно вносить как в экстракционный аппарат, так и в сборники жомоирессовой воды и диффузионного сока. Нужно кон тролировать санитарное состояние оборудования, площадок его обслуживания, приемников, каналов и сборников, систематически об- рабатывать их эффективными антисептиками (корцед, септодор, фитосайд) с пролонгированным действием. Технология сахарного производства и аппаратурное оснащение сахар- ных заводов сегодня являются устаревшими и требуют усовершенствова- ния и обновления. Усовершенствования требуют технологические процессы, направленные на уменьшение потерь сахарозы в производстве, неопределенных потерь саха- розы на всех участках производства, уменьшение потерь вспомогательных ма- териалов и химических реагентов, упрощение технологической схемы очистки диффузионного сока с одновременным повышением его эффективности, умень- шение затрат извести на очистку диффузионного сока и частичной замены его более распространенными и дешевыми естественными сорбентами. Значи- тельной модернизации требует фильтрационное отделение и внедрение ново- го высокоэффективного оборудования. С целью уменьшения затрат топлива и потерь сахарозы следует провести модернизацию пли замену испарительных установок, вакуум-аппаратов, центрифуг и сушильных установок сахара. Ассортимент продукции сахарных заводов Украины, ограничен главным образом, выпуском кристаллического сахара-песка. В то же время, в развитых 38*
596 Раздел 27 странах мира выпускается желтый сахар, желтый рафинад, цветной сахар и прочие виды специальных сахаров. Же.пый сахар содержит в себе, кроме сахарозы, значительное количество полезных несахаров-аминокислот, ок- сикислот. макро- и микроэлементов и других веществ, необходимых для полноценного питания человека. Кроме' того, себестоимость его ниже себе- стоимости белого сахара и при обеспечении соответствующего качества этот продукт найдет потребителя. Особое значение для расширения ассортимента продукции сахарных за- водов имеет организация выпуска жидких сахаропродуктов, чрезвычайно ценных для трансформации биологически активных веществ в организме человека. Но жидкие сахароиродукты, к сожалению, в Украине не выпускают- ся. С точки зрения специалистов, производство жидких сахаропродуктов из сиропа выпарной с танции даст возможность создать безмеляспую техноло- гию, где около 2,5% сахарозы, которая теряется с мелясой, будет оставаться в готовом продукте и продаваться потребителям по стоимости сахара. Кроме того, значительно уменьшатся затраты на погрузочно-разгрузочные рабо- ты. Заслуживает внимания технология очистки мелясы для использования се в микробиологическом производстве аминокислот и других продуктов. Повышение культуры и эффективности свеклосахарного производства даст возможность не только уменьшить потери сахарозы, но и получить сахар и другие продукты высокой микробиологической чистоты, поскольку этих требований уже давно придерживаются на мировом рынке. Повышение рентабельности сахарного производства Украины в ближай- шие годы возможно в направлении снижения себестоимости сырья и его тех- нической переработки за счет увеличения урожайности свеклы и высокого выхода сахара и сахаропродуктов при низких энергозатратах на единицу готовой продукции. Ученые и специалисты НУПТ, УкрНИИсахара и УкрААН плодотвор- но работают над усовершенствованием технологических процессов перера- ботки сырья, повышением конкурентоспособности готовой продукции. Среди разработок, которые могут внести радикальные изменения в са- харное производство, следует отметить такие: - создание и применение компьютерной программы прогнозирования основных технологических показателей сахарной свеклы на протяжении се- зона, во время приема сырья, сдачи его на переработку и в процессе перера- ботки, которые являются основой для разработки и внедрения в сахарную отрасль системы оплаты за сырье по конечному результату — выходу саха- розы; - создание технологии сахарных продуктов из сока сахарной свеклы без дефекосатурационной очистки, что даст возможность упростить технологию производства сахаропродуктов, ликвидировать отделение обжига известняка,
Технология пищевых продуктов 597 уменьшить затраты топлива. Полученные сахарис тые продукты могут быть использованы в кондитерской, консервной и других отраслях пищевой про- мышленности; - усовершенствование анализа схем водоиспользования и водоотвода, а также технологии биологической очис тки с точных вод в сахарном произ- водстве на всех предприятиях сахарной промышленности. Разработанные ме- ры нацелены на снижение затрат свежей воды в производстве, количество и качество сточных вод; - подготовка и издание чрезвычайно необходимых для нормального функционирования отрасли ряда инструктивных и нормативно-техничес- ких материалов, среди которых: инструкции по химико-технологическому контролю и учету сахарного производства, а также инструкции по ведению технологических процессов свеклосахарного производства. В связи с повышением требований к экономии топливно-энергетических ресурсов и обеспечения экологической безопасности во время эксплуатации сахарных заводов, практически стали непригодными для использования на предприятиях старые инструкции по определению соответствующих нор- мативных показателей, а также нормативов водоиспользования и очистки сточных водах. Кроме того, невозможно обеспечить конкурентоспособность отечественной продукции без разработки целого ряда государственных (межгосударственных) стандартов на продукцию сахарной и крахмалопа- точной промышленности. § 27.6. Инновационные технологии в виноделии Рыночные условия создают жесткую конкуренцию в виноделии, поэто- му главные факторы, обеспечивающие конкурентоспособность вина, — его высокое качество, низкая себестоимость, продолжительный срок хранения и прибыль для предприятия. Эти показатели можно обеспечить, прежде всего, внедрением в производство новых и усовершенствованных технологий вина. Среди них: • разработка новых и усовершенствование существующих технологий вин и коньяков из сортов винограда новой селекции; • сокращение технологического цикла брожения и созревания крепких вин; • разработка технологий новых марок коньяков, бренди и вермутов; • усовершенствование методов биологического кислотопонижения ви- номатериалов; • разработка экологически чистых способов стабилизации вин с сохра- нением биологически активных веществ, которые перешли в вино из вино- града и получены в результате метаболизма винных дрожжей;
598 Раздел 27 • разрабоч ка и применение новых препаратов желатина с высокоэффек- швными технологическими свойствами. высокой ганиноосаждающей способ- ностью. предопределяющей снижение концентрации полимерных флавонои- дов и повышение стойкос ти вина к обратным коллоидным и полифенольным помутнениям; • разработка и производство опытных партий новых марок вин. получен- ных с применением современных технологий и материалов, новых сортов винограда, с соответствующими кондициями спирта и сахара, а также с при- менением высокоэффективных рас дрожжей и ферментных препаратов. Про- изволе тио опытных партий таких впп даст возможность изучить спрос на них и ускорить формирование конкурентоспособного ассортимента: • создание новой методики выявления фальсификации разных типов и ма- рок вин, которая давала бы возможность устанавливать химический состав продукции без открытия бутылки; • решение актуальных проблем при производстве1 игристых вин (в соот- ветствии с Постановлением Кабинета Министров № 220 от 04.04.1994 г. пре- дусмотрено производство игристых вин довести до 72,7 млн бутылок в год). Для обеспечения высокого уровня развития производства игристых вин необходимо довести производительность отечественной сырьевой базы ви- ноградарства для игристых вин до соответствующего объема и обеспечить рынки сбыта этой продукции. Неотъемлемая часть новых и усовершенствованных технологий — химико- технологический контроль в виноделии; безотходная переработка виногра- да; получение коньячного спирта на молекулярных фильтрах; разработка и внедрение биологической очистки промышленных сточных вод с иммоби- лизацией микроорганизмов и т. и. Чтобы получить высококачественное вино с низкой себестоимостью, эф- фективно разрабатывать и внедрять в производство новые энергосберегаю- щие технологии; необходимо иметь нс только качественный виноград, новые расы дрожжей и высокоэффективные ферментные препараты, но и современ- ные машины и аппараты, которые удовлетворяли бы всем технологически- ем требованиям по экономичности, удобству в обслуживании, надежности в работе, экологичности и возможности полной автоматизации и компьюте- ризации. Благодаря новым и усовершенствованным машинам и аппаратам можно обеспечить соответствующие биотехнологические процессы в опти- мальных режимах. Большое внимание необходимо уделять производству винограда — ос- новного сырья для получения различных типов вин и коньяков. В Институте винограда и вина «Магарач» под руководством директора А. М. Авидзбы проанализированы существующие тенденции развития и перс- пективы виноградарства Крыма. На основе математико-статистического
Технология пищевых продуктов 599 анализа динамики и размещений производства винограда в Крыму за по- следние 50 лет разработана математическая модель прогноза развития ви- ноградарства в Крыму на перспективу до 2015 г. Дальнейшее развитие должны получить высокоинтенсивные технологии выращивания прищеп- ленных растений в условиях питомнических комплексов. Среди новых насаждений около 75% должны занимать прищепленные ви- ноградники и 25% — корневые. Предложена специализация районов вино- градарства с учетом природно-виноградарских агроклиматических ресурсов Крыма. До 2015 г. объем производства винограда в Автономной Республи- ке Крым будет достаточным для удовлетворения потребностей населения и гостей полуострова в свежем винограде и продукции виноделия. В резуль- тате реализации этой программы производство станет стабильно-рентабель- ным, а ожидаемая прибыль в виноградарстве составит 134 млн грн в год. Идентичные исследования необходимо провести в южных районах Ук- раины и Закарпатье. Актуальным заданием является также изучение и управление механиз- мами формирования качества коньяка на каждом технологическом этапе и усовершенствование на этой основе технологии коньяка. Усовершенство- ванная технология характеризуется предшествующей обработкой древесины дуба холодом и теплом для ускорения созревания спирта, испарением по- глощенного дубовой древесиной коньячного спирта, повышением качества спиртов из низкосахаристого винограда за счет полного использования ароматического комплекса вина и дрожжей, эффективным использованием в коньячном производстве всех прессовых фракций сусла и новым процессом производства виноградного бренди на основе ускоренного вызревания. Перспективной технологией коньячного спирта является замена браго- ректификации мембранными молекулярными ситами. Среди социально-экономических путей повышения качества отечественных вин может быть реализовано направление, характеризуемое или техническим переоснащением винодельческой области, или применением новых биотехно- логий с высоким потенциалом влияния на технологические процессы. Второй путь более дешевый, так как не требует значительных капиталовложений. Он характеризуется использованием новых рас дрожжей с высокой ферментатив- ной активностью и регулированием концентраций субстрата и ингибитора. Дальнейшее развитие винодельческой промышленности согласуется с результатами медико-биологических исследований, которыми установлено, что натуральные вина обладают антистрессовым и радиозащитным эффектами. Радиозащитное действие более характерно для красных вин. Поэтому в даль- нейшем необходимо развивать винодельческую промышленность и создавать технологии оригинальных марок виноградных напитков, концентратов и вин и использовать их как радиопротекторы; разрабатывать технологии
600 Раздел 27 .jeneono-fip<xj)ii.iai<си'{<’(• kji.\ препаратов-антиоксидантов для профилакти- ческих заболевании сердечно-сосудисiой системы. Впервые закономернос- ти миграции радионуклидов в системе' «земля виноградное растение виноград - продукты переработки винограда; в зоне отчуждения ЧАЭС изучил доктор техн, наук О. С. Макаров. Он разработал, испытал и реко- мендовал новые технологии дезактивации, дегазации и обеззараживания винограда и винопродукции, разработал и у тверди.ч нормативно-техничес- кую документацию, иены та. i в производственных условиях технологии сусла и виноматериалов, установил оптимальные параметры и режимы приготовления сухих и крепких виноматериалов из загрязненного радио- нуклидами винограда. Эта технология ipeoyer широкого внедрения. Нынче разработаны технологические приемы формирования сортового аромата столовых виноматериалов на основе изучения преобразовании аро- матообразующих компонентов, научно обоснована технология их примене- ния в зависимости от массовой концентрации терпеновых спиртов. Характерным признаком современного рынка алкогольных напитков Украины является наличие и увеличение объема фальсифицированной ви- нопродукцип. Наиболее распространенный вид фальсификации вин - не- соблюдение регламентированных сроков выдержки виноматериалов и под- мена марочных вин ординарными. В Институте винограда и вина «Магарач» разработашя методики выявле- ния фальсификации марочных вин по системе показателей, которые характе- ризуют ординарные и марочные столовые сухие виноматериалы и вина. Она прошла апробацию в производственных лабораториях предприятий Украи- ны, государственных центрах стандартизации, метрологии и сертификации. Одним из актуальных заданий виноделия является усовершенствование и создание новых технологий безотходной переработки винограда. Анализ существующих способов переработки вторичных ресурсов в этой области показал, что перспективной формой утилизации виноградных выжимок явля- ется их переработка на пищевой этанол, технический спирт, кормовую муку и микробиологическая трансформация лигноцеллюлозного материала вы- жимок для обогащения их белками кормового и пищевого назначения. Микробиологическая трансформация виноградных выжимок основана на использовании пищевых грибов-продуцентов. Грибы вида Lentinys edodes отличаются высокой пищевой ценностью и лечебно-профилактическими свойствами (онкопротекторными, антисклеротическими, радиопротекторны- ми). В Институте «Магарач» разработана и испытана в промышленных ус- ловиях новая технология мицелия и плодовых тел гриба L. edodes на отхо- дах переработки винограда. Сейчас ученые и производители работают над применением ферментных препаратов для ускорения процессов осветле- ния, брожения, стабилизации и гармонизации вин.
Технология пищевых продуктов 601 Для увеличения соковыделения мезгу можно обработать ферментным препаратом «Тренолин супер ДФ». В результате обработки сусла (5...К) мл на 100 л) быстро выпадает осадок, улучшается фильтрация. С целью ускорения брожения сусла и получения вина с заданными ка- чественными показателями рекомендуют использовать новые чистые куль- туры дрожжей. При атом сахара сбраживаются полностью, вино содержит меньше улетучивающихся кислот и лфиров, вино быстрее осветляется, имеет чистый аромат и вкус. На рис. 27.3 приведена принципиально-технологическая схема комплекс- ной переработки сладких виноградных выжимок и получения кормовой муки, спирта-ректификата и др. На рис. 27.1 представлена схема переработки та- ких отходов виноделия, как гребни, выжимки, дрожжевые и гужевые осад- ки, а шкже коньячная барда. В результате такой переработки можно получить масло, танин, кормовую муку, удобрения, спирт и другие продукты. Рис. 273. Принципиально-технологическая схема комплексной переработки сладких виноградных выжимок
602 Раздел 27 Рис. 27.4. Отходы и вторичные продукты из винограда
Технология пищевых продуктов 603 § 27.7. Инновационные технологии макаронных изделий Макаронная промышленность на территории Украины развивается свы- ше 200 лег. Первая макаронная фабрика в Российской империи была создана в Одессе в 1797 г. К началу XX века макаронное производство оставалось кустарным. За последние нолстолетия макаронная промышленность страны пре- вратилась в высокоразвитую индустрию. В этот период технология мака- ронных изде. inй получила значительное развитие как наука благодаря работам отечсственных ученых В. В. Лукьянова, И. С. Мельниковой. М. И. Назарова и его учеников, А. С. Гинзбурга, Л. А. Буровой, М. Г. Медведева, М. Е. Чер- нова. Для усовершенствования существующих и создания новых технологий макаронных изделий необходимы дальнейшие глубокие теоретические ис- следования технологических процессов: механизма образования микрострук- туры продукта, изменения форм связи влаги с материалом, закономерностей процесса сушения в зависимости от свойств макаронного теста, влияния технологических факторов на эти процессы. Важной проблемой предприятий макаронной отрасли является их тех- ническое переоснащение. Тем не менее, отечественная машиностроительная промышленность сориентирована на изготовление оборудования для малых перерабатывающих предприятий, которое постоянно совершенствуется. Специализированные фабрики большой мощности оснащены прогрессив- ными технологическими линиями зарубежных фирм «Паван» (Италия), «Бюлер» (Швейцария). Необходимы разработка и выпуск нового оборудо- вания для цехов средней мощности, оснащенных прессами ЛПЛ-2Г и су- шилками Г4-КСК-45 и Г4-КСК-90. На предприятиях большой и средней мощности остается не разрешенным вопрос механизации конечных опера- ций: помещение коробок во внешнюю тару, внедрение механизированных составов готовой продукции. Макаронные изделия являются ценным продуктом питания и занимают важное место в пищевом рационе. Спрос на макаронные изделия возраста- ет и в целом удовлетворяется. Тем не менее, ассортимент макаронных изде- лий недостаточен. В настоящее время практически не выпускаются длинные трубчатые изделия (макароны), макаронные изделия для начинки. Узок ас- сортимент продукции и по вкусовым качествам. Не производятся изделия, включающие яичные и молочные продукты, основной причиной этого яв- ляется рост цен на макаронные изделия. Необходимо повышать пищевую ценность макаронных изделий, обога- щать их белком, биологически активными веществами. В НУПТ разработаны
604 Раздел 27 новые макаронные изделия из нетрадиционного сырья. обогащенные белком растительного происхождения, с использованием муки из солода гороха, сое- вой и люпиновой муки. Чрезвычайно актуально повышение качества макаронных изделий из хле- бопекарной муки, поскольку предприятия отрасли перерабатывают только хлебопекарную муку. Эго связано с недостатком твердых сортов пшеницы и более высокой ценой макаронной муки. Для достижения необходимого качества макаронных изделий из хлебопекарной муки используют пищевые добавки и улучшители: аскорбиновую и лимонную кислоты, лецитин, метил- целлюлозу, карбюлозу, желатин и др. § 27.8. Инновационные технологии пива Пиво без воды, ячменя и других зерновых культур, а главное, без хмеля изготовить невозможно. Поэтому для развития украинского хмелеводства необходимо выращивать новые сорта хмеля и способствовать производству гранулированных концентратов. Следует утвердить на государственном уров- не порядок гарантированного обеспечения заводов пивоваренным ячменем и другими зерновыми культурами. Для дальнейшего разви тия отрасли в Украине необходимо снизить ставки акцизного сбора на пиво. Вопросы ускорения брожения сусла, уменьшения потерь и экономии за- трат на сырье, воду и моющие средства постоянно интересуют пивоваров. Одной из форм решения этой проблемы может стать применение иммоби- лизованных дрожжей, которые позволяют увеличить скорость брожения за счет большой концентрации микроорганизмов. При этом дрожжи работают в течение продолжительного времени без заметного прироста биомассы, а потому сокращаются затраты сырья на их размножение. Иммобилизованными считаются ферменты или клетки дрожжей, пере- мещение которых искусственно ограничено за счет адсорбции на твердом материале-носителе. Адсорбция - обычный способ существования микроор- ганизмов в природе. Все микробиологические процессы в почве, иле, воде зависят от адсорбции. Адсорбция клеток осуществляется за счет электростатических, кванто- во-механических и химических взаимодействий. Она не уменьшает фер- ментативную деятельность дрожжей, а в некоторых случаях даже стимули- рует ее. Носитель для закрепления дрожжей должен быть нетоксичным, иметь большую удельную поверхность, а также давать возможность осуществлять его дезинфекцию. В бродильной промышленности предлагаются носители
Технология пищевых продуктов 605 из следующих материалов: стекло, керамика, дерево, синтетические поли- меры, гранулы кремния, целлюлоза и др. Рекомендуется на 1 см- закреплять 10’ клеток в анаэробных условиях, ког- да дрожжи не делятся. Для иммобилизации дрожжей используются специ- альные биореакторы. Для стабилизации пива актуальной является оптимизация процессов пастеризации нива с целью сохранения в нем биологически активных ве- ществ. При э том нужно учитывагь, что для каждого вида бактерий и дрожжей, которые могут сопровождать готовую продукцию, устанавливается опреде- ленная температура, которая зависит от выдержки, кислотности пива, содер- жания алкоголя и антисептической силы хмелевых смол. Одновременно для сохранности качественных показателей нива общая продолжительность пастеризации должна быть минимальной. Пастеризация пива в стеклянной таре имеет ряд недостатков: ограниче- ние скорости нагревания и последующего охлаждения, которое определя- ется обработкой посуды и габаритными размерами пастеризаторов, затратами материалов на них и стоимостью. А потому, пастеризацию нива рациональ- ней проводить в потоке непосредственно перед его разливом. Для этого применяются пластинчатые и другие теплообменники, режимы работы ко- торых определены доктором техн, наук, проф. И. Ф. Малежиком. Разновидностью пастеризации пива в потоке является технология, кото- рая предусматривает нагревание пива и его расфасовку в горячем состоянии при повышенном давлении. Это позволяет осуществить тепловую асептиче- скую обработку посуды и продлить срок хранения пива. Промышленные исследования под руководством доктора техн, наук, проф. А. И. Соколенко показали, что пиво можно фасовать при температуре 63...65° С и давлении 0,55...0,60 мПа без снижения его качества после заполнения бу- тылок. Для обеспечения большей гарантии стойкости пиво можно обрабатывать адсорбентами, рекомендованными специальными инструкциями. Для этого используют препарат на основе диоксида кремния с кизельгуром марки «Б». Сегодня мировой рынок пивной индустрии в основном однообразен, по вкусовым показателям пиво стало практически одинаковым не только в разных регионах, но и во всех странах, где его выпускают и потребляют. На больших предприятиях преимущественно отсутствует принципиальное отличие напитка. А потому возникла потребность поиска новых подходов и решений в пивном бизнесе. Одним из них стало увеличение количества мини-пивоварен, на которых можно без больших затрат разрабатывать тех- нологию новых сортов пива оздоровительного профилактического и лечебно- профилактического направления, после чего переносить ее на пивзаводы- гиганты.
606 Раздел 27 Мини-пивоварии имеют и другие иреим\ шее гва. а имении приближение процесса изготовления пива к сто поi родителю. Создание орпгнна.п>пых но технологии, аппаратурному оформлению и внешнем} дизайну мппп-нпво- варен разной производительности стало новым .паном в развитии пнвнои индустрии. Сегодня сектор дстютвуютих мини-нивоварен и мини-пивзаводов наибо- лее разнообразен — 200...6000 лигров в сутки. 11а этих предприятиях ис- пользуют разные технологии пивоварения — классическую или ускорен- ную, низового или верхового брожения, с использованием традиционного или нетрадиционного сырья, а также ячменно-солодовых концентратов. Соответственно, аппаратурное оформление и само оснащение при атом ис- пользуют разной комплектации и конструкции. Таким образом, развитие мини-пивоваренной индустрии должно совер- шенствоваться и расширяться во всех регионах Украины. Чрезвычайно важным процессом при кипячении пивного сусла с хмелем является коагуляция белков, высокое содержание которых в охмеленном сусле может быть причиной помутнения готовою пива и снижения его с тон- кости. В результате исследований, проведенных сотрудниками НУПТ па пив- заводе «Рогань», было установлено, что добавление расти тельных антиок- сидантов из дубовой коры, травы зверобоя, чабреца, мяты, плодов рябины обычной к пивному суслу во время кипячения его с хмелем положительно влияет на процесс коагуляции белков. Важную роль в осаждении белков пивного сусла играют фенольные соединения антиоксидантов из разного растительного сырья. Фенольные соединения антиоксидантов из дубовой коры по сравнению с фенольными соединениями хмеля, более чем на 30% повышают количество скоагулироваиного белка. Также установлено, что состав фракции белкового азота сусла с добав- лением антиоксиданта был более подходящим для получения стойкого ни- ва, чем с хмелем. Проведенные исследования доказывают, что добавка антиоксидантов из дубовой коры и травы мяты в сусло во время его кипя- чения наиболее эффективно содействует коагуляции белков и является довольно перспективным фактором для получения пива с высокой стой- костью. На стадии размножения дрожжей и в начале брожения в сусле должен присутствовать кислород. После этого на всех этапах приготовления пива нуж- но исключать контакт пива с воздухом, то есть предотвращать окислительные процессы в пиве. Известно, что под действием кислорода вкус пива изменяет- ся вследствие окисления горьких веществ хмеля. Из-за окисления дубильных веществ (полифенолы) ускоряется коллоидное помутнение, снижается био- логическая стойкость пива, ухудшается пеностойкость и аромат пива.
Технология пищевых продуктов 607 Особо большую опасность представляет окисление пива во время пере- дачи его на фильтрование и в процессе фильтрования, а также во время запол- нения и опорожнения бродильных и лагерных аппаратов. Высокое содержание кислорода приводит к низкой коллоидной стойкости пива, способствует размножению дрожжей и уксуснокислых бактерий. Быстро образуется оса- док и снижается биологическая стойкость пива. Поэтому решение пробле- мы уменьшения содержания воздуха в пиве является важной технологической задачей, от успешного разрешения которой в значительной мере зависит качество пива. Эта проблема может быть решена как за счет комплекса тех- нологических мероприятий, так и за счет разработки и применения антиок- сидантов. Кроме мини-пивзаводов, обеспечивающих свежим пивом рестораны, бары и прочие учреждения в сельской местности, для развития пивоварен- ной промышленности необходимы и модельные мини-пивоварни. При из- готовлении пива нужно такое дорогостоящее сырье, как солод, вода и хмель, в значительной мере предопределяющий характерные специфичес- кие свойства большинства традиционных сортов пива. Хмель содержит уникальные горькие вещества, эфирное масло и фенольные вещества, обу- славливающие специфический горький вкус и аромат напитка. Хмелевые соединения участвуют в образовании пены, осветлении пива, а также повы- шают его стойкость во время хранения. От хмелепродуктов и технологии их использования зависит не только ка- чество пива, но и его себестоимость, и, в целом, эффективность пивоваренно- го производства. Поэтому во всех странах мира большое внимание уделяют селекции и идентификации сортов хмеля, созданию эффективных хмеле- вых препаратов, оптимизации использования их в производстве пива. Такая многофакторная научно-исследовательская работа в лабораторных, а тем более в промышленных условиях, не может быть выполнена. В этих условиях не всегда гарантируется объективность результатов и экономическая рациональность. Для таких исследований подходят мо- дельные мини-пивоварни, на которых моделируются все биотехнологичес- кие процессы пивоварения. Ученые Института сельского хозяйства УААН М. Ляшенко, Л. Проценко, Р. Рудык совместно с учеными НУПТ А. Мелетьевым и др. разработали и ус- пешно используют в научных исследованиях модельную мини-пивоварню мощностью 100 л пива за цикл, адекватно моделирующую условия реальных пивзаводов. На рис. 27.5 показана аппаратурно-технологическая схема модельной ми- ни-пивоварни со следующим технологическим процессом: подготовленная вода и измельченный солод поступают в заторный аппарат 1, в котором проводят белковую и мальтозную паузы при оптимальных температурах до
608 Раздел 27 полного осахаривания; затем насосом 2 затор подают в фильтрационный аппарат 3, из которого сусло самотеком поступает в аппарат 4. дробину про- мывают горячен водой до необходимой концентрации сухих веществ в сус- ле; первые порции мутного сусла из аппарата 4 насосом 5 возвращают в фильтрационный! аппарат 3; сусло с хмелем кипятят в закрытом суслова- рочном аппарате 4; охмеленное сусло с помощью насоса 5 подается в от- стойник 6, а после двухсекционного теп. юобменника 7 охлажденное и отделен- ное от осадка сусло сбраживают при оптимальных температурных режимах со специальными пивными дрожжами в аппарате 9. После достижения не- обходимого видимого экстракта пиво отделяют от основной массы дрож- жей и направляют на дображивание и созревание в герметически закрытом аппарате 10. Исследование биотехнологических процессов пивоварения на модель- ных мини-пивоварнях позволит; - использовать не только стандартные показатели хмеля, но и более сложные, мобильные факторы его качества, подбирать оптимальные спосо- бы переработки хмеля и его препаратов, который будет способствовать ин- тенсификации разработки новых сортов хмеля и оптимизации соотноше- ний наиболее значимых показателей качества хмеля и его препаратов; - изготавливать разнообразные оригинальные сорта пива с заданными органолептическими свойствами, исследуя и внедряя в производство но- вые виды сырья; - мобильно отрабатывать технологии новых сортов пива с минималь- ными затратами по заказу больших предприятий с подбором рациональных схем и управлением технологией; - использовать нетрадиционное сырье (тритикале, бобовые культуры и др.) для производства пива профилактического и оздоровительного на- значения.
Технология пищевых продуктов 609 Рис. 27.5. Аппаратурно-технологическая схема модельной пивоварни: заторный аппарат; 2,5,8 — насосы; 3 — фильтрационный аппарат; 4 — сусловарочный аппарат; 6 — отстойник; 7 — двухсекционный теплообменник; 9 — бродильный аппарат; 10 — аппарат для дображивания пива 39-8-913
610 Раздел 27 § 27.9. Инновационные технологии солода Основными факторами, определяющими экономные затраты энергети- ческих и материальных ресурсов и отсутствие нежелательных токсичных соединений в целевом продукте солодового производства, являются техни- ческий уровень отрасли, применяемая технология, способы подготовки су- шильного агента и кондиционированного воздуха, а также степень исполь- зования вторичных теплоэнергетических ресурсов и отходов производства. Удельные затраты сырья, тепловой и электрической энергии прямо зависят от организации производства, соблюдения оптимальных режимов приме- няемой технологии, технического состояния оснащения, уровня механиза- ции и автоматизации технологических процессов. Солод как основное растительное сырье для производства нива, кваса и концентратов лечебно-профилактического назначения не должен содержать нитратов, канцерогенных и токсичных веществ, радионуклидов и тяжелых металлов, пестицидов и других вредных для человека химических веществ. Самым экономным способом сушки солода является использование контактных теплогенераторов, в которых атмосферный воздух смешивается с продуктами сгорания природного газа и в виде сушильного агента поступает на сушку. Но в таком сушильном агенте в большом количестве содержатся оксиды азота, образующие в солоде канцерогенные соединения — нитроза- мины. С целью оптимизации режимов горения, что обеспечит минимальное образование оксидов азота, полноту сгорания и стабильность сушки, в На- циональном университете пищевых технологий разработана установка, ко- торая позволяет вводить в теплогенератор дополнительный воздух, тем са- мым способствуя снижению температуры горения и значительному уменьшению образования оксидов азота. Разработанный для сушки солода теплогенератор, обеспечивающий низкое содержание оксидов азота в сушильном агенте, представляет собой камеру горения, на входе которой размещена керамическая решетка с отверстиями диаметром 1,5 мм и живым сечением 25%. Горение смеси происходит на ре- шетке с избытком воздуха ан = 1,6... 1,8, после чего продукты горения разбав- ляются свежим воздухом до температуры сушильного агента 50...80° С. Высокоэффективная тепловентиляционная система сушки солода, раз- работанная в Национальном университете пищевых технологий, включает солодосушилку, теплообменник-утилизатор теплоты отработанного агента, теплогенератор, вентилятор и средства автоматизации. В системе предусмотрена рециркуляция сушильного агента (для суши- лок периодического действия), благодаря чему достигается высокая сте- пень насыщения сушильного агента влагой и смешивание продуктов сгорания
Технология пищевых продуктов 611 с отработанным сушильным агентом, чю повышает его тепловой потенциал перед теплообменником. Во время работы в сис теме контактного теплогене- ратора достигается дополни тельный .)(|)(|)екг снижения концентрации нит- ро.заминов 15 солоде, благодаря снижению потерь газа и применению тепло- обменника-утилизатора. Концентрация оксидов а.зога в сушильном агенте' значительно ниже, по сравнению с концентрацией, предусмотренной Гос- стандартами. Экономии тепло ты во время сушки солода можно достичь также за счет оп- тимизации п автоматизации процесса сушки, рационального выбора способа обогревания, утилизации теплоты отработанного сушильного агента и дымо- вых газов, рационального проведения процесса сушки, а также использования нетрадиционных источников энергии (биогаза и ветра) и снижения потерь теплоты в окружающую среду посредством стенок аппарата и помещений. Выход теплоты в окружающую среду через поверхность сушилки зависит от качества теплоизоляции и продолжительности сушки. Эффективная теп- лоизоляция всех поверхностей сушильного агрегата и сокращение общей про- должительности сушки приводят к значительному уменьшению этих потерь. Отличительной конструктивной особенностью сушилки со вторичным использованием теплоты является наличие стеклянного теплообменника, ко- торый обладает высокой коррозийной стойкостью и отличается низкой сто- имостью. Свежий воздух, нагнетаемый вентилятором в зоне сушки солода, предварительно нагревается в стеклянном теплообменнике, а затем посту- пает в калорифер или теплогенератор, где доводится до нужной температуры. Отработанный сушильный агент вентилятором подается из сушилки в стек- лянный теплообменник, в котором за счет конденсации пара подогревается свежий воздух, и только после этого выбрасывается в атмосферу. При реку- перации выделяется конденсат, который собирается в сборники и может быть использован для потребностей завода. Стеклянные теплообменники дают возможность сократить затрату топли- ва на 30..,35%, а срок их окупаемости не превышает двух лет. Теплообмен- ники и режим их работы разработаны в Национальном университете пище- вых технологий. Важное значение в экономии теплоты имеет оптимизация режимов сушки солода. Как критерии оптимальности следует рассматривать минимальные удельные энергозатраты и высокое качество целевого продукта. Оптимальный режим сушки солода в сушилках периодического действия предусматривает увеличение расхода сушильного агента в начале и в сере- дине сушки и медленное повышение его температуры. В химической фазе, когда идет выдержка высушенного солода при высокой температуре, при- меняется рециркуляция сушильного агента, что позволяет экономить значи- тельное количество теплоты. 39’
612 Раздел 27 Использование отработанною сушильного агента в солодосушилках пе- риодического действия или аппаратах большой единичной мощности более эффективно, если он направляется в третьем и четвертом периодах сушки в камеру со свежепророщенным солодом, где процесс сушки только начина- ется. При этом достигается экономия теплоты 20...30%. Более интенсивное снижение влажности и экономия теплоты достига- ется в режиме импульсной подачи сушильного агента, который дает возмож- ность экономить до 40% энергозатрат на этапе сушки, по сравнению с обыч- ным режимом. Одним из путей] экономии топлива и электроэнергии является использо- вание энергии солнца и ветра. Применение солнечной энергии для сушки солода особенно перспективно в южных районах страны. Наиболее в систе- мах теплоснабжения и сушки солода распространены плоские солнечные коллекторы, установленные неподвижно на крыше здания. Носителями по- лученной теплоты являются воздух и вода. В механизации трудоемких процессов в солодовом производстве с целью экономии электроэнергии наиболее эффективен механический способ вну- треннего заводского транспортирования сырья, солода и отходов, так как использование пневмотранспорта характеризуется высоким удельным по- треблением электроэнергии. Для экономии теплоты и снижения удельных затрат топлива на единицу целевого продукта на предприятии целесообразно устанавливать рядом две и более сушилок, в которые последовательно направляется сушильный агент из одного агрегата (где происходит термическая обработка солода) в другой (где происходит обезвоживание свежепророщенного солода). Важным фактором снижения энергозатрат и трудовых затрат, повышения производительности и улучшения качества солода является разработка и внедрение систем автоматического управления функциональными схема- ми солодосушилок с помощью микропроцессорной техники и компьютеров. В процессе производства солода образуются такие вторичные ресурсы, как зерновые отходы, полученные в результате очистки и сортировки зер- на, сплав зерна (во время его мытья), солодовые ростки (во время обработ- ки солода), отходы от полировки солода и др. Зерновые отходы, сплав, со- лодовые ростки и отходы от полировки солода, которые составляют свыше 90% от общего количества отходов, желательно направлять на комбикормо- вые заводы или непосредственно на корм скоту. Создание безотходной технологии солода должно быть нацелено, глав- ным образом, на снижение объема очищаемых сточных вод в современных биологических установках повторным использованием. Вода после замачива- ния ячменя содержит биологически активные вещества, а также разные вита- мины. Все это дает возможность использовать ее при производстве кормов.
Технология пищевых продуктов 613 Ускорение наращивания мощностей в Украине для обеспечения пиво- варения солодом связано с успешным решением пробном по выращиванию отечественных пивоваренных ячменей с высокой ферментативной актив- ностью, экстрактивностью и растворимостью. Для Украины экономически невыгодно развивать производство нива, ориентируясь на закупку пивоваренного ячменя у иностранных фермеров, а целесообразнее выращивать его у себя в стране и перерабатывать на солод. Для решения вопросов интенсификации технологических процессов в пи- воварении необходимы ресурсосберегающие технологии пивоваренного со- лода с использованием нетрадиционных видов сырья. Это — шестирядный ячмень, тритикале, кукуруза, сорго, бобовые культуры и т. и. § 27.10. Инновационные технологии ферментных препаратов В биотехнологии ферментных препаратов на уровне генной инженерии в мире за последнее время произошла настоящая революция, которая оказала большое влияние на развитие ферментной промышленности. Генная инже- нерия дала возможность производителям ферментных препаратов разрабаты- вать и выпускать большое количество практически всех ферментов, неза- висимо от их происхождения. Известно, что генетическая информация сохраняется в хромосомах в виде дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК), которая имеет двухспиральную структуру. В этой молекуле генетическая информация сохраняется в виде ли- нейной последовательности. Например, линейная запись из 1200 букв, которая помещается в индивидуальном гене, может быть переведена в цепь из 400 ами- нокислот, которые составляют соответствующий ферментный генетический код расшифровки. Остается только разобраться, как аминокислотная цепь не- произвольно входит в чрезвычайно сложную структуру активного фермента. В наше время открыты ограниченные ферменты (рестриктазы), на которых базируется генная биотехнология. Рестриктазы разрезают ДНК в нескольких специфических участках, что дает возможность выделить отдельные гены, ко- торые в сумме дают не больше 0,1% ДНК, помещающихся в хромосоме. Используя ферменты-липазы, соединяющие фрагменты ДНК, полученные с помощью рестриктаз, один соответствующий ген можно встроить в мини- хромосомы (плазмиды), а потом перенести в новую клетку, где новая комби- нация генплазмида может прижиться как новая полученная единица. Так происходит клонирование (образование идентичных потомков — клонов неполовым размножением). В результате клонирования появляются попу- ляции клеток или организмов с одинаковым набором генов (генотипов).
614 Раздел 27 Клонирование бактерии происходит в процессе простого деления кле юк, а растении в процессе вегетативного размножения ( к, 1\ бня. корневи- ща, побега и др.). Клонирование используется для решения многих теоретических и прак- тических задач биологии, сельского хозяйства и медицины, благодаря кло- нированию, удается сохранить особенности сортов культурных растений, выращивать новые растения из культивированных клеток. В 1960 г. разработаны методы, которые дают возможность клонировать высших животных. В 1997 г. в Англии сделано первое исследование овцы Долли путем пересадки ядра соматичной клетки в безъядерную яйцеклетку, а потом культивирование ямбриона с последующей пересадкой в организм названной матери. В результате проведения таких биологических процес- сов в 1998 г. овца Долли родила полноценное потомство. Этот опы т доказал возможнос ть получения животных с полной характе- ристикой, которая удовлетворяет требованиям человека. Если раньше считалось, что применение методов клонирования каса- тельно человека связано с проблемами морального и религиозного порядка (ЮНЕСКО в 1997 г. запрещено клонирование человека), то в 2000 г. анг- лийский парламент разрешил проводить аналогичные исследования в пре- делах своей страны. Актуальной в производстве ферментных препаратов промышленности является проблема предусмотрения изменений в генетическом коде фер- мента для улучшения его каталитической способности. Для этого нужно установить свойства фермента — его специфичность и стабильность, зави- симость от pH среды и температуры; как только фермент с необходимыми свойствами нашли, микроорганизм, который его продуцирует, вводят в культуру и идентифицируют. Потом у него вызовут мутации (изменения) с помощью химических или радиологических средств. Это делают для уве- личения выхода основного продукта и достижения быстрого роста куль- туры, а также для исключения образования нежелательных побочных про- дуктов. В дальнейшем, определяют оптимальные условия для ферментации и проверяют культуру на токсичность. Разработанный продукт в конце проходит инспекцию для получения разрешения на использование в про- мышленности. Появление генной инженерии и проведение компанией «Novo Nordisk» фундаментальных и прикладных исследований групп микроорганизмов Ba- cillus (бактерии), Aspergillus (грибы) и Saccharomyces (дрожжи) дали воз- можность значительно изменить характер производства ферментных пре- паратов. Новые микроорганизмы быстро растут и дают большой выход ферментов, которые имеют высокую степень чистоты и свободны от неже- лательных примесей.
Технология пищевых продуктов 615 Следует отмстить, что в ближайшее время ферменты помогут человечеству защитить окружающую среду, сохранить естественные ресурсы, очистить сточные воды предприятий пищевой промышленности и. тем самым, увели- чить срок жизни человека. Для рационального и аффективного использования ферментных препа- ратов необходимо проводить их иммобилизацию, то есть закреплять на во- донерастворимой основе или включать в полупроницаемую мембрану за счет химических связей. Это даст возможность многократно использовать высокую активность ферментных препаратов и перевести технологические процессы в пищевой промышленности на непрерывные режимы. § 27.11. Инновационные технологии мяса и мясных продуктов Здоровье человека в значительной мере определяется качеством и сбалан- сированностью продуктов, которые он потребляет. Роль мяса и мясных продуктов в питании человека определила значение технологии производ- ства мясных продуктов в обеспечении широкого ассортимента продукции высокого качества и пищевой ценности с гарантированной безопасностью для потребления и обеспечения нормальной жизнедеятельности человека. Усовершенствование существующих и создание новых технологий должно быть направлено также на рациональное и комплексное использо- вание сырьевых ресурсов, энергосбережение, создание безопасных условий работы и предотвращение контаминации (обсеменения) продуктов живот- ного происхождения болезнетворными микроорганизмами. Технологические схемы переработки крупного рогатого скота должны быть пересмотрены с учетом санитарно-гигиенических требований относи- тельно изготовления мяса. Экспертами ВООЗ определено, что наибольшая опасность и возможность обсеменения поверхности туш во время перера- ботки КРС, имеет место во время убоя, снятия шкуры и удаления внутрен- ностей. Использование современного технологического оборудования и тех- нологии оглушения, убоя, обескровления, забеловки шкур и снятие их при помощи современных шкуросъемочных машин позволяют значительно сни- зить уровень микробного обсеменения мяса. Размораживание зон убоя жи- вотных, снятия шкур и разборки туш с изоляцией помещений для обработ- ки кишечного и жирового сырья, субпродуктов, технического сырья и т. п. позволяет получать продукцию с высокими санитарно-гигиеническими по- казателями. Основным источником контаминации туш свиней является желудочно- кишечный тракт. Современные технологии требуют после обескровливания
616 Раздел 27 и мытья туш с использованием машин типа ФМД тепловую обработку-ошпа- ривание осуществлять в висящем состоянии методом распыления на туши ГОрЯЧС11 ВОДЫ. Использование современного моющего и дезинфицирующего оснащения и инструмента с фильтрацией воздуха, микрофлора которого загрязнена водной пылью, также создает новый «экологически чистый» способ перера- ботки убойных животных и птицы. Ветеринарно-санитарные правила гигие- ны убоя и переработки животных и птицы должны быть усовершенствова- ны с учетом рекомендаций и документов Всемирной организации ФАО/ВОЗ по стандартизации продуктов питания. Современные технологии позволяют более полно использовать для пище- вых целей кровь, субпродукты IS-категории. Использование электростимуля- ции во время убоя оказывает содействие ускорению процессов созревания мяса и предупреждает возможности возникновения мяса с недостатками DFD. В колбасном производстве особое внимание отводится разработке тех- нологий комбинированных мясорастительных колбасных изделий, паште- тов, субпродуктовых колбас и т. п. С целью эффективного использования сырья и уменьшения затрат рабоче- го времени широко используют комбинированные способы разборки полутуш: наиболее ценные части — для производства кусковых мясопродуктов, высоко- качественных колбасных изделий, а остаток мяса жилуется на один сорт. В технологиях производства вареных колбас и изделий из соленого мяса широко используются комбинированные функциональные смеси, которые позволяют повысить влагосвязывающую способность мяса, цветообразова- ние, сочность и укрепить структуру изделий. Использование современных колбасных оболочек с высокими барьерными свойствами позволяет увели- чить срок хранения колбас в 2...3 раза. С целью интенсификации процессов соления мяса современные техно- логии предусматривают шприцовку мяса с использованием многоигольча- тых инъекторов и массирования сырья, которое позволяет сократить срок соления мяса в 4...5 раз. Для ускорения процессов сушки сырокопченых и сыровяленых колбас разработаны технологии с добавлением к фаршу бактериальных заквасок. В современных технологиях изготовления консервов удаление воздуха из банок перед герметизацией осуществляют с использованием водного па- ра. Разработаны технологии стерилизации мясных консервов в роторных автоклавах с использованием высоких температур (135...140° С), что разре- шает существенно повысить качество консервов и эффективность исполь- зования оборудования. При производстве полуфабрикатов, колбасных изделий, мяса используют многослойные пленочные барьерные упаковочные материалы. Использование
Технология пищевых продуктов 617 разработанных технологий упаковки мясной продукции в пакеты с вакуум- мированием или с использованием смеси инертных газов значительно улуч- шает санитарно-гигиенические условия и увеличивает срок хранения мяса и мясопродуктов. Для дальнейшего развития мясного производства, в целом, необходимо стимулировать развитие птицеводства, свиноводства, выращивание боль- шого рогатого скота и достичь в мясном хозяйстве пропорций, которые отве- чают европейским стандартам. Существенному увеличению производства мясной продукции будут спо- собствовать: - создание торгово-кредитной корпорации для нормализации рынка скота и птицы; - государственная поддержка национальной ассоциации «Укрмясо» с це- лью оптимизации системы «выращивание скота — мясокомбинат — реализа- ция мясопродуктов», исходя из установленных для населения рыночных цен; - предоставление предприятиям мясной промышленности всех форм собственности льготных кредитов для расчетов за сырье; - увеличение таможенной пошлины до 70% на ввозную мясную про- дукцию; - разработка и внедрение новых технологий и высокоэффективного обо- рудования. Проблема обеспечения населения мясом в Украине не будет разрешена без развития индустриального птицеводства, объем которого нужно увели- чить в несколько раз, а проблема развития птицеводства заключается в про- изводстве высококачественных кормов. Наиболее рентабельной продукци- ей сельского хозяйства в стране и основной составной комбикормов для птицы является зерно. Увеличение валового сбора зерна в Украине может оказать содействие развитию индустриального птицеводства. Для возрождения отечественного птицеводства нужно модернизировать производство, внедрить современную импортную технику и отечественную технологию. А государство, в дальнейшем, должно оказывать содействие соз- данию общих предприятий с известными иностранными фирмами по про- изводству оборудования для птицефабрик, птицеплеменных и комбикормо- вых предприятий. Особое значение имеет разработка высококачественных пищевых про- дуктов с гарантированным содержанием питательных веществ широкого спектра. При этом важную роль играет привлечение новых источников био- логически активных веществ к пищевому рациону дрожжевых добавок, по- лученных микробиологическим синтезом. С целью включения в мясные про- дукты дрожжевых добавок, полученных из хлебопекарных дрожжей, в Киевском национальном торгово-экономическом университете проведены
618 Раздел 27 комплексные исследования, в результате ко торых выявлено высокое содер- жание белков, минера. 1ьных вещее! в и ви таминов в дрожжевых клетках. Иа новые виды мясных консервов, фарш сосисочный «Новый» и паштет «Каштан» канд. техн, наук С. В. Козаченко утверждена нормативная доку- ментация. Одними из наиболее ценных пищевых продуктов, которые пользуются боль- шим спросом у населения, являются колбасные изделия. Но в связи с сокра- щением поголовья большого рогатого скота, свиней и птицы, в последние годы объемы производства мяса и мясопродуктов в Украине значительно уменьшились. Вместе с тем, в Украине есть большие резервы белкового сы- рья, которое можно использовать для увеличения объема производства колбас и повышения их биологической и нишевой ценности. Это привлечение к пищевому балансу белков колбасных изделий молочного и растительно- го сырья — нежирного молочного и молочно-соевого творога. Замена части мяса творогом не сказывается отрицательно на стойкости к сохранению мясных изделий. Социально-экономические расчеты свиде- тельствуют, что замена части мяса сырья белковыми компонентами дает возможность получать продукцию невысокой стоимости и высокого ка- чества. Разработчики - канд. техн, паук А. А. Самойленко и академик В. Ю. Мицык (Киевский национальный торгово-экономический универ- ситет). В целом, среди важнейших перспективных задач особое место занимает обеспечение населения страны рациональным питанием с достаточным ко- личеством белков, жиров, углеводов, биологически активных веществ и ми- неральных соединений. В последнее время в Украине сложилась такая экологическая обстановка, в результате которой ухудшился рацион питания и, как следствие, распро- странились различные заболевания (у каждого третьего жителя Украины выявлено уменьшенное содержание гемоглобина в крови). Одним из направ- лений решения этой проблемы является применение нетрадиционных же- лезосодержащих видов сырья — продуктов переработки крови забойных животных (пищевой альбумин). Применение пищевого альбумина в комп- лексе с растительными компонентами (зародыши пшеницы, мука из сои и т. п.) будет оказывать содействие решению проблемы обеспечения населе- ния полноценным питанием. Чтобы организм человека максимально использовал белок, нужно полное его расщепление под воздействием ферментов желудочно-кишечного трак- та, поскольку через стенку кишечника в нормальных условиях всасываются только аминокислоты и отдельные полипептиды, а нерастворенный белок не усваивается. По современным представлениям, биологическая ценность белков зависит не только от количества и качества аминокислотного состава,
Технология пищевых продуктов 619 но и от скорости их переваривания ферментами желудочно-кишечного трак- та. Скорость переваривания бочков в желудочно-кишечном тракте чрезвы- чайно важный фактор биологической ценности нишевых продуктов. Чтобы определить атакуемость белков протеолитическими ферментами в составе таких продуктов, как гороховая крупка, наста из гороховой круп- ки, гороховый белковый концентрат (ГБК), паста из ГБК и вареные колба- сы, в состав которых входит паста из ГБК, использовали метод Искровско- го (разработчик доктор техн, наук М. Клименко). Основа метода это ферментативный гидролиз в условиях, в которых доступность а такованных пептидных связен! определяется не только свойст- вами белка, но и дополнительными факторами, связанными со структурой и химическим сос тавом пищевого продукта. Гидролиз проводили в специальном приборе, который обеспечивает беспрерывное перемешивание и диализ; продукты расщепления определя- ли микроэкспрессными методами для одновременного анализа большого количества проб. При денатурации белка молекула его разворачивается, а это приводит к резкому ускорению ферментации, вследствие упрощения доступа фер- ментов к иентидным связям. ГБК и паста перевариваются лучше, чем горо- ховая крупка и наста из крупки. Это объясняется тем. что технология ГБК и насты из него предусматривает такие процессы, как этанольная экстрак- ция и влажно-термическая обработка, а это служит причиной денатурации белка и ускорения переваривания протеазами этих продуктов. На основе результатов исследований ГБК, пасты из ГБК, комбинированных вареных колбас с использованием гороховой пасты из ГБК сделан вывод, что комбинированные вареные колбасы, изготовленные с использованием горохо- вой пасты из ГБК, по степени переваримости не уступают продукту, изготовлен- ному полностью из мясного сырья. Доказана целесообразность использования гороховой пасты для создания продуктов с высокой пищевой и биологичес- кой ценностью для удовлетворения потребностей разных слоев населения. Предприятия и научно-исследовательские учреждения на современном этане развития мясной промышленности, в основном, работают над интенси- фикацией производственных процессов, расширением ассортимента и усо- вершенствованием технологии комбинированных мясопродуктов с улучше- нием функциональных свойств многокомпонентных фаршевых систем. В НУПТ установлено влияние режимов запекания при разных входных факторных характеристиках модельных фаршей на функционально-техно- логические свойства мясорастительных фаршей с низким содержанием жи- ра. В результате проведенных опытов было выявлено, что сухой животный белок в условиях низкотемпературной гидратации имеет низкие функцио- нальные показатели, по сравнению с белковым стабилизатором, полученным
620 Раздел 27 непосредственно п.з свиной кожицы при соответствующих процентах вве- дения водной фазы в основное сырье. Кинетика стабильного кондуктивного прогревания .модельных комби- нированных фаршей практически не зависит от количества добавленной водной фазы, которая характерна для вареных колбас и мясных хлебов, из- готовленных по классическим рецептурам. Полученные результаты следует использовать в мясной промышленно- сти при оптимизации условий прогревания мясных хлебов, которые содер- жат животное и растительное белоксодержащее сырье. Особое внимание в мясной промышленности отводится улучшению ка- чественных показателей мясных изделий. В этом направлении научными работниками НУПТ (Н. Осейко, И. Старшинский, Г. Гончаров) разработана фосфатная смесь, которая повышает стойкость мясных систем к окисле- нию, стабилизирует содержание ненасыщенных жирных кислот в готовых мясных изделиях и улучшает качественные показатели. На срок хранения колбас существенным образом влияют химические преобразования, обусловленные изменениями в веществах липидной приро- ды вследствие гидролитических окислительных процессов. Известно, что стабильного качества вареных колбасных изделий при хранении достигают улучшением технологических процессов, режимов и условий хранения. Кроме того, использование разных пищевых добавок и антиоксидантов по- ложительно влияет на торможение гидролитических и окислительных из- менений в липидах, поскольку эти процессы чувствительны даже к незна- чительным добавкам веществ-ингибиторов. Учеными НУПТ в результате проведенных теоретических и эксперимен- тальных исследований установлено, что добавление смеси фосфатной (СФ) и, в особенности, пищевых композиций при изготовлении фарша вареных колбас оказывает содействие стабильному содержанию линолевой и лино- леновой кислот в готовом продукте в процессе хранения, которое объясня- ется выраженным антиоксидантным действием разработанных добавок. Разработанная пищевая композиция имеет более выраженные анти- окислительные свойства, чем отдельная фосфатная смесь. Это объясняется тем, что новая пищевая композиция, кроме разработанной фосфатной сме- си, содержит ингредиенты-антиоксиданты, главным образом аскорбиновую кислоту. Она не только оказывает содействие цветообразованию и сниже- нию остаточного содержания нитрита натрия, а и проявляет антиокисли- тельное действие на мясную систему. Глютамат натрия, усиливающий вку- совые ощущения, тоже действует как антиоксидант, тормозит окисление липидов в готовой продукции. Таким образом, новые фосфаты смеси как по отдельности, так и в составе пищевой композиции, повышают стойкость мясных систем к окислениям,
Технология пищевых продуктов 621 оказывают содействие уменьшению содержания продуктов окисления в гото- вых мясных изделиях и значительно улучшают их качественные показатели. Сегодня особое значение приобретает углубленная переработка вторич- ного белоксодержащего сырья и изготовление белковых препаратов расти- тельного и животного происхождения, существует проблема переработки отходов колбасного производства, в частности свиной кожицы — коллаген- содержащего сырья, которое составляет 4-5% от массы туши. Ученые НУПТ М. Клименко, В. Пасичный и другие исследовали возмож- ность использования свиной кожицы в виде белкового стабилизатора для производства мясных паштетов и паштетных консервов с бета-каротином. Результаты исследования степени разваривания коллагена в паштетных массах показали, что в готовых изделиях после стерилизации коллаген раз- варивается на 74%. Определен оптимальный состав белкового стабилизато- ра на основе свиной кожицы. Исследование степени перетравленности белков паштетов показывает, что на пепсиновой стадии способность к ферментативному гидролизу немного лучше у вареных паштетов, чем у запеченных. Надежность в санитарном отношении — это важный показатель качества пи- щевых продуктов. Микробиологические исследования разработанных паштетов доказывают, что они отвечают требованиям промышленной стерильности. § 27.12. Инновационные технологии кондитерских изделий В объединение украинских кондитерских предприятий ЗАО «Укркон- дитер» входит 28 предприятий кондитерской отрасли, на которых, с одной стороны, повышается качество продукции, а с другой, — повышается и ее се- бестоимость в связи с ожидаемым подорожанием газа и сырья. На повышение цен продукции наибольшее влияние оказывает подорожа- ние газа, поскольку его доля в себестоимости кондитерских изделий состав- ляет около 3%. Но главной в повышении себестоимости продукции является «сахарная проблема». Сахар — сырье номер один для производства конди- терских изделий, особенно сахаристых. ЗАО «Укркондитер» все же прогнозирует рост производства кондитер- ских изделий на уровне 5% — примерно до 1,050 млн тонн. Только в 2005 г. производство кондитерских изделий в Украине составило 998,7 тыс. тонн, что на 6,3% превышает показатель 2004 г. Все это говорит о том, что этой отрасли нужны новые энерго- и ресурсо- сберегающие технологии, которые позволили бы снизить себестоимость и по- высить качественные показатели конечных продуктов.
622 Раздел 27 Проблемы, связанные с неблагоприятной экологической ситуацией в Украине, требуют обеспечения населения высококачественными нише- выми продуктами сбалансированного химического состава. Кондитерские изделия занимаю! весомое место в производстве таких пищевых про- дуктов. Недостаточное количество в пищевых продуктах витаминов и микро- элементов приводи т к снижению физической и умственной трудоспособности человека и сопротивления к разным заболеваниям. Кроме того, усиливает- ся отрицательное воздействие на организм неблагоприятных экологических условий и нервно-эмоциоиалыюго напряжения и стресса. Очень опасным для здоровья человека является сахарный диабет — наиболее распростра- ненное эндокринное заболевание во всем мире. Количество больных состав- ляет 4% от общего числа населения планеты, а в Украине на 1 января 2001 г., количество больных сахарным диабетом составляло примерно 1 млн чел. Причиной этой тяжелой болезни является употребление традиционного носителя сладкого вкуса кондитерских изделий. Вот почему в первую оче- редь в кондитерской промышленности нужно использовать сахарозамени- тели и подсластители. Таким образом, одной из актуальных проблем в кондитерской промыш- ленности является разработка и внедрение технологии и рецептуры новых изделий с высокими качественными, органолептическими и физиологиче- скими показателями лечебно-профилактического назначения. Для повышения пищевой ценности и улучшения органолептических показателей состав кондитерских изделий в основном нужно обогащать био- логически активными веществами и минеральными соединениями из рас- тительного сырья. К сожалению, фруктовые и ягодные порошки как добав- ки к кондитерским изделиям еще не нашли широкого применения в общественном питании, несмотря на то, что технологий кондитерских из- делий с использованием порошков из фруктов и ягод разработано много. Доктор техн, наук М. И. Обычный и канд. техн, наук А. Т. Ратушснко (Киевский национальный торгово-экономический университет) исследова- ли и установили пищевую биологическую ценность и технологические свойст- ва яблочного порошка. На базе этих исследований разработана технология ис- пользования яблочного порошка в составе пищевых композиций. Яблочные порошки содержат все компоненты исходного сырья (яблок). Технология пре- дусматривает рациональное количество добавки порошка для бисквита — 10%, для пряников — 10%, для сливочного крема — 20%. Известно, что большая часть энергии, необходимой для жизнедеятельнос- ти человека, поступает с углеводами. После поступления в организм сложные углеводы в результате ферментации превращаются в глюкозу и фруктозу, ко- торые через стенки желудочно-кишечного тракта попадают непосредственно
Технология пищевых продуктов 623 в кровь. Поэтому вопрос замены разных видов сахара веществами, в состав которых входит глюкоза и фруктоза, остается особенно актуальным. Основными нишевыми продуктами, которые обеспечивают организм че- ловека углеводами, являются хлебобулочные и конди терские изделия. Как сырье в производствах этих продуктов используют крахмальную патоку, ко- торую получают кислотным гидролизом крахмала из кукурузы. Известно, что кислотный гидролиз имеет ряд недостатков: гидролизаты низкого каче- ства, в связи с наличием в них продуктов реверсии и термического распада углеводов, белковых, а также минеральных примесей, полученных в ре- зультате нейтрализации кислоты после гидролиза. Для повышения качества конечного продукта применяется способ фер- ментативного гидролиза крахмала, зерновых культур и получение нового полуфабриката — крахмальной патоки-экстракта. Такая технология дает воз- можность обогатить патоку-экстракт такими полезными веществами, как аминокислоты, витамины, микро- и макроэлементы и т. п. Таким образом, кондитерские и хлебобулочные изделия будут иметь в своем составе пита- тельные вещества. Технология патоки-экстракта из зерновых культур разра- ботана специалистами Национального университета пищевых технологий. Актуальной проблемой кондитерской промышленности является также продолжение срока хранения изделий без снижения их качественных пока- зателей. Это разработки характеризуются использованием антиоксидантов и экологически чистых консервантов. Для каждой группы кондитерских из- делий необходим научно обоснованный подбор упаковочных материалов. Новые и усовершенствованные технологии кондитерских изделий долж- ны характеризоваться высоким энергосбережением, использованием нетра- диционного сырья и биологически активных добавок, оптимизацией и ком- пьютеризацией технологических процессов. Все работы по созданию новых кондитерских изделий с применением различных обогатителей проводятся под руководством известного ученого в этой области, доктора техн, наук, проф. А. Н. Дорохович. Сегодня нужны сахарозаменители нового поколения. Фруктоза, ксилит и сорбит являются традиционными сахарозаменителями, которые нашли применение в производстве кондитерских изделий для больных сахарным диабетом. Появились на рынке новые сахарозаменители. Наибольший инте- рес представляют изомальт, лактитол, мальтит и др., которые пока в произ- водстве кондитерских изделий не используются. В Киевском национальном торгово-экономическом университете сов- местно с Национальным университетом пищевых технологий проводится научно-исследовательская работа по установлению возможности исполь- зования новых сахарозаменителей в производстве мучных кондитерских изделий: печенья, пряников, кексов, тортов и пирожных.
624 Раздел 27 Важное .место в производстве конди юрских изделий занимают подслас- тители. В ходе многочисленных научных псе.юдований бы. ia доказана нс толь- ко их безопасность для здоровья, но и выявлен ряд важных свойс тв, позволя- ющих говори ть о том, ч то иоде, iaci июли полезны: они Tie содержат калорий, не влияют на уровень инсулина в крови, не разрушают зубную .эмаль. Такие подслас тители, как Свит-200, Свит-200А, СвпТ-200АА, Свит-350 и др. выпус- кает компания «Лев» - представитель российского концерна «World Market» в Украине. Производство и применение в кондитерской промышленности сухого пек- тина — чрезвычайно актуальная проблема для пищевой и перерабатывающей промышленности. Естественный полимер пектин один из незаменимых компонентов в про- изводстве кондитерских и хлебобулочных изделий. Благодаря своим комп- лексообразующим свойствам, пектин как радиопротектор и детокспкат ши- роко используется также и в медицине. Традиционно для производства пектина используют яблочное и цитрусо- вое сырье. Но на Украине его поч ти не вырабатывают, несмотря на то, что по- требности отечественной пищевой промышленности в пектиновых веществах составляют 150 т в год и полностью удовлетворяются за счет импорта. Технология пектиновых веществ предусматривает целый ряд тепло-массо- обменных процессов и химических преобразований. К ним, в первую очередь, относится гидролиз, который предусматривает экстрагирование пектиносо- держащего сырья, в процессе которого в кислой среде под действием ионов водорода происходит разрыв связей пектина с клеточной стенкой и диффузия молекул в экстракционную среду. Дальнейшее фильтрование пектинового экстракта и коагуляция пектина осуществляются с помощью водно-спирто- вых растворов. Коагулят промывают, высушивают на специальных сушилках и измельчают. В технологии пектина для создания кислой среды в основном использу- ют азотную и соляную кислоты, а поэтому готовый и промежуточные про- дукты необходимо тщательно очищать таким образом, чтобы применение минеральных кислот не приводило к значительной деструкции полимера, за- грязнению пектина продуктами частичного распада, а также к невозможнос- ти использования таких пектинов в лечебно-профилактических продуктах. Необходимым условием использования пектинов и пектиновых экстрак- тов в пищевых продуктах и медицине с лечебной целью является использо- вание в технологических процессах безвредных гидролизирующих агентов, благодаря которым можно получить высокий выход и качественные пока- затели конечных продуктов. К таким агентам относится лимонная кислота и электроактивизированная вода, которая является одновременно и гидро- лизирующим агентом, и экстрагентом.
Технология пищевых продуктов 625 Новую технологию пектина разработали ученые И У ПТ под руководством доктора техн, наук, проф. М. 11. Купчика. Элсктроактивизированную водную систему они предложили получать обработкой смягченной питьевой воды в электродиализных установках с биоиолярными мембранами. При этом электрическое иоле очищает воду от микроорганизмов. В результате экспериментальных испытаний в промышленных условиях был изготовлен жидкий пектиновый экс тракт, а из него методом спиртово- го осаждения — сухой пектин. Качественные показатели сухого пектина отвечают показателям, указан- ным в Государегвенных стандартах на яблочный пектин, а по желсобразу- ющей способности существенным образом превышают их. Пектин, полученный ио новой технологии, можно успешно использо- вать ii кондитерских изделиях и продуктах лечебно-профилактического на- значения. Стоимость такого пектина нс превышает 6 долларов США за 1 кг. Основными факторами для всех групп кондитерских изделий, опреде- ляющими потребительскую конкурентоспособность, являются качественные показатели продукта, его цена и безопасность на протяжении гарантийного срока хранения. При хранении любых кондитерских изделий изменяются в некоторой степени оргаиолеит ические, физико-химические и микробио- логические показатели. Сегодня главным критерием оценки качества кондитерских изделий яв- ляется органолептический показатель, изменение которого обусловлено сложными физическими, химическими, биохимическими процессами, про- исходящими в процессе хранения. Из множества этих процессов, происхо- дящих при хранении, выбирается один главный, доминирующий, который и будет определять гарантийный срок хранения. Ассортимент и характеристика кондитерской продукции очень разнооб- разны. Технология каждой группы изделий существенно отличается качест- вом используемого сырья, оборудованием и техническими процессами. Однако гарантийный срок хранения разных групп кондитерских изделий во многих случаях зависит от одного и того же доминирующего фактора. На- пример, технология шоколада, технология печенья, пралиновых конфет су- щественно отличается, а доминирующий фактор, определяющий гарантий- ный срок, у них одинаковый. К нему относится липидный комплекс. Другой пример — технология молочных или помадных конфет, пряников, мармела- да не имеет ничего общего, а доминирующий фактор, определяющий их срок хранения, одинаковый — это их десорбционная способность, от которой зависит процесс черствения изделий при хранении. Сохранность качествен- ных показателей таких разных кондитерских групп, как карамель, вафель- ные листы, зависит от одного и того же показателя - их сорбционной способ- ности поглощать воду из окружающей среды. 40 - 8-913
626 Раздел 27 Исходя из этого, для установления сроков хранения и возможности их продления необходимо знать химизм п механизм действия главного доми- нирующего фактора и находить пути его управления. Под руководством проф. А. Н. Дорохович группа ученых на первом эта- пе исследований рассмотрела возможность продления гарантийных сроков хранения кондитерских изделий!, доминирующим фактором которых явля- ется состояние липидного комплекса. Этот фактор зависит от способности жиров окисляться до самой разной степени. Если глубина окисления неве- лика, то изменяются органолептические показатели (запах, вкус) — это пи- щевая порча жира. При глубоком окислении изменяются физические и хи- мические способности жиров. Доказано, что под действием молекулярного кислорода на триглицери- ды появляются перекиси. Прогоркание жиров сопровождается процессами разрушения лсгкоокисляемых компонентов пищевых продуктов. Это вита- мины, особенно А и В, пигменты, некоторые ароматические вещества. Если в кондитерских изделиях содержится жир и водорастворимые витамины, то последние инактивируются прогорклым жиром. При хранении конди- терских изделий, содержащих значительное количество жира, кроме хими- ческого окисления, может быть биохимическое, которое происходит под дейст- вием ферментов липазы и липооксидазы. Таким образом, авторы сделали выводы: 1. Факторы, которые способствуют и ускоряют процесс окисления жиров: • высокая температура при хранении кондитерских изделий; • действие света; • действие перекисей, которые образуются при окислении жиров, фер- ментов и различных катализаторов (металлов меди, железа и марганца). 2. Факторы, которые задерживают процесс окисления жиров: • низкая температура хранения; • использование герметической упаковки из непрозрачных упаковоч- ных материалов; • снижение содержания кислорода в готовых продуктах; • использование антиоксидантов, синергистов антиоксидантов, инак- тиваторов проокислителей. В качестве антиоксидантов жиров лучше использовать природные анти- оксиданты (токоферолы, каротины, фосфолипиды, меланоиды, фенольные соединения, кунжут, какао-порошок, кофе, пряности, танины, зародыши пшеницы и кукурузы, порошок из моркови и другие). Действие антиоксидантов в химическом отношении сводится к тому, что они окисляются быстрее, чем жиры, вступая во взаимодействие со сво- бодными радикалами.
Технология пищевых продуктов 627 Значи тельно меньшую интенсивность окисления жиров печенья на фрукто- зе можно обьяснить тем. ч то в нем в большем количестве находя гея продукты реакции меланоидинообразования. которые имеют свойства антиоксидантов. Наилучшей способностью задерживать процесс черствения номадных кон- фет обладают хлебопекарные дрожжи, обеспечивающие сохранность конфет от черствения в течение 3,5 мес. Для предупреждения развития вредных микроорганизмов в процессе хранения кондитерских изделий разрешается использовать такие консерван- ты: сорбиновую, бензольную кислоты и их соли. § 27.13. Инновационные технологии крахмалопродуктов С каждым годом в мире производство крахмала увеличивается. Только за последние десятилетия мировое производство крахмала увеличилось бо- лее, чем в два раза. Уникальные способности крахмала как готового продук- та. так и сырья для получения модифицированных крахмалов различного назначения, сахаристых крахмалопродуктов и полимеров нового поколе- ния образовали его особую роль в экономике развитых стран. Сахаристые крахмалопродукты, полученные по технологии гидролиза крахмала, широ- ко используются в промышленности как подсластители и другие добавки. Из такого крахмала производится широкий ассортимент различных про- дуктов: кристаллическая глюкоза, различные виды крахмальной патоки, глюкозо-фруктозные сиропы, мальтодекстрины, модифицированный крах- мал и др. В Украине ассортимент сахаристых крахмалопродуктов сегодня огра- ничивается крахмальной патокой и кристаллической гидратной глюкозой. В нашей стране планируется производство только глюкозо-фруктозных сиропов, а распространенные в мире продукты ферментативного гидроли- за крахмала (мальтодекстрины) вообще не производятся. В последнее время в развитых странах мира произошли значительные из- менения в технологии крахмала и крахмалопродуктов: широко внедряются ферментные препараты, ионнообменные смолы, новые адсорбенты и др. Все это позволило увеличить выход продукции, улучшить ее качество и расширить ассортимент. Исходя из этого, самым актуальным для развития крахмалопаточной от- расли Украины является проведение комплексных теоретических и экспе- риментальных исследований с целью научного обоснования и разработки современных, высокоэффективных технологий сахаристых крахмалопро- дуктов для различных отраслей пищевой промышленности. 40*
628 Раздел 27 Все эти акт\а. шныс проб, юмы успешно решила док юр icxn. наук Е. В. I ра бонская (UN И Г). Они харакюризунися щкп.ми результатами: • на основе квантово-химических расчетов моделей кислотного и фер ментагивного гидролиза доказано влияние ряда физико-химических ком шшентов на кинетику разрежения крахмалов из кукурузы и картофеля: • получены математические модели ферментативного гидролиза крах- мала с помощью А-амилазы. ч ю дает возможное т ь установить оптимальные режимы в технологической схеме переработки крахмалосодержащего сы- рья на конечные высококачественные продукты с низкой себестоимостью: • научно обоснована и экснернмеп ыльно доказана интенсификация процесса ферментагивно! о i идро. ииа крахма. ia с помощью э. ick громагни i ного ноля низких частот. Применение злеклромагнитного ноля значитель- но (в 3 раза) ускоряю процесс разрежения крахмала и дает возможность уменьшить дозирование фермента на единицу продукт в два раза. • разработана технология новых сахаристых крахма.топродуктов на oi ново гидролизатов крахмала с испо.тьзованисм такого фрукгово-ягодного сырья, как фруктовая патока и глюкозная номада: • доказано, что обогащение гидролизатов крахмала биолошчио актив- ными веществами натуральных соков, зкетрактов и концентратов дает воз- можность получить новые продукты профилактического назначения (кон- феты, мармелад и др.): • разработана технология глюкозной помады с пектиновым концентра- том, которая рекомендуется для использования в производстве помадных конфет с целью повышения их биологической ценности: • разработана технология сахаристых сиропов из кукурузной крупки, установлены оптимальные условия ферментативного разрежения кукуруз- ного сырья и осахаривания очищенных гидролизатов с целью получения высококачественных сахаристых сиропов; • доказано, что применение электроискровой обработки суспензий ку- курузного крахмала приводит к выделению в раствор низкомолекулярных амилозных фракций, липидов и зольных соединений. Все это способствует увеличению скорости ферментативного гидролиза крахмала и повышению качественных показателей конечных продуктов. Все новые технологии крахмалопродуктов проверены в промышленных условиях на Звягипском и Нахаевском крахмальных заводах. Широкое внедрение новых технологий в производство позволит сни- зить себестоимость продукции на 63 грн на одной тонне патоки. Экономи- ческий эффект от внедрения способа разрежения крахмалосодержащего сырья только на одном предприятии мощнос тью — 70 т патоки ft сутки будет составлять 1,3 млн грн в год.
Технология пищевых продуктов § 27.14. Инновационные технологии пищеконцентратов, хлебопродуктов, комбикормов Одной из основных задач пищевой промышленности в области техноло гии хлебопекарных продуктов и пищеконцентратов является разработка ра- циональных технологии новых нишевых продуктов улучшенной 11ищевой и энергетической ценности с высокими органолептическими показателями. Iк'рсиективной технологией являе!ся использование высокотемпературной экструзии, которая обеспечивает существенную интенсификацию перера- ботки сельскохозяйственного сырья на готовые, с высокими качественными показателями, изделия. Доктор техн. наук. проф. В. М. Колбаса (Национальный университет пищевых технологий) научно обосновал применение экструзпйной техно- логии. которая дает значительный социально-экономический эффект и до- стигается заменой одним экструдером целого комплекса машин и механиз- мов. ч то в итоге определяет высокое качество конечных продуктов. Новые продукты повседневного и дне! ического назначения, произведенные но экструзпйной технологии, прошли клиническую апробацию и имеют ра- дпозащитные и лечебно-профилактическпе свойства. Коллективом Инсти- тута микробиологии и вирусологии ИАН Украины под руководством ака- демика Р. И. Гвоздяка были разработаны и внедрены в различные отрасли пищевой промышленности бактериальные экзополисахариды - ксампан и энпосан. Эти полисахариды положительно влияют на структурно-меха- нические свойства дрожжевое) теста и улучшают его качественные показа- тели. Кроме того, ксампан является перспективным загустителем в произ- водстве макаронных изделий для улучшения их органолептических показателей. Ксампан оказался настолько полезным как пищевая добавка, что с его применением разработана и предложена технология по 37 рецепту- рам кондитерских и хлебобулочных изделий. Хлеб всегды был одним из основных массовых продуктов питания, поэто- му над совершенствованием его технологии, ассор тиментом и улучшением качества постоянно работают научные работники и практики. Исходя из этого, актуальные проблемы в хлебопечении такие: - создание прогрессивных ресурсо-. энергосберегающих технологий хле- ба в условиях высокомеханизированных предприятий и пекарен; - техническое переоснащение хлебопекарной промышленности с заме- ной морально и физически устаревшего оборудования; - расширение сырьевой базы за счет использования нетрадиционного сырья тритикале и др. для производства продукции повышенной пищевой и биологической ценности;
630 Раздел 27 создание и внедрение в производство хлебобулочных изделий добавок оздорови! ел иного назначения, обогащен и ы х витаминами, минеральными веществами, ненасыщенными жирными кислотами, пищевыми волокнами еегественного происхождения и др.; - расширение выпуска продукции с добавками продуктов из сои, каль- цийсодержащего сырья, [3-каротина, порошков морских водорослей, йодо- содержащих продуктов; усовершенствование ассортимента ржано-пшенич- ных сортов хлеба; увеличение производства заварных видов хлеба, которые пользуются повышенным спросом у населения; - создание и внедрение композиций комплексных улучши ге.дей качес тва хлеба целевого назначения, которые вырабатываются из муки со сниженны- ми хлебопекарскими свойствамп; - широкое применение ферментов нового поколения с целью интенси- фикации технологических процессов, улучшения качества и продолжитель- ности сохранения хлебных изделий в свежем виде; - уменьшение потерь и затрат сырья на всех этанах технологического процесса, а также экономия энергоресурсов на единицу продукции; - обеспечение хлебопекарного производства высокоэффективными куль- турами молочнокислых бактерий и дрожжей; - разработка мероприятий ио предупреждению микробиологической пор- чи хлеба, заболевания картофельной болезнью, плесневения; - полное решение экологических проблем хлебопекарного производства, научно обоснованного контроля и учета выбросов и сбросов; - внедрение в производство техники и технологии по производству за- мороженных полуфабрикатов. Эта проблема за границей решается путем снаб- жения тестовых заготовок в замороженном состоянии с дальнейшим выпе- канием их в сети питания населения; - обеспечение пекарен ускоренными технологиями хлебных изделий. Для внутренних потребностей населения в год необходимо 6,5 млн т зер- на, для потребностей животноводства — 16,5 млн т, для посевного материа- ла — 2,8 млн т, то есть всего около 26 млн т (без учета переработки зерна на спирт). Важным фактором в эффективном использовании зерна является его сохранение. Для этого существуют зернохранилища — элеваторы. При нынеш- ней средней загрузке 28% от номинальной мощности большинство элеваторов в Украине работают ниже уровня рентабельности и являются убыточны- ми. В случае оптимальной организации загрузки элеваторов себестоимость их услуг не будет превышать 4 долл./т в год. Для рационального использования элеваторов нужно из их общего коли- чества выделить две трети, которые могут быть оптимально загружены, ос- тальные следует полностью остановить и законсервировать.
Технология пищевых продуктов 631 Внутренняя потребность в муке составляет около 7,0 млн т в год. В Укра- ине насчитывается 195 мукомольных предприятий с обшей загруженнос- тью 28%. Цены на муку должны определяться в такой последовательности: цены назерно(ненижс 80 долл./т) — сохранение на элеваторах (не больше 6...8 долл./т в год) — стоимость переработки на мельницах при 15%-й рентабельности (не более 9 долл./т). Сейчас цены на услуги элеваторов, мельниц и крупозаводов больше, чем в 3 раза превышают величину их фактических затрат на единицу перерабаты- ваемого сырья. Частично это связано с потребностью возмещения больших постоянных затрат (амортизация, ремонт, оснащение, энергозатраты и транс- портные услуги). Но главная причина заключается в недозагрузке произ- водственных мощностей. Предприятия работают с объемами, меньшими от точки безубыточности, то есть с объемами сырья, которые не обеспечивают рентабельность переработки. Для повышения эффективности этой отрасли общими актуальными проб- лемами являются: 1) определение элеваторов и мельниц, которые наиболее эффективно бу- дут работать при условии полной загрузки; 2) определение элеваторов и мельниц, которые следует остановить и за- консервировать; 3) определение элеваторов и мельниц, которые должны быть полностью остановлены и разобраны; 4) введение залога на закупку зерна и семян подсолнуха, усовершенст- вование рынка нефтепродуктов, удобрений и пестицидов, запасных частей к сельскохозяйственной технике для уравновешенности рынка первичных продуктов и материалов; 5) выделение государственных средств для первичных закупок; 6) создание союза собственников элеваторов и мельниц с целью опти- мизации их деятельности. Большое внимание следует уделять развитию комбикормового произ- водства как основе развития животноводства и птицеводства. Суммарная потребность в комбикормах составляет около 30 млн т кормовых единиц в год. Следовательно, содержание белка в кормах должно составлять 110 г на 1 кормовую единицу, общая потребность в белках — 3,4 млн т. Мощность комбикормовых заводов составляет 20 млн т кормовых еди- ниц, которых недостаточно для удовлетворения потребностей всего живот- новодства и птицеводства страны. В мировой практике стоимость помола и смешивания составляет 6% от стоимости самих комбикормов. В Украине стоимость услуг по производству комбикорма втрое превышает удельные затраты на его производство, что вызвано высокими затратами и низкой
632 Раздел 27 загруженностью производства. В целом, в рационе животных и птицы важ- ное место занимает соевый трот. В Украине для обеспечения животноводства комбикормами необходи- мо решить следующие актуальные проблемы: • расширить посевные площади иод сою и репак (на первом этане посе- вы сои расширить до 500 тыс. га, на втором -• до 1 млн га для изготовления 1...2 млн т соевого шрота): • посевы рипака привести к объемам, из которых можно было бы полу- чить 0,6... 1 млн т шрота; • не снижать объемы производства подсолнечного шрота (1 млн т); • запретить экспорт шротов. В области технологии хлебопродуктов и комбикормов необходимо ре- шить такие актуальные проблемы: 1) разработать энергосберегающие и экологически чистые технологии сушки зерна и его сохранение в среде инертных газов и в охлажденном со- стоянии; 2) беспрерывно проводить эффективный контроль температуры и влаж- ности зерновых масс, которые хранятся в силосах элеваторов и складах зер- нохранилищ; 3) совершенствовать углубленную переработку сырья для производства комбикормов (лущение, двойное гранулирование, плющение, термическая обработка зерна и др.); 4) совершенствовать влажно-тепловую обработку зерна в процессе про- изводства гречневой крупы; 5) совершенствовать технологию переработки пророщенного зерна и бобо- вых культур с целью получения высококачественного готового продукта; 6) совершенствовать технологии обработки кочанов и семян кукурузы; 7) разработать современные стандарты, технические условия и другую нор- мативно-техническую документацию на зерно и продукты его переработки. § 27.15. Инновационные технологии пектина Пектиновые вещества - это естественные высокомолекулярные биополи- меры, которые находятся в растительном сырье, главным образом в цитрусо- вой и яблочной мезге, и относятся к пищевым волокнам. Пектин активизи- рует иммунную систему человека, повышает адаптационные возможности и сопротивление организма к инфекционным болезням и др. Наиболее важ- ной областью применения пектина выступает пищевая промышленность и ме- дицина. Международные правила разрешают вводить пектиновые вещест- ва во все виды пищевых продуктов.
Технология пищевых продуктов 633 Потребность Украины в пектине только для детоксикации и профилак- тики населения, которое пострадало от Чернобыльской катастрофы, пре- вышает 300 т/год, а удовлетворяются эти потребности лишь на 1% и то за счет импорта. В связи с тем, что при производстве пектина расходуется чрезвычайно много тепла и электроэнергии, его производство было прекра- щено еще в 1994 г., а сырье использовалось как удобрение. В результате комплексных исследований кинетики экстрагирования пектина и изучения путей снижения энергозатрат на его производство за счет организации быстрого взаимодействия сырья и реагентов, совмещения ряда процессов в одном аппарате, производства продукции из свежего сырья вместо высушенного, ученые Института технической теплофизики НАН Ук- раины под руководством академика А. А. Долинского разработали ускорен- ную безотходную технологию комплексной переработки яблочных выжимок на пектиновые вещества. Новая технология проверена в промышленных условиях и может реали- зовываться на стандартном оборудовании предприятий пищевой и перераба- тывающей промышленности без отходов и различных выбросов. Сырьем Украина обеспечена, поскольку на специальных соковых заводах перерабатывается свыше 100 тыс. т яблок в год. Суть новой технологии заклю- чается в том, что свежие выжимки подлежат ускоренному гидролизу — экс- тракции, после которой получается пектиновый экстракт — прогидролизо- ванный остаток сырья. Потом пектин осаждается из экстракта и на заключительном этапе его сушат, измельчают и стандартизируют. После выделения пектина остаток повторно используют и гидролизуют, затем отделяют от жидкостной фазы, сушат и измельчают. Дважды исполь- зованный остаток направляют на ректификацию. Получение пектина из свежего сырья вместо предварительно высушен- ного обеспечивает уменьшение затрат топлива на производство 1 т пектина на 50%. Одновременно исключается термическая деградация части сырья, повышается выход и качество пектина. Пектиновые вещества, изготовленные по технологии Института технической теплофизики НАН Украины, прошли медико-биологические и физико-хими- ческие испытания, которые показали, что готовый пектин можно использовать как добавку к пищевым продуктам лечебно-профилактического назначения. После проведения двухнедельного курса пектинопрофилактики в организ- ме больных в 5... 10 раз снижается содержание токсинов и радионуклидов. Самой перспективной технологией продуктов и добавок из пектина яв- ляется способ его получения из пектиносодержащего сырья с помощью ес- тественных катализаторов — ферментных препаратов. Известно, что все живые биосистемы растительного и животного мира, в том числе и человека, содержат кальций и фосфор, которых в пищевых
634 Раздел 27 продуктах всегда не хватает Естественным натуральным источником каль- ция п фосфора являются скорлупы яиц. Под руководством академика В. Р. Боровского разработана технология и оборудование для получения из скорлуп яиц с размером частичек до 10 мкм стерилизованного тонкодис- персного порошка, который отвечает необходимым требованиям, для ис- пользования его как лечебной и лечебно-профилактической добавки в ле- чебные препараты и пищевые продукты. В технологическую линию получения порошка из скорлуп яиц входя т такие основные аппараты: устройство для накопления и мытья скорлуп, су- шилка, аппараты для стерилизации и предшествующего измельчения скор- луп на дробилках, устройство для о тделения от скорлуп оболочки, устройст- во для диспергирования (сверхтонкого измельчения) скорлуп в акустическом вихревом потоке. Сырьем для производства являются скорлупы яиц — отходы производст- ва хлебобулочных изделий, макарон, кондитерских изделий и др. Клинические исследования показали, что тонкодисперсный порошок из скорлуп яиц при продолжительном его использовании как натурального кальциево-минерального обогатителя пищевых продуктов безвреден для организма человека, прекрасно усваивается и имеет высокую пищевую цен- ность. Он может быть использован в стоматологии, где имеет высокий карие- со-профилактический эффект, а также в парфюмерно-косметической промыш- ленности как добавка к зубным пастам, зубным порошкам и жевательным резинкам. Как добавка к пищевым продуктам тонкодисперсный порошок из скорлуп яиц облегчает поддержание оптимальной концентрации ионов водорода (pH) в крови человека, повышает стойкость организма к разным инфекциям, снижает содержание стронция и его накопление, снижает забо- левание зубов кариесом и десен-пародонтозом. § 27.16. Инновационные технологии продуктов лечебно-профилактического назначения из бобовых культур Особую актуальность в современных условиях приобретает разработка пищевых продуктов повышенной биологической ценности, которые можно было бы использовать с лечебно-профилактической целью. Одним из направ- лений этого исследования является использование продуктов из пророщен- ных зерен бобовых культур. Горох является основной сельскохозяйственной зернобобовой культурой Украины и важным источником растительного белка и других биологически активных веществ в питании человека.
Технология пищевых продуктов 635 Тем не менее, рядом с ценными нишевыми веществами в горохе, как и в дру- гих бобовых культурах. содержи!ся значшельное количество антипищевых веществ естественного происхождения - стахпоза, рафиноза, ингибиторы трипсина, фи !ин, сапонины и г. и. Опп ухудшают пищеварение желудочно- кишечного тракта и ингибитируют компоненты пищи, вызывая побочные явления в организме. Кроме того, в горохе резко ощущается «бобовый при- вкус», что не дае т возможности широко использовать его в рецептурах пи- щевых продуктов. Поз тому продукты переработки гороха (крупа, мука и др.), изготовленные но традиционным технологиям, не нашли широкого применения в рецептурах диетических продуктов и рационе питания детей и людей преклонного возраста. По данным зарубежной литературы, а также исследований, проведен- ных в Национальном университете пищевых технологий (руководитель — доктор техн, наук IS. II. Хпврич), можно сделать вывод, что использование процессов проращивания гороха дает возможность значительно улучшить его медико-биологические, технологические и органолептические показатели. Технология солода гороха и новых пищевых продуктов из него дает воз- можность значительно повыс ить использование гороха как белкового сы- рья в питании разных возрастных групп населения, что имеет важное соци- альное и народнохозяйственное значение для Украины. В результате исследований определены закономерности изменений физи- ко-химических свойств гороха в процессе его замачивания, проращивания и сушки, установлены критерии качества пророщенного гороха (солод гороха) в производстве пищевых продуктов в разных областях пищевой промыш- ленности; определены качественные показатели зерна гороха, пригодного для производства солода; доказано лечебно-профилактическое действие на организм человека солода гороха и продуктов из него, а также разработаны направления его использования в лечебно-профилактическом питании; оп- ределены технологические свойства солода гороха и направления исполь- зования его в разных областях пищевой промышленности для производства новых продуктов питания. Результат исследований показал, что под действием разных групп фер- ментов, активизированных процессами замачивания, проращивания и сушки, наибольшие биохимические изменения происходят после двух суток про- ращивания. После 3,5...4 суток количество растворимого белка увеличивает- ся на 30...35%, аминного азота - в 2...3 раза, витамина С - в 10...15 раз, ви- таминов группы В — в 1,5...2 раза. Содержание антипищевых веществ — стахиозы и рафинозы — уменьша- ется в 9... 10 раз, а ингибитора трипсина — на 30...45%. Во время проращива- ния уменьшается также содержание фитина, танина и других антипищевых веществ. Под действием цитолитических ферментов на четвертые сутки
636 Раздел 27 проращивания на 10... 15% уменьшается количество гумми-веществ и изме- няется их состав. Доказано, что проращивание и сушка солода улучшают органолептичес- кие и структурно-механические свойства продукта. Так, хрупкость солода гороха увеличивается на 40...45%, по сравнению с горохом непророщенным. Результаты дегустационной оценки, проведенной на Одесской фабрике пищевых концентратов, подтвердили высокие вкусовые качества и пище- вые характеристики солода гороха. В результате изучения технологических свойств и химического состава оболочек и ростков, которые являются по- бочными продуктами в производстве солода гороха, установлено, что обо- лочка состоит преимущественно из клетчатки (47...52%), которая хорошо диспергируется в жидкостных средах при мелком измельчении. Ростки ха- рактеризуются высоким содержанием белка (около 40%), витаминов, неза- менимых аминокислот (около 35%). По результатам медико-биологических исследований, проведенных уче- ными Киевского научно-исследовательского института гигиены питания, Киевского научно-исследовательского института педиатрии, акушерства и гинекологии. Украинского центра радиационной медицины, установлено, что солод гороха оказывает лечебно-профилактическое влияние на организм, улучшает кинетику вывода радионуклидов. Его рекомендуют использовать в питании детей младшего возраста. В процессе исследования физиологических, физико-химических и техно- логических свойств солода гороха была обнаружена возможность его широко- го использования в производстве новых пищевых продуктов. Проведены ис- следования по использованию муки солода гороха как белкового обогатителя в производстве хлебобулочных, мучных и других видов кондитерских изделий. Разработана рецептура нового вида сахарного печенья с использовани- ем муки и оболочки из солода гороха (испытана на Киевской кондитерской фабрике). Разработана рецептура бисквита с использованием муки из соло- да гороха. Бисквит произведен на Киевском хлебокомбинате № 2. Срок хранения изделий повышается от 3...4 до 6...8 суток. Кроме того, на булочно- кондитерском комбинате № 3 г. Киева выпущены сушки со значительной за- меной пшеничной муки солодом гороха. Качество продукта отвечает Госу- дарственному стандарту. Исследована возможность использования солода гороха в производстве экстрактов, концентратов и напитков. В лабораторных условиях получены образцы углеводно-белковых экстрактов с использованием ферментных препаратов, а также пива, изготовленного из смеси солодов ячменя и го- роха. В полученных экстрактах содержание растворимого белка достигало 24%. Они имели приятный вкус, аромат и цвет. Образцы пива с использованием
Технология пищевых продуктов 637 5... 12% солода гороха были получены в лабораторных и промышленных условиях (Киевский пивзавод на Иодоле). Дегустационная оценка и лабора- торный анализ полученных образцов пива показали, что оно но некоторым показателям превосходило пиво, полученное из солода ячменя. Получены также образцы крупки, манной крупы, продуктов экструзии и других продуктов из солода гороха. Эти образцы продуктов отвечали стандарту и имели высокие потребительские показатели. Высокие пищевые, технологические и вкусовые свойства солода гороха дают возможность использовать его в производстве таких продуктов: • крупа солода гороха (крупка, манная крупа и др.) для приготовления супов в домашних условиях; • мука для использования в хлебопекарной и кондитерской промышлен- ности (печенье, бисквит, сушки, конфеты), а также для изготовления про- дуктов детского питания; • углеводно-белковые экстракты для использования в производстве кон- дитерских изделий и напитков; • пищевые концентраты — супы, продукты экструзии, консервы и др.; • концентраты для детского питания; • новый сорт пива; • диетическая клетчатка из оболочек солода гороха для использования в кондитерской и хлебопекарной промышленности; • белково-витаминные продукты из ростков солода гороха. По результатам исследований влияния процессов проращивания на ка- чественные показатели солода гороха, установлено, что для производства солода гороха высокого качества технология должна включать такие ста- дии и технологические режимы; очистка и сортировка зерна гороха; обра- ботка дезинфектантами (насыщенный соляной раствор) 40...60 мин; замачи- вание в воде 1,5 суток воздушно-водяным способом до влажности 58...60%; проращивание зерна 3,5...4 суток пневматическим способом в стационар- ном слое высотой 500...800 мм при температуре 15... 18° С; сушка с темпера- турой воздуха 35...75° С по нарастающему температурному графику до влажности солода 6...8%; отделение ростков, лущение на агрегате с резино- выми валками; отделение семядолей от оболочек аспирационным способом при скорости воздуха 4...5 м/с. Разработана аппаратурно-технологическая схема, которая смонтирована на Киевском пивзаводе на Подоле, с опытно-промышленной линией мощ- ностью 4,5 т солода гороха в сутки. Промышленное испытание разработанной технологии показало, что вы- работанная партия солода гороха отвечает требованиям технических усло- вий, а затраты на производство не превышают затрат на производство соло- да ячменя. Идентичные исследования проведены для получения солода
638 Раздел 27 сои. продхк। ы из коюрого ио своим качественным показа re. 1ям превыша- ют продукты из самой сон. В Институте технической теплофизики ИАН Украины иод руководи]- вом академика А. А. Долинского на основе новою метода иитенепфикаиин технологических процессов гидродинамики и тспло-массообмена в гетеро- генных системах (метод дискретно-импульсного ввода и трансформации энергии) разработаны энерго- и ресурсосберегающая технология и техноло- гическая линия производства соевой белковой насты мощностью 500 кг ч. ()сновные узлы линии такие: оборудование для подготовки и мы i ья сырья. аппара т термообработки (бланширование) сои, yciановка д. ш измельчения и гомогенизации соевой ши ты (на базе роiорно-пмпу.чьсного аппарата), система упаковки и транспортирования готового продукт. Новая технология обеспечивает ингибирование антинищевых веществ, которые входят в сое гав сои. тепловой обработкой и интенсивным механи- ческим действием. Внедрение линии в производс тво даст возможность выпускать новый про- дукт из сои — соевую белковую насту оздоровительно-профилактического назначения с высокой биологической и пищевой ценностью. Паста може'1 быть использована как наполнитель в произволеiве колбасы, сосисок, мо лочнокислых продуктов, хлебобулочных, макаронных изделий, фруктовых и овощных порошков. § 27.17. Инновационные технологии безалкогольных напитков Научно-техническое развитие пищевой промышленности обусловлено уровнем технологий всех его областей, в частности ппвобезалкогольноп. По массовости производства и объемам потребления напитки занимают значительное место в рационе питания. В соответствии с многочисленными исследованиями в области физиологии питания, наиболее рациональная фор- ма таких продуктов — безалкогольные напитки, от биохимического и мик- робиологического состава которых в значительной мерс зависит состояние здоровья населения. Поэтому проблема создания и производства безалко- гольных напитков общеоздоровительного назначения имеет исключитель- ное значение в развитии пищевой промышленности. С точки зрения биохимического и микробиологического состава, наиболее полноценными можно считать ферментированные напитки — продукты культивирования моно- или ассоциированных культур микроорганизмов. Это обусловлено их способностью продуцировать необходимые для нор- мального функционирования организма человека биологически активные
Технология пищевых продуктов 639 вещества. Основное их отличие и преимущество над обычными напитками купажирования состоит в том. ч то аги вещества не вносятся искусственно, они образуются в процессе брожения. Кроме того, широкий спектр их качест - венного состава дает возможность пополнить организм человека дефицит- ными биологически активными веществами. Однако до итого времени соответствующего внимания развитию дайной област и не уделяли, поэтому технологический и технический уровень их про- изводства довольно низкий. Недостаточный также ассортимент таких напит - ков представлен лишь хлебным квасом на ржаной основе. Вместе с тем. благодаря разработке и внедрению новейших технологий, целенаправлен- ному подбору и выделению чистых культур микроорганизмов, использова- нию нетрадиционного растительного сырья, можно значительно интенси- фицировать развитие безалкогольной области, получить полноценные, сбалансированные но биохимическом)' и микробиологическому составу, со ответственно потребностям организма человека, напитки. Вопрос подбора, выделение и исследование штаммов микроорганизмов для производства ферментированных напитков — основа для создания новых биотехнологий. Большей частью как закваску на предприятиях используют прессованные хлебопекарные дрожжи, не адаптированные к технологии квасоварения, или комбинированную закваску из дрожжей Saccharomyces cerevisial рас М и С-2 и молочнокислых бактерий рода Betabacterium 11 и 13. Эти штаммы были выделены и изучены Л. Чеканом еще в 20-х годах минувшего столетия, и за такой продолжительный срок культивирования они утратили свои технологические свойства, бродильную активность, син- тез незаменимых аминокислот и других биологически активных веществ, скорость размножения и т. и. В НУПТе совместно с сотрудниками И МВ НАН Украины и ИДИ ге- ронтологии Академии медицинских наук проведен комплекс исследований относительно выделения и подбора перспективных для производства фер- ментированных безалкогольных напитков чистых культур дрожжей и мо- лочнокислых бактерий. В процессе исследований в лабораторных, опытно-промышленных и про- изводственных условиях использовали как общепринятые методы, так и те, что раньше при исследованиях ферментированных напитков не применялись и были модифицированы в процессе работы. При выделении, подборе и иссле- довании культур микроорганизмов руководствовались принятыми в микро- биологии нормами и правилами. При этом изучали способность культур микроорганизмов эффективно развиваться в субстратах из разного углеро- досодержащего сырья. Установлена целесообразность се использования и предварительно отобраны штаммы дрожжей вида Saccharomyces cerevisiae и молочнокислых бактерий видов Е. faecium, L. plantarum и S. diacctilactis.
640 Раздел 27 Для разработки технологии новых ферментированных напитков использо- ваны новые дрожжи Saccharomyces cerevisiae, штаммы Р-87, К-87 и КМ-91 и молочнокислые бактерии Е. faecium, S. diacetilactis. К-77Д и L. plantarum АН 11/16. При исследовании технологических свойств выделенных штаммов дрож- жей выявлены их значительные преимущества над производственными куль- турами, в частности генеративная способность, бродильная активность, способность предоставлять напиткам отличные органолептические показа- тели и т. и. Предложено использовать принципиально новые для ферментированных напитков культуры молочнокислых бактерий, в частности гетерофермента- тивные ароматосоздающие S. diacetilactis и гомоферментативные Е. laecium К-77Д и L. plaiitarum АН 11/16. Использование ароматосоздающих молочнокислых бактерий подтверж- дается их способностью активно развиваться в условиях, характерных для технологий ферментированных напитков, и предоставлять им отличные1 вкусоароматические свойства. Использование гомоферментативных молочнокислых бактерий обуслов- лено их высокой биологической и антагонистической активностью к посто- ронней микрофлоре, которая дает возможность предоставить напиткам прин- ципиально новое качество и обеспечить их лечебно-профилактические свойства. В результате проведенных исследований была определена технологическая пригодность новых штаммов микроорганизмов к использованию в техноло- гии ферментированных напитков и оптимальные условия их культивиро- вания. Установлены значительные преимущества новых ассоциаций дрож- жей и молочнокислых бактерий над традиционными: сокращение срока приготовления производственных культур микроорганизмов в 1,3... 1,8 ра- за; уменьшение продолжительности сбраживания сусла в 1,5... 1,6 раза, бла- годаря чему без дополнительных капитальных затрат можно увеличить вы- пуск готовой продукции на 25...30%; достижение экономии затрат сахара на культивирование микроорганизмов на 25...30%; увеличение минимального срока использования ассоциаций с 14 сут. до 5...6 месяцев; улучшение микро- биологической чистоты производства и бактериологических и органолеп- тических показателей готовых напитков и т. п. Проведенные в производственных условиях исследования подтвердили высокую эффективность использования предложенных рас микроорганиз- мов в технологиях безалкогольных ферментированных напитков. Растительное сырье — ценный, практически незаменимый, источник безо- пасных биологически активных веществ, адаптированных к физиологическим функциям организма человека. Поэтому обогащение напитков компонентами
Технология пищевых продуктов 641 растений, в час тнос ти овощных ку. |ьтур. значительно повышает биологичес- кую ценность напитков, предоставляет им новые и усиливает существую- щие лечебно-профилактические свойства. Изучены возможности использования в квасном производстве столовой свеклы. Данный выбор обусловлен не только высоким содержанием пен- ных веществ в свекле, а и тем, что это дешевое сырье и культивируется оно I? значительных объемах. Кроме того, состав биологически активных ве- ществ свеклы и квасного сусла существенным образом отличается, что мо- жет быть предпосылкой для повышения биологической ценности кваса и расширения ассортимента напитков брожения. В работе под руководством доктора техн, наук, профессора В. Л. Про- бы. зьского использовали сок свеклы, полученный прессованием очищенных и измельченных корней. Учитывая то, что свекольный сок - потенциаль- ный источник земляной микрофлоры, его предварите.!ыю поддавали тер- мической обработке с определением влияния температуры на эффектив- ность пастеризации. Оптимальная температура обработки — 96° С. Определяли возможность внесения свекольного сока на стадии купажиро- вания кваса. Установлено, что добавление сока даже в небольшом количестве (1...2% от объема купажа) придает квасу неприятный привкус свеклы. Поэто- му вносить свекольный сок на стадии купажирования нецелесообразно. Однако известно, что неприятный запах и привкус свеклы можно устра- нить сбраживанием сока молочнокислыми бактериями. Учитывая то, что они являются составной комбинированной закваски, которую используют для сбраживания квасного сусла, дальнейшие исследования проводили с вне- сением свекольного сока перед стадией брожения. Пастеризованный свекольный сок добавляли в квасное сусло в количе- стве 20, 40, 60 и 80% от массы концентрата, после чего задавали комбиниро- ванную закваску из расчета 4% от объема полученного сусла. Как контрольный образец использовали хлебный квас без свекольного сока. Процесс сбражи- вания контролировали по степени снижения содержания сухих веществ и возрастания общей кислотности в зависимости от продолжительности брожения. Установлено, что сбраживание квасного сусла со свекольным соком происходит интенсивнее, чем контроль образца. С повышением час- ти свекольного сока в сусле скорость брожения ускоряется, что можно объяс- нить увеличением количества стимулирующих веществ, которые оказыва- ют содействие активной жизнедеятельности дрожжей и молочнокислых бактерий. По органолептическим показателям исследовательские образцы имели приятный аромат и кисло-сладкий вкус при активном насыщении диоксидом углерода. Установлено, что при брожении исчезал неприятный свекольный привкус. Состав квасного сусла с содержанием 60% свекольно- го сока и 40% концентрата квасного сусла является оптимальным. 41 - 8-913
642 Разд ел 27 На основе проведенных нес.ie,юваннй разработана и утверждена норма- гивно-техническая документация кваса «Рубиновый», состав которого обога- щен биологически активными веществами свекольного сока. В квасе «Ру- биновый» определяли физико-химические и биохимические показатели и сравнивали их с полученными по традиционной технологии (контроль). Квас «Рубиновый» выгодно отличается от контрольного образца более высокой биохимической ценностью. Таким образом, использование столовой свеклы в производстве кваса довольно перспективно и экономически целесообразно (значительно сни- жаются затраты дорогого концентрата квасного сусла). Разработанный новый вид кваса «Рубиновый» даст возможность значительно интенсифицировать технологию и расширить ассортимент напитков с повышенной биологиче- ской ценностью, которая весьма важна в сложных экологических условиях Украины. Квас «Рубиновый» начали производить ряд предприятий нашего госу- дарства. Получая напитки из плодово-ягодного и другого растительного сырья, очень важно сохранить их качественные показатели в течение продолжи- тельного времени. Из-за окислигельно-восстановительных, ферментатив- ных, микробиологических и прочих процессов изменяется биохимический состав продукта, его физико-химические и органолептические показатели. Поэтому определение максимально возможного срока пригодности потреб- ления таких напитков — важный вопрос, от решения которого в значитель- ной мере зависит уровень потребления продукции отечественной перераба- тывающей области пищевой промышленности. В НУПТ были исследованы изменения биохимического состава и органо- лептических показателей напитков на основе плодово-ягодного сырья во вре- мя хранения. Исследовали новые напитки, разработанные с учетом традиционных за- просов отечественного потребления: яблочно-бузиновый, яблочно-калино- вый, яблочно-мятный и напиток из цветков бузины. Продукция была расфа- сована в стеклянную тару I типа. Качественные показатели определяли на протяжении трех лет с периодичностью один раз в четыре месяца. Сравни- вали фактические показатели после определенного срока хранения при температуре 18...20° С в затемненных помещениях с показателями на разных технологических стадиях производства и готовой продукции. Данные под- тверждают правильность разработанного технологического режима и дают возможность определить изменение биохимического состава на всех техно- логических стадиях при хранении, а также гарантийный срок их годности. Устанавливали массовую частицу сухих веществ, общую и активную кис- лотность, оптическую плотность, органолептические и микробиологические
Технология пищевых продуктов 643 исказите, hi. содержание' простых углеводов, этилового спирта и аскорбино- вой кисло гы. В исследованиях использовали общепринятые методы, которые являются преимущественными при анализе сырья, полупродуктов и готовой продук- ции в пищевой промышленности. Оптическую плотность определяли при длине волн 450...650 нм. Во всех исследуемых образцах в течение 12 месяцев хранения наблюдали стабильность биохимического состава и высокие органолептические пока- затели. После 16...20 месяцев изменилось большинство показателей напит- ков. что ухудшило их вкусоароматическис свойства. Особенно изменилось содержание аскорбиновой кислоты - оно снизилось почти вдвое, а за весь период наблюдения - в 1,6...3,9 раза. Меньше всего содержание аскорбино- вой кислоты изменилось в напитке из цветков бузины, что можно объяс- нить большей начальной кислотностью напитка. Уменьшение оптической плотности в напитке из цветков бузины свиде- тельствовало о снижении цветных веществ. Увеличение их в яблочно-кали- новом, яблочно-мятном и частично в яблочно-бузиновом напитках объясня- ется окислением комплекса веществ, которые содержат соли Не' , катехин и прочие нестойкие к окислению вещества. Наиболее интенсивно эти про- цессы происходили при технологической обработке сырья. Вследствие наличия воздуха нал расфасованным напитком и нестабильности окислительно-восстановительного потенциала системы, окисление продолжа- лось и во время хранения. Изменение окраски напитков привело также к умень- шению содержания естественного антиоксиданта — аскорбиновой кислоты. Развития посторонней микрофлоры в исследованных образцах напитков не наблюдалось. Итак, максимальным сроком пригодности к употреблению исследованных напитков при температуре хранения 18...20° С в затемненных помещениях следует считать 12 месяцев. При более продолжительном хранении проис- ходит определенное изменение биохимического состава, который приводит к ухудшению вкусоароматических свойств напитков. Повышение началь- ной кислотности напитков оказывает содействие сохранению аскорбино- вой кислоты. Важно также, что интенсивность окраски напитков зависит от их биохимического состава и может изменяться даже при хранении в за- темненных помещениях. Рост выпуска безалкогольных напитков в Украине будет происходить вплоть до насыщения внутреннего рынка, так как уровень потребления у нас в настоящее время в 3...5 раз ниже, чем за границей. Безалкогольная промышленность имеет большие перспективы для развития. Нужно лишь отдать преимущество отечественным производителям безалкогольных на- питков над иностранными фирмами. 41*
644 Раздел 27 В связи с ухудшением экологического состояния в стране, а также с увели- чением психологических, физических и эмоциональных нагрузок, проблема сбалансированного питания является постоянной и чрезвычайно актуаль- ной. Сегодня большое внимание уделяется разработке рецептур и технологий напитков с заданным составом и повышенными экологическими свойствами. К нетрадиционным пищевым добавкам в производстве безалкогольных напитков следует отнести морские водоросли и травы. Использование во- дорослей в рецептурах безалкогольных напитков дает возможность компен- сировать недостаток витаминов и получить продукты с лечебно-профилак- тическими свойствами. На кафедре биотехнологии продуктов брожения, экстрактов и напитков (Национальный университет пищевых технологий) под руководством доктора техн, наук, проф. В. Л. Прибыльского была разработана технология биологичес- ки активного хлебного кваса «Украинский», химико-бактериальный состав которого адаптирован к потребностям организма человека. Напиток изготовлен исключительно из натурального сырья с использованием специальных штам- мов дрожжей и молочнокислых бактерий, которые выделены из отечественных кисломолочных продуктов экологически чистых регионов и имеют высокую антагонистическую активность к гнилостной и патогенной микрофлоре. Напи- ток содержит широкий спектр биологически активных веществ (аминокислоты, витамины, органические кислоты, ферменты и др.) и особенно рекомендован для употребления людям, которые проживают в экологически загрязненных районах. Материалы комплексных клинических исследований свидетельству- ют об активной оздоровительной эффективности напитка, которая обнаружи- вается в нормализации обмена веществ, улучшении деятельности пищеваритель- ной системы, санации микрофлоры желудка, активизации его перистальтики. Квас «Украинский» производится на киевском заводе «Росинка», исполь- зуется как специальное питание на некоторых предприятиях тяжелой про- мышленности. Под руководством доктора техн, наук, проф. Н. А. Емельяновой и канд. техн, наук, доцента Н. Я. Гречко разработана технология экстрактов и кон- центратов, которые изготавливаются из пророщенных зерен (солода) раз- ных злаковых культур. Они имеют высокую биологическую активность, тонизирующее и общеукрепляющее действие, повышают содержание гемо- глобина и снижают уровень холестерина в крови. Это — основа и добавки для изготовления безалкогольных напитков, продуктов диетического пита- ния, молочных и хлебобулочных изделий. Некоторые из таких продуктов (ферментированный напиток «Солодо- вый», напитки купажирования «Колосок», «Здоровье», «Таврия», «Осень», «Солодок» и др.) внедрены в производство, но, к сожалению, выпускаются небольшими партиями.
Технология пищевых продуктов 645 Среди добавок для алкогольных напитков и других продуктов большое значение имеют пищевые волокна. Доктора техн. наук, нрофессоры М. С. Дудкин, Н. К. Черно, 61. Г. Винникова. Л. В. Капрельянц (Одесская на- циональная академия пищевых технологий) разработали технологию рас- тительных биополимерных комплексов - пищевых волокон для использо- вания в лечебно-профилактическом питании. К актуальным проблемам в безалкогольной! промышленности следует также отнести: • усовершенствование технологии ферментированных напитков (напит- ков брожения), обогащенных биологически активными веществами расти- тельного происхождения; • расширение ассортимента с использованием различного растительно- го сырья, в том числе плодово-ягодного, пряно-ароматического и др., уве- личение доли напитков лечебно-профилактического назначения: • выделение и селективный отбор новых высокоэффективных штаммов микроорганизмов, что даст возможность практически без дополнительных капиталовложений значительно интенсифицировать технологический про- цесс и организовать производство сбалансированных продуктов по составу биологически активных веществ: • организация разлива напитков в кеги, что даст возможность активи- зировать их реализацию, в том числе в кафе, барах и т. п.; • усовершенствование аппаратурного оформления, в том числе исполь- зование в технологических процессах автоматизации и компьютеризации, а также контрольно-измерительных приборов; • повышение стойкости напитков за счет улучшения санитарно-гигие- нической чистоты производства, использование современных моющих средств и консервантов; • организация широкого промышленного производства концентратов для напитков из натурального сырья; • увеличение мощности предприятий, что даст возможность снизить се- бестоимость готовой продукции (в особенности актуально для натуральных напитков). Для увеличения биологической стойкости безалкогольных напитков необходимо применять безвредные для человека консерванты, которые га- рантируют сохранение качества напитков на протяжении продолжительно- го времени. Это — бензойная и сорбиновая кислоты, юглон. Необходимо разрабатывать новые экологически чистые консерванты и антиоксиданты и широко внедрять их в производство.
646 Раздел 27 § 27.18. Инновационные технологии молочных продуктов Современные тенденции развития отечественной молочной промыш- ленности предусматривают рациональное использование всех видов сырья для получения качественных молочных продуктов высокой! нишевой и био- логической ценности. Само молочное сырье, по словам выдающегося рус- ского ученого, академика И. II. Павлова есть «замечательной пищей, приго- товленной самой природой». Молоко сырое и продукты, полученные из него: обезжиренное молоко, сливки, а также составляющие, которые получаются при его переработке. — маслянка и сыворотка, содержат все необходимые для человека знергетическне и биологически активные вещества. Актуальной в области есть проблема выпуска продуктов, которые поло- жительно влияют на здоровье человека. Надежным способом решения дан- ной проблемы является объединение молочной основы в продуктах повсе- дневного употребления с натуральными пищевыми ингредиентами. В области внедряются технологии обогащения молочных продуктов функ- циональными добавками. Заслуживают внимания современные техноло- гии, которые предусматривают внесение в молочные продукты комплексов витаминов, минералов, пробиотичных видов микроорганизмов, пребиотич- ных веществ, полиненасыщенных жирных кислот, аминокислот, клетчатки, пищевых волокон, пектиновых и инулиновых концентратов, подсластите- лей и т. и. Обогащение молока витаминами осуществляют комплексом витаминов или поливитаминными премиксами. Премиксы представляют собой смеси витаминов в таком соотношении, которое отвечает потребностям человека с учетом особенностей структуры питания. Большинство витаминов в пре- миксах находятся в виде водорастворимых форм. Вносят премиксы перед пастеризацией или стерилизацией в виде раствора. Преимуществами ис- пользования витаминных премиксов при производстве витаминизированно- го молока есть: упрощение технологических расчетов и процесса взвешива- ния премикса; равномерность распределения витаминов в массе продуктов; точное дозирование витаминов и возможность осуществления аналитическо- го контроля их содержания в готовом продукте по одному из компонентов премикса. Например, выпускается премикс, в состав которого входят 12 ос- новных, необходимых человеческому организму, витаминов (С, А, Е, D, Вь В2, В6, РР, фолиевая и пантотеновая кислоты, биотин). В рецептуре премик- сов все витамины используются в виде водорастворимых форм, стабиль- ность которых при пастеризации, нагревании, интенсивном перемешивании — максимальна. Это разрешает обеспечить высокую стабильность витаминов в процессе производства и сохранения молочных продуктов.
Технология пищевых продуктов 647 Добавление премикса осуществляют перед пастеризацией или стерилиза- цией в количестве 750 г на 1000 л молока с учетом технологических потерь. Употребление одного стакана такого молока (200 мл) обеспечивает полови- ну среднесуточной потребности человека практически во всех витаминах. По мнению некоторых заграничных и отечественных ученых, применение кисломолочных продуктов с пробиотиками разрешит не только сохранить здоровье человека, по и в определенной мере заменить лекарство. В соот- ветствии с международными стандартами, молочные продукты, которые содержат не менее 1 миллиона иробиотичных молочнокислых бактерий в грам- ме, могут продаваться с пометкой на упаковке «био» и относиться к разря- ду «health food» — здоровая пища. В соответствии с Национальным стандартом Украины, биопродукты — это молочные продукты, которые содержат пробиотики в количестве не менее 10' КУО в грамме; полезное действие заквасочных иробиотичных культур на организм потребителя может быть подтверждено клиническими исследова- ниями. Биопродукты (или пробиопродукты) помогают восстановить есте- ственные защитные свойства микрофлоры желудочно-кишечного тракта, снижают уровень холестерина, тормозят процессы старения организма. Оздоровительный эффект пробиотичных культур состоит в: нормализа- ции микрофлоры желудочно-кишечного тракта человека; устранении дис- бактериозов; повышении иммунитета; уменьшении отрицательного дейст- вия антибиотиков; снижении уровня холестерина в крови; снижении риска онкозаболеваний; повышении антистрессового фактора. При подборе пробиокультур для функциональных молочных продуктов существуют определенные особенности. Микроорганизмы проверяют на стой- кость к желудочному соку и желчным солям, фенольным соединениям, низким pH (это необходимое условие осуществления транзита через верхние отделы желудка). Пробиотичные культуры дополнительно исследуют на адгезивные свойства относительно поверхности кишечника. Такие культуры должны быть антагонистами по отношению к нежелательной кишечной микрофлоре, то есть подавлять условно-патогенные и патогенные бактерии. Их проверяют на спо- собность накапливать витамины и ферлоньки. Штаммы — пробиотики кишеч- ного происхождения, необходимо исследовать на непатогенность. Кроме этого, большинство пробиотиков кишечного происхождения — нетехнологичес- кие, то есть не сквашивают молоко или затягивают образование сгустков. Такие культуры адаптируют к молоку и развитию в присутствии кислорода. Лечебный и профилактический эффект кисломолочных напитков можно усилить использованием пребиотиков. Пребиотики — это пищевые непере- вариваемые добавки, которые улучшают здоровье потребителя стимулирова- нием роста и активности полезной микрофлоры кишечника. По химической природе пребиотики разделяют на углеводы (лактулоза, инулин, пектин,
648 Раздел 27 пищевые волокна и г. и.), белки (гликопептиды, лактоглобулины). витамины и их производные. Продукты, которые содержат нребиотичные вещества, от- носят к функциональным продуктам, пригодным для оздоровительно-лечеб- ных не. ieii. В молочной промышленности на сегодняшний день наиболее рас- пространена лактулоза. Лактулоза - дисахарид, молекула которого состоит из молекул галактозы и фруктозы, соединенных гликозидной связью; степень ее сладости по отношению к сахарозе — 0,55. Для пищевых целей лактулоза изготавливается в виде сиропа с концентрацией сухих веществ 55%. В Ук- раине в последние годы йогурт стал одним из распространенных кисломо- лочных напитков. Особую популярность приобрели йогурты: питьевые (или перемешанные), десертные и биойогурты. Эти продукты имеют срок годнос- ти к употреблению при температуре 4...6° С до 14 дней. Современные техно- логии йогуртов предусматривают применение стабилизаторов структуры, за- квасок прямого внесения, разнообразного спектра наполнителей. Актуальной задачей области является выпуск продуктов с продленными сроками хранения, в частнос ти кисломолочных продуктов, срок пригодно- сти к употреблению которых может составлять не менее 14 дней. Путем увеличения сроков пригодности к употреблению кисломолочных напитков является следующий: повышение качества молочного сырья, в особенности но микробиологическим показателям: применение повышенных режимов тепловой обработки смесей; использование стабилизаторов; использование специально подобранных бактериальных заквасок прямого внесения; раз- лив продуктов в герметическую тару; фасование в асептических условиях; сохранение при температурах не выше 4...6° С. Для повышения сроков хра- нения кисломолочных напитков температура пастеризации может быть 90...95° С с выдержкой 5..,30 минут, концентрация молочнокислой микрофло- ры в заквасках прямого внесения — в пределах 1О1О.,.1О" бактерий в 1 см3, а температура хранения — не меньше 6° С. Увеличивает срок хранения термизация — тепловая обработка готовых кисломолочных напитков. Тем не менее, в результате получают кисломо- лочные напитки, которые теряют преимущества «свежего» кисломолочного продукта с живой микрофлорой. Кисломолочные напитки, которые прошли тепловую обработку при температуре свыше 60° С, называют термизованны- ми. При такой тепловой обработке существенно уменьшается количество не только посторонней микрофлоры — дрожжей и плесени, но и объем заква- сочной полезной микрофлоры. Термизацию можно проводить периодическим и непрерывным способа- ми. При периодическом способе термизации смесь направляют в двухстенную емкость с мешалкой для вяжущих продуктов. Смесь постепенно нагревают при постоянном перемешивании. При непрерывном способе термизацию осу- ществляют на специальных теплообменных установках в потоке. Температура
Технология пищевых продуктов 649 тепловой обработки колеблется в пределах (50...75 С. Продукт охлаждают до 20...25 С и направляют на разлив. Во многих странах мира кисломолочные напитки считают такими продук- тами. в которых «живая» заквасочная микрофлора должна быть обязатель- ным компонентом, поэтому термизация запрещена. Актуальной задачей для молочной промышленности остается выпуск про- дуктов, обогащенных йодом. С этой целью используют специальную добавку йодоказеин, разработаны технологии обогащения питьевых видов молока, кисломолочных напитков, десертных и закусочных продуктов, сыра кисломо- лочного, сметаны, твердых сыров. Рассмотрим технологию кефира, обогащен- ного йодированным белком. Продукт вырабатывается из пастеризованного молока с внесением йодированного белка — йодоказепна, путем сквашива- ния закваской, приготовленной па кефирных грибках пли других заквасоч- ных препаратах для кефира. Изготовление продукта осуществляют в соот- ветствии с традиционной технологией производства кефира. Особенности технологии связаны с внесением йодоказепна. Иодоказеин вносят в виде предварительно приготовленного раствора в пастеризован- ном молоке или растворе двууглекислого натрия (пищевая сода). Для при- готовления раствора в пастеризованном молоке йодоказеин вносят в молоко, нагретое до температуры 50...60° С из расчета 5 г йодоказепна на 1 л молока. Смесь периодически перемешивают на протяжении 60...75 минут до полно- го растворения йодоказепна, поддерживая на протяжении этого времени температуру раствора 50...60° С. Для приготовления раствора йодоказепна в растворе соды используют 0,25%-й раствор гидрокарбоната натрия, в который после нагревания до 45...50° С вносят йодоказеин из расчета 5 г на 1 л раство- ра. Смесь периодически перемешивают на протяжении 20...30 мин до пол- ного растворения йодоказепна, поддерживая на протяжении этого времени температуру 40...50° С. Приготовленную смесь йодоказеина вносят в пасте- ризованную, охлажденную до температуры заквашивания, молочную смесь для кефира. Массовая концентрация йода в кефире 0,2 ± 0,05 мг/кг. Заслуживают внимания кисломолочные напитки и десертные продукты без сахара из стевии. Стевию вносят в виде экстракта, который имеет назва- ние подсластителя «Стевиясан». Его получают на основе врачебного растения стевии. «Стевиясан» дает возможность получить низкокалорийные кисло- молочные продукты, оригинальные по вкусу и химическому составу. Про- дукты этой группы имеют повышенную биологическую ценность, они ре- комендуются для лечения, профилактического питания. Экстракт стевии вносят в сквашенный сгусток перед фасованием. Доза внесения экстракта стевии обуславливается рецептурами для производства кисломолочного напитка, но общее его количество не должно превышать 1000 г на 1 т напитка. Экстракт стевии взвешивают в стерильную посуду,
650 Раздел 27 куда добавляю! стерильное молоко (стерильный фи.рас гвор или воду), объем которого в й.,9 раз превышае! объем стевии. Тщательно перемешивают все до полного растворения и направляю г в резервуар при беспрерывном пере- мешивании. Удачное объединение стабилизирующих систем с разными видами напол- нителей. вкусовых и нищевых добавок разрешает создавать новые рецептуры молочных продуктов оригинальных видов. Научными работниками научно- исследовательского института пищевых технологий и НУ11Т разработаны эксклюзивные виды кисломолочных и десертных продуктов: крем-брюле, крем-брюле с орехами, шоколадный, фруктово-шоколадный с орехами, с рас- тительными экстрактами на основе чая. трав, цветов, полезных растений, плодов, ягод, а также их экстрактов, добавок злаковых культур, пряностей. В формировании их видовых особенностей важное место отводится стабили- заторам веществ, которые вводятся в состав молочных продуктов для укреп- ления структуры и предоставления стойкости во время хранения. Стабили- заторы относят к гидроколлопдам. они содержат гидрофильные группы, с которыми вступает во взаимодействие вода. В кисломолочных напитках вода составляет 86...89% , в том числе свободная влага составляет 83...86%, а связанная — только 3...5%. В системах, которые получают гидроколлоида- ми, часть воды связывается водородными связями и фиксируется трехмер- ной сеткой и, таким образом, принимает участие в процессах структурооб- разования, положительно влияет на консистенцию продуктов. Связанная вода недоступна для микроорганизмов, поэтому их внесение оказывает со- действие увеличению сроков пригодности к употреблению. Стабилизаторы естественного происхождения не вредны для человека. Пектин и альгинат применяют в продуктах функционального назначения в качестве лечебно- профилактических добавок. При разработке рецептур и определении пи- щевой ценности кисломолочных напитков надо учитывать, что желатин и крахмал имеют значительную энергетическую ценность, они полностью усваиваются организмом. В технологии кисломолочных напитков необхо- димы такие стабилизаторы, которые не влияют на процессы сквашивания, легко растворяются в смесях, не ухудшают органолептическую оценку, уве- личивают вязкость и отстраняют синерезис продукта. Для производства кисломолочных напитков используются не только от- дельные стабилизаторы, но и их смеси — стабилизационные системы. Стабили- зационные системы действуют эффективней, чем отдельные компоненты. Как правило, стабилизационные системы подбираются фирмами-производи- телями на основе исследований органолептических и реологических свойств кисломолочных напитков. Правильно подобранная композиция стабилизато- ров дает возможность получить продукты с желаемыми свойствами и умень- шить зависимость качества продукта от качества сырья.
Технология пищевых продуктов 651 Национальным университетом пищевых технологий разработана серия .киппых видов кефиров. В соответствии с разработанной и утвержденной документацией, .элитные кефиры изготавливают из коровьего молока, ста- билизирсющих спечем но типу «Хамульспон». «Хамулыоп», «Хамультек». «Колоидан» п разных наполнителей: плодово-ягодных, вкусоароматичес- ких, кондп герских. Эти виды кефиров можно изготавливать с натуральны- ми красителями, пряноеiями, каротином, витамином С, лактулозой, глю- козой, фруктозой, .экстрактами лечебных растений и т. и. Эли тные кефиры сквашивают заквасками на основе кефирных грибов, а также специальны- ми бактериальными кулыурами, которые имеют пробиотичные свойства. По жирности они деля тся на: нежирные, маложирные, жирные, сливочные. Элитные кефиры можно изготавливать без сахара, с сахаром (сладкие и по- лусладкие) и с подсластителями. Сроки годности к употреблению при темпе- ратуре хранения от 4 до (Г С для кефиров: современных и элитных - 21 день, асепгично изготовленных и терминированных 30 дней. Применение стабилизационных систем обеспечивает необходимую кон- систенцию даже нежирных и маложирных продуктов, поэтому нет необхо- димости в повышении СЗМЗ молока. Вносить стабилизационные системы можно одним из способов: в сухом виде или в смеси с другими сухими компонентами при тщательном переме- шивании; после набухания в небольшом количестве молока или воды; рас- творенным и в небольшом количестве воды или молока. Стабилизационные системы можно добавлять на таких этапах техноло- гического процесса: в холодную или подогретую молочную смесь в тепло- вой обработке; в горячее пастеризованное молоко; в молочный сгусток после сквашивания. Гидроколлоиды, которые осаждают белки (камедь рожкового дерева, гуаровая смола, высокометоксилеванный пектин, карбоксиметил - целлюлоза и т. н.). добавляют в сквашенное молоко. Такие стабилизаторы, как альгинат, карагинат. камедь рожкового дерева, пектин, карбоксиметил- целлюлоза способны тормозить нарастания кислотности. Ныне разработаны лишь одиночные молочные продукты геродиетическо- го назначения, среди них — геролакт. Геролакт — это кисломолочный напиток, который изготавливают по многокомпонентной рецептуре с использовани- ем закваски «Стрептосан». Закваска разработана научными работниками Института микробиологии и вирусологии НАН Украины и Технологичес- кого института молока и мяса. В состав закваски «Стрептосан» введены культуры Streptococcus faecium и Streptococcus salivarius ssp., характерные для нормального кишечного биоценоза долгожителей Абхазии. Бакконцент- рат «Стрептосан» экспортируется в Данию. Закваска «Стрептосан» дает возможность получать продукт густой сме- таноподобной консистенции, кислотность которого не увеличивается при хранении.
652 Раздел 27 Для изготовления геролакта используют следующее сырье: обезжиренное молоко, сухое обезжиренное1 молоко, сухой растворимый сывороточный бе- лок. солодовый или полисолодовый экстракты, подсолнечное или кукуруз- ное масло, аскорбиновую кислоту, токоферол. Технологический процесс начинается с подготовки смеси. Сухое обезжи- ренное молоко и сухой растворимый сывороточный белок вносят в резерву- ар с водой, тщательно перемешивают, смесь перекачивают на протяжении 8... 10 минут сквозь закрытую систему и добавляют к обезжиренному моло- ку. Солодовый экстракт разводят водой в соотношении Г.1 и добавляют в смесь. Смесь очищают на центробежном молокоочистителе, охлаждают до 2...4° С. Плотность смеси может быть 1045 кг/м3. Нормализованную смесь подогревают до 60° С и направляют на гомогенизацию, давление гомогени- зации — 12,5 мПа. С помощью инжектора в смесь вносят масло и жирорас- творимый витамин. Пастеризацию проводят при температуре 94...96° С с выдержкой до 5 минут. Смесь охлаждают до 37° С, вносят 3...5% закваски, одновременно вносят аскорбиновую кислоту. Сквашивают 8... 10 часов до образования сгустка с кислотностью 90° Т. При резервуарном способе сгус- ток охлаждают до 20° С и направляют на разлив. Продукт направляют в хо- лодильную камеру и охлаждают до 6...8° С. Широко известно профилактическое значение пектинов в составе пи- щевых продуктов и совместимость их с молочным сырьем. Сгущенное мо- локо с сахаром и пектином «Пектомол» изготавливают из пастеризованно- го нормализованного молока выпариванием части воды, консервированием сахаром с добавлением пектиносодержащего сырья: сухого пектина или жидкого пектинового концентрата. Пектин вносят в виде пектино-сахарного сиропа, который вводят в подгущенную смесь в конце процесса сгущения. Молоко сгущенное с сахаром «Пектомол» предназначено для непосредст- венного употребления, оно имеет сладкий, чистый, с привкусом и ароматом наполнителя, вкус и аромат; консистенция однородная, нормально-вяжу- щая, цвет кремовый, одинаковый по всей массе. Сливочное масло занимает особое место в питании населения Украины, входит в рацион питания в детских, оздоровительных и лечебных учрежде- ниях. Научными работниками НУПТ разработаны новые виды сливочного масла с растительными пищевыми добавками функционального назначе- ния «Весеннее», «Детское» и т. п. Утверждена нормативная документация на новые виды сливочного масла с криопорошками из традиционного расти- тельного сырья: свеклы красной столовой, моркови, топинамбура, и нетра- диционного — почек черной смородины. Указанные виды масла изготавли- вают из натуральных коровьих сливок с добавлением соответствующих криопорошков, что обогащает его комплексом биологически полноценных веществ. По результатам медико-биологических испытаний, проведенных
Технология пищевых продуктов 653 в Институте «Здоровье» и Институте микробиологии и вирусологии НАН Украины, рекомендовано использовать новые виды масла в лечебно-профи- лактичес ком 11 итан и и. В молочных продуктах как альтернатива сахару предложено использова- ние пчелиного меда. Известно, что мед придает пищевым продуктам не толь- ко приятный вкус, но и лечебные свойства. Их предопределяют такие состав- ляющие, как легкоусваиваемые углеводы, белки, витамины, органические кислоты и минеральные вещества. Разработаны нормативные документации на молочные продукты с медом. Среди них: молоко десертное медовое, молоч- ный напиток «Наслаждение», кисломолочные напитки: ряженка «Медовая», кефир «Целебный», йощрты «Садочок», «Пчелка», кисломолочные термини- рованные кремы, насты и десерты, сметана «Янтарная», сухой молочный про- дукт «Мелаксан», сгущенное молоко с медом. Натуральный мед используют как наполнитель для масла сливочного медового, плавленого сыра и мороже- ного. Известно, что составляющие меда выполняют роль естественных кон- сервантов и стабилизаторов структуры, улучшают вкус и аромат продуктов, оказывают содействие продолжительному сроку годности — от 5 до 20 дней при температуре от 0 до 6° С. Промышленное производство молочных про- дуктов с медом целесообразно и перспективно, благодаря обогащению биоло- гически активными компонентами, которые повышают жизненный тонус, со- противление организма к неблагоприятным условиям, нормализуют обмен веществ, улучшают общие показатели здоровья человека. В молочной промышленности усовершенствованы традиционные тех- нологии, созданы новые виды продуктов, которые можно получить при со- временных методах обработки сырья. В Национальном университете пищевых технологий разработана техно- логия сухих десертных смесей. Ассортимент сухих десертных смесей вклю- чает сухие смеси для коктейлей и пудингов. В рецептурах сухих десертных смесей усовершенствован углеводный состав за счет использования естест- венного сахарозаменителя — фруктозы и наполнителей растительного проис- хождения: ячменно-солодового экстракта, цикория, топинамбура, которые придают продуктам оздоровительный характер. Рецептуры сухих смесей для коктейлей содержат: сухое обезжиренное молоко — 32,5...52,7%; фрук- тозу — 26,0...39,9%; цикорий — 4,0...4,5%; ячменно-солодовый экстракт — 25,0...28,0%; стабилизатор — 6,3...6,5%. Рецептуры сухих смесей для пудингов состоят из таких ингредиентов: сухое обезжиренное молоко — 53,0...59,6%; фруктоза — 17,3...19,6%; цикорий — 3,1...4,7%; топинамбур — 4,7...6,2%; ста- билизационная система — 15,3... 16,5%. Основными углеводами сухих де- сертных смесей являются: фруктоза, лактоза, инулин. Сухие десертные смеси изготавливают способом сухого смешивания ком- понентов. Такой способ имеет преимущества, которые состоят в простоте
654 Раздел 27 гехнологпи и получении готовых продуктов с повышенным качеством, по- скольку ипгредиенты не поддаются тепловой обработке, которая сопровож- дается разрушением составляющих сырья, изменением их цвета и вкуса. Технологически!! процесс начинается с приема сухого молока, сахара, фруктозы. наполнителе11. стабилизирующих систем. Рассчитывают массы компонентов соответственно типичным рецептурам. Сухие компоненты взве- шивают и просеивают. Сахар поддают ультрафио.ютовой обработке с целью уничтожения микроорганизмов и измельчают до сахарной пудры. Смеши- вание осуществляют на протяжении 15...30 минут до образования продукта с однородной по всей массе консистенцией. Для лечебно-профилактического питания предназначен новый вид ту- шенных молочных консервов, которые не содержат сахара, - сгущенные молочные консервы с фруктозой. Способ производства сгущенного молока с фруктозой запатентован ОАО «Овручский молочно-консервный комби- нат» совместно с сотрудниками Национального университета пищевых технологий. Фруктоза — натуральный сахарозаменитель, моносахарид, легко усваива- ется организмом, не имеет вредного воздействия на здоровье. При употреб- лении продуктов с фруктозой снижается угроза кариеса, в процессе усвоения фруктоза не превращается в жир, поэтому сгущенное молоко с фруктозой можно рекомендовать в диетическом питании при ожирении. Сгущенное молоко с фруктозой имеет разрешение Министерства здравоохранения Ук- раины для диабетического питания потому, что сахарозаменитель фруктоза не оказывает содействие выбросу инсулина в кровь, как другие сахара — са- хароза и глюкоза. Продукт рекомендуется для профилактического питания при нарушении обмена веществ, атеросклерозе, сердечно-сосудистых забо- леваниях. Сгущенные молочные консервы с фруктозой можно изготавливать в сле- дующем ассортименте: молоко сгущенное с фруктозой с массовой частью жира 8,5 и 5,0%; молоко сгущенное с фруктозой нежирное; молоко сгущенное с фруктозой, обогащенное соей, с массовыми частями жира 8,5; 5,0 и 2,5%. Сгущенные молочные консервы с фруктозой изготавливают но традицион- ной технологической схеме производства сгущенных молочных консервов с сахаром. Особенности технологии связаны с процессами нормализации приготовления фруктозных сиропов, сгущением молочных смесей с фруктоз- ными сиропами и охлаждением сгущенного молока с фруктозой. Процесс нор- мализации проводится соответственно с физико-химическим составом каждо- го вида сгущенного молока разработанного ассортимента. Сгущение молочных смесей проводят в вакуум-испарительных установках таким образом, чтобы температура кипения не превышала 58...60° С, а продолжительность — не больше 60 мин. За 10... 15 минут до окончания сгущения в вакуум-аппарат
Технология пищевых продуктов 655 вводят фруктозный сироп. Фруктозный спрои готовя т из кристаллической фруктозы иди пснояьзуют промышленные сиропы после их тепловой обра- ботки. Во время охлаждения сгущенных молочных консервов с фруктозой! вносят затравку при температуре усиленной кристаллизации лактозы. Технический прогресс в молочной! промышленности неразрывно связан с использованием широкого спектра пищевых добавок. Большое значение имеют пищевые добавки, изменяющие структуру и физико-химические свойства молочных продуктов. К таким добавкам относятся эмульгаторы п стабилизаторы. /Для улучшения качества сливочного масла с пониженным содержанием жира (менее 72,5%), масла с комбинированной жировой фазой, спредов и маргарина рекомендуется применение эмульгаторов и стабилизаторов, на ко- торые имеются гигиенические заключения Минздрава Украины и которые прошли гигиеническую экспертизу. Применение таких эмульгаторов и стабилизаторов позволяет: - повысить пластичность, получить глянец и блестящую консистенцию; улучшить внешний вид и вкусовые свойства продукта; повысить термоустойчивое ! ь масла в летнее время; - устранить недос татки крохкой, крушшчатой и клеющейся консистенции; - предупредить возникновение штафа масла, уменьшить окислительные процессы при хранении; - предотвратить выделение свободной влаги, что очень важно при про- изводстве масла с пониженным содержанием жира; - сохранить товарный вид продукции при ее транспортировке и хранении. Важным фактором является то, что при использовании эмульгаторов и стабилизаторов жировых систем сохраняются классические технологичес- кие схемы производства масла, спредов и маргарина, не требующие установки дополнительного специального оборудования. Эмульгаторы и стабилизаторы необходимо применять и в производстве твердых сычужных сыров для придания тесту эластичности, снижения гру- бой или колющейся консистенции. Большое значение в развитии технологии молочной промышленности имеют ингредиенты — составная часть молочных и других продуктов. Се- годня сравнительно большой объем ингредиентов закупается для произ- водства мороженого. Сокосодержащие кисломолочные продукты с ингредиентами раститель- ного происхождения имеют явные преимущества для потребителя: - отлично утоляют жажду; - дают вкусовое наслаждение; - чрезвычайно полезны для организма, так как насыщают организм не- обходимыми белками и минералами, улучшают пищеварение.
656 Раздел 27 Кисломолочные напитки можно производить на основе йогурта, сыворот- ки, пахты и т. д., добавляя в них соковые концен граты, витамины, минералы. Наиболее крупные украинские производи гели («Галактон», «Приднеп- ровский», «Лакталис Украина» и др.) делают особую ставку на цельномо- лочную продукцию, расширяя ее ассортиментный ряд и улучшая качест- венные показатели. Они очень полезны для здоровья и дают предприятиям возможность перерабатывать вторичное сырье. Особый интерес представляют разработки кисломолочных напитков с до- бавками фитоэкстрактов (мелиссы, шиповника, топинамбура и др.). Для кисломолочных напитков с различными ингредиентами требуется стабилизация, которая предотвращала бы появление дефектов консистен- ции и понижение пищевой ценности готового продукта. При этом стабили- затор должен отвечать таким требованиям: - вноситься в подготовительную смесь до термической обработки; - легко растворяться; - не нарушать хода процесса сквашивания; - придавать продукту консистенцию, характерную для питьевых видов кисломолочных напитков; - не придавать напитку посторонних привкусов; - связывать влагу; - предотвращать процесс синерезиса во время хранения продуктов; - продлевать срок хранения. § 27.19. Перспективы эффективного использования некоторых отходов пищевой промышленности и сточных вод Сегодня предприятия пищевой промышленности перерабатывают боль- шие объемы растительного сырья (сахарную свеклу, зерновые культуры, се- мена масличных культур, картофель, виноград, фрукты, ягоды, овощи и т. и.) и являются мощным источником вторичных материальных ресурсов. Для потребностей людей, животных и птицы используется лишь незначи- тельная часть растения. Так, объемы отбракованных плодов, ботвы, листьев картофеля, свеклы достигают 65...70 т/га, пшеницы и других злаковых — 8 т/га, овощных культур — 10 т/га. Особенно много отходов получается в пло- довоовощной области промышленности. При переработке зеленого горош- ка отходы (ботва и стручки) составляют около 80% от массы сырья, тома- тов (ботва, выжимки) — 45%. Необходимость более широкого привлечения в хозяйственный оборот вторичных сырьевых ресурсов (отходов производства) и получение из них
Технология пищевых продуктов 657 дополнительно!! продукции технического, пищевого и кормового назначе- ния подчеркивается в «Программе использования отходов производства и потребления на период до 2005 года». Сегодня эффективность использования отходов растениеводства очень низка. Частичио их используют для потребностей сельского хозяйства в ка- честве подстилки, топлива, строительного материала, сырья для других об- ластей промышленности. В связи с этим, следует находить другие экологически чистые и экономи- чески оправданные технологии но утилизации таких отходов. Наиболее перс- пективной является технология биохимической переработки отходов расте- ниеводства в метантенках, где их обрабатывают анаэробными бактериям!!. Это — сложный биохимический процесс распада органических веществ иод влиянием анаэробных микроорганизмов. Метановому брожению под- даются практически все вещества, в том числе и вредные соединения. Наи- более быстро распадаются белок, аминокислоты, крахмал, моносахариды и прочие. Поэтому отходы от переработки картофеля, томатов, винограда, зер- на, плодово-ягодного сырья хорошо поддаются метановому сбраживанию; тем временем для подсолнечной шелухи, соломы, стебля кукурузы нужен более продолжительный период ферментации. Метановое брожение для решения проблемы использования отходов рас- тениеводства имеет большое экономическое и социальное значение. Оно повышает социально-экономическую эффективность процесса, благодаря использованию энергии биогаза и накопленной биомассы. Биогаз — ценное высококачественное топливо, которое можно использо- вать для обеспечения тепловой энергией не только процесса метанового бро- жения, но и потребностей основного производства (пар, электроэнергия). При метановой обработке картофельных отходов можно получать 0,455 м3 биогаза из 1 кг сухого органического вещества, из ботвы сахарной свеклы — 0,452 м3, отходов томатов — 0,750 м3. В полученном биогазе довольно высоко содержание метана (до 60%). Биомассу после брожения можно использовать как удобрение или кор- мовую добавку, ведь шлам, который остался после брожения, богат белка- ми, витаминами группы В. Одной из самых существенных проблем производства пищевых продук- тов и напитков является подготовка и использование высококачественной воды, которую потребляют как сырье, реагент, для мытья сырья, трубопро- водов и оборудования, транспортировки теплоносителей и т. п. В основном, пищевая промышленность потребляет питьевую воду, кото- рую готовят преимущественно на городских водоочистительных сооруже- ниях, иногда — на самих предприятиях. Если учесть, что большинство во- доочистительных станций используют устаревшие технологии, которые не 47 _ A-Q1Q
658 Раздел 27 обеспечивают получения воды надлежащего качества, особенно относи- тельно содержания растворимых вредных примесей (нитратов, нитритов, пестицидов, тяжелых металлов, хлоридов, сульфатов и т. и.), поскольку очищение от них не предполагается общепринятой технологией, то можно утверждать, что болыпейт частью для изготовления пищевых продуктов ис- пользуют воду неудовлетворительного качества. Вследствие использования большого количес тва воды в технологии пи- щевых продуктов и напитков, возникает большое количес тво загрязненных сточных вод. Состав сточных вод, например, плодово-ягодной промышлен- ности характеризуется такими данными, в мг/дм1; - сухой остаток — 450; - остаток после термической обработки — 190; - общий азот — 4; - Р2О5 и К2О - от 3 до 25. Сточные воды предприятий пищевой промышленности загрязнены пре- имущественно органическими примесями, которые являются остатками сырья и продуктов его трансформации. На многих предприятиях сточные воды, ко- торые содержат растворимые и труднорастворимые органические соединения, сбрасывают в городскую канализационную сеть, из которой они понадают в городские водоочистительные сооружения, что зачастую имеют несовер- шенные технологии и работают неудовлетворительно. Недостаточно очи- щенная сточная вода может попасть в естественные водоемы и нанести боль- шой вред как естественным экосистемам, так и самим людям. Чтобы обеспечить пищевые производства высококачественной водой, ее надо доочистить на самих предприятиях и рационально тратить. Это пре- дусматривает применение экономных технологий для мытья сырья, обору- дования, тары, организацию замкнутых водооборотных циклов, при которых воду после очищения и охлаждения можно было бы снова использовать для технологических процессов. На мощных пищевых предприятиях, где обра- зовывается большое количество сточных вод, следует организовывать локаль- ное очищение с применением преимущественно биохимического (микробио- логического) метода. Известно, что загрязнителями сточных вод являются большей частью органические вещества, которые с помощью микроорга- низмов в биотехнологических процессах могут быть трансформированы в белки, витаминные и другие продукты и потом использованы в других об- ластях, например в сельском хозяйстве. Сточные воды плодоовощного производства загрязнены частичками и соками плодов и овощей, продуктами их разложения, остатками грунта. В большинстве случаев их соединяют с санитарно-бытовыми стоками после предыдущего отстаивания и сбрасывают в пруд-накопитель или в канали- зационную сеть. На этих предприятиях сточные воды образовываются после
Технология пищевых продуктов 659 мытья овощей. фруктов и ягод, а также оборудования, тары, бланширования и пастеризации. ХС К таких вод может достигать 1500...3000 мг С)2 дм , а в не- которых случаях даже и больше. В процессе изготовления соков с точные воды прессового отделения более загрязнены соком и частичками плодов, которые попадают преимущественно во время мытья оборудования и помеще- ний. Попадание яблочного сока в сточные воды может увеличивать БСК-, до 50 тыс. мг О2/дмт Общие сточные воды имеют низкие значения pH (в сред- нем 5,2) и высокое содержание зависших веществ. Во время переработки 1 кг яблок образовывается поч ти 4 дм; сточных вод. Во время изготовления соков образовываются выжимки, которые используют для корма скоту. Ха- рактерной особенностью является то, что они не могут долго сохраняться и загнивают, что вызывает загрязнение воздуха, воды и грунта. Предложе- на технология изготовления пектина из яблочных выжимок, но ее не всегда применяют. Большую проблему представляет очищение сточных вод, кото- рые образовываются в процессе концентрирования соков. Контрольные вопросы: 1. Проблемы ресурсо- и энергосбережения в пищевой промышленности. 2. Методы электромагнитной обработки продуктов питания. 3. Обработка пива высоким давлением. 4. Инновационные технологии в спиртовой и ликеро-водочной промыш- ленности. 5. Инновационные технологии в виноделии. 6. Инновационные технологии пива. 7. Инновационные технологии солода. 8. Инновационные технологии мясных продуктов. 9. Инновационные технологии молочных продуктов. 10. Инновационные технологии пектина. 11. Перспективы использования отходов пищевой промышленности.
660 Раздел 28 Раздел 28. ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ § 28.1. Введение Наука и практика о питании человека - нутрициология, характеризуется физиологически полноценным питанием, которое обеспечивает норхмальный рост и развитие детей, сохранение здоровья, поддержку высокой производи- тельности труда взрослого человека и сопротивление организма различным инфекционным и другим факторам окружающей среды. Для оптимального функционирования организма человек должен каждый день с экологически чистыми продуктами и напитками получать более 500 различных веществ и соединений (нутриентов). Это — белки, витамины, микро- и макроэлемен- ты, различные аминокислоты, органические кислоты, фитокомпоненты, пищевые волокна и др. Отдельные продукты и напитки растительного, животного и другого про- исхождения не имеют в своем составе необходимых для человека веществ и соединений, а поэтому в пище нужны оптимальные комбинации различ- ных их компонентов, которые обеспечили бы организм широким спектром необходимых для полноценного здоровья нутриентов. В физиологическом процессе усвоения организмом необходимых компо- нентов большую роль играют ферменты, кислоты и другие вещества, кото- рые содержатся в желудке или попадают в него извне. От количества и качества каждого компонента в питании, а также от их экологической чистоты зависит уровень здоровья человека. Ес^и продукты питания содержат необходимый состав нутриентов для каждого отдельного человека, тогда такие продукты имеют лечебно-профилактические или оздо- ровительные свойства. Чтобы рационально использовать все полезные свойства продуктов пита- ния, необходимо знать их биохимический состав, пищевую ценность, специ- альную технологическую обработку при оптимальных параметрах и придер- живаться благоприятного для здоровья человека рациона и режима питания. В условиях психоэмоциональной нагрузки и ухудшения экологической обстановки потребность человека в микронутриентах как важнейших факто- ров его защиты значительно увеличивается. Человеку сегодня, как никогда, необходимы продукты и напитки профилактического, лечебно-профилак- тичекого и оздоровительного назначения с определенными физиологичес- кими и биологическими свойствами, благодаря которым организм человека сохраняет здоровое состояние при всех отрицательных воздействиях на не- го внешней среды.
Технология пищевых продуктов 661 Существующая теория и практика адекватного питания, дополненная теорией и практикой сбалансированного питания, характеризуется сегодня такими новыми принципами: 1. Нормальное оптимальное питание обеспечивается не только вещества- ми и соединениями, которые необходимы организму и успешно им усваива- ются, но и балластными компонентами (клетчатка, пектины и др.). 2. Микрофлора кишечно-желудочного тракта является необходимым ком- понентом для здорового существования организма человека. А поэтому необ- ходимо строго контролировать при питании поступление в желудок инги- бирующих микрофлору веществ и соединений (химических консервантов продуктов и напитков). 3. Организм человека не может адаптироваться к сверхнормированным дозам таких вредных веществ, как радионуклиды, нитраты, нитриты, токси- ны, микотоксины, тяжелые металлы, нитрозамины и др. А поэтому необхо- димо строго контролировать их содержание в продуктах и напитках, которые производятся пищевой промышленностью и которыми питается человек. § 28.2. Научно-технический прогресс и экологическая обстановка в пищевой промышленности В связи с изменениями климата, которые связаны, в основном, с прог- рессом в сельском хозяйстве, промышленности, авиационном, морском и ав- томобильном транспортах, началось глобальное потепление на Земле и значительное загрязнение воздуха, почвы и воды вредными для человека соединениями. Такие изменения очень влияют на все отрасли народного хо- зяйства и, особенно, на выращивание растительного пищевого сырья и про- изводство пищевых продуктов. На основании результатов исследований ученых развитых стран пред- лагаются такие основные направления, по которым будет происходить вли- яние глобального потепления на объекты производства пищевого сырья: 1. Возрастание концентрации в атмосфере диоксида углерода отразится на развитии и росте сельскохозяйственных культур и сопутствующих вре- дителей. 2. Под влиянием диоксида углерода и других вредных примесей (окисей, метана, азота и др.) будет изменяться и в дальнейшем климат, что приведет к значительному колебанию температуры воздуха, изменению количества осадков, что, в свою очередь, отразится на продуктивности растениеводства. 3. Стойкое повышение температуры воздуха приведет к усиленному таянию ледников и повышению уровня воды в морях и океанах, это будет
662 Раздел 28 сопровождаться затоплением больших прибрежных территории и сокраще- нием площадей сельскохозяйственных угодий. Кроме' того. \ всличепие С()2 в два раза привело г к ускорению темпов фо то- синтеза па 50...100% в зависимости oi уровня юмиературы воздуха и обеспе чеиия KopneBoii системы доступной влагой. Разные виды растений неодинако- во реагируют на высокий уровень Такие виды растений, как пшеница, ячмень, подсолнечник, рис, соя при увеличении СО2 в воздухе быс тро pac i'vi и созревают, а также повышают урожайность на 20...30%. Менее чувствитель- ны к увеличению СО2 в воздухе: кукуруза, сорго, сахарная свекла, просо, одна- ко при этом, более интенсивное произрастание сопутствующих нежелательных растений (бурьянов) будет угнетать культурные растения, сводя к минимуму их производительность. Л поэтому следует ожидать больших сложностей с обеспечением пищевыми продуктами, которые вырабатываются из этих культур. Увеличение количества СО2 в атмосфере также отрицательно отразится на качестве зерновых культур и послужит причиной снижения содержания в них азотистых веществ. Для пивоваренных ячмене)! это положительная сторона, а для других культур — приведет к снижению количества белка и питательности пищевых продуктов, что, в свою очередь, отразится на ра- ционе питания населения. При этом они станут менее питательными и для вредителей, которые станут поедать большее количество растительной мас- сы для обеспечения потребностей в белковой пище. Одним из главных факторов роста растений и развития фитоценозов яв- ляется температура окружающей среды. Ее повышение вследствие глобаль- ного потепления на Земле приведет к ускорению накопления количества эффективного тепла, необходимого для наступления фаз развития растений. Поэтому продолжительность межфазных периодов с повышением темпе- ратуры будет сокращаться и короткой окажется продолжительность веге- тационного цикла сельскохозяйственных культур, а также сеяных и дико- растущих растений. Все это приведет к раннему созреванию растительного сырья и уменьшению урожайности сельскохозяйственных культур. Для производства пищевого сырья большую опасность представляет повы- шение температуры воздуха до уровня, который превышает оптимальный и допустимое максимальное значение (выше 30° С), при котором корневая система растений не способна возместить расходы влаги на транспирацию листовой поверхностью. По прогнозам ученых, значительная часть территории земной поверхности, где расположены «зерновые» зоны, может пострадать от глобального потепления. Кроме того, в этих зонах сократится период раз- вития зерновых культур и снизится их урожайность. Повышенная температура воздуха также отрицательно повлияет на режим увлажнения почвы, в связи с усилением испарения влаги. Предусматривается,
Технология пищевых продуктов 663 что до конца 2050 i. глобальная температура повысится на 2...5 С, темпера- гуриый режим увеличи т вероятность лесных пожаров и сокращение площа- дей леса, ч то уже происходит в начале 21 века. Следует отметить, что глобальное потепление в перспективе принесет для северных регионов земной поверхности ощутимое (благополучие: боло- та преобразуются в благодатные пастбища, окружающая среда станет теплой и комфортной для проживания и занятия земледелием. Одновременно с положительной трансформацией климатических условий, вследствие возникновения парникового эффекта и глобального потепления, возрастет опасность природных катаклизмов, которые будут проявляться резкими изменениями погоды, изменением оптимального режима выпадения осадков и наступлением первых осенних и последних весенних заморозков, увеличением количества знойных дней, на смену которым будут приходить похолодания с ливнями и ураганными ветрами. При таких условиях, осо- бенно в прибрежных районах, неминуемы огромные потери в сельскохо- зяйственном производстве и садоводстве, а также в других отраслях народ- ного хозяйства. Неминуемо уменьшение урожая зерновых культур и в Украине, где от трансформации окружающей среды может резко сократиться период залега- ния снежного покрова, уменьшиться его толщина. Все это приведет к сокра- щению периода зимней яровизации зерновых культур, во время которой в растениях формируются необходимые предпосылки для ускорения про- цесса цветения и закладывания колоса, что вызовет снижение урожая. Отрицательно повлияет на плодородность почвы увеличение осадков вследствие усиленного вымывания из неё питательных минеральных и орга- нических веществ. Чтобы восстановить плодородие почвы, необходимо бу- дет дополнительно вносить значительное количество удобрений. В тех регионах, где количество осадков уменьшится, а зной усилится, будет активно развиваться эрозия почвы, следствием которой является уве- личение повторяемости пылевых бурь. Предусматривается, что глобальное потепление угрожает усилением раз- множения и миграции насекомых-вредителей сельскохозяйственных культур. Насекомые с повышением температуры будут быстро расселяться в тех ре- гионах, которые раньше были для них недоступными из-за недостатка тепла. В теплых условиях насекомые-вредители начнут размножаться раньше и унич- тожать растения, которые еще не успели окрепнуть. Все это вызовет значитель- ные потери биомассы и снижение урожая растительного пищевого сырья. Задачи, которые возникают в земледелии вследствие потепления клима- та, должны решаться путем селекции и генной инженерии новых сортов и гиб- ридов сельскохозяйственных культур, контроля за фитосанитарным состо- янием посевов и внедрения новых технологий в растениеводстве и борьбе
664 Раздел 28 с вредителями. Очень важно своевременно реагировать на .экологические изменения в окружающей среде и реакцию на них нолевых культур, чтобы преждевременно подготовиться к проведению целенаправленных действий относительно рационализации сельскохозяйственного производства в новых условиях. Кроме того, работники пищевой промышленности обязаны совер- шенствовать технологию пищевых продуктов из растительного сырья, с уче- том изменений его химического состава в новых климатических условиях. § 28.3. Предотвращение заражения пищевого сырья и продуктов питания вредными веществами Значительное количество вредных веществ поступает в организм человека с едой и напитками. К ним относятся соединения и вещества, которые обра- зуются и накапливаются в процессе выращивания пищевого сырья и его тех- нологической обработки па предприятиях пищевой промышленности. Исхо- дя из этого, они делятся на две основные группы: экзогенные и эндогенные. К экзогенным относятся соединения, которые поступили в пищевое сырье из окружающей среды, вследствие применения сверхнормпрованных доз минеральных удобрений, пестицидов; в животное — стимуляторов роста животных, антибиотиков. К этой же группе соединений относятся вещества, экстрагируемые из тары, технологического оборудования, остатков дезинфи- цирующих или моющих средств, промышленных отходов и др. Вторую группу составляют эндогенные вещества и соединения, которые образуются в пищевом сырье, полуфабрикатах и готовой продукции под действием физических и химических факторов, а также вследствие взаимо- действия составных частей экзогенных веществ. На некоторых предприятиях пищевой и перерабатывающей промышлен- ности применяют разнообразные добавки с целью увеличения срока хране- ния, улучшения вкуса, аромата, цвета продукции. К сожалению, некоторые химические консерванты могут приводить к образованию канцерогенных нитрозаминов из таких предшественников, как нитриты, амины и амиды. Загрязнение окружающей среды и продуктов питания приводит к раз- ным формам отравления, что происходит, прежде всего, вследствие неком- петентности человека в вопросах экологии. Человечество может и должно найти способы полного предотвращения заражения и загрязнения пищевых продуктов и напитков вредными для организма веществами и соединениями. К ним относятся: 1. Постоянная, оперативная и широкая информация о действительном хи- мическом составе, применимость и безопасность всех видов пищевых про- дуктов и напитков из растительного сырья.
Технология пищевых продуктов 665 2. Контроль за использованием азотных удобрений, которые являются причиной накопления в сельскохозяйственных продуктах и кормах вредных для здоровья нитратов. 3. Полный запрет использования многих способов защиты растений, неко- торых удобрений, которые приводят к загрязнению продуктов и напитков вредными веществами. 4. Предотвращение случаев разного рода аварийных выбросов вредных веществ в окружающую среду. А если это случилось и существует угроза загрязнения пищевых продуктов и напитков, необходимо срочно запретить переработку скота, молока и других сельскохозяйственных продуктов. 5. Государственные стандарты должны регламентировать содержание та- ких вредных веществ в пищевом сырье и продуктах, как нитраты, радионук- лиды, тяжелые металлы, пестициды, химические вещества, которые приме- няют для обработки сырья и оборудования и др. 6. Государственные санитарпо-контрольные лаборатории для определения экологической чистоты растительного сырья и пищевых продуктов и напит- ков должны проводить глубокий экологический анализ в разных регионах Украины, разрабатывать обоснованные рекомендации по улучшению эколо- гической обстановки. Лаборатории должны быть укомплектованы высоко- квалифицированными кадрами и современным оборудованием. Проведение научных исследований должно быть направлено на снижение содержания вредных веществ в пищевом сырье, продуктах и напитках, а также в окру- жающей среде. 7. Непрерывно проводить подготовку и переподготовку специалистов в от- расли для современных проблем экологии и экологической защиты продук- тов питания. Такие специалисты нужны не только в санитарно-контрольных лабораториях, а и во всех отраслях пищевой и перерабатывающей промыш- ленности, а также в сельском хозяйстве. 8. Нужно разрабатывать и внедрять в производство новые рецептуры и тех- нологии пищевых продуктов и напитков, которые имеют профилактическое и оздоровительное направление, с учетом изменения химического состава пищевого сырья. § 28.4. Виды загрязнения пищевого сырья и продуктов питания вредными веществами, их влияние на организм человека Сегодня особое значение отводится пищевой ценности и безопасности растительного пищевого сырья, продуктов питания, безалкогольных и алко- гольных напитков.
666 Раздел 28 При персрабоiке растите, плюй и животной продукции возипкас! все боль шс и больше' социальных проблем, решение' которых обусловлено преиму- щественно безопасностью питания. Загрязнению нишевого сырья и продуктов пи тания способствуют промыш- ленные и транспортные выбросы канцерогенных. химических и радиоакп яв- ных отходов в окружающую среду, неправильное применение' химических удобрений и среде! в борьбы с болезнями и насекомыми, использование нс совершенной технологии и оборудования при производстве пищевых про- дуктов и напи тков и, как следствие', попадание вредных примесей в конеч- ный продукт. Образование вредных веществ во время произволетвенпого процесса также вполне возможно, если нарушаю!ся отимальныс парамет- ры технологических режимов. Вредные вещества, коюрые пощупают из окружающей среды, имею, раз ную химическую структур}. По физическим свойствам это стабильные и стойкие к окружающей! среде соединения, которые имеют способность к бпостимуляции. В некоторых промышленных регионах Украины распространены 'такие канцерогенные вещества, как мпогоялерные ароматические углеводы, ант- рацен, фенантрен, безаптрапсп, пирен, бензопирен и другие соединения с конденсированными циклами. Эти вещества находятся в воздухе, воде, коптильном дыме, выхлопных газах и т. п. Хотя эти вещества имеют разную канцерогенную активность, следует повседневно анализировать пищевое сырье и продукцию на наличие в них многоядерных ароматических углево- дов и других вредных соединений. Большинство различных соединений образуются при хранении сырья и, осо- бенно, при технологической обработке. В производстве пищевых продуктов и напитков применяют разные красители, подсластители, консерванты, кото- рые нс всегда полезны для человека. А если к ним присоединяются другие за- грязнители пищевых продуктов, угроза для здоровья человека увеличивается. Нитриты, которые используют в качестве добавок, при определенных усло- виях могут реагировать с вторичными аминами и образовывать нитрозамины. Нитрозование может происходить при обжаривании мяса нитритного посола. Источниками нитрозами нов могут быть копченые колбаса и рыба, сыр, мо- локо, грибы, пиво и др. Особенно опасные соединения образуются при тер- мической обработке. Поэтому для каждого продукта следует определить оптимальные условия его термической обработки. Нарушение их приводит к образованию вредных веществ, преимущественно канцерогенных. При выра- щивании пищевого сырья, разработке и освоении новых технологий пищевых продуктов, напитков и добавок в процессе токсикологической оценки посто- ронних веществ следует обращать внимание на такие основные требования: • придерживаться агротехнических и технологических рекомендаций, направленных на получение качественного сырья и продуктов питания;
Технология пищевых продуктов 667 • IК' пар\чиа гь он 1 пма. пшые режимы, гак как возможно образование но- вых вредных веществ, в процессе юхнологической и кулинарной обработки и хранения. При игом возможны изменения пищевой ценности. вкуса, аро- мат. вида и opiano.icii гпческих свойств пищевого продукта и напитка под влиянием посторонних веществ: • учитывать, что связь между посторонпими веществами предшест- венниками ядовитых веществ и компонентами нишевых продуктов можш привести к образованию вредных дня человека веществ; • предотвратигь поступление посторонних веществ в пищевое сырье и ।ipt). 1\ к। ы в 11р<щессе их выращивания, обработки, хранения, торговли и др.: • проводить непрерывный строжайший кон троль за качеством сырья, по- луфабрикатов. готовых продуктов, напитков и добавок; • периодически исследовать состав и свойства пищевого сырья и продук- та пи гания, а также наличие нежелательных преобразований компонентов ( учетом их совместимости. Для гигиены пищевых продуктов и напитков большое значение имеет чпе- । о।а биосферы, повышение температуры а тмосферы и другое. К непищевым компонен там, опасным для здоровья человека, относятся ксенобиотики (чужеродные' химические вещества) и биологические коита- мпнан гы (натоюнная микрофлора, плесень, токсины, микотоксины и др.). По данным отечественных и иностранных ученых, из общего количества посторонних .химических веществ, которые поступают в организм, 50...80% поступают с нищей, водой и атмосферным воздухом, совсем незначительное количество проникает через кожу из различных источников. Нитраты и ни- триты чаще поступают с овощами (приблизительно 70% от суточной нормы потребления этих веществ), а незначительное количество 30% — с водой, мясными изделиями и др. 94% радионуклидов поступает с пищевыми про- дуктами. приблизи тельно 5% — с водой и 1% — с воздухом. Вредное влияние на организм человека могут иметь: • продукты и напитки, полученные по новой технологии путем химичес- кого или микробиологического синтеза, неиспытанные или произведенные с нарушением технологического процесса пли из некондиционного сырья; • продукты и напитки, которые содержат непищевые добавки (консер- ванты, красители, ароматизаторы, антиоксиданты и др.), что не входят в спи- сок разрешенных или использованы в .завышенных дозах; • продукты растениеводства, которые содержат неразрешенное количе- ство пестицидов и других вредных для организма веществ; • продукты растениеводства, полученные с использованием неиспытан- ных, неразрешенных удобрений или нерациональных доз их внесения, оро- сительных вод (отходы промышленности и животноводчества, коммуналь- ные, сточные воды, активный ил из очистных сооружений и др.);
668 Раздел 28 • токсиканты, которые .мигрировали в пищевые продукты и напитки из технологического оборудования, посуды. инвен таря, тары при использова- нии неиспытанных или неудовлетворительных пластмасс. полимерных, ре- зиновых и других материалов; • токсические вещества, которые образуются в пищевых продуктах и на- питках вследствие термической обработки, копчения, жарки, облучения ионизирующей радиацией, ферментации и других методов технологической и кулинарной! обработки (безаитрен, нитроамины, мутагенные вещества и др.); • фальсифицированные продукты и напитки, произведенные из не- стандартного сырья но неудовлетворительной технологии; • пищевые продукты и напитки, которые содержат токсические вещества, поступившие из загрязненного воздуха, почвы, воды. Это тяжелые металлы и другие элементы (свинец, ртуть, кадмий, мышьяк, фтор, хлор и т. д.), а так- же полициклические ароматические углеводы, нитро.замины, радионукли- ды и др К сожалению, не все понимают, какой риск существует от воздействия тех или других вредных веществ на организм человека. Пищевые продукты и напитки опасны в эпидемиологическом отношении, могут быть причиной гельминтозов и пищевых отравлений микробного и плесневого происхождения, а также острых инфекционных заболеваний. Продукт, который содержит примеси посторонних вредных химических ве- ществ в концентрации, превышающей гигиенические нормативы, может при- вести к острым хроническим отравлениям химической этиологии. Имея полную информацию о химизме токсичности постороннего вещест- ва в организме человека, мы можем изменить структуру соединения с целью уменьшения или устранения ее токсичности, а в случаях интоксикации — вводить препараты, которые ей противодействуют. Часть посторонних веществ всасывается в месте контакта (ротовая по- лость, пищевод) и потом разносится и распределяется в крови, органах и клетках. В результате метаболических изменений ритмического протека- ния процессов детоксикации уровень их снижается. В тканях они проходят сквозь мембраны, вступая во взаимодействие с рецепторами. В результате метаболизма химических веществ в организме в первой фазе образуются процессы окисления, восстановления и гидролиза. Они осуществ- ляются при участии ферментов в печени, частично в надпочечных железах, почках, кишечнике, легких, крови, мышечной ткани и т. д. Микросомальные ферменты катализируют не только окисление жирных кислот, терпенов и ал- калоидов, но и окисление разных лекарственных химических препаратов, пес- тицидов, канцерогенных ароматических углеводов и других веществ. Микросомальные ферменты катализируют ароматическое гидроокисление с образованием фенолов; ациклическое окисление с образованием первичных,
Технология пищевых продуктов 669 вторичных и чрстичных спиртов; okiirniTc.ibiioe О,. Хф S-дсалканирова- ние: N-окисленне (при окислении первичных и вторичных аминов - ами- нооксиды). S-окисление, при котором образуются сульфооксиды или сульфо- ны. Одновременно с окислением происходит восстановление и гидролиз. В основном, имеют место реакции восс тановления нитро- и азотососдинений в амины и восс тановление кетонов во вторичные спирты. Во второй фазе метаболизма химических веществ в организме происхо- дят реакции конъюгации, которые приводя т к детоксикации. Среди других реакций - синтез меркаптуровой кислоты при наличии ароматических угле- водов, фенолов, сложных эфиров и др. Химические вещества, которые стимулируют активность некоторых фер- ментов, могут интенсифицировать не только метаболические преобразования основных веществ, но и других веществ, присутствующих в клетках. При пос- тоянном воздейс твии на организм человека пестицидов и других химичес- ких веществ значительно уменьшается действие лекарственных препаратов и ферментов. Установлено, что для метаболизма лечебных веществ харак- терны индивидуальные отклонения, которые объясняются генетическими отличиями. 'Гак, у некоторых людей! метаболизация этих веществ происхо- дит так быстро, что в крови и тканях не достигается концентрация, которая определяет терапевтический эффект. А у лиц с замедленной метаболизаци- ей наблюдается накопление веществ, способное вызывать токсическое дей- ствие. Следует отметить, что некоторые вещества в организме человека вступают в реакцию при соответствующих физико-химических условиях и при контакте с определенными соединениями без участия ферментов. Количество химических веществ, которые накапливаются в организме, за- висит от распределения их в тканях и клетках, способа выведения и экспози- ции, возраста и пола, микроклимата и т. д. Большинство химических веществ и их метаболиты выводятся (благодаря сопротивлению организма) с мочой, калом, воздухом при выдохе, через кожу в бане, со слюной или молоком. Оценка токсичности химического вещества основывается на абсолютной смертельной дозе, при которой животные, взятые для исследования, гибнут, а также на средней смертельной дозе, при которой гибнет 50% их. Смертель- ная доза химического вещества определяется в миллиграммах на 1 кг массы тела. Смерть может наступить также вследствие воздействия на такие важ- ные жизненные функции, как дыхание и кровооборот. Очень вредным может быть контакт с посторонними веществами для организма в период роста. Они накапливаются в очень высоких концентра- циях. Очевидно, физиологические барьеры, которые выполняют защитные функции, недостаточно сформировались или вообще отсутствуют. Особен- но чувствительны к влиянию химических веществ молодые кормящие жен- щины.
670 Раздел 28 Важное значение для хронических интоксикации имеет способность хи- мического вещества накапливаться в организме (аккумуляция вещества) и усиливать свое действие (аккумуляция действия). А ги своиства ха|)ак тер- ны для многих веществ и завися т от физических и химических факторов, на- пример, растворимости в жирах, воде и др. В основном, химические вещества могут откладываться в таких жизненно важных органах, как мозг, печень и надпочечные железы. При недостаточной защитной реакции организма они способны из жировых отложении включаться в обменные процессы, ч то мо- жет привести к токсическим эффектам. Частичная растворимость в жирах имеет существенное значение и тогда, когда рассматривают органические со- единения цинка, серебра и других металлов. Они, в первую очередь, поража- ют центральную нервную систему. Если в организм одновременно или после- довательно поступает несколько посторонних веществ, то их взаимодействие определяется количественной характернотикой действия и реже — качеством. Действие одного химического вещеегва в организме' человека под влиянием других может быть усилено, ослаблено или остается незамеченным. Комбинированное действие веществ является результатом химических и физических взаимодействий, индукций или ингибирования фермента- тивных и других биологических процессов обмена, некоторые соединения тормозят механизм восстановления ДНК. В биохимическом процессе метаболизма введенных токсических ве- ществ образуются промежуточные вещества (метаболиты), каждое из кото- рых может иметь разную токсичность, а в результате их взаимодействия она может повышаться или понижаться. Иногда наблюдается снижение токсичности ядов при одновременном поступлении их в организм. Так, при введении паратиона после альдрина токсичность первого снижается в семь раз. Действие некоторых фосфорорганических соединений можно снизить, если перед ними ввести в организм фенолбарбитал и хлорциклин. А при взаимодействии на человека хлорированных углеводов и фосфорор- ганических соединений наблюдается их антагонизм. Актуальная проблема комбинированного эффекта химических веществ очень важна относительно гигиены пищевых продуктов, учитывая, что чело- век может всю жизнь получать с едой посторонние вещества. В связи с этим, все большее значение приобретает исследование механизма и химизма воз- никновения опухоли и связанного с этим риска для здоровья и жизни чело- века. Раковые заболевания желудка и кишечника вызывают, в основном, хи- мические вещества, которые поступают в организм человека с едой. У людей, которые работают на производствах по переработке некоторых видов органического и неорганического сырья, существует риск заболеть ра- ком кожи, особенно при контакте с сажей, дегтем, шифером, минеральны- ми маслами. Канцерогенными являются ароматические амины, которые
Технология пищевых продуктов 671 приводят к раку мочевого пузыря, а также эпоксиды. лактоны, перпкисные и некоторые алифатические органические соединения. Такие вещества, как хром и никель, вызывают рак легких. К химическим канцерогенным соедине- ниям относятся 3.4-бензоиреи. 2-ацетиламирофлуорен. 4-диметилампноазо- бензол, нитрозодиметиламин, этионил, 4-нптрохинолин-К-оксид. тетрахлор- метан. этплкарбомат и др. Нитрозодиметиламин, который часто встречается в пищевых продуктах вместе с другими нитрозаминами, является одним из более активных канцерогенов. Особую группу составляют канцерогенные вещества — микотоксины (продукты жизнедеятельности некоторых низших грибов) и вещества, при- сутствующие в некоторых растениях, продуктах и напи тках. При ферментативных процессах (брожении) на поверхности микроорга- низмов (дрожжей) и аппаратов образуется плесень, это — микотоксины и другие вредные для человека соединения. Поэтому эти биотехнологичес- кие процессы следует интенсифицировать. Микотоксины, которые токсично действуют на людей и животных, вызы- вают такие тяжелые болезни, как эрготизм, при которой появляются судороги, галлюцинации и др. Эта болезнь возникает при употреблении хлеба и других продуктов из муки, для изготовления которых использовалось зерно, за- грязненное продуктами жизнедеятельности низших грибов (плесень и др.). Канцерогенные соединения по-разному взаимодействуют со структурны- ми компонентами клетки. При этом происходят необратимые изменения, ко- торые вызывают перерождение нормальной клетки. По сравнению с нор- мальной тканью, в опухолях разной локализации отсутствует белковая фракция глобулина. При этом клетка полностью выходит из-под влияния факторов, которые контролируют ее дифференциацию. Раковая опухоль мо- жет образовываться под влиянием большого количества канцерогенных ве- ществ и незначительных доз радиоактивного излучения. В целом, свыше 75% всех раковых заболеваний связаны с действием химических канцерогенов, которые поступают в организм с воздухом при дыхании, с едой и напитками. Опасным для здоровья является контакт с мышьяком, применение которого возможно в некоторых отраслях производства, в быту (газы, пестициды, та- бак, лекарства и косметические средства, которые содержат мышьяк и т. д.). Все химические соединения токсичны, если они поступают в организм в большом количестве. При очень высоких дозах даже безвредные химичес- кие вещества могут вызывать нежелательные результаты. С целью охраны здоровья человека в каждом регионе Украины устанавли- ваются определенные нормы и пределы, которые гарантируют безопасность продуктов питания и характеризируют количество постороннего вещества, которое при попадании в организм человека на протяжении всей жизни не повышает риск для здоровья потребителей н измеряется в миллиграммах
ЬТ1 Раздел 28 на 1 кг массы те.ia. 1 {ормашв устанавливайся экспериментально при помощи набора горных животных. При .ном опреде. ihcich уровень содержания по- стороннего вещества в кормах, который не влияет на их состояние. При использовании данных, полеченных из опытов над животными, следу- ет учитывать, что токсичность для живо । пых и человека различна, то есть пря- мая зкетраноляция исключается, поэтому при установлении норм для челове- ка учи тывается фактор опасности. Его величину устанавливают в пределах 1/10 1/ 500 в зависимости от токсикологических характеристик постороннего вещества или добавок, которые1 могут быть в продуктах. Наивысший допусти- мый предел отвечает установленной законодательством максимальной дозе постороннего вещества в пищевом продукте, которую нельзя превышать. Необходимо отмстить наличие токсических соединений природного про исхождения в нищевых продуктах и напитках. Это -- аминокислоты, при- родные ингибиторы трипсина, некоторые глюкозиды, ядовитые вещества грибов и растений. Посредством употребляемых продуктов и напитков эти вещества могут наносить вред здоровью людей и животных. Ароматизация и окраска продуктов и напитков специальными добавками (селитра — в производстве мясных продуктов, химические красители для напитков) положительно влияет на физическое состояние человека, се- крецию желудочного сока. Однако длительное их употребление нежела- тельно. Поэтому в пищевой промышленности и быту лучше использовать натуральные красители и ароматизаторы. Все дополнительные и вспомогательные вещества должны проходить токсикологические испытания и подвергаться контролю. Токсикоз-гигиени- ческому исследованию подвергаются не только дополнительные вещества, но и все пищевые продукты и напитки, которые поступают к потребителю. Дальнейшее изучение влияния питания на здоровье и продолжитель- ность жизни человека является общшм заданием биохимиков и технологов пищевой промышленности, физиологов, медиков, токсикологов и специа- листов сельского хозяйства. Тесное сотрудничество специалистов всех от- раслей и органов охраны здоровья может гарантировать, что химия не обер- нется против человека. § 28.5. Экологически чистые продукты питания С целью улучшения структуры и качества питания необходимо вклю- чать в рацион продукты, обогащенные микроэлементами, витаминами и другими активными веществами. Сейчас разрабатываются и широко вне- дряются ресурсосберегающие технологии, создаются принципиально но- вые технологии производства экологических чистых продуктов и напитков
Технология пищевых продуктов 673 с заданными свойствами, технически перевооружаются предприятия ни- шевой промышленности. Работники пищевой промышленное! и. ученые институтов пи тания и уни- верситетов разрабатывают принципиально новые средства профилактической фармакологии, которые занимают промежуточное место среди продуктов питания и лечебных препаратов. К ним относятся поликомпонентныс рас- тительные смеси, произведенные из натурального сырья is качестве добав- ки к пищевым продуктам и напиткам и назначенные для профилактики и лечения разных болезней. Большое внимание сегодня уделяется безалкогольным напиткам. Пище- вая промышленность разрабатывает и выпускает разнообразные освежаю- щие, тонизирующие, витаминизированные напитки, богатые биологически активными веществами. Особенно полезны для человека напитки из нату- ральных (фруктово-ягодных, зерновых и цитрусовых концентратов, а также жстрактов из трав, богатых витаминами, микроэлементами, органически- ми кислотами и другими веществами, которые способствуют нормальному пищеварению и выведению из организма радионуклидов, токсичных и кан- церогенных соединен ий. Основу многих нишевых продуктов и напитков составляют по.тисолодо- вые экстракты пророщенного зерна пшеницы, овса, кукурузы, ячменя и бобо- вых культур, которые содержат аминокислоты, белки, витамины, фермен- ты, фитогормоны, минеральные и другие биологически активные вещества. Все эти компоненты в продуктах питания улучшают трудоспособность че- ловека, повышают резистентность организма, положительно влияют на общее состояние здоровья. Экстракты из пророщенных зерен широко использу- ются как биологические добавки для кисломолочных напитков и мороже- ного, кондитерских изделий, а также как продукты лечебно-профилактиче- ского действия. Увеличивается выпуск и расширяется ассортимент продуктов, напитков и добавок на базе традиционных и нетрадиционных видов растительного сырья, в том числе лечебных трав. Очень важным моментом для кардиналь- ных изменений объема и ассортимента этих продуктов, напитков и добавок является комплексное решение вопроса обеспечения их производства эко- логически чистым сырьем и необходимым оборудованием. К пищевым экологически чистым добавкам растительного происхожде- ния относят вещества, которые улучшают внешний вид продуктов и напит- ков (консерванты, ингибиторы, антиоксиданты, синергические вещества), изменяют физические свойства продуктов (поверхностно активные вещества), улучшают вкус и аромат (ароматические, подкисляющие вещества, кисло- ты, сахара и др.) и, главное, повышают пищевую ценность продуктов (мик- ро- и макроэлементы, витамины, биологически активные вещества). 43 - 8-913
674 Раздел 28 Продукты .течебно-нрофп.лак 1 ическо!о назначения, изготовленные на ос- нове зерновых культур, фрукте. плодов, ягод и лечебных трав можно реко- мендовать для разработки разных диен на нредприя гнях общественного шп а- ния, в санаториях, больницах людям с заболеваниями сердечно-сосудистой системы, желудочно-кишечного тракта, нарушением обмена веществ и др. Для обогащения зкетрактов и концентратов п.з зерновых культур флова- ноловымп глюкозидами, танином, минеральными солями, микроэлемента- ми, витаминами, аминокислотами в рецептуру вводят компоненты из сухих и свежих фруктов, ягод, пряно-ароматических и других растений. Такие композиции обеспечивают высокие органолептические свойства, пищевую и оздоровительную ценность пищевых добавок. § 28.6. Принципы контроля и пути снижения вредных веществ в пищевом сырье и продуктах питания Сегодня только с помощью лабораторного контроля можно получить объективные количественные и качественные данные о загрязнении пищево- го сырья, продуктов и напитков определенного региона и степени их опаснос- ти для человека, выяснить причину загрязнения, иметьпредставление о тен- денции загрязнения, дать конкретные рекомендации по снижению вредных веществ в продуктах питания. Лабораторные исследования имеют большое значение при гигиеничес- кой экспертизе пищевых продуктов и оперативном контроле за содержанием вредных веществ в пищевом сырье, при решении вопросов об их реализации. Порядок лабораторных исследований пищевого сырья и продуктов пи- тания осуществляют: 1. Выборочно — при контроле по соблюдению санитарных норм и правил в процессе получения, изготовления, хранения, транспортирования и реали- зации нищевых продуктов и напитков, а также при использовании нетради- ционных материалов для изготовления тары, упаковывания пищевого обо- рудования и др. При этом в пищевых продуктах и сырье определяют содержание пестицидов, солей тяжелых металлов, остатков антибиотиков, микротоксинов и др. 2. Непланово - при подозрении о возможности возникновения пищевых отравлений, при подозрении на химическое загрязнение нищевых продук- тов, в случае нарушения технологии пищевых продуктов, рецептур, регла- мента использования пестицидов, пищевых добавок и т. д„ при несоблюдении санитарных требований в процессе производства, транспортирования, хране- ния и реализации продуктов питания и поступления импортного пищевого
Технология пищевых продуктов 675 сырья и прод\ ктов. а в случаи арбитража и при зксиерт пае больших партии прод\ кГ( >В. КОЮрЫС требую! ] I! 1'11(4111ЧСС KOI I ком 11етен ни и. но поручению высших инстанций сани тарно-.шидемпо. !огичсскоп службы, руководящих контролирующих органов, следственных и судовых органов. A. 11 ри выло. 1НСНИ11 и.чановых рабо, в процессе исследования содержания 15 нишевых продуктах и напит ках посторонних химических веществ для уста- новления н\лей их поступления в организм человека и сравнения с предельно допусгнмыми нормами. Ваяшым условием в лея i с. юности лабораторной службы является наличие' чувеч вптельных. лосинных приборов, которые отвечают всем т ребованиям практики, а также наличие .жсиресс-мсгодов. Для определения содержания вредных вещес1в и(чю.।ьзхю 1 в осиовном тестированные калориметричес- кие мет оды, мет оды тонкослойной хрома 1 ографии и количественные физико- химические мс годы (массо-( пек i рофгометрия, полярография, ионосе, ак- тивные з.тек!роды, газо-жидкостная хроматография и др.). Определение содержания вредных вещест в в пищевых продуктах явля- с1ся с. южным, но необходимым заданием, для которою нужен большой объем исследований т аких разнообразных органических сред, ко юры мп являет ся пищевое сырье, продукты питания и напитки. На предприятиях пищевой промышленности, в сельском хозяйстве все- гда следует позаботиться о иол ион безопасности пищевых продуктов и на- питков. ч тобы риск для человека приближался к нулю. С целью предотвраще- ния вредного действия веществ-компонентов в продуктах растительного происхождения необходимо: • запретить использование ядовитых веществ, особенно в технологии выращивания пищевою сырья; • исследовать новые виды растительного сырья с минимальной концен- трацией вредных веществ и преимущественно их применять; • создавать новые виды растений с целью снижения концентраций или [годного исключения нежелательных веществ; • разрабатывать принципиально новые технологии чистых пищевых продуктов и напитков из загрязненного вредными веществами сырья (при их обработке для дкетрагпрованпя, измельчения, ингибирования или выве- дения опасного компонента); • внедрять усовершенствованные технологии всех пищевых продуктов и напитков, которые исключали бы новые химические соединения, вред- ные для человека; • применять оптимальные способы хранения растительного и другого сырья, при которых значительно снижается образование вредных веществ: • ограничивать использование некоторых удобрений с опасными ком- понентами (химические удобрения, активный ил очистительных сооруже- ний и т. д.); 43*
676 Раздел 28 • ускшавливать на основе гщанльных физиологических опытов предель- но допустимые концентрации опасных веществ в продуктах питания, добав- ках и нашпках. Категорически запрещать использование пищевого сырья и продуктов питания, которые содержат чрезмерное количество вредных компонентов. Большую опасность для здоровья человека представляют также метабо- литы микроорганизмов и плесени. С' целью предупреждения их вредного воздействия следует: • разрабатывать и внедря ть оптимальные способы хранения сырья и про- изводства пищевых продуктов и напитков (главное в этом — сохранять в оп- тимальных условиях те овощи, фрукты и ягоды, которые пригодны, то есть имеют большую стабильность, другие перерабатывать сразу после сбора): • интенсифицировать процессы брожения и, гем самым, уменьшить на- копление токсинов и метаболитов; • исследовать и разрабатывать пределы концентрации небезопасных ме- таболитов в нпщевых продуктах и напитках, запрещать использование тех, которые нс отвечаю! этим требованиям: • исследовать и разрабатывать методы ингибирования пли детоксика- ции небезопасных ме таболитов; • устанавливать оптимальные условия технологической обработки пи- щевых продуктов и сырья для уменьшения или полного исключения обра- зования каких-либо опасных веществ. Добиваться внедрения этих условий в промышленности и быту. Важнейшим моментом в проблеме снижения вредных веществ и соедине- ний в пищевом сырье, в продуктах и безопасности питания является вопрос образования. К сожалению, еще много потребителей, работников сельского хозяйства и промышленности не имеют хотя бы начального представления о том, как предвидеть опасность пищевых отравлений. Руководители и организаторы пищевой промышленности и сельского хозяйства должны проводить фундаментальные изменения в новой социаль- ной политике безопасности питания, быстро внедрять их в жизнь, повышать компетентность всех, без исключения, специалистов. Охрану окружающей среды, пищевого сырья и пищевых продуктов от хи- мического загрязнения следует проводить по таким гигиеническим прин- ципам: 1. Соблюдение гигиенических нормативов содержания вредных веществ в почве, воде, воздухе и пищевых продуктах и напитках и разработанного на их основе санитарного законодательства (ГОСТы, правила, законы и т. д.). 2. Разработка прогрессивной технологии в пищевой промышленности и сельском хозяйстве, которая бы способствовала минимальной опасности загрязнения окружающей среды и продуктов питания. Это переход на
Технология пищевых продуктов 677 безотходное производство, .замена особо небезопасных химических веществ менее токсичными и нестабильными в окружающей среде. герметизация и ав- томатизация производственных процессов, замена пестицидов биологически- ми и агротехническими методами борьбы с вредителями сельскохозяйствен- ных культур, внедрение на каждом предприятии, коммунальном учреждении современных методов очистки загрязненных сточных вод, воздуха и др. 3. Осуществление квалифицированного предупредительного и текуще- го санитарного присмотра за объектами, на которых может происходить за- грязнение воздуха, водоемов, почвы, пищевого сырья, продуктов питания и напитков. 4. Проведение санитарно-эпидемиологическими станциями вместе с ве- домственными лабораториями и учреждениями гидрометеослужбы кон- троля за чистотой окружающей среды и пищевых продуктов и напитков. 5. Разработка принципиально новых технологий безопасности пищевых продуктов (даже при загрязненном сырье). 6. Подготовка специалистов в отрасли экологии окружающей среды и пи- щевых продуктов. § 28.7. Основные принципы выведения вредных веществ из организма человека Сегодня окружающая среда (земля, вода, воздух) настолько загрязнена, что найти экологически чистое пищевое сырье и продукты питания без вредных веществ практически невозможно. Химический состав пищевого сырья, продуктов и напитков, которые продаются в наших магазинах и на рынках, в большинстве своем остается нерасшифрованным, а поэтому слож- но переоценить, как важно повышать культуру технологии в сельском хо- зяйстве и на предприятиях пищевой промышленности. В связи с переходом к рыночным отношениям, когда возрастает количе- ство частных предприятий, которые ведут конкуренцию по производству продуктов и напитков, необходимо создавать государственные органы кон- троля, подчиненные только парламенту или Кабинету министров. Опасность вредных веществ, которые поступили в организм человека с продуктами питания и напитками, состоит в том, что из-за незначительной интенсивности выделения они откладываются в клетках, откуда их вывес- ти практически невозможно. Это начало серьезных заболеваний. Вот почему нужно сделать все, чтобы связать, ингибировать и вывести все вредные ве- щества из организма, которые туда поступили. Сегодня имеется очень много полезных для человека продуктов и напит- ков, которые являются протекторами вредных токсических соединений.
678 Раздел 28 К ним о1 нося к'я . leicipci веннью рас гения, пищевые во. юкна, в и i амины, на г\- ра. 1ьные ВИИО1 радные вина, шиповые про ivki ы и наши ки. бога! ые oiio. ioi н- чески аки ивнымп веществами, зь.с I рак i ы зерновых к\ л в 1 ур. женьшеня и др А иозтому, каждый человек, если он желае! себе здоровья и до. по. циня, не может жпчьбез .юкарсi венных растении. .1счсбно-11рофилак1ических па- ни гков, пищевых волокон, биологически активных веществ, микро- и мак- розлемеитов. а также без интересной работы, активною отдыха, здоровою образа жизни. Гигиеническая концепция здорового образа жизни включает' в себя пер- сональную iiinieiiv. которая обьедипяег шкие основные элементы здоро вья: оптимизм, оптимальный режим работы и отдыха, физическую умерен нею нагрузку, закаливание, адекватное питание зко. югпчески чпегымп продук- тами н напитками, гигиену и культуру половых отношений.. нишею гигиене, своевременное обращение к враче, умеренное еночреб.lemie алкогольных напитков, от каз от вредных привычек. Радионуклиды, которые поступили в организм с продуктами питания или водой и являются самыми опасными соединениями, существенно влияют на состояние здоровья человека. 11 потному, в основе всех мер необходимо положить принципы максимальною уменьшения пос геп.к'нпй рал иону к. ти дов в организм. Это достигается полным разрывом важнейших путей мигра- ции их из объектов окружающей среды в организм человека. Важно не только уменьшить поступление радионуклидов с нишей или водой, но и тормозить их усвоение и накопление в организме, применять целесообразные средст- ва технологической и кулинарной обработки пищевого сырья и др. Благодаря природным свойствам некоторых компонентов пищевых про- дуктов, они имеют выраженные радиозащитные свойства. К т аким веществам относятся белки, некоторые аминокислоты, иолинеиасышениые жирные кис- лоты, сложные некрахмальные углеводы, аскорбиновая кислота, тиамин, рибофлавин, витамин Р, каротин и некоторые минеральные вещества (каль- ций, калий, магний, йод, фосфор и др.). Носителями сульфгидрильных групп являются белки, которые выпол- няют роль аффективных инактиваторов и легко окисляются акт ивными ра- дикалами. Таким образом, высокое содержание белка в рационе человека способствует усиленному выведению цезия-137 не только из мышечной тка- ни, но и из внутренних органов и крови. При недостатке белка в рационе и белковом голоде наблюдалось значительное накопление цезия-137 в ор- ганизме человека. Кроме того, при недостатке белков в продуктах питания нарушаются процессы иммуногенеза, снижается стойкость организма к ин- фекциям и другим вредным агентам окружающей среды. Важнейшей задачей нашего общества является обеспечение опти- мальным количеством белков детей, которые чрезвычайно чувствительны
Технология пищевых продуктов 679 к ионизир\ тощей радиации. Основным источником образования белков в ор- ганизме являются аминокислоты белковой пищи. При влиянии ионизирующем радиации на человека важно обеспечить организм достаточным кодичеством белков животного происхождения, ко- торые содержат все 20 аминокислот, в том числе 8 незаменимых, и, тем бо- лее, они не сии тезируются в организме и должны поступать с пищей. В условиях радиации наибольшее значение приобретают две серосодержа- щие аминокислоты метионин и цистин. Они имеют свойство связывать ак тивные радика. 1ы. Ис точниками .н их аминокислот является белок молока и яиц, белковые и овсяные1 крупы, домашний сыр, курятина, семена подсол- нечника. В целом, потребность в белках для взрослого человека составляет 100 г в сутки, из них 55% должны составлять белки животного происхож- дения. Очень важное значение в условиях повышенного радиационного фона имеют жиры, особенно растительные, которые содержат полпненасыщенные жирные кислоты и антиокислители. Взрослый человек должен употреб- лять не менее 30...35 г масла подсолнечного, кукурузного или оливкового в день (около 6% жира содержит овсяная крупа). Эти жиры богаты радио- .защитнымп нолинеиасыщснными жирными кислотами. Таким образом, рас- тительные жиры и овсяная крупа являются очень важным продуктом в ра- диозащитном питании. В условиях влияния ионизирующей радиации рекомендуется увеличи- вать в рационе некрахмальные углеводы (пищевые волокна, пектиновые вещества, альгинаты, полисахариды) и уменьшать употребление чистых уг- леводов (сахара, кондитерских изделий); необходимо сахар заменить фрук- тозой, на основе которой производить все продукты и напитки. Пектиновые вещества, как и пищевые волокна, содержат в себе свобод- ные карбоксильные группы галактуроновой кислоты, что дает им способность связывать в пищеварительной системе ионы металлов с последующим обра- зованием нерастворимых комплексов, которые не всасываются, а выводятся из организма. Кроме того, пектины вместе с другими пищевыми волокнами улучшаю т перистальтику кишечника, способствуя более быстрому выведению металлов с фекалиями. Пектин также связывает в пищеварительной системе радиоактивный стронций, тем самым уменьшая его всасывание и отложение в костях скелета; что касается цезия-137, то его радионуклидосвязываю- щую активность имеют свекольный, яблочный и цитрусовый пектины, кото- рые содержатся в напитках из этих культур. Медиками отмечено, что морская капуста в составе мясных консервов снижает накопление стронция более, чем вдвое. Богата пектином столовая свекла, редька, редис, морковь, сладкий перец, тыква, баклажаны, яблоки, абрикосы, айва, вишни, сливы, груши, цитрусовые.
680 Раздел 28 Высокое содержание пектина имеют также фруктовые и овощные соки с мя- котью, фрукты и ягоды, протертые с фруктозой (земляника, клубника, кры- жовник, слива, смородина), и разные виды напитков. Сухой пищевой пектин, который производят из свекольного жома и яб- лочных выжимок, содержит до 25<>о чистого пектина. Оптимальная доза пектина для взрослых людей составляет 2...4 г, для детей — 1...2 г в сутки. В 100 г абрикос его 0,7 г; вишен -- 0,4 г; земляники - 0,7 г; смородины — 1,1 г; крыжовника — 0,7 г; персика — 0,7 г; сливы - 0,9 г; винограда 0,6 г; яб- лок — 1,2 г; зеленого горошка — 2,5 г; свеклы столовой — 1,1 г; томатов - 0,3 г; перца — 0,6 г; картофеля — 0,5. Больше всего пектина содержится в плодово-ягодных соках из шелкови- цы — 2,2 г/100 г; малины — 2; земляники - 1,7. А поэтому следует позабо- титься о том, чтобы ежедневный рацион содержа. ! 2...3 свежих яблока и другие фрукты, ягоды, зелень, соки и напитки (до 2-х л) из растительного сырья. На стойкость организма отрицательно влияет недостаток витаминов, которые имеют специфическое антирадиционное действие. Ряд витаминов (тиамин, каротин, аскорбиновая кислота и др.) способны вступать во взаи- модействие со свободнорадикальными формами кислорода и активными продуктами радиолиза, инактивируя их. Некоторые витамины (биофлавонои- ды и др.) способны связывать радионуклиды, за трудняя всасывание и уско- ряя выведение их из организма. Положительное действие аскорбиновой кислоты при ионизирующей ради- ации связано с ее участием в процессах деления клеток. Поэтому, при недо- статке яблок, необходимо употреблять обязательно кислую капусту, хрен со свеклой, черную смородину, отвар шиповника и другие продукты, бога- тые аскорбиновой кислотой. Потребность в этом компоненте составляет 70...100 мг в сутки. Практическое применение имеют биофлавоноиды (витамины группы Р), радиозащитные свойства которых чрезвычайно велики. В условиях ра- диации (ионизирующей) биофлавоноиды, в основном, защищают стенки сосудов, капилляров и внутриклеточных мембран. Особенно эффективны биофлавоноиды в соединении с аскорбиновой кислотой. Противорадиационное действие имеют витамины группы В, которые со- держат серу. Источниками тиамина, рибофлавина и никотиновой кислоты, то есть витаминов группы Р, является молоко, яйца, рыба, черный хлеб, печень, бобовые овощи, молодая зелень. Их потребность составляет 17...28 мг в сутки. Известна противоопухолевая роль каротина, который имеет большое радиозащитное влияние. Много каротина содержит морковь, томаты, абри- косы, зелень. Определенные противоокислительные свойства имеет токоферол, который является важным фактором в профилактике вредного влияния повышенной
Технология пищевых продуктов 681 радиации. Достаточно большое количество этого витамина содержится в за- родышах злаков (2,5 г на 100 г) и хлебе из итого зерна. Потребность в токо- фероле составляет 20 мг в сутки. Значительные радиозащитные свойства имеют такие вещества, как йод, калий, кальций, магний, селен, фосфор и др. Важное значение в условиях загрязнения продуктов радиоактивным цезием имеет насыщение организ- ма солями кальция, который является аналогом незия в обменных процессах. Много калия содержится в овощах и фруктах, картофеле (печеном), в кру- пах, арбузах и дынях. Достаточно большое количество минеральных ве- ществ содержит курага, изюм, чернослив, черная смородина (365 мг на 100 г). Медиками установлено также положительное влияние солей кальция на уменьшение всасывания радиоактивного стронция в кишечнике. 100 г до- машнего сыра или пол-литра молока удовлетворит суточную потребность в кальции, которая составляет для взрослых 800 мг, а для детей — 1200 мг. Уменьшению накопления радиоактивного стронция в условиях повышен- ной радиации способствует обеспечение организма достаточным количеством солей магния и фосфора. Магний содержится в черном хлебе (80 мг на 100 г), крупах, бобовых культурах, сушеных фруктах. Суточная потребность магния составляет 550 мг. Разные формы фосфора содержатся в молочных и мясных продуктах, в сырых яйцах, печени, рыбе и т. д. Суточная потребность в фосфо- ре составляет 1400 мг для взрослых и 1750 мг - для детей. Многоплановый эффект при ионизирующей радиации имеет адекватное обеспечение организ- ма селеном, недостаток которого угнетает также стойкость к микробным и ви- русным инфекциям. Много селена содержится в зерновых и мясных про- дуктах, а также в сырах. Суточная потребность в нем — 0,5 мг. Суточные рационы питания человека в небезопасных районах необхо- димо также обогащать кровеобразующими микроэлементами, то есть желе- зом, медью, марганцем и кобальтом. Источником кровеобразующих микро- элементов являются мясные продукты, печень, кровь, а также яблоки, овсяная крупа. Суточная потребность в марганце составляет 5 мг, меди — 2, железа - 10... 18 мг. Гиперплазия щитовидной железы человека возникает вследствие недо- статка такого микроэлемента, как йод. Чтобы ликвидировать его дефицит, необходимо употреблять йодированную соль, морскую капусту, морскую рыбу, мидии, кальмары, креветки, мясо морских животных. Потребность человека в йоде составляет 150...200 мг в сутки. Концепция современного радиозащитного питания основывается не только на максимально возмож- ном уменьшении поступления радионуклидов с пищей, но и на торможении процессов всасывания и накопления их в организме. Уменьшать поступление радионуклидов в организме с пищевыми продук- тами и напитками необходимо за счет снижения их содержания в продуктах
682 Раздел 28 и нанитках с помощью разных кулинарных и гехнологических приемов, а так- же за счет составления рациона их продуктов, которые содержат минима. и>иос количес'1 во радионуклидов, Процесс всасывания и накопления радионуклидов в организме можно тормози ть при иомоши создания специальных рационов направленного дейст- вия. включая в них соединения, которые имеют радиозащптное действие. Медиками доказано, ч то нехватка в рационе белков, витаминов, минераль- ных веществ способствует накоплению в организме радиоактивного цезия и стронция. Обогащение же рациона молочным белком, витаминами спо- собствует их выведению. Пищевые продукты моря, 15 отличии от пресноводной рыбы, меньше за- грязнены радионуклидами, и поэтому блюда из морской рыбы и других продуктов моря необходимо использовать в ежедневном питании. В радио- защитном суточном рационе должен быть также картофель, который содер- жит много калия и аскорбиновой кислоты. Поэтому суточное употребление картофеля составляет не менее 350...400 г. Важное значение в радиозащитном питании имеют экологически чистые овощи, фрукты, ягоды и напитки из них, которые обеспечивают организм ас- корбиновой кислотой, каротином, биофлавонопдами, пектиновыми вещест- вами и органическими кислотами. Кроме того, с напитками из растительно- го сырья человек получает значительное количество минеральных веществ. Особенно большое значение в радиозащитном питании придается таким пряным овощам, как чеснок, лук, петрушка, укроп, сельдерей, хрен. Благо- даря фитонцидам, эфирным маслам, гликоалкалоидам, аскорбиновой кис- лоте и каротину, которые содержатся в этих овощах, они не только пагубно действуют на гнилостную микрофлору, но и повышают стойкость организ- ма к инфекциям и действиям других вредных факторов окружающей сре- ды. Следует отметить, что зелень укропа, по сравнению с лимонами, более, чем в три раза богаче аскорбиновой кислотой. Полезным является пищевое сырье, которое имеет красный цвет. За счет пигментных веществ — антоцианов — оно имеет большое радиоза- щитное действие (черноплодная рябина, черная смородина, столовая свек- ла и темные сорта винограда). Общее суточное потребление овощей не должно быть меньше 400...500 г. Не менее четверти должна составлять морковь. Необходимо максимально ис- пользовать в питании такие сезонные продукты, как арбузы и дыни. Они явля- ются источниками калия, органических кислот, пектиновых веществ и каротина. В условиях высокого загрязнения окружающей среды радионуклидами нужно больше употреблять блюд, приготовленных из таких бобовых, как фа- соль, соя и горох, которые, кроме полноценного белка, метионина, цистина и ПНЖК, содержат много магния, необходимого для усвоения кальция.
Технология пищевых продуктов 683 Чаинып гриб юже принадлежит к вещес|вам с ралиозащи гными свопеi - вамп. Его экс грактнвные вещества ( танины, катехины, эни катехины) имеюi свойства витамина Р. то есть способствуют укреплению сосудов (особенно мелких капилляров), снижают проникновение их стенок. Создавая технологию новых продуктов и напитков, которые предупреж- дают всасывание радионуклидов цезия и стронция, необходимо иридержи- ват вся таких основных требований: их безвреднос ть, хорошие органолепти- ческие свойства, высокая пищевая и биологическая ценность, возможность длительного хранения и удобство расфасовки и транспортировки. В рецепту- ры радиозащптных продуктов необходимо включать отдельные аминокис- лоты (метионин, фенилаланин, лизин), комплекс витаминов, белок и соли кальция, пищевые волокна, витамины группы В, альгинат натрия пищевой, фероцин и другие радиозащитныс вещества. Доказан высокий радиозащитный эффект полисахаридов микробиоло- гического происхождения и экстракта прополиса, который способен пере- хватывать свободные радикалы, отдавая при этом атом водорода. Уменьшает накопление цезия-137 постоянное употребление полисолодовых экстрак- тов (полисом, антигипоксин и др.). Исследованиями установлено, что пре- парат женьшеня повышает радиорезистентность организма к ионизирую- щей радиации. Использование солей калия и магния, аспарагиновой кислоты тоже эффективно в повышении радиорезистентности организма. Повышает общую стойкость организма к воздействию очень многих вред- ных соединений, в том числе и к ионизирующей радиации, использование адаптогенов. К наиболее эффективным адаптогенам относятся препараты элеутерококка, женьшеня, лимонника китайского, витамины, флавоноиды, витаминно-аминокислотные комплексы, некоторые микроэлементы, био- стимуляторы, коферменты и ряд других веществ. Улучшает общую стойкость организма также антигипоксин, технология которого разработана сотрудниками завода солодовых экстрактов и кафедры биотехнологии продуктов брожения НУПТ. Антигипоксин изготавливают на основе полисола, полученного из солодового экстракта из пророщенного семени пшеницы, овса, кукурузы и ячменя. Солодовый экстракт содержит макро- н микроэлементы, аминокислоты, легкоусваиваемые углеводы, бел- ки, витамины групп В, Е, аскорбиновую кислоту, флавоноиды, ферменты, экстракты плодов шиповника и листья чая. Технологическая обработка пищевого сырья при его загрязнении радио- нуклидами начинается с механического очищения от загрязнения землей, которая содержит радионуклиды. Овощи, фрукты, картофель и ягоды преж- де всего необходимо старательно промыть теплой проточной водой, отделив сначала верхние загрязненные листья и поврежденные плоды. Потом карто- фель и корнеплоды очищают от шелухи и хвостиков, повторно моют теплой
684 Раздел 28 водой. Во внешних слоях фруктов и овощей содержи гея больше радионукли- дов, чем в мякоти, поэтому необходимо их старательно очищать, особенно места поверхности, которые имеют вмятины, трещины и г. п. Овощи, загрязненные радионуклидами, а также грибы, ягоды и другие ре- комендуется вымачивать в чистой воде на протяжении 2...3 часов, что дает воз- можность избавиться от 80% радиоактивности (главным образом, от Sc-137). Целесообразным способом термической обработки пищевого сырья в ус- ловиях повышенного загрязнения их радионуклидами является их варка. При этом значительная часть радионуклидов и других вредных веществ пере- ходит в отвар. Установлено, что из грибов, щавеля, гороха, капусты и свек- лы в отвар переходит соответственно 85, 50, 45. 80, 60% цезия-137. Поэтому в условиях повышенного загрязнения продуктов радионуклидами исполь- зовать отвар нецелесообразно. Допускается через 5... 10 мин пропаривания продукта сливать воду, а потом продолжать варить эти же продукты в но- вой порции воды, которую уже можно использовать в качестве бульона в еде. Этот способ не дает нужного эффекта при подготовке грибов, загряз- ненных радионуклидами. Их целесообразно варить дважды по 10 мин, каж- дый раз сливая отвар. Пресноводную рыбу и мясо перед отвариванием не- обходимо вымочить в воде на протяжении 1,5 ч, а затем порезать небольшими порциями и варить в чистой без соли воде на протяжении 10 мин. Далее от- вар сливают и, залив продукт новой порцией воды, варят до готовности. В условиях повышенного загрязнения радионуклидами мясо необходимо после вымачивания выдерживать на протяжении 3 мин в 25%-м рассоле. После этого отваренное мясо теряет 90% цезия-137. Бульон из очищенных от мяса костей не содержит радионуклидов и его можно употреблять, потому что в бульон цезий не переходит, а в костях не содержится. Совсем нецелесообразно, в связи с повышением загрязнения радионук- лидами, жарить продукты, поскольку все вредные вещества при этом оста- ются в продукте. После отваривания продукты можно обжарить, добавляя при этом приправы, соль, специи. Следует отметить, что освобождением мяса и рыбы от костей и плавни- ков можно уменьшить содержание цезия-137 на 40%. А во время отварива- ния рыбы в соленой воде с тушки в бульон переходит до 70% цезия-137. Количество цезия-137, который употребляется с засоленными овощами, фруктами и грибами, будет вдвое меньше, чем его количество в исходных свежих продуктах. Большое количество радионуклидов удаляется из зерна, выращенного в загрязненных регионах, вместе с оболочкой во время переработки его на муку и крупы. Поэтому содержание стронция-90 в муке и крупах меньше, чем в зерне на 60...90%.
Технология пищевых продуктов 685 Чрезвычайно полезны для человека экстракты, концентраты, соки и на- питки из растительного сырья, которое имеет необходимые компоненты оз- доровительного направления. § 28.8. Концепция здорового образа жизни и проблема безвредности пищевых продуктов Концепция здорового образа жизни человека предусматривает постоянное соблюдение правил укрепления и сохранения как индивидуального, так и общественного здоровья, как основы продуктивной трудоспособности, что объединяется с разумным отношением к природе и социальной среде. Сегодня несбалансированное питание превратилось в медицинскую проб- лему. В отдельных регионах излишнюю массу имеют 30% мужчин, 50% жен- щин и 12% детей. Установлена прямая связь ожирения с такими заболева- ниями, как сахарный диабет, гипертоническая болезнь, инфаркт миокарда и даже рак. До 12% излишней калорийности рациона у женщин обусловле- но потреблением сахарозы, а у мужчин — алкоголя. Каждому человеку следует избегать нарушения структуры питания, рег- ламентировать пищевую ценность каждого пищевого продукта и напитка, то есть нормировать в каждом продукте содержание белков, жиров, углево- дов, биологически активных веществ и минеральных солей. К сожалению, в действующих государственных стандартах и другой нормативно-техниче- ской документации на сырье и продукты питания, как правило, эти показа- тели не нормируются. В период жизнедеятельности организм человека не только выполняет ра- боту, в нем постоянно происходят процессы построения и пополнения клеток и тканей тела, а также их компонентов. Для этого организму необходим строи- тельный материал, который поступает только при полноценном питании. Не- которые биологически активные соединения (гормоны, коферменты и др.) в организме человека образуются из специфических веществ — витаминов. Таким образом, питание представляет собой сложный процесс поступления, переваривания, всасывания и ассимиляции в организме питательных веществ. Главным фактором нормальной жизнедеятельности человека является обеспечение своевременного поступления необходимых питательных веществ в оптимальном количестве. При этом должны выполнятся три обязатель- ных условия: экологически чистая и рациональная технология пищевых продуктов и напитков, при которой максимально сохраняются питатель- ные вещества и не образуются вредные соединения; соблюдение санитарно- гигиенических правил приготовления и хранения продуктов; экологически
686 Раздел 28 чистая технология пищевого сырья (зерновых кулыур. овощей, фрукнш. ягод, мяса, рыбы и др.). Нормальное питание предусматривав г баланс поступления энергии со- ответственно затратам. Даже при кратковременном недостатке калорийной пищи организм вынужденно использует питательные вещества организма, при более длительном — уменьшается масса скелетных мышц. При чрезмер- ном питании часть жиров и углеводов откладывается в виде подкожного жира, что сопровождается ожирением. Поэтому в организм должно поступать оптимальное количество питательных веществ, которые обеспечивают ос- новной обмен и баланс энергии. К сожалению, потребление населением Украины пищевых продуктов не отвечает основам сбалансированного и адекватного питания. Часто нару- шается рациональное соотношение незаменимых для жизнедеятельности человека веществ, не выдерживаются санитарные нормы качества промыш- ленного сырья и пищевых продуктов. В с тандартах качества должны быть не только товароведческие показатели, но и химический состав, который характеризует пищевую ценность продукта. Главное в питании то, что пищевые продукты не должны оказывать кан- церогенного, токсического, мутагенного или какого-либо вредного действия на здоровье человека при потреблении tix в общепринятом количестве. Кри- терии безопасности включают предельно допустимые концентрации загряз- нителей минеральной, химической и биологической природы (пестицидов, токсических элементов, нитратов и нитритов, антибиотиков, микротокси- нов, гормональных препаратов и др.), а также микробиологические показа- тели. При разработке новых технологий продуктов необходимо всегда ориен- тироваться на медико-биологические нормативы. Практические вопросы относительно питания человека до этого времени основывались на теории сбалансированного питания, которая играла важную роль в развитии принципов здорового образа жизни, а также в организации ра- ционального питания как результата внедрения теории сбалансированного пи- тания. На ее основе разработаны рационы для разных групп населения, а так- же целый комплекс технологий сельскохозяйственных продуктов. Они основываются на том, что улучшение свойств пищи связано с увеличением в ней содержания полезных пищевых веществ и уменьшением части балласта. В дальнейшем оказалось, что рафинированные продукты по многим при- знакам — дефектны, а насыщенная еда становится дополнительной причиной ряда серьезных заболеваний, которые называют болезнями цивилизации. Экспериментально проверенные выводы теории сбалансированного пита- ния показали, что необходима новая теория адекватного питания. Следует отметить, что если теория сбалансированного питания балластные вещества (пищевые волокна и т. д.) ошибочно рассматривала как ненужные,
Технология пищевых продуктов 687 неполезные компоненты еды, то теория адекватного питания рассма тривает эти вещества как эволюционно важный компонент еды. необходимый для нормального функционирования желудочно-кишечного тракта и организма в целом. В основе теории адеква тного питания лежат такие принципы: 1) питание поддерживает молекулярный состав и компенсирует энерге- тические и пластические затраты организма на основной обмен, внешнюю работу, рост; 2) необходимыми компонентами пищи являются нс только иутриент- иые, но TI балластные вещества; 3) нормальное питание обусловлено не одним потоком нутриентов из желудочно-кишечного тракта, а несколькими потоками нутритивных и ре- гуляторных веществ, которые имеют жизненно важное значение; 4) в метаболическом отношении ассимилирующий организм рассматри- вается как сверхорганизм; 5) существует эндоэкология организма-хозяина, которая образуется в его кишечнике; 6) баланс пищевых веществ достигается в результате освобождения ну- триентов из структуры еды при ферментативном разложении макромолекул (в ряде случаев внутриклеточном), а также в результате синтеза новых ве- ществ, в том числе незаменимых. Академик А. Покровский разработал концепцию адекватного питания, суть которой состоит в том, что обеспечение нормальной жизнедеятельности организма человека возможно при условии не только обеспечения его адек- ватным количеством энергии и белка, но и при соблюдении достаточно строгих взаимосвязей между многочисленными незаменимыми факторами питания. Такая концепция обозначает пропорции отдельных веществ в ра- ционах и отображает сумму обменных реакций. Развитие теории адекват- ного питания дает возможность по-новому посмотреть на прикладные аспекты науки, то есть установить, какие сельскохозяйственные культуры и в ка- ком соотношении следует выращивать и перерабатывать. В связи с этим, необходимо увеличивать часть продуктов, которые содержат балластные вещества. Отказ от растительных продуктов — это потеря биологически активных веществ, множество из которых имеют антигипоксические, антигипертони- ческие, антиаллергические, антимутагенные, антилучевые и другие свойства. Рафинированная еда стала причиной многих распространенных сердечно- сосудистых заболеваний, хронического бронхита, эмфиземы легких и др. С целью профилактики этих заболеваний необходимо уменьшить употребле- ние легкоусвояемых и рафинированных углеводов и увеличить часть свежей растительной пищи.
688 Раздел 28 Первостепенным в физиологии питания является правильное соотноше- ние растительных и животных продуктов. Потребление только раститель- ной пищи так же, как и животной, имеет ряд о трицательных факторов. Цен- ность мяса в том, что оно содержит значительное количество незаменимых аминокислот, а также полноценных животных белков, из которых организм строит гормоны, ткани, ферменты. Однако чрезмерное потребление мясных продуктов приводит к перенасыщению организма пуриновыми основами и другими веществами и нарушению обменных процессов, а животных жи- ров — к повышению в крови содержания холестерина. С другой стороны, без доста точного количества доброкачественной! рас ти- тельной пищи невозможно правильное физиологически полноценное пита- ние. Сейчас много людей страдают от некачественной растительной пищи или ее недостатка. Ощущается острый дефицит крайне необходимых для организма биологически активных веществ, которые содержатся в продук тах растительного происхождения. К ним относятся витамины, макро- и микро- элементы, органические кислоты, фитонциды, пектиновые вещества, клет- чатка и др. В современных экологических условиях значительно возросло значение овощей и фруктов, потому что они способствуют борьбе с неблагоприятны- ми факторами, которые интенсивно действуют на человека. Это гипомнезия (снижение физической нагрузки), перенапряжение нервной системы, скры- тая витаминная недостаточность, повышение окисления внутреннего кле- точного жира. Достаточно сказать, что овощи тормозят развитие атероскле- роза и гипертонической болезни, регулируют нормальное пищеварение. Ценность растительной пищи в том, что она содержит почти все пита- тельные и биологически активные вещества, необходимые для нормального функционирования систем и органов человека. Вода, которая содержится в овощах и плодах (до 90%), с растворенными в ней минеральными солями быстро выводится из организма вместе с продуктами обмена. Кроме того, овощи и плоды содержат эфирные масла, которые имеют дезинфицирующее и антисептическое действие, в них много органических кислот, которые стимулируют выделение пищеварительных соков и улучшают кишечную перистальтику. Дубильные вещества разной природы, которые содержатся в плодах и овощах, оказывают противовоспалительное действие, а клетчат- ка предупреждает развитие атеросклероза. В растительных продуктах — много растворимых углеводов и крахмала, которые легко усваиваются. Пектино- вые вещества и фитонциды оказывают обеззараживающее действие. Пекти- новые вещества к тому же способствуют выведению радионуклидов из орга- низма. Но это не означает, что стоит переходить только на растительную пищу. Она имеет большой объем, придает ощущение сытости, имеет энер- гетическую ценность, что способствует похудению при ожирении. Большое
Технология пищевых продуктов 689 количество клетчатки стимулирует перистальтику кишечника и регулирует его освобождение при хронических запорах. Чисто растительные диеты с лечебной и профилактической целью на- значают при гипертонической болезни, почечной и сердечно-сосудистой недостаточности, ожирении и подагре. Вегетарианская нища обеспечивает быстрое уменьшение количества азотистых шлаков при болезнях почек, сни- жение артериального давления. Лечебное питание должен назначить только врач-диетолог. Растительную пищу следует употреблять в свежем виде или после незна- чительной кулинарной обработки. Сырая растительная пища имеет хорошие вкусовые качества, уменьшает гнилостные процессы в кишечнике. Определенные требования выдвигаются к питанию новорожденных де- тей, у которых еще несовершенна система пищеварения. Материнское мо- локо — идеальный продукт, который содержит все необходимые вещества для жизни и здоровья ребенка. В его состав входят белки, а также незаме- нимые жирные кислоты, углеводы, микро- и макроэлементы. Материнское молоко содержит большое количество антител, ферментов. К сожалению, часто матери по разным причинам не имеют возможности кормить ребенка грудью. В связи с этим, нужны специальные продукты-за- менители женского молока. Их основой является коровье молоко, которое по своему составу несколько отличается от женского. Потребность от 1 до 13 лет в белках составляет от 50 до 93 г в сутки, жирах — от 53 до 93 г, в углеводах — от 212 до 370 г, энергетической ценности — от 540 до 2700 ккал, а матерей-кормилиц — до 3000 ккал. В этот период повы- шена потребность в белке: для беременных — 100 г, для матерей-корми- лиц — 112 г, а также в углеводах, витаминах, минеральных веществах. За исключением материнского молока, в природе не существует продукта, который содержал бы все необходимые для человека компоненты. Поэтому ра- цион должен быть разнообразным. Можно привести множество примеров, ког- да люди страдали разными болезнями только потому, что еда была однотипной. Чрезвычайно важным является химический состав пищевых продуктов и режим питания молодежи в школьные и студенческие годы. Более серьез- ные проблемы, связанные с питанием, возникают у пожилых людей. И если бы они всегда обращали внимание на современные научные рекомендации, то могли бы не только улучшить свое здоровье, но и повысить трудоспособ- ность и достичь активного долголетия. Каждый человек в любом возрасте должен понимать основные положения процесса обмена веществ и придерживаться их в повседневной жизни. Нуж- на культура питания, которая включает строгое соблюдение научных реко- мендаций на всех этапах производства и обработки пищевых продуктов при соблюдении гигиенических и биологических правил. 44-8-913
690 Раздел 28 Наиболее распространенной, как отмечалось выше, является теория сба- лансированного питания, которая имела первоочередное значение в ста- новлении современных взглядов на здоровый образ жизни и организацию промышленных технологий, которые связаны с обеспечением населения пищевыми продуктами. Вследствие развития этой теории, можно рассматри- вать все основные достижения в отрасли пищевых технологий. Сюда можно отнести создание разнообразных рационов питания, технологий переработки сельскохозяйственных культур, приготовление очищенной муки и хлеба, рафинированного сахара, соков и других продуктов. Установлено, что рафинированная пища является дополнительным фак- тором риска для многих серьезных заболеваний, в том числе так называемых «болезней цивилизации». В связи с этим, в последнее время широко рас- пространилась теория адекватного питания. В ее основе — представления о внутренней экологии (эндоэкологии) человека. Развитие данной теории происходит по трем взапмнодополняющим направлениям: регуляторные вещества (гормонообразные соединения и непосредственно гормоны); вто- ричные пищевые соединения, которые образуются из балластных веществ под действием микрофлоры кишечника; токсические вещества, которые об- разуются из некоторых компонентов пищи, продуктов хозяйственной дея- тельности человека (пестициды, нитриты и т. д.), а также токсинов патоген- ной микрофлоры кишечника. Преимущество теории адекватного питания — в принципиально ином соотношении балластных веществ, которые ею рассматриваются как важ- ный компонент пищи, необходимый для нормального функционирования пищеварительного тракта и организма в целом. Кроме этого, данная теория предусматривает дифференцированный подход к питанию населения раз- ных возрастных групп, в частности взрослых, пожилых и старых людей, что позволяет улучшить их здоровье, повысить трудоспособность, предупредить процессы преждевременного старения, достичь активного долголетия. Теория адекватного питания включает основные аспекты сбалансиро- ванного питания как составную часть, но позволяет более широко постичь проблему питания и разработать основные рекомендации в отношении ра- ционального питания населения. Важнейшим аспектом питания населения является проблема безвреднос- ти продуктов и напитков. Она наиболее существенна и, вместе с тем, недо- статочно изучена. Такое положение связано с тем, что большинство соеди- нений, в зависимости от их количества, могут иметь как положительное, так и отрицательное воздействие на организм человека. Кроме этого, влияет также их соотношение в пищевых продуктах и ассортимент последних. При рассмотрении безопасности пищевых продуктов введено поня- тие «критерий риска». Отмечается, что абсолютная безопасность питания
Технология пищевых продуктов 691 невозможна но причине отсутствия таких компонентов пищевых продуктов, которые бы небыли опасными для топ иди иной [руины населения. Сущест- вует пять классов распределения критериев риска: микробного происхож- дения. питательных веществ, загрязнения окружающей среды, природного происхождения, пищевые добавки и красители. Главным потенциальным источником опасности пищевых продуктов является микробное заражение и дисбаланс питательных веществ. В Украине данное положение ухудшено неудовлетворительными эколо- гическими обстоя тельствами и низким уровнем материального состояния населения, что не позволяет иметь полноценный рацион питания. Из существующих питательных веществ наиболее распространены уг- леводы. Так. растворенные сухие вещества напитков на 90% и более пред- ставлены простыми сахарами. Углеводы обеспечивают от 50 до 75% энерге- тических потребностей человека, что свидетельствует об их важной роли в питании. Однако существует мнение, согласно которому рекомендуется умень- шить потребление углеводов, особенно сахарозы. Приводятся данные о влиянии сахарозы на возникновение и развитие атеросклероза кровенос- ных сосудов, аллергических заболеваний, истинного диабета и вообще на- рушение обмена веществ. Из приведенных данных можно сделать вывод о том, что в данном слу- чае имеют значение два фактора: индивидуальность суточной необходимо- сти углеводов и степень рафинированности их основного источника — са- харозы. Таким образом, обязательным условием при разработке новых пищевых продуктов и напитков является соблюдение научно обоснованных соотно- шений питательных веществ в продукте. При этом необходимо исходить из суточного рациона и места нового продукта в нем. Наибольшую опасность в пищевых продуктах представляет болезне- творная микрофлора. К ней относится много видов патогенных и условно- патогенных микроорганизмов. К патогенным микроорганизмам относят те, которые непосредственно вы- зывают заболевания, а к условно-патогенным — микроорганизмы, которые могут стать болезнетворными (патогенными) при определенных условиях ок- ружающей среды, внутренней экологии желудочно-кишечного тракта и т. д. По своим признакам и происхождению пищевые отравления микробного происхождения разделяют, в свою очередь, на пищевые интоксикации (ток- сикозы) и пищевые токсикоинфекции. К токсикозам относят ботулизм (возбудитель Clostridium botulinum), стафилококковую интоксикацию (возбудителей относят к роду Staphylococcus) и грибковые интоксикации (возбудитель — грибки рода Fusarium). Последняя представляет особую 44*
692 Раздел 28 опасность для напитков из зерновых культур, на которых фузариум хорошо развивается с образованием термостабильного токсина. Токсикоинфекции бываю г паратифозного характера (возбудитель - палочка рода Salmonella) и вызванные условно-патогенными бактериями, к которым также относятся микроорганизмы нормальной микрофлоры ки- шечника человека: палочка протея Proteus vulgaris, кишечная палочка Escherichia coli, бактерии Clostridium perfringens и г. д. Пищевыми инфек- циями являются заболевания, при которых пищевой продукт служит пере- дающим источником патогенных микробов, которые находятся, но нс раз- виваются в нем. Инфекции возникают только при наличии живых клеток микробов. К пищевым инфекциям относят брюшной тиф и паратифы (воз- будитель — бактерии рода Salmonella), туберкулез (возбудитель — палочка Mycobacterium tuberculosis), бактериальную дизентерию (палочка рода Shigella), сибирскую язву (возбудитель — палочка Bacillus anthracis) и др. Безалкогольные напитки, особенно обогащенные биологически актив- ными веществами, являются благоприятной средой для развития патогенных микроорганизмов в напитке. При этом, они часто не проявляют себя в виде пищевых отравлений, а, приживаясь в пищеварительном тракте, продуци- руют микродозы токсинов, которые, в свою очередь, являются катализато- рами тяжелых и опасных заболеваний, прямо не связанных с токсикозами. Кроме этого, может усугубиться общее состояние здоровья, нарушиться нормальная работа систем организма. Поэтому особенно актуальной является задача придания полезной мик- рофлоре пищевых продуктов (при ее наличии) антагонистических свойств по отношению к вредной болезнетворной микрофлоре. Такими пищевыми продуктами могут быть ферментированные безалкогольные напитки (бе- залкогольные напитки брожения), в частности наиболее распространенный их представитель — хлебный квас. Это практически единственная группа напитков, которая предусматривает не только использование исключи- тельно натурального сырья, но и полезных и незаменимых для организма человека микроорганизмов, которые находятся в готовой продукции в жиз- неспособном состоянии и известны своим антагонизмом к посторонней ми- крофлоре. Но, к сожалению, разработке новых технологий таких напитков, их популяризации уделяется недостаточно внимания. Разработка новых технологий ферментированных напитков с выделением и подбором новых высокоэффективных штаммов микроорганизмов с повышен- ной антагонистической способностью к посторонней микрофлоре является не- отложным заданием пивобезалкогольной отрасли пищевой промышленности. При этом, необходим комплексный подход, который бы учитывал все ас- пекты биологического действия продуктов жизнедеятельности культур мик- роорганизмов в напитке.
Технология пищевых продуктов 693 Обеспечение безвредности пищевых продуктов должно быть определяю- щим требованием при их разработке и производстве. При этом следует тща- тельно проанализировать состав и технологию продукта с целью исключения возможной опасности. Опыт производства пищевых продуктов свидетель- ствует, что пренебрежение этими требованиями приводит к нивелированию полезных свойств даже полноценных но содержанию биологически актив- ных веществ продуктов. Еще в большей степени это касается продуктов ле- чебно-профилактического назначения. § 28.9. Вредность для здоровья человека некоторого растительного сырья Сегодня соки, экстракты и концентраты из растительного сырья широко применяются в безалкогольной промышленности и при изготовлении фер- ментированных и неферментированных алкогольных напитков. А лекарст- венные препараты, полученные на основе растительного сырья, составляют более 30% всего реестра лекарственных средств, которые используются в современной медицине. Все это не означает, что каждый специалист в пи- щевой промышленности, каждый человек может бесконтрольно использо- вать соки, экстракты из растительного сырья или заниматься самолечением. Некомпетентное использование полуфабрикатов из растительного сырья или лекарственных растений может быть не только малоэффективным, но и небезопасным для здоровья людей (особенно студентов). С точки зрения траволечения, предварительно следует проконсультиро- ваться с врачом-фитотерапевтом. Только он после соответствующего осмо- тра и диагностического обследования сможет подобрать необходимые рас- тительные средства с учетом заболевания пациента, назначить правильную дозу и отработать схему применения травяного сбора. Особое внимание док- тор будет обращать на коварность некоторых лекарственных трав и на сов- местимость их компонентов в одном препарате. Следует также учитывать, что приблизительно у 5% людей отмечается не- переносимость, сверхчувствительность к некоторым растительным напиткам и лечебным препаратам, что может вызвать аллергическую реакцию в виде крапивницы, экземы, опухолей, чесотки и приступа бронхиальной астмы. На- пример, известно, что лимонник китайский — отличный стимулятор нервной системы. Экстракт лимонника быстро снимает усталость, придает живость и повышает выносливость. Но у некоторых людей (около 4%) экстракт ли- монника вместо подъема сил вызывает вялость и угнетенность. В состав тра- вяных сборов иногда добавляют зверобой, которые имеет большие вяжущие свойства и может еще больше усложнить проблемы со здоровьем.
694 Раздел 28 При передозировке1 пакою ядовитого растения, как ясменник нахсчий. возможны рвота, головная боль и даже смертельное последствие. В абрико- совых косточках содержится ядовитый ампгдолин. II если съесть боле1 20 г семян из расколотых косточек, можно получить тяже.юе отравление. Когда происходи т лечение желчекамеиной болезни, очень важно знать размер кам- ней и пх химический состав. От этих факторов зависит и подбор экстрактов из лечебных трав, чтобы не ухудшать состояние больного человека и не приме- нять хирургическое вмешательство. Только после проведения ультразвуко- вого обследования и определения размеров камней и их химического состава врач-фитотерапевт подберет необходимый состав экстрак тов трав, ко торый постепенно их раствори т. Эти факторы следует также учитывать при обогащении безалкогольных напитков биологически активными веществами, полученными из растительно- го сырья. Большое значение в эффективности применения лекарственных растений] имеет не только совместимость пх компонентов в одном препара- те, но и их совместимость с химическими препаратами, которые одновре- менно принимает больной. При их «встрече» в организме человека могут воз- никнуть совсем нежелательные реакции с образованием новых вредных для организма соединении. Например, экстракт валерианы Tie рекомендуется употреблять вместе с ан- тигистаминными препаратами; женьшень, который часто используется в ка- честве тонизирующего средства, несовместим с кофе и другими напитками, которые содержат кофеин. Их соединение может вызвать вместо бодрости раздражительность. Чтобы избежать таких нежелательных взаимодействий, лучше использовать экстракты трав, различные напитки или химические ле- карства в разное время суток. Спустя соответствующий период времени их необходимо менять. Это свя- зано с тем, что использование в течение длительного периода одного и того же препарата (сока, экстракта, безалкогольного напитка) вызывает привыка- ние организма и его эффективность значительно снижается. Такие расте- ния, как тысячелистник, чистотел и полынь приносят пользу организму только на первых порах, а потом проявляют ярко выраженное отрицатель- ное действие или побочный эффект. Аир противопоказан при повышенной секреторной функции желудка. Сок из листьев алоэ противопоказан при воспалении почек, мочевого пузыря, геморрое, маточных кровотечениях. Арония (рябина черноплодная) проти- вопоказана при повышенном кровяном давлении, язве желудка, двенадца- типерстной кишки, при повышенной сворачиваемости крови. Экстракт бе- резовых почек может вызвать раздражение почечной ткани. Бессмертник повышает кровяное давление, виноград противопоказан при сахарном диа- бете, ожирении, отеках, язвенных болезнях. Спорыш противопоказан при
Технология пищевых продуктов 695 воспалении почек и мочевого пузыря. Гранатовый сок буде т полезен тогда, когда его перед употреблением разбави ть водой, так как кислоты, которые содержа тся в нем, раздражают желудок и разъедают зубную эмаль. Девясил при заболевании почек добавляют в травяные сборы только в небольших до- зах. Донник при длительном употреблении вызывает головную боль, тош- ноту, рвоту. Зверобой не рекомендуется использовать при высокой темпе- ратуре, гипертонии, а при долговременном употреблении он может привести к снижению потенции у мужчин. Лесная земляника противопоказана при гас тритах и язвенных болезнях желудка. Золотой корень не рекомендуется использовать при повышенной температуре и гипертонии. Ягоды калины не используются при подагре, а клюквы — при язвенных болезнях. Кукурузные рыльца запрещено использовать при повышенной сворачиваемости крови. Морская капуста не употребляется при любых фор- мах нефритов и разных аллергических заболеваниях. Лук противопоказан при патологии печени, острых заболеваниях желудка. Ягоды малины или сок из нее нежелательно принимать при подагре и мочекаменных болезнях, а мелиссу — при гипертонии. Можжевельник не ре- комендуется принимать при острых заболеваниях почек. Морковь и ее сок отрицательно влияет на деятельность сердца. Мята перечная нежелательна при гипертонии. Подорожник большой не назначается при гастритах с повы- шенной секретной функцией желудка. Папоротник мужской противопока- зан при низком артериальном давлении, болезнях почек и печени, язве же- лудка и двенадцатиперстной кишки. Черная редька противопоказана при различных болезнях сердца, пече- ни, почек, желудка и двенадцатиперстной кишки, а также при обострении болезней желудочно-кишечного тракта. При длительном употреблении со- лодки повышается артериальное давление, нарушается половая сфера, за- держивается в организме жидкость. § 28.10. Экологические аспекты производства пищевых продуктов С целью предотвращения вредного влияния деятельности всех областей пищевой промышленности на окружающую среду необходимо учитывать экологические аспекты как в процессе усовершенствования малоэффектив- ных, так и во время исследования и проектирования новых высокоэффектив- ных технологий и оборудования, применение минимально загрязняющих процессов и выполнение всех требований относительно защиты среды и ко- нечных продуктов. Для эффективности мероприятий но улучшению окру- жающей среды и улучшению качества пищевых продуктов в пищевой
696 Раздел 28 п перерабатывающей промышленности необходимо применять экологическое управление, целью которого является систематическое и планомерное пре- дотвращение действия вредных веществ на производство продуктов и наппг- ков. Кроме того, нужно использовать экологически чистое пищевое сырье; максимально внедрять экологически чистую технологию пищевых продук- тов, то есть такую, что минимально загрязняет среду; конечные мясные и молочные изделия, пиво, сахар, безалкогольные напитки, вино, фермент- ные препараты, хлебобулочные изделия, крахмал, растительное масло, кон- сервированные плоды, овощи и др. Внедрение экологического управления следует начинать с экологическо- го анализа, который характеризует деятельность отдельных предприятий!, цехов и производственных отделений!. Химические анализы сырья, полуфаб- рикатов и конечных продуктов дадут возможность определить, в каких це- хах и отделениях можно и нужно улучшить экологическое состояние. С экологической точки зрения, для нищевых предприятий важным явля- ется показатель количества вредных веществ в отходах на единицу объема продукции, которая выпускается. В сточных водах предприятий содержит- ся большое количество органических веществ, которое обязует руководст- во применять современные микробиологические и биохимические методы их очищения. Для предприятий пищевой и перерабатывающей промышленности созда- ние системы экологического управления как части расширенной системы управления качеством продукции является своеобразным рычагом для обес- печения постоянного улучшения экологического состояния. Специалисты предприятий обязаны придерживаться таких требований: сделать началь- ный экологический анализ; разработать и принять экологическую политику; создать систему экологического управления; определить экологические це- ли; составить план экологических мероприятий; создать и провести внутрен- ний экологический аудит; постоянно составлять экологические отчеты. Большая угроза здоровью человека связана с инфицированностью пи- щевого сырья, полуфабрикатов, полезных микроорганизмов (дрожжи и др.) грибной микрофлорой, которая приводит к накоплению в конечных продуктах (хлеб, пиво, молочные и мясные продукты и т. п.) токсинов и ми- котоксинов — отравляющих продуктов жизнедеятельности грибов. Вслед- ствие этого, актуальной становится разработка мероприятий защиты пище- вого сырья от патогенных микроорганизмов и ее заражения сапрофитами. Относительно дрожжей и других полезных микроорганизмов, на поверхно- сти которых возможно накопление плесневых грибов и отравляющих про- дуктов их жизнедеятельности, то необходимо не только ускорить биотех- нологические процессы, но и оптимизировать культивирование дрожжей при наличии дисперсных минералов.
Технология пищевых продуктов 697 § 28.11. Эколого-, ресурсе»-, энергосбережение в пищевой промышленности Украина сейчас относится к энергодефицитным странам, удовлетворяя свои потребности в топливно-энергетических ресурсах (ТЭР) за счет их собст- венной добычи меньше, чем на 50%. Эффективность использования ТЭР в экономике Украины, в социальной сфере и, особенно, в пищевой и пере- рабатывающей промышленности очень низкая. Энергоемкость валового внутреннего продукта в нашей! стране сейчас более, чем в два раза выше энергоемкости в промышленно развитых странах Западной Европы и про- должает возрастать. Поэтому повышение энергоэффективности и энергосбе- режения становится стратегической линией развития экономики, социальной сферы и пищевой промышленности в ближайшей и дальнейшей перспек- тиве. Структурно-технологическая перестройка пищевой промышленности относительно повышения энергоэффективности и энергосбережения преду- сматривает вывод из работы морально устаревшего и физически изношен- ного оборудования, прекращение выпуска неэффективной, с точки зрения энергоиспользования, продукции и внедрение новейших технологий, осна- щения и систем автоматизации. Важная часть технологических мероприятий связана с модернизацией и усовершенствованием технологических процес- сов, направленных на повышение комплексности использования энергии, уменьшение потерь, оптимизацию режимов работы. Среди приоритетных направлений возрастания эффективности пищевой промышленности, в соответствии с Комплексной государственной програм- мой энергосбережения Украины до 2010 г. (Постановление Кабинета Минис- тров Украины № 911 от 15.11.95 г.), следует выделить такие: - осуществление перестройки производственной технической базы облас- тей пищевой промышленности за счет реконструкции и технического пере- вооружения действующих предприятий и нового строительства. При этом главное внимание уделяется воплощению ресурсо- и энергосберегающих технологий и оборудования, использованию прогрессивных видов топлива и вторичных энергоресурсов; - обеспечение опережающего производства продуктов, готовых к потреб- лению, полуфабрикатов, кулинарных изделий, продуктов с применением новых видов сырья; - наращивание производства продовольственных товаров, особенно в областях со значительным экспортным потенциалом — спиртовым, сахар- ным, масложировым, ликероводочным и т. п. В целом, пищевая промышленность является довольно энергоемкой об- ластью, ее топливопотребление в 2010 г. будет составлять 10,5... 11,6 млн т
698 Раздел 28 условного топлива, потребление электрической энергии - 7,3...8,3 млрд кВт/год, тепловой — 39...51 млн гкал. Предприятия пищевой промышленности подчи- нены нескольким ведомствам. На часть Госпищепрома к 2010 г. будет отво- диться 65% отраслевого потребления топлива и около 50% — электричес- кой энергии. Установлено, что за последние годы эффективность энергоиспользова- ния в пищевой промышленности значительно ухудшилась, что обусловле- но снижением объемов производства и неритмичной работой, использова- нием устаревшего оборудования, нарушением требований к эксплуатации энергетического и технологического оборудования. В пищевой промышленности свыше 80'% отраслевого потребления топлива расходуется на превращение его в тепловую энергию. В области наибольшим потребителем энергоресурсов является сахарная промышленность. Ключе- выми направлениями повышения эффективности энергоиспользования яв- ляется усовершенствование технологических и тепловых процессов произ- водства, введение в действие новых технологий и оборудования. На основе комплексного анализа направлений и мероприятий энергосбережения Каби- нет Министров Украины определил на 2000-2010 гг. такие приоритеты: 1. В сфере экономики: внедрение новых энергосберегающих технологий и оснащения; усовершенствование существующих технологий и оборудова- ния, в частности увеличение части уже освоенных энергосберегающих техно- логий; уменьшение материалоемкости продукции (сырье, более эффективные материалы, потери материалов и т. п.); повышение качества продукции; усо- вершенствование учета и контроля затрат энергоресурсов и др. 2. В сфере межотраслевого эколого-, энергосбережения: внедрение средств силовой электроники; усовершенствование систем теплоснабжения, исполь- зование современных экологически эффективных технологий сжигания низкокачественных жег; производство энергии за счет использования вто- ричных энергоресурсов без дополнительного привлечения топлива; исполь- зование экономных систем и приборов электроосвещения. 3. Создание правовых и экономических условий для повышения уров- ня эффективности энергоиспользования. Программа приоритетов и задач относительно энергосбережения на объек- тах Госпищепрома до 2010 г. должна предусматривать: - усовершенствование действующих и создание новых отраслевых тех- нологий и оборудования; - разработку технологий пищевых добавок с иммунорегулируемыми и ра- диопротекторными свойствами и пищевых продуктов с их использованием; - организацию отечественного производства новых заменителей сахара; - создание производства упаковочных материалов, полиграфического оборудования и красок для художественного оформления упаковок;
Технология пищевых продуктов 699 - разработке гехнологий синтетических и натуральных ароматизаторов, нишевых краспre.ieii; создание общеотраслевых видов технологического и вспомогательного оснащения и запасных частей с применением современных технологий ук- репления быстроизнашиваемых деталей: разработку и внедрение экологически безопасных технологий очище- ния и утилизации сточных вод пищевых предприятий и т. и.; использование вторичных тепловых ресурсов и сохранение тепловой энергии на предприятиях пищевой промышленности; организацию совместно с Министерством транспорта производства вы- сокооктановых бензинов с добавлением этилового спирта. Это эквивалент- но увеличению производства моторного топлива; возможность использования для обогрева теплиц энергии нетради- ционных источников, отработанной горячей воды и тепла сточных вод и от- ходов производства; - использование на предприятиях пищевой промышленности возобнов- ляемых и нетрадиционных источников энергии: ветровой, солнечной (гелио- энергетика), гидроэнергии малых вод, тепловых насосов (для утилизации низкотемпературных вторичных энергетических ресурсов и энергии окру- жающей среды), геотермальных ресурсов (в Украине они оцениваются в 600 млрд т условного топлива; это больше, чем запасы всего топлива в нашей стране), биомассы и других видов нетрадиционного топлива (производство биогаза и др.), аккумулирование электрической и тепловой энергии. Предприятия пищевой промышленности обязаны учитывать, что лучшие технико-экономические показатели применения нетрадиционных источни- ков энергии будут достигнуты в случае комбинированного получения теп- ловой и электрической! энергии, а также объединения их как между собой, так и с техникой и технологией пищевых продуктов и напитков. Механизм и условия повышения энергоэффективности и реализации прог- рамм в пищевой промышленности характеризуются такими факторами; - разработка научных основ создания новейших энергосберегающих про- цессов и технологий с учетом экологических аспектов энергосбережения и рационального использования топливно-энергетических ресурсов; - подготовка специалистов по энергосбережению (для других специаль- ностей — чтение соответствующих разделов по энергосбережению в соот- ветствии с рабочими программами); - - популяризация и пропаганда экономических, экологических и социаль- ных преимуществ энергосбережения. К общим источникам финансирования энергосбережения принадлежат: - государственный бюджет (безвозвратное ассигнование научно-иссле- довательской работы, кредитные займы и др.);
700 Раздел 28 - местные бюджеты по месту расположения предприятии пищевой промы- шленности (в частности, часть средств на оздоровление окружающей среды); - другие внебюджетные фонды (инновационные фонды и др.); - международная финансовая помощь; - заем международных и иностранных кредитно-финансовых учреждений; - средства отечественных и иностранных инвесторов. Основными решениями и конкретными предложениями дальнейшей эко- номии энергетических и материальных ресурсов в пищевой! промышленнос- ти являются; - создание и внедрение новой высокоэффективной энергосберегающей технологии и аппаратуры для производства пищевых продуктов; - усовершенствование технологических процессов и оборудования с целью снижения удельного потребления энергии и материалов; - замена малопродуктивного устаревшего оборудования высокопроиз- водительным с низкими удельными затратами энергии; - усовершенствование теплоэнергетических схем предприятий пище- вой промышленности с учетом использования отработанной теплоты с по- мощью тепловых насосов (абсорбционных и компрессорных); - разработка и внедрение малоотходных технологий пищевых продуктов с использованием высокоэффективных способов очищения сточных вод с по- мощью микроорганизмов в анаэробных и аэробных условиях; - внедрение в пищевую промышленность сушильных технологий, раз- работанных в Институте технической теплофизики НАН Украины, которые базируются на управлении диффузией влаги в материале. Это даст возмож- ность повысить коэффициент использования тепловой энергии в 2...3 раза и улучшить качество конечного продукта; - внедрение в пищевую промышленность новых технологий, которые базируются на использовании дискретно-импульсного подведения энергии в гетерогенных средах. На Киевском молокозаводе № 3 внедрена вакуумная технология для пастеризации молока. Срок хранения такого молока увеличен с 36 до 240 часов. Кроме того, значительно экономится энергия для изготов- ления единицы продукции; - внедрение технологии утилизации теплоты отработанных дымовых га- зов паровых котлов, топок сушилок и других объектов (разработчик — Инс- титут технической теплофизики НАН Украины); - внедрение современных технологий сжигания топлива в циркулиру- ющем кипящем пласте (разработчик — Минэнерго Украины); - использование теплоты продуктов сгорания в паровых котлах и топках предприятий пищевой промышленности для нагревания в регенераторах воздуха, который подается на горелки. Это значительный резерв экономии топлива (разработчик — Институт газа НАН Украины);
Технология пищевых продуктов 701 - внедрение энергосберегающей технологии пищевой и перерабатыва- ющей промышленности, которая основывается на электроплазмолизе сырья (концентрирование томатонродуктов, клюквенных и виноградных выжимок, рыбного сырья, сахарозы из свеклы и т. и.) (разработчик — Институт при- кладной физики АН Молдовы); - внедрение биогазовых установок, перспективных для энергоснабжения сельских и фермерских хозяйств, а также предприятий пищевой промыш- ленности; - получение энергии из биомассы (активной или после очищения сточ- ных вод пищевой и перерабатывающей промышленности, отходы дерева, соломы и т. и.) является чрезвычайно актуальной проблемой. Во многих стра- нах мира на биогазовых установках получают большое количество энерго- носителей и эта область продолжает динамично развиваться (в США — 3,2%, в Дании — 6%, в Австрии — 12%, в Швеции — 18%, в Финляндии — 23% от общего количества использованной энергии). Внедрение биогазовых уста- новок (метантенков) приводит не только к энергетическому использованию биогаза, но и к природоохранному эффекту и производству органических удобрений; - внедрение разработок Института проблем энергетики и Националь- ного университета пищевых технологий относительно создания заводских ТЭС, где себестоимость электроэнергии намного ниже, чем от энергосис- тем, а также относительно научного обоснования систем утилизации теп- лоты на предприятиях АПК (научный руководитель — доктор техн, наук, проф. М. О. Прядко); - внедрение на спиртовых заводах, которые перерабатывают на спирт мелясу, энергосберегающих технологий биохимического очищения барды и получение биогаза. Установлено, что спиртзаводы за год скидывают в от- стойники около 4 млн м3 концентрированных сточных вод, или 250 тыс. т вредных веществ по БСК. А под полями фильтрования занято 1500 га пло- дородных земель. Технология основана на использовании анаэробных биоре- акторов с адаптивным гранулированным активным илом. Аэробная доочист- ка осуществляется специально подобранной ассоциацией микроорганизмов. Биологические методы очищения сточных вод дают возможность: достичь эффективности очищения по БСК — 99,9%; получить на одном заводе сред- ней мощности около 5,5 млн м3 биогаза в год, что эквивалентно 4 млн м3 естественного газа; очищать сточные воды с любой концентрацией загряз- нений до показателей, при которых разрешается их выброс в открытые во- дохранилища; сократить срок анаэробно-аэробного очищения с 500 до 90 ч; уменьшить в 3 раза затраты электроэнергии, по сравнению с очищением на ком- мунальных сооружениях; сэкономить для производства спирта до 50% топ- лива от сжигания биогаза. Инвестиции на строительство таких установок
Раздел 28 702 окупятся в гечение одного года. Ра.зрабоi кн выполнены специа. mci ами ? кр 1Ш1 к ппртбпопрода; внедрение на предприятиях агропромыш.зонного комн.юкса схемы \ с iа- новки для использования отработанных [азов ко те. ня них в системе о юн. |ения теплин. Это даст возможноегь реши i ь вопросы сохранения onepiоресурсов с одновременным повышением производительности тепличного хозяГклва (разработчик - Национальный аграрный универсн теi. г. Киев): - использование геотермальной и солнечной .шергпи для подогрева во- ды и воздуха как ресурсов нпзкопотенциалыюй теплоты с дальнейшим подключением абсорбционных и компрессорных насосов для тенлохолодо- снабжения предприятий спиртовой промышленности (разработчик Инс- титут технической генлофизики НАН Украины); - внедрение теплогенерирующпх роторно-дисковых установок д. ш пря- мого преобразования энергии ветра в тепловую (разработчик Украинский государственный морской университет, г. Николаев); внедрение энергосбе- регающих установок и оптимальных технологических режимов сушения сырья растительного происхождения и выработанных из него пищевых про- дуктов. Затраты энергии снижаются в 2 раза, сохраняю юя на i ивпые харак- теристики сырья и продуктов — вкус, аромат, цвет, структура, биологически активные вещества и пищевые свойства (разработчик Ипститут техничес- кой теплофизики НАН Украины); - внедрение энергосберегающей технологии и техники сушения зерна, которыми предусмотрено достижение высоких технико-экономических по- казателей зерносушилок за счет утилизации теплоты отработанного сушиль- ного агента, усовершенствование способов и режимов сушения зерна, тех- нологических схем сушильных агрегатов, их конструктивных агрегатов и конструктивных элементов (разработчик — Одесская государетвенная академия пищевых технологий); - внедрение высокоэффективной энергосберегающей солодосушплки непрерывного действия карусельного типа. Сушилка может быть исполь- зована для сушения любых сыпучих материалов (разработчик Нацио- нальный университет пищевых технологий, кафедра биотехнологии про- дуктов брожения); - внедрение устройств для утилизации теплоты отработанных горячих га- зов разных типов печей (хлебопекарных, зерно- и солодосушильных и др.). В таких устройствах нагревается вода, которая может быть использована для технологических потребностей, отопления, горячего водоснабжения и т. и. (разработчик — Институт технической теплофизики НАН Украины).
Технология пищевых продуктов 703 § 28.12. Инновационные технологии очистки сточных вод в пищевой промышленности Сточные ноды в пищевой промышленности разделяют на три основные группы: промышленные воды, которые образуются непосредственно в процес- се использования воды в технологических операциях. Эти воды загрязнены всеми веществами, которые используются в технологических процессах дан- ного произволе! ва: промышленные воды от вспомогательных операции и процессов, ко- торые образуются во время поверхностного охлаждения технологической аппаратуры и энергетических агрегатов. Такие воды, в основном, характе- ризуются повышенной температурой!: - промышленные воды после санитарно-гигиенической дезинфекции помещений, трубопроводов, машин и аппаратов. Такие сточные воды за- грязнены щелочами и другими токсичными соединениями. Промышленные сточные воды желательно отводить несколькими само- стоятельными потоками, но на большинстве пищевых предприятий их отво- дят общим потоком. Объединяя загрязненные сточные воды на предприя тиях пищевой про- мышленности, следует учитывать возможность взаимодействия компонентов разных вод с выделением значительного количества газообразных веществ (взрывоопасных и др.), а также с образованием осадков, токсичных, канце- рогенных веществ и т. п. Итак, совместный отвод бытовых и разных промыш- ленных сточных вод целесообразен тогда, когда последние загрязнены, в ос- новном, органическими веществами, которые поддаются биохимической деструкции, и если концентрация токсичных загрязнений в общем потоке, который поступает в сооружения биологического очищения, не превышает гранично допустимой концентрации (ГДК). Сточные воды пищевой промышленности загрязнены преимущественно органическими и минеральными примесями. По концентрации органичес- ких примесей! промышленные сточные воды разделяют на четыре катего- рии (по величине биохимического потребления кислорода), мг О2/л: I - до 500: II - 500 5 000: HI - 5000-30 000; IV - свыше 30 000. По степени минерализации сточные воды разделяют на три группы: I — с минерализацией до 3 кг/м3 (обессоливание методом ионного обмена); II — от 3 до 10-15 кг/м3 (обессоливание мембранным методом): III — свыше 15 кг/м3 (обессоливание термическим методом). По степени агрессивности сточные воды тоже разделяют на три группы: 1 — неагрессивные (pH = 6,5-8); II — слабоагрессивныс (pH = 6,0-6,5 и pH = = 8-9); III — сильноагрессивные (pH < 6 и pH > 9).Требования к сточным
704 Раздел 28 водам, которые скидывают в естественные водоемы, обусловлены Законом Украины «Об охране окружающей естественной среды» и регламентиру- ются «Правилами охраны поверхностных вод от загрязнения сточными во- дами» и «Правилами санитарной охраны прибрежных районов морей». Со- гласно этим правилам, установлены нормативы качества воды для водоемов по двум категориям водопользования. К первой категории относятся участки водоемов, которые используются для хозяйственно-питьевого водоснабже- ния, а также для водоснабжения предприятий пищевой промышленности, ко второй — для купания, занятий спортом и отдыха населения. Установ- лены также более жесткие нормативы качества сточных вод, что сбрасыва- ются в водоемы, которые используются для рыбохозяйственных целей. К общим показателям качества промышленных вод, которые сбрасыва- ются в открытые водоемы хозяйственно-питьевого и культурно-бытового назначения, принадлежат: - раскрытый кислород — не меньше 4 мг/л (в воде, отобранной из во- доема до 12 ч дня); - биохимическое потребление кислорода (ВПК) — полная потребность воды в кислороде при биохимическом окислении примесей при температуре 20° С не должна превышать 3 мг/л для водоемов первой и второй категорий, а также для морей; - зависшие вещества — содержание зависших веществ в воде водоема после сбрасывания сточных вод не должно возрастать больше, чем на 0,25 и 0,75 мг/л соответственно для водоемов первой и второй категорий (сточ- ные воды, что содержат зависшие вещества со скоростью оседания свыше 0,4...0,2 м/с, скидывать запрещается); - запахи и привкусы — вода не должна иметь посторонних запахов и при- вкусов как для водоемов первой, так и для водоемов второй категорий; - цветность — она не должна обнаруживаться в столбике воды, которую скидывают, высотой 20 см для водоемов первой и 10 см — для водоемов второй категорий и морей; - значение pH (водородный показатель) — после смешивания сточных вод с водами водоемов этот показатель должен быть в пределах 6,5 < pH < 8,5; - всплывающие вещества — сточные воды предприятия не должны со- держать минеральных масел и других всплывающих веществ в количествах, способных образовывать на поверхности водоема пленку, пятна или накопление; - минеральный состав — для водоемов первой категории содержание неорганических веществ не должно превышать по сухому остатку 1000 мг/л, в том числе хлоридов — 350 мг/л и сульфатов — 500 мг/л; - возбудители заболеваний - не допускаются сточные воды с возбудите- лями заболеваний; их нужно обеззараживать после предшествующего очи- щения. Методы обеззараживания и биологически очищенные сточные воды
Технология пищевых продуктов 705 должны обеспечивать колли-индекс согласно нормам при содержании ос- таточного хлора нс меньше 1,5 мг л; температура — вследствие сбрасывания сточных вод в водоемы тем- пература воды не должна повышаться летом больше, чем на 5 С, по сравне- нию со среднемесячной температурой самого теплого месяца года за послед- ние 10 лет; - ядовитые вещества — они не должны содержаться в сточных водах в кон- центрациях, которые могут иметь прямое вредное влияние на здоровье на- селения; - к сбрасыванию сточных вод в рыбохозяйственные водоемы выдвигают более жесткие требования, чем к стокам в водоемы, которые используются для хозяйственно-питьевых и культурно-бытовых потребностей населения. Предельно допустимые концентрации вредных веществ в воде водоемов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового назначения, мг/л, приведе- ны в учебнике «Физико-химические основы технологии очищения сточ- ных вод» под редакцией проф. А. К. Запольского (К.: Либра, 2000). Сбрасывание сточных вод в водоемы должно осуществляться при условии выполнения специальных требований, установленных для этих водоемов. Ос- новным показателем количества органических загрязнителей, что поступают в водоемы со сточными водами, выступает величина ВПК. которая характери- зует количество кислорода для биохимических процессов окисления внесен- ных загрязнений. При сбрасывании промышленных вод необходимо учитывать суммарную загрязненность производственных сточных вод. Для этого вводит- ся еще один показатель - химическое потребление кислорода (ХПК), то есть количество кислорода, необходимого для полного окисления органических ве- ществ, которые содержатся в 1 л сточной воды, с помощью бихромата калия. Кроме ВПК и ХПК, при определении необходимой степени очищения про- мышленных сточных вод необходимо учитывать нормативные показатели веществ, идентифицированных в сточных водах, содержание зависших ве- ществ, реакцию pH воды водоема, температуру воды, цветность, запах и ми- неральный состав. Соблюдение научно обоснованных норм сбрасывания сточных вод в водое- мы должно обеспечить эффективное самоочищение воды, которое характе- ризуется максимальным изъятием из воды водоема органических веществ, которые попали в нее, под влиянием микроорганизмов. Но этого недостаточ- но для самоочищения воды. Под самоочищением следует понимать совокуп- ность биохимических, физико-химических и гидродинамических процессов, которые предопределяют снижение концентрации загрязнителей в воде во- доема до нормативных показателей. Для определения и изъятия из сточной воды разнообразных примесей, ко- торые загрязняют окружающую среду, нужна прежде всего научно обоснованная 45 - 8-913
706 Раздел 28 их классификация. Такую классификацию предложил и положи. ! в основу разработки разнообразных аффективных способов очищения естественных и сточных вод академик /1. А. Кульский. Суть классификации состоит в том. что все примеси воды разделяют на четыре группы. Две группы принадлежат к гетерогенным системам (суспен- зии, коллоиды, эмульсии, пены) и две - к гомогенным (вещества, которые образовываю! с водой молекулярные или ионные растворы) (табл. 28.1). Таблица 28.1 Классификация примесей води Группа Степень дисперсно- сти приме- сей Д, см 1 Размер частичек, см Характеристика примесей Гетерогенные системы: зависшие вещества Коллоидные растворы <10’ 10 10’...10(i Суспензии и эмульсин, что предопреде- ляют мутность воды, а также микроорганиз- мы и планктон. Это - глинистые частицы, карбонатные породы, ттл, мелкий песок, за- висшие дольки органических веществ, во- локна, пластмассы и т. п. В общем, это кине- тически нестойкие системы. Коллоиды и высокомолекулярные со- единения, которые предопределяют окис- ленность и цветность воды, а также вирусы и другие организмы. Это — преимущественно минеральные и органически-минеральные частицы грунта, гумусовые вещества, кото- рые образуют с водой стойкие коллоидные системы, разрушение которых является глав- ной задачей во время очищения воды от этих загрязнителей Гомогенные системы: мо- лекулярные растворы 106...107 10ь...107 Органические вещества и раскрытые в воде газы, которые придают ей привкус и запах. К ним принадлежат продукты жиз- недеятельности и отмирания плесневых гри- бов, бактерий, актиномицетов, водорослей, а также фенолы, спирты, альдегиды и про- чие органические вещества. Некоторые при- меси являются токсичными. Соли, основы, кислоты, которые предопределяют минера- лизацию, твердость, щелочность или кислот- ность воды, с которой образовывают раство- ры электролитов
Технология пищевых продуктов 707 В соответствии с фазово-дисперсным состоянием примесей предлагается классификация процессов, которые используются .тля очищения сточных вод предприятии пищевой промышленности (табл. 28.2). Таблица 28.2 Классификация процессов изъятия примесей из воды в соответствии с их фазово-дисперсным состоянием Гетерогенные системы Гомогенные системы Группы Группы 1 2 3 4 Механическое без- реагентовое разде- ление Диализ, ультра- фпльтроваиие Аэрироват п ic, десорб- ция газов и улетучи- вающих органичес- ких соединений во время аэрирования Гиперфилырация Окисление хлором, озоном и др. Окисление хлором и другими окисли- телями Окисление хлором, оксидом хлора, озо- ном, перманганатом калия Переведение ионов в малодисоцииро- ванные соединения Флотация суспен- зий и эмульсий Коагуляция колло- идных систем Экстракция орга- ническими раство- рителями Сепарация ионов Бактерицидное влияние на пато- генные микроорга- низмы и споры Вирумицидное влияние Биохимическое разложение Изъятие ионов ме- таллов микроорга- низмами Электрофильтрация и электроудержание микроорганизмов Электрофорез и электродиализ Поляризация моле- кул в электричес- ком поле Использование по- движности ионов в электрическом поле Методы очищения сточных вод делятся на такие группы: механические, химические, физико-химические и биологические. Для сточных вод. которые содержат преимущественно зависшие, плаваю- щие и грубоэмульгированные твердые и жидкие нерастворимые загрязните- ли, применяют механическое очищение с использованием гравитационных и отцентрованных сил, а также очищение процеживанием и фильтрованием. Ионы тяжелых металлов и прочие токсичные вещества во время механиче- ского очищения не задерживаются. Если удаление загрязнений из сточных вод возможно только вследствие химических реакций между загрязнителями и реагентами, которые вносят в сточные воды, применяют химическое очищение, которое базируется на 45*
708 Раздел 28 использовании химических или j. ick i рохимпческих окисли тел ьно-восста иовиюльиых процессов, в резулыаче которых загрязнение превращает» в новые безвредные соединения, ч го час лично пли поднос лью выпадаю! I! осадок или выделяклся в виде (азов. Физико-химическое очищение (ФХ()) сгочных вод характеризуется таки- ми процессами, как сорбция, .жетракция, коагуляция, электрокоагуляция, злеклролиз, выпаривание, ректификация, мембранная технология. сжига- ние и I. и. Методы ФХО производственных сточных вод в основном преду- сматривают изъятие из них ценных веществ и потому принадлежат к реге- неративным или рекуперационным методам. Биологическое очищение сточных вод применяю! для очищения слабо- концентрированных вод, которые содержат преимущественно органичес- кие вещества. Очищение' с точных вод осущест вляют на цеховых, заводских, районных или городских очистительных установках, сооружениях и станциях. Все елочные воды предприятий пищевой промышленности в основном очищают на заводских очистительных сооружениях (станциях). Методы очищения сточных вод такие, как этого требует передача их в районные или городские станции биологического очищения или перед возвращением в сис- тему оборотного водоснабжения предприятия. Особого внимания на предприятиях пищевой промышленности заслу- живают биологические методы очищения от органических веществ. Эти методы основываются на применении микроорганизмов, которые исполь- зуют органические соединения как питательные вещества и источник энер- гии. Органические соединения при этом испы тываю т деструктивное расписа- ние вследствие окисления при аэробном процессе с образованием метана при анаэробпохм очищении. Биологические очистительные сооружения для аэробного очищения сточ- ных вод состоят из аэротенков, где стоки перемешивают ся и насыщаются воз- духом, или из биофильтров, где стоки фильтруются сквозь пласты щебня, который аэрируется. В первом варианте комплекс микроорганизмов, что развиваются, образовывает хлопья, которые оседают в виде активного ила, во втором -- щебень обрастает микроорганизмами, которые образовывают биологическую пленку. Анаэробное очищение сточных вод в метантенках широко используется на предприятиях пищевой промышленности с получением энергетического био- газа и биоорганических удобрений (активного ила). Очищение сточных вод отстаиванием осуществляется осаждением зависших частиц иод действием си- лы гравитации. При этом наблюдается постепенное увеличение концентрации дисперсной фазы в аппарате в направлении сверху вниз. На дно отстойника оседает пласт осадка шлама, который периодически или беспрерывно удаляется.
Технология пищевых продуктов 709 Скорость пшжения частиц в жидкой среде при отстаивании зависит oi размера частиц, их и.ютпосги и формы, а ыкже от свойств дисперсионно!] среды, ее вязкости и, наконец, т режима движения частиц. Для увеличения скорости осаждения зависших частичек и мощности очис- тительных сооружений следует стреми ться к увеличению их размера и пло i пости, а также к уменьшению вязкости и плотности дисперсионной среды. Достичь этого можно коагуляцией с помощью коагулянтов, в результате чего образуются хлопья с высшей плотностью. Уменьшения плотности и вяз- кости водной] суспензии достигают ее разбавлением. Для проектирования отстойников пользуются методом физического моде- лирования процесса осаждения. Горизонтальные отстойники представляю! собой прямоугольные резервуары, изготовленные из железобетона. Они обо- рудованы устройствами для водозабора и водораздел ей ия. а также-для выде- . шипя осадка. 11роизводптсльность отстойника составляет 30...50 тыс. м ’/пору при мутности исходной воды - не больше 2500 мг/дм’. Это круглые или квад- ратные в разрезе железобетонные резервуары с центрально!! цилиндричес- кой трубой и конической нижней частью. Вода из смесителя поступает через центральную трубу сверху вниз, а в самом отстойнике вода двигается снизу вверх со скоростью 0.5...0.6 м/с. Зависшие вещес тва оседают иод действием силы грави тации. На предприятиях пищевой промышленности эффективным способом очищения разделенных сточных вод является флотация, которая базирует- ся на разной смачиваемости минералов водой. Процесс состоит в специфи- ческом взаимодействии зависших веществ с пузырьками тонкодисперсного в воде воздуха с дальнейшим образованием на поверхности воды пласта пены с веществами, которые изымают. Оптимальные размеры частиц — в преде- лах от 10 ’ до 10 ’ г. Очищать воду можно флотацией от твердых зависших частиц, нефтепро- дуктов, масел и других эмульгированных жидких и отдельных раскрытых ве- ществ. Для ускорения флотации твердых частиц сквозь водную суспензию пропускают мелкие1 пузырьки воздуха, которые, поднимаясь вверх, захватыва- ют с собой гидрофобные твердые частицы. В результате такого очищения на по- верхности воды образуется пласт пены, наполненный твердыми частицами. Для увеличения стойкости пузырьков и образования стабильной пены в суспензию добавляют пенообразователи — поверхностно активные веще- ства, которые снижают поверхностное натяжение воды и образовывают ад- сорбционные пленки на поверхности пузырьков. К активным пенообразо- вателям следует отнести некоторые фракции каменноугольной смолы, сосновое масло, древесный деготь и т. п. Существует несколько методов насыщения воды пузырьками воздуха: вакуумные — воздух выделяется из раствора; напорные и эрлифтные установки:
..w Раздел 2^ н\нн icpiiHr । ji и > i .1 и11 1 pi ‘.I I i 1 :\< IC'I \!< ханичес1. HM . u ici icpi i tpi )B<tH i к •' i? \ .i. >i к >pi 1 ......‘i>\i;i i 11 i(>. к Пi’ • < । ,i 111 ii<i. 11. ф ioiация c no, la'iiчi ян i \ x.i ci, i>;. > a i к ipnc I at1 \ia icpiia, i or. 1.11 о i poi 11. ю i a 1111 * i, (' \ i a которой coc i । j a i a i ом. ’Hu is 111 i,b iii'ii н.п 11 i । p к) i a 111 pa pa s Mei пае I ся i. icr i pi >.u ia;i i aic i c\a: bo. ICC H('])(Ч 1 ПК 1 И I>И Ы M CIIOCOOO.M ОЧП1Ц('1П I Я С Г( >4111.IX BO I 111111 |)l I >1 t 11 i J IIII a a 'iso 11 i ipi i\ii,i iiiaci 11 loia 11 я в. шо i ся oi io. lornni ick'O(‘ । >'i 111 n.cii i ic, коюрог шк. i io- нас i ся в 11 ]) 11 м < а на 11111 । i i.qn >6ik н 11 < ib ( л i i к poop, bi ii ib.mob ) a hi ik'Isi ioi >ж. ici i и я коды о I IK’,la-, la i с. I bii i.i \ n pi! Mrcci i Достижения 1ни\к iiiiix деся i ii.iri пн в мнкробио. ioi ни, i ндробио ioi ini и оно I ex i к), к >i и 11 даю i bo.s\io,ki юса a v i верж, ia i к, a i о соврем el IH ые био. ioi 11 веские метлы можно \ спешно nciio. нпова i в i. ш очпщеннн сточной воды и всех, ocj пев iio'iciii 1Ж рас|чры । ы \ к цен оря лнически \ сое. hi цепни В . DOOM X ын । цен । рация \. о । । в н к ж i я,кс. Iы \ ,\н' I ал. к на ни 1 pa i о в. < \, i ьфа I о в, хрома i он । । а к же о । по. в inc I Bopi । bi х баа-о ерии. вир', сов к i н. Ь. iai о. щря био iohi'Io о.м\ оч11щен11 io с । оч 11 ых код. можно 11о । о. । нко i loccBpe.i и । в с гочныс воды, ни воссов. ia । в качес i во воды, ш по. iB.ioBainioii в и ром вин, шипом производи г во Каса ie । вно о । носи I е. । Biioii ж а невинны, при б bi. ibiioc hi. надежное ги и эко. к > । 11 ческой oca \ 11 рсч Hoc i и оно. ioi if ata кос оч n incii по с l оч ных вод и рещ i pi in- uni пищевой iipoMBiiii. ichhoc i и ii.xieci несом i на i hxio перепек i них шкрешпь "воio jж. и, в охране во ины бассейна >о за! ря ihchhii К промышленным метлам ohoicxiio.ioi ни очищения oi поется обрабоч ка сточных вод аэробными (в биофильтрах, аэртепках и т. и.) п анаэробны- ми (в метантенках, биореакторах и т. и.) opiанпзма.ми. Ес тественное и искусственное ош i щенпе воды было, есть и будет основным методом охраны естественных вод от химического и биологического за- грязнения. Биологические методы очищения воды базируются на использовании тех или иных живых организмов и их комплексов-биоценозов. В очищении с точной] воды таких биоценозов нынче извес тно пя ть: биопленка, активный! н.п, анаэробные микроорганизмы, селекционированные микроорганизмы деструкторы онредс.юпных загрязнений, гидробиоцепозы. Третичное очищение воды сосчюит в ее иодном обеззараживании, то есть в уничтожении в воде эпидемически опасных организмов и вибрионов. Для этого используют хлорирование, облучение ультрафиолетовым светом и реже -- озонирование. Для обработки хлором очищенные сточные воды выдерживают на протя- жении 20-30 мин в кон гактпых резервуарах, а по том сливают в открытые водоемы. Своеобразной разновидностью биофильтра является новый тип очисти- тельных сооружении — мочары, который приобретает популярность в США, Великобритании и других странах мира.
Iехнология пищевых продуктов Мочары эго бпофнлыр. коюрыи моделирует естественные процессы очищения волы Инженерное горизон i a. i ыюе сооружение расположено в зем- ле с грани и ной загрузкой, разметенной небольшой толщиной! (до 1 м) на надежной гидроизоляции из синтетической пленки. Сточная вода после механического очищения распределяя гея по ширине мочары перфориро- ванной трубой и очень медленно просачивается на протяжении 1...3 суток сквозь оброешх io бпопленкой загрузку, на когорой еще растут водные рас- leiiim рогоз. камыш, водньн"| 11ерец, стадо, аир и т. и., что оказывает содей- >• । вне аараннп воды, которая очищается. Кроме того, они изымают из воды биогенные э. 1смепты. в час тност и фосфор, калий, азот, а также тяжелые ме- ia.|.ты и, благодаря своей разветвленной корневой системе, увеличивают поверхность обрас гания бпопленкой. Естественно очищенная вода собира- с|ся перфорированной требой и отводится в сборник чистой воды. ()чис гп к', ibiioc сооружение мочары не т ребует никаких энергетичес- ких затрат на аэрацию и перемещение воды. Она проста в обслуживании, ла > |огиче(Ч<и безупречна и должна занять важное место в системах очище- ния сточных вод пищевой промышленности Украины. Ihioii.iciiKa сзужпг основой! для проектирования еще одного тина очис- !ите,1Ы1Ы\ сооружении - вращающихся биоконтакторов. Это нолупогру- женные bi точную вод\ н. тас т массовые пли металлические диски, барабаны в виде склеенных между собой) под разными углами волокнистых ершей, которые интенсивно обрастают бпопленкой. Барабаны или лиски прикрепле- н ы к валу, ч то медленно (до двух оборотов за 1 мин) оборачивается, и биоплен- ка, которая нарастает на развитой поверхности биоконтакторов, постоянно то погружается в сточную irony, сорбируя из нее растворимые органические вещества, то поднимается в воздух, где хорошо аэрируется и окисляет раз- ные загрязнения. Часть биомассы смывается водой и выносится ею во вто- ричный отстойник, где и оседает. Большую эффективность в очищении сточных вод имеют аэротенки с ак- тивным Iигом. Сточная вода контактирует с регенерированных! активным илом, перемещается и аэрируется воздухом, который подается в устройство. 11осле биологического очищения, которое длится 4..,48 ч, вода перетекает в от- стойник, в котором активный! ил оседает. Обратный пл с помощью насоса по- дается в регенератор аэротенка, где за счет аэрации восстанавливается качест- во активного ила. Излишек активного ила подается для получения биогаза. В очищении воды биологическим методом большую роль играют анаэроб- ные бактерии. Особое распространение приобрели процессы анаэробного ме- танового сбраживания осадков в специальных закрытых герметичных железо- бетонных сооружениях — метантенках. В этих сооружениях происходят чрезвычайно сложные процессы преобразования разнообразных органических веществ в конечные продукты метаболизма анаэробных бактерий: метан,
Раздел 28 712 диоксид углерода, иодород. аммиак, сероводород. Процессы сбраживания сточных вод проводя т в оптимальных режимах: мезофильный - при темпера- туре 30...35 С. термофильный 50...55 С. Горючие газы, которые образую тся в процессе брожения (метан, водород), используют как энергоносители. Вследствие сбраживания избыточного активного ила, гидробионты ав- толпзуются. гидролизую! все сложные высокомолекулярные соединения (белки, липиды, полисахариды, нуклеиновые кислоты и т. и.). из которых состоит их тело, до простых веществ (аминокислот, углеводов, низкомоле- кулярных кислот и др.), которые могут усваивать анаэробные бактерии. Во время очищения высококонцентрированных сточных вод (свыше 1000 мг О2/л но ВПК), в час тности спиртовых, крахмалопаточных и других- заводов пищевой промышленности, а также свиноферм п птицефабрик, на- чали использовать анаэробные микроорганизмы. При этом уменьшаются эксплуатационные затраты на процесс очищения сточных вод, появилась возможность получения горючего биогаза, кормовых концентратов (с вита- мином В|2) и органпчески-минеральпых удобрений. Мощность очистительных сооружений с использованием анаэробных бак- терий можно увеличить, а качество очищения сточных вод - повысить, если микроорганизмы в среде активного ила иммобилизовать (закрепить) на раз- ных носителях. Анаэробный гранулированный пл быстро приобретает попу- лярность, его довольно широко стали использовать для очищения сточных вод преимущественно предприятий пищевой промышленности. Следует также указать, что анаэробный гранулированный пл является большим достижением в очищении сточных вод. Он имеет неопровержимые преимущества над аэроб- ным активным илом, так как не требует энергетических затрат на аэрацию и перемешивание сточных вод, а наоборот, выделяет высокоэнергетическое топливо — биогаз. Погрузка за органическими загрязнениями, которые изы- мают в некоторых типах анаэробных биореакторов из высококонцентрирован- ных сточных вод пищевых производств, чрезвычайно большая: до 60 кг ХСК/м3 на пору, в то время как сооружения с биопленкой имеют окислительную спо- собность 0,5, с активным аэробным илом — 2,5 кг ХСК/м3 на пору. Кроме того, анаэробные биореакторы не выбрасывают в воздух микробные аэрозоли, а поэтому экологически благоприятней, чем аэротенки. К сожалению, анаэроб- ный ил не в состоянии очистить воду до кондиций, чтобы скидывать ее в ес- тественные водные объекты, поэтому после анаэробной обработки сточную воду следует доочистить биологически при аэробных условиях или физико-хи- мическими методами, например, с помощью мембранной технологии. Спиртовая промышленность Украины, которая перерабатывает мелясу на спирт, скидывает в отстойники около 3,0...4,5 млн м3/год концентрирован- ных сточных вод или 200...300 тыс. т загрязнителей по БСК. Итак, под полями фильтрования занято 1500 га плодородных земель. Это приводит к загрязнению
Технология пищевых продуктов 713 водоемов и даже iniTbCBoii воды стоками, а также атмосферы - соединениями. koiорые образуются в процессе гниения органических веществ сточных вод. Высокоэффективную технологию получения биогаза и биохимического очищения сточных вод спиртзаводов разработали специалисты УкрНИИ- спиртбиопрода. Технология характеризуется использованием самых новых анаэробных биореакторов с адаптированным гранулированным активным илом, который дает возможность в 10 раз уменьшить объем метантенков. Доочистка воды осуществляется специально подобран нот! ассоциацией микро- организмов в аэробных условиях. Промышленные исследования показали, что предложенная технология дает возможность: достичь эффективности очищения ио ВПК 99,9%; полу- чать на одном заводе средней мощности около 5,5 млн м3 биогаза в год, ко- торый отвечает 4 млн м' естес гвенпого газа; очистить сточные воды с любой концентрацией загрязнений до показателей, которые разрешают их переда- чу в открытые водохранилища; сократить время анаэробно-аэробного очи- щения с 500 до 90 ч; сократить в 3 раза затраты электроэнергии, по сравне- нию с коммунальными очисти тельными сооружениями; сэкономить до 50% тепла на производство спирта от сжигания биогаза. Инвестиции в строительство установки окупаются на протяжении одно- го года. Контрольные вопросы: 1. Наука и практика о питании человека экологически чистыми продукта- ми и напитками. 2. Новые принципы сбалансированного питания. 3. Научно-технический прогресс и экологическая обстановка в пищевой промышленности. 4. Как предотвратить заражение пищевого сырья и продуктов питания вредными веществами? 5. Виды загрязнения пищевого сырья и продуктов питания вредными ве- ществами. Их влияние на организм человека. 6. Как добиться в агропромышленном комплексе экологически чистых продуктов питания? 7. Принципы контроля вредных веществ в пищевом сырье и продуктах пи- тания? 8. Пути снижения вредных веществ в продуктах. 9. Основные принципы выведения вредных веществ из организма человека. 10. Проблемы безвредности пищевых продуктов. 11. Экологические аспекты производства пищевых продуктов. 12. Эколого-, ресурсе-, энергосбережение в пищевой промышленности. 13. Актуальные проблемы очистки сточных вод в пищевой промышленности.
714 Раздел 29 Раздел 29. ОСНОВНЫЕ АСПЕКТЫ ЭКОНОМИКИ В ПИЩЕВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ § 29.1. Рыночные формы хозяйствования в агропромышленном комплексе Формирование экономической модели в агропромышленном комплексе требует от специалистов этой большой области ориентации на такую модель ее развития, которая будет работать наиболее эффективно, будет отвечать реа- лиям настоящего и будущего, будет iipiic\щей не только на макроэкономичес- ком уровне, а главным образом ее будет ощущать каждый! человек Украины. Разрабатывая программу развития каждого предприятия в безалкоголь- ной промышленности, следует учитывать наш экономический! и социаль- ный генофонд, генетический корень, то. ч то было заложено еще во времена Киевской Руси. Ведь это было развитое и мощное государство, которое имело большой опыт выращивания, переработки всех видов пищевого сырья в пи- щевые продукты и напи тки и оньп торговых отношений. В Европе и во всем мире Киевская Русь имела соответствующий опыт формирования собственных экономических структур и развитый рынок, ко- торый необходимо учитывать в современном варпанте разви гия всех обла- стей агропромышленного комплекса. Необходимо ориентироваться на те экономические системы и модели со- стояния и развития агропромышленного комплекса, которые существуют в Европе, России и мире и в какой-то мерс близки к условиям Украины, и постараться взять все самое прогрессивное. И главное, нам необходимо наиболее полно учитывать существующие социально-экономические реалии в Украине как с точки зрения уровня до- стигнутых технологий безалкогольных напитков, так и с точки зрения на- личия растительного сырья для их производства. В целом, наша пищевая промышленность обязана развиваться в мировой экономической системе, а потому опа обречена изучать зарубежный опыт и гармонизировать нашу экономическую и политическую структуру и зако- нодательство с теми, что существуют в других развитых странах мира. Сегодня в пищевой промышленности, как и в других областях агропро- мышленного комплекса, вводятся новые рыночные отношения, формируется рынок ценных бумаг, рынок новых технологий и денежный рынок. То есть преобладают не директивно-административные методы, а рыночные, фор- мы и механизмы которых начинают диктовать и регулировать экономику. Пищевая промышленность создает новую экономическую модель своего развития, которая, в основном, использует собственные экономические ресур- сы — капитальные, материальные, сырьевые, энергетические, финансовые,
Технология пищевых продуктов 715 ни re.I. ick 1 \а. шпые н ес шственные. Появилась возможность более широкого вхождения в сгрукпуры европейского и мирового экономического прост- ранства. Это. мавным образом, oi носи гея к поставке1 в Украину мощных автоматических линии розлива напи тков в бутылки и расфасовки пищевых продуктов. Машиностроительная промышленность Украины таких сложных . inulin с компьютерной системой управления никогда не сделает (и не нужно этого делать, мы имеем очень много других актуальных проблем, которые необходимо решать). Сегодня практически весь мир переходит на рыночную форму хозяйст- вования. то есть весь мир (даже Китай и Вьетнам) постепенно и неуклонно выбирае т док трину рыночного экономического развития. Она включает в себя естественные и материальные ресурсы, а также главный ресурс, который обес- печивает развитие и функционирование этой системы, — люден как творчес- ки мыслящих производителей и потреби телей безалкогольных напитков. Рынок в пищевой промышленности определяется такими главными ат- рибутами. как частная собственность, конкуренция, экономическая свобода производи те. юн экстрактов и напит ков. возможность имстыюлный маневр на всей территории Украины. Появились новые формы собственности, кроме частной, — акционерная, коллективная и прочие. Происходя т процессы разгосударствления собствен- ности, появляется целый ряд собственников, а главное, новых предприятий, создаются совместные предприятия с участием иностранных инвесторов. Эффективное развитие пищевой промышленности в Украине обеспечи- вают такие основные факторы: законодательство о частной собственности в этой области и эффективная денежно-кредитная финансовая система в усло- виях рыночных отношений. Рынок в пищевой промышленности - это своеобразный суперкомпью- тер, который учитывает всю совокупность хозяйственных контактов, фи- нансово-экономических трансакций и маркетинговых программ, что осу- ществляются и реализуются между субъектами хозяйственных отношений. Он фиксирует все эти отношения и контакты, так как они осуществляются в единой экономике агропромышленного комплекса, а также в других ин- тегрированных областях страны. Сейчас в мире формируется и развивается прогрессивная смешанная эко- номика, которая характеризует предусмотрение определенных соотношений рыночных как ведущих доминирующих отношений, с элементами плановос- ти со стороны государства. Такие формы и механизмы необходимо внедрять и в экономике производства безалкогольных напитков нашей страны. В целом, рынок вместе с государственными структурами дает возмож- ность, с экономической точки зрения, человеку, который может и хочет ра- ботать, творчески мыслить, будучи в активном трудоспособном возрасте,
716 Раздел 29 проявлять себя, реализовывать свои интеллектуальный потенциал и свои спо- собности. которые не способна сделать какая-то другая система. Но способ* ность рынка решать все социально-экономические вопросы далеко не полная. В духовной сфере, пенсионном обеспечении, в образовании и здравоохра- нении. в охране окружающей среды, в организации контроля качества про- дукции и в некоторых других сферах, работает уже не рынок, а государство, которое дополняет рынок там. где он не способен из-за своей специфики. То есть рынок имеет свою соответствующую среду, свой) механизм влияния на развитие социально-экономической стратегии в Украине. Рынки, в зависимости от предмета обмена, бываают факторные и товар- ные. Факторными рынки называют потому, что речь идет о факторах про- изводства: земле;, работе и капитале. Товарные рынки, кроме этих факторов, объединяют еще новейшие факто- ры, которые являются следствием современного развития безалкогольной] промышленности: прогрессивную технологию и технику, глубокие знания специалистов области, профессионализм и организацию, то есть менеджмент. § 29.2. Ценообразование в пищевой промышленности Важную роль в развитии пищевой промышленности играет ценообразо- вание, которое осуществляется по определенным рыночным законам. Глав- ной проблемой ценообразования является выравнивание асимметрии цен между производителями пищевого сырья и перерабатывающей промыш- ленностью, чтобы они в равной степени получали прибыль от вложенного капитала и были заинтересованы выращивать и перерабатывать только оте- чественное сырье, которое в большинстве своем имеет лечебно-профилак- тическое направление. А прибыль - это накопление капитала для расшире- ния производства всех продуктов питания. Ценообразование на безалкогольных предприятиях характеризуется тремя видами цен: оптовая цена предприятия, свободная отпускная цена предпри- ятия и розничная цена. Оптовая цена предприятия состоит из полной себестоимости продукции и плановой прибыли. По этой цене рассчитывают объем реализуемой, товар- ной и валовой продукции. На основе оптовой цены рассчитывают размер по- лученной прибыли. Свободно-отпускная цена предприятия представляет собой цену, по кото- рой продукция реализуется в торговую сеть по разным направлениям сбыта. Она состоит из оптовой цены предприятия, также акциза (на определенные напитки) и налога на добавленную стоимость. После реализации продукции
Технология пищевых продуктов 717 но свободно-отпускной цене выручка поступает в распоряжение предприя- тия. г\кцпз н налоги на добавленную стоимость поступают в государствен- ны и бюджет. Розничная пена - .ио цена, но которой пищевая продукция продается населению торговыми организациями. Она больше свободно-отпускной цены предприятия на величину' торговой надбавки, которую получают торго- вые организации для компенсации затрат, связанных с реализацией продук- ции населению (реклама, транспортные затраты, зарплата продавцов). При ценообразовании на основе цен, принятых на соответствующем рын- ке. применяются такие цены, которые сохраняются на стабильном уровне но отношению к соответствующим товарам на протяжении длительного пери- ода в конкретных рыночных условиях. § 29.3. Предпринимательство в пищевой промышленности Важную роль в развитии пищевой промышленности играет предприни- мательство как явление прибыльной хозяйственной жизни. Ведь рыночные отношения возможны лишь при условии существования предпринимательст- ва, то есть перехода определенной части капитала и ресурсов в сферу с высшей продуктивной силой и большей эффективностью. Сегодня, в основном, имеет право на существование и развитие то пред- приятие, которое предусматривает высший уровень производительности тру- да, эффективное использование материальных и энергетических ресурсов, внедрение в производство новых и усовершенствованных технологий и высо- коэффективного оснащения, современных способов механизации, автома- тизации и компьютеризации. Все это должно дать большую прибыль, низкую себестоимость и высокое качество безалкогольных напитков. Предприятие — это несущая конструкция и движущая сила рыночной экономики, ее ядро и сердцевина. Это та основа, без которой серьезно гово- рить о рыночной экономике, о развитии социальной сферы в стране, никто из научных работников, политиков и руководителей не может. Составной частью предприятия является аукцион. Аукционный метод оп- ределения цен на предприятие безалкогольной промышленности и его про- дукцию используется на оптовых рынках, товарных рынках, рынках ценных бумаг и т. п. Практикуются две разновидности определения цен: 1. Повышающий метод проведения аукциона, если сначала называется самая низкая цена, после чего идет ее повышение («Кто больше?»), а пред- приятие или продукция достается тому, кто предлагает самую высокую цену.
718 Раздел 29 2. 11()i111Жаю1 ш111 метод проведения аукционе, ее. ш сначала нанываен'я са- мая высокая цена ilcciii I юкхиа I ел i, по и а кои с i он мое i и нс находи i ся. i oi да постепенно ндс| снижение до i арапiиронанпоп рса. шианнн предприя ! ня иди он новой продукции. § 29.4. Промышленно-производственные фонды и производственная мощность предприятий пищевой промышленности Технологический процесс на каждом предприятии по производстве ни- шевых продуктов и напитков можс1 осуществляться только тогда, когда есть средства тр\да, предметы труда. рабочая сила. Важное мссю среди .и их факторов производства занимают предме! ы i руда, к коюрым oi нося ic>i o.iai а природы, которые' нод действием средетв самого груда переходят в продук- ты потребления. Сырьем называю! i а кт11 ipe.i не i ы груда, д. 1я произволе i ва ко 1 оры х были приложены соответствующие усилия и которые под их действием испытали любые положительные изменения. Для произволетва бела.ikoiо.тьной про- дукции используют такие виды сырья, как вода, эксгракты, концентраты, спирт, сахар, диоксид углерода и др. Сырьевые ресурсы делятся на основные и вспомогательные. К основным ресурсам сырья относятся предметы труда, которые составляют материаль- ное содержание изготовленной продукции, то есть то, из чего изготавлива- ется сам продукт. Вспомогательные сырьевые ресурсы - это такие предметы труда, кото- рые не входят в состав продукции, но принимают участие в его создании. Вспомогательные сырьевые ресурсы и ли потребляются средствами труда (топливо и др.), или используются для получения конечного продукта (фер- ментные препараты, микроорганизмы, фильтровальные материалы, пробки, этикетки, тара и др.). Состояние сырьевой базы Украины характеризуется такими показате- лями, как общие и плодоносные площади насаждений, сортовой состав, уро- жайность, валовой сбор, а также тенденциями их изменения и факторами влияния. Основные промышленно-производственные фонды пищевой промыш- ленности — это совокупность средств труда, которые принимают участие в производстве на протяжении периода, который превышает 365 сут, начи- ная со дня работы предприятия. При этом основные фонды свою стои- мость переносят на готовый продукт по частям, сохраняя свою натураль- ную форму.
Технология пищевых продуктов 719 Основные промышлснно-ироизводс 1 венные фонды предприятий вклю- чают в себя 10 труни: 1. Здания основных, вспомогательных цехов, лабораторий, складов, га- ражей и т. н. 2. Сооружения (водонапорные башни, очистительные сооружения, подземные хранилища, площадки для разгрузки пищевого сырья, мосты, эстакады, железнодорожные дороги и 1. п.). 3. Передаточные устройства (технологические трубопроводы, водо- проводные и канализационные сети и г. и.). 1. Рабочие и силовые машины, оборудование и аппараты (дробарки, прессы, насосы, фильтры, теплообменники, центрифуги, технологические резервуары и аппараты, автоматические линии розлива напитков в бутыл- ки и расфасовки готовых продуктов). 5. Измерительные и регулировочные приборы и устройства, лабораторное оборудование (автоматические устройства, автовесы, пульты управления, ана- . in гическос, лабораторное оборудование, хроматографы, микроскопы и г. и.). 6. Электронная, микропроцессорная и вычислительная техника (ком- пьютеры, ({таксы, сканеры, принтеры и др.). 7. Транспортные средства (автомашины, электрокары, вагонетки, транспортеры, конвейеры, грузоподъемники, автозагружатели и др.). 8. Инструменты всех видов. 9. Производственно-хозяйственный инвентарь и принадлежность (ра- бочие столы, лабораторный инвентарь, сейфы и т. и.). 10. Другие основные фонды. К основным фондам не относятся средства труда, которые существуют меньше одного года и стоимость которых — меньше 500 грн, независимо от срока эксплуатации. Производственная мощность пищевых предприятий — этот максималь- но возможный выпуск готовой продукции стандартного качества за 1 час, или объем переработки сырья за сезон при полном использовании техничес- кой мощности оборудования, производственных площадей с учетом достиже- ний передовой технологии и организации труда. Производственная мощность рассчитывается по видам производства в та- ких натуральных показателях: - переработка пищевого сырья, т; - производство пищевых продуктов, т/кг, дал и т. п.; - переработка отходов, т; - производство пищевых продуктов в грн. Исходными данными для определения производственной мощности заво- да является: одноразовый объем производственных резервуаров, аппаратов; продолжительность производственного цикла соответственно технологическим
720 Раздел 29 схемам и режимам для расчета оборо, носи и технологических аппаратов: тех - ническая мощность основного технологического оборудования; фонд рабо- ты оборудования, ассортимент изготовляемой продукции. Расчет производственной мощности проводи тся по ведущему оборудо- ванию. Мощность всех других машин и аппаратов, включая энергетическое и общезаводское оборудование, должно о твечать мощности ведущего обору- дования. Производственная мощность предприятий, которые выпускают пищевые' продукты, рассчитывается согласно мощности линий переработки пищево- го сырья и одноразовому объему производственных аппаратов. Производственная мощность заводов рассчитывается по аппаратам одно- разового хранения готовых продуктов, а также но автоматическим линиям расфасовки готовых продуктов. Производственная мощность заводов рассчитывается в зависимости от способов их производства. Производственная мощность предприя тий (цехов) ио переработке отхо- дов рассчитывается по количеству переработки выжимок, осадков микро- организмов и др. Основные фонды заводов по производству пищевых продуктов, соглас- но законам о налоге, делятся на такие группы: - группа 1 — здания, сооружения и их структурные компоненты и пере- дающие устройства, основное оборудование и аппараты; - группа 2 — автомобильный транспорт и узлы (запасные части) к не- му; мебель; электронная, оптическая, электронно-механическая аппаратура и инструменты, в том числе компьютеры и прочие машины для автомати- ческой обработки информации, а также информационные системы, телефо- ны, микрофоны, рации, конторское и офисное оборудование, устройства и приборы данных; - группа 3 — другие основные фонды, которые не включены в группы 1 и 2. К этой группе следует отнести: рабочие и силовые машины, а также средства труда, которые сами являются источником энергии или непосредст- венно приводят в движение производственное оборудование. Структура основных промышленно-производственных фондов - это процентное соотношение отдельных групп основных фондов и их общей стоимости. Структура основных фондов постоянно изменяется, что связано с изменением уровня технического развития предприятия. Основные фонды предприятий пищевой промышленности состоят из двух частей: активной и пассивной. К активной части основных фондов относят- ся такие производственные фонды, которые обслуживают главные участки производства и характеризуют производственные возможности по выпуску пищевых продуктов, К ним относятся: силовые машины и оборудование,
Технология пищевых продуктов 721 рабочие машины и оборудование, аппараты, измеряющие и регулирующие приборы, лабораторное оборудование и передающие устройства. К пассив- ной части основных фондов относятся такие производственные фонды, ко- торые обеспечивают нормальное функционирование активных элементов основных фондов. Это здания, сооружения, инвентарь и т. и. Планирование, учет и отчет по основным фондам осуществляется в нату- ральных показателях с определением стоимости. Натуральные показатели необходимы для определения технического состояния парка оборудования и производственных мощностей предприятия или области. Показатели сто- имости дают возможность фиксировать и руководить внедрением нового обо- рудования в производство и его выводом из эксплуатации, осуществлять планирование и анализ показателей по использованию основных фондов. В пищевой промышленности применяются такие виды оценок стоимости основных фондов: начальная, восстановительная, балансовая, остаточная, ликвидационная, среднегодовая и экспертная. Начальная стоимость основных фондов — это стоимость, которая состоит из затрат на их сооружение или приобретение, включая затраты на доставку и монтаж, а также других затрат, связанных с усовершенствованием и пуском данного объекта в эксплуатацию. Восстановительная стоимость основных фондов — это стоимость их вос- произведения в современных условиях. Величина отклонения восстанови- тельной стоимости основных фондов от их начальной стоимости зависит от темпов ускорения научно-технического прогресса и уровня инфляции. Начальная стоимость основных фондов Б на начало отчетного периода рассчитывается по формуле: Б = Bj + Bj - В2 ~ АЯ, где Bt — балансовая стоимость основных фондов на начало периода, пред- шествующего отчетному; В, — сумма затрат на приобретение основных фондов, их капитальный ремонт, реконструкцию, модернизацию и усовершенствование на протяжении периода, предшествующего отчетному; В2 — стоимость выведенных из эксплуатации основных фондов на про- тяжении периода, предшествующего отчетному; А — сумма амортизационных отчислений, начисленных в период, пред- шествующий отчетному. Остаточная стоимость основных фондов представляет собой разницу меж- ду начальной стоимостью и суммой сноса, то есть, это частица стоимости ос- новных фондов, которая еще не перенесена на выработанную продукцию. Ликвидационная стоимость — это стоимость реализации изношенных и снятых с производства основных фондов (часто, это стоимость лома). 46-8-913
722 Раздел 29 Среднегодовая стоимость основных фондов рассчитывается но формуле: ОФ =ОФ +ОФ»'М- -Оф™ -Мны,, ' " 12 где ОФС среднегодовая стоимость основных фондов: ОФ„ - стоимость основных фондов к началу года; ОФВ1( стоимость введенных в эксплуатацию основных фондов: ОФ|!Ь|В ~ стоимость выведенных из эксплуатации основных фондов; М1Ш — число месяцев, на протяжении которых введенные основные фон- ды фу и к ц и о и и ро вал 11; M,iUli ~ число месяцев, на протяжении которых выведенные основные фонды функционировали. Амортизация основных фондов безалкогольных заводов — эго перенесен- ная стоимость основных фондов по мере их износа по частям на выработанную с их помощью продукцию. Амортизационный фонд — эго фонд возмещения, который создается пу- тем периодических отчислений части стоимости продукции, соответствую- щей размеру износа основных фондов, с помощью которых выработана эта продукция. Амортизационный фонд используется для полного возмещения основных фондов (для приобретения новой техники и финансирования капи- тального строительства). Амортизационный период — это срок работы основных промышленно- производственных фондов. Величина годовых амортизационных отчислений определяется по формуле; А =ОФНв в 100 ’ где Ав — величина годовых амортизационных отчислений; ОФ — начальная стоимость основных фондов; Нп — норма амортизационных отчислений (в % от балансовой стоимости). Главным обобщающим показателем эффективности использования ос- новных промышленно-производственных фондов является показатель фондоотдачи (Фод), что представляет собой отношение стоимости годового выпуска валовой, товарной или реализованной продукции (Вгод), в сравни- тельных ценах, к среднегодовой стоимости основных промышленно-произ- водственных фондов (ОФСР): Фо., - вгоуоФ„.
Технология пищевых продуктов 723 § 29.5. Оборотные средства производства Большое значение для работы завода но производству нишевых продуктов имеет наличие оптимального количества оборотных средств производства. Оборотные средства - это совокупность денежных средств, авансиро- ванных для создания оборотных производственных фондов и фондов обо- рота, которые обеспечивают непрерывный кругооборот денежных средств. 11роизводственнымн оборотными фондами называются такие средства производства, которые полностью потребляются в одном производственном цикле, свою стоимость перенося т полностью на готовый продукт и изменяют первоначальную натуральную форму. Оборотные производственные фонды предприятия состоят из производственных запасов, незавершенного произ- водства и полуфабрикатов своего изготовления, затрат будущих периодов. Производственные запасы - это предметы труда, подготовленные для запуска в производственный процесс и включают в себя: пищевое сырье, основные и вспомогательные материалы, топливо, полуфабрикаты, комплек- тующие изделия, тару, запасные части для ремонта основных фондов, ма- лоценные предметы и инструменты. Незавершенное производство и полуфабрикаты своего изготовления — это предметы груда, которые поступили в производственный процесс: сырье, экс- тракты, концентраты, материалы, которые находятся в процессе обработки, а также полуфабрикаты своего изготовления, законченные в одних цехах пред- приятия и переданные в другие цеха того же предприятия для доработки. Затраты будущих периодов в пищевой промышленности — это нематери- альные элементы оборотных фондов, которые включают затраты на подго- товку и освоение новой продукции (например, затраты на разработку тех- нологии новых видов продуктов). Фонды оборота включают в себя готовую продукцию на складе, отгру- женную продукцию, но не оплаченную покупателем, а также деньги в кассе и на счетах в банках. Оборотные средства по принципам организации делятся на нормирован- ные и ненормированные. К нормированным оборотным средствам относятся производственные запасы, незавершенное производство и полуфабрикаты своего изготовления, а также продукция на экстрагировании и выпарива- нии, затраты будущих периодов и готовая продукция на складе. К ненорми- рованным оборотным средствам относятся: средства в расчетах и денежные средства, отгруженные товары, но не оплаченные покупателем. Оборотные средства по источникам формирования делятся на собствен- ные и одолженные. Собственные оборотные средства — это средства, кото- рые постоянно находятся в распоряжении предприятия и формируются за счет собственных ресурсов (уставной капитал, прибыль, паевые вклады). 46*
724 Раздел 29 Одолженные оборотные средства -- это кредиты банка и кредиторская задолженность, что характеризуется использованием средств, которые не принадлежат предприятию. Прирост кредиторской задолженности, которая постоянно находится в распоряжении предприятия, выступает как источник финансирования оборотных средств. Основным показателем эффективности использования оборотных средств является коэффициент оборота К„. который определяется но формуле: К(1= ори/03с. где Ор1| — объем реализованной продукции в оптовых ценах предприятия; ОЗС — сумма оборотных средств. Коэффициент оборотности характеризует число кругооборотов, которые осуществляются оборотными средствами предприятия за соответствующий период, или показывает объем реализованной продукции, которая приходится на одну денежную единицу оборотных средств. § 29.6. Экономическая эффективность капитальных вложений Важным фактором в работе предприятия является его общая и сравни- тельная экономическая эффективность. Для предприятия или цеха, кото- рые строятся или реконструируются, общая экономическая эффективность (Е3) определяется по формуле: Е3 = (П - В)/К, где П — производство продукции в оптовых ценах предприятия за год; В — затраты производства по себестоимости на выпуск продукции пос- ле строительства или мероприятий по реконструкции; (П-В) запланированная прибыль; К — капитальные вклады на строительство или реконструкцию. Сравнительная экономическая эффективность капитальных вложений используется при выборе наиболее целесообразного варианта хозяйственного или технического решения, при внедрении новой техники и технологии, при решении задач по определению места строительства предприятия, а также определению его оптимальной мощности. Эти факторы имеют место и при реконструкции предприятия. Эффективность капитальных вложений следует определять с учетом влия- ния фактора времени, дисконтирования реальных денежных средств, то есть с определением настоящей стоимости будущих доходов (дисконт — учет векселей банками или частными лицами).
Технология пищевых продуктов 725 В наиболее общем виде определение настоящей стоимости будущих до- ходов осуществляется путем расчета чистой настоящей стоимости следую- щим образом: игтр _ v П)+ДАм _ 411 С—X , Лющ > (1 + Р) где ДП(/)Щ — общая дополнительная прибыль, которую можно ожидать от вложения денежных средств (капиталовложений); П - налог на прибыль в соответствии с действующим законодательст- вом Украины; ДА,, — прирост амортизационных отчислений в результате вложения денежных средств; t — период жизненного цикла проекта, на протяжении которого можно ожидать получения денежных потоков (дополнитель- ная прибыль за вычетом налогов и прироста амортизации); п — количество лет в периоде t; р — ставка дисконта в доле единицы, которая характеризует обесце- нивание реально ожидаемых денежных потоков, которое может произойти на протяжении периода жизненного цикла проекта; /общ — общая сумма капитальных вложений, которая учитывает уста- новленные законодательством Украины налоги. Таким образом, эффективность капитальных вложений (/общ) будет воз- можна, если их стоимость будет меньше стоимости обесцененного под дей- ствием возможных отрицательных факторов денежного потока, которые ре- ально можно ожидать от денежных вкладов (капиталовложений). И чем больше эта разность от нуля, тем эффективнее вложение средства. § 29.7. Себестоимость продукции Важным показателем в работе предприятий является себестоимость ко- нечного продукта. Себестоимость представляет собой денежное выражение всех затрат предприятия по производству и реализации продукции (безал- когольных напитков, экстрактов и концентратов). Эти затраты группируются по таким статьям калькуляции: № статьи Статья калькуляции Содержание статьи 1 2 3 1. Сырье и основные мате- риалы Стоимость израсходованного на производство продукции сырья и основных материалов
726 Раздел 29 2 3 2 Всномогатс. н>пы<‘ магерп алы Стаи\н>( < в вс!‘\ израсходованных на iехпологи- ноские потрсоности нсномогате.жпых материалов з Топливо. нар. а.н-к знергия. \о. юд и в< >да l гопмость топлива, пара. >лек i po.-iiiepritii. \о . юда и воды для технологических нежд 1. Заработная плата Основная и лоно.innюльная заработан плата работников J. 1 ]ачпс.каше на зарабоi - нмю n.iaiy Общая сумма начислении по состоянию на 01.01.2003 г. состав. |ясг 38.3'3 от суммы факти- ческих затраг на оплату труда для предприя гиб пищевой и мясомолочной отраслей 6. Затраты на подготовку н освоение произволетва Затраты на подготовку и освоение производст- ва новых видов продукции п технологических процессов, пусковые затраты 7. Затрат ы на удержание н .жен.ivaramiio обор\ да- вания н аппаратов Затраты но удержанию, амортизации и текуще- му ремонту всех видов оборудования, а также по ремонту тары и малоценного инвентаря 3. 1 [еховые затраты Заработная плата цехового персонала и начис- ленпя на нее, затраты на удержание, амортиза- цию и текущий ремонт помещений цеха, затраты по охране труда и технике безопасности рабо- чих цеха 9. Общие рабочие затраты Общие для всего предприятия затраты, связан- ные с управлением и обеспечением работы предприятия. Это заработная плата админист- ративно-управленческого аппарата предприя- тия и начисления на нее; затраты на удержание, амортизацию и текущий ремонт зданий и соо- ружений общезаводского назначения; удержа- ние охраны, затраты на подготовку кадров и повышение их квалификации; .затраты на ко- мандировки; удержание транспорта, почтово- телеграфные затраты, отчисление на удержа- ние ответственных управлений, налоги 10. Убытки от брака Убытки от брака включает затраты на его ис- правление И. Другие производственные затраты Отчисление или затраты на научно-исследова- тельские и конструкторские работы, а также на стандартизацию и техническую информацию 12. Внешне-производствен- ные затраты Затраты на сбыт продукции, а также затраты на тару, специальную упаковку при экспорте про- дукции, на рекламу и др.
Технология пищевых продуктов 727 На снижение себестоимости нищевых продуктов влияют: а) прирост производительности труда и соответствующие изменения сред- ней заработной платы; б) снижение норм затрат сырья и других материалов на единицу продукции; в) улучшение использования основных фондов и изменение, в связи с этим, удельных амортизационных отчислений; г) изменение цен на средства производства. Доказано, что научно-технический прогресс является главным условием изменения любого из этих факторов снижения себестоимости продуктов. Внедрение новой техники и технологии на предприятии безалкогольной про- мышленности имеет влияние не только на снижение себестоимости продук- ции, но и па рентабельноеть производства из-за увеличения суммы прибыли от реализации пищевых продуктов. Источником этой дополнительной прибы- ли является увеличение объема производства, которое обусловлено мероприя- тиями по техническому усовершенствованию основных фондов, а также из- менение цен в связи с повышением качественных показателей продукции. Общая сумма прибыли, полущенной за счет внедрения новой техники и тех- нологии, состоит из таких элементов: ПН| = Пс + П(1 + nv, где Пнт - сумма прибыли, которая обеспечена мероприятиями по внедре- нию новой техники и технологии; Пс — прибыль, полученная на основе снижения себестоимости едини- цы продукции за счет внедрения новой техники и технологии; По — прибыль, обусловленная увеличением объема продукции на ос- нове внедрения новой техники и технологии; Пу — прибыль, полученная в результате улучшения качественных по- казателей продукции за счет мероприятий по внедрению новой техники и технологии. Следует отметить, что такую сумму прибыли завод получает после того, как все затраты на приобретение и внедрение новой техники и технологии будут окуплены. § 29.8. Кадры, производительность и оплата труда, трудоемкость продукции Развитие предприятия и увеличение его прибыли в основном решают кад- ры, их производительность труда и квалификация, а также заработная плата. Кадры, или трудовые ресурсы, предприятий безалкогольной промышленнос- ти — это совокупность работников разных профессионально-квалифика- ционных групп, занятых на производстве, которые входят в его учетный состав.
728 Раздел 29 IS учетный состав входя т все работники, принятые на работу, связанную как с основной. так и неосновной его деятельностью. Количественная характеристика трудовых ресурсов предприятия изме- ряется какими показателями, как учетная, явочная и среднесписочная чис- . leimocTb работников. Кадры предприятия, которые непосредственно связаны с процессом про- изводства продукции, представляют собой промышленно-производственный персонал. К нему относятся все работники основных, вспомогательных, подсобных и обслуживающих цехов, технологических научно-исследова- тельских лабораторий, заводоуправление со всеми отделами и службами, а также службы, запятые капитальным и текущим ремонтами оборудования и транспортных средств предприятия. Производительность труда или выработка продукции на одного работ- ника промьппленпо-проп.зводствснного персонала - это один из обобщаю- щих показателей эффективности производства, который характеризует ре- зультативность труда на протяжении соответствующего периода времени. Производительность труда рассчитывается по формуле: II = ОН ' ч. где П производительность труда, грн/чел.; ОН - объем продукции в натуральном или стоимостном показателе, кото- рая выработана на предприятии за соответствующий период време- ни (год, квартал, месяц); Ч — среднесписочная численность работников промышленно-произ- водственного персонала. По такой же формуле рассчитывается плановая и фактическая производи- тельность труда. Темп роста производительности труда рассчитывается по формуле: П Т= пл -100; Т= ф 100, ^баз ^баз где П,, ., и Пф - производительность труда соответственно планируемого и от- четного года (фактическая); Пбаз ~ производительность труда базового года. Прирост производительности труда обеспечивает экономию затрат тру- да на выполнение плановых работ (уменьшение численности работников) или увеличение объема продукции при той же численности работников, а также повышение заработной платы. Экономия затрат работы на производство продукции характеризуется снижением трудоемкости продукции, то есть количества человеко-часов, которые необходимы для изготовления соответствующего объема продук- ции.
Технология пищевых продуктов 729 Полная трудоемкость продукции включает: 1) производственную трудоемкость затраты труда основных и вспомо- гательных работников; 2) трудоемкость управления производством — затраты труда инженерно- технического персонала, младшего обслуживающего персонала и охраны. Производственная трудоемкость состоит из технологической трудоемкости (затраты труда всех основных производственных работников) и трудоемкости обслуживания производства (затраты труда вспомогательных работников). Фонд оплаты труда представляет собой источник средств, предназначен- ных для выплаты заработной платы и выплаты социального страхования. На предприятиях безалкогольной промышленности применяется тариф- ная система оплаты труда, которая разрешает дифференцированно подхо- дить к конкретным видам работы, учитывая их сложность, условия выпол- нения и т. и. Тарифная система состоит из таких основных элементов: - тарифно-квалификационные справочники, в которых разделяются раз- ные виды работ на группы в зависимости от их сложности; - тарифные сетки, которые устанавливают дифференциацию в оплате ра- боты с учетом разряда труда и отраслевой подчиненности предприятия; - тарифные ставки, которые определяют абсолютный размер оплаты тру- да за час, день. Тарифные ставки систематически пересматриваются. На предприятиях безалкогольной промышленности действуют две формы оплаты труда: почасовая и сдельная. Почасовая — это такая форма оплаты труда, при которой заработная плата работникам начисляется по установ- ленной тарифной ставке за фактически отработанное на производстве время. К сдельной форме оплаты работы относятся две системы заработной платы: простая почасовая и почасово-премиальная. Простая почасовая система заработной платы рассчитывается по формуле: ЗП = Т • Ч, где ЗП — заработная плата работника, в грн; Т — часовая (суточная) тарифная ставка работника соответствующе- го разряда, грн; Ч — фактически отработанное время (часы, сутки). При почасово-премиальной системе заработная плата работников (ЗПпп) в гривнах рассчитывается по такой формуле: зп11Н =т-ч^Рпр+^‘п , [ 100 J где Рпр — размер премии к тарифной ставке за выполнение установленных показателей и условий премирования, %;
730 Раздел 29 k размер премии за каждый процент перевыполнения уешновлен- ны.х показателен, грн: // нроиеш перевыполнения усiановленных показателей. Наибольшее распространение на предприятиях пищевой промышлен- ности имеет сдельная заработная плата, которая материалыю заинтересо- вывает работников в результатах своей работы. При сдельной форме оплаты груда заработная плата работ никам начисляется по ранее установленным расценкам за каждую единицу выполненной работы или изготовленной продукции. При прямой индивидуальной сдельной сист еме заработной платы зарабо- ток работника завода (311) в гривнах рассчитывается но формуле: / -1 где/у расценка на /-ii вид продукции, условная денежная e.iiniiiua; (ц количество обработанных изделий /-го вида, пат. ед. (бутылок вод и т. и.) Прямую коллективную сдельную заработную плату на предприятиях широко применяют на участках переработки пищевого сырья, утилизации отходов и т. и. Сдельную расценку здесь устанавливают за единицу основ- ной продукции. При сдельно-премиальной системе работнику-сдельщику или бригаде ра- бочих, кроме заработка по прямым сдельным расценкам, выплачивается пре- мия за выполнение и перевыполнение установленных количественных и ка- чественных показателей, предусмотренных положением о премировании. При сдельно-прогрессивной системе оплаты изготовленная продукция в пределах установленной нормы оплачивается по обычным расценкам, а вы- ше нормы - по повышенной. Аккордная система заработной платы предусматривает установление со- ответствующего объема работ и общей величины фонда заработной платы за эту работу. Средства, которые предусмотрены па оплату труда, выплачи- ваются после завершения всего комплекса работ независимо от срока их вы- полнения. Эта система стимулирует выполнение комплекса работ с меньшим количеством работающих и в более короткие сроки. § 29.9. Налогообложение и маркетинговая деятельность Налоги — это часть национального дохода государства, которая мобилизу- ется во все ветви бюджетной системы (школы, высшие учебные заведения, ар- мию, пенсионный фонд, поликлиники, затраты на улучшение экологического
Технология пищевых продуктов 731 состояния. социальное обеспечение и прочие). Это обязательный платеж |орнлич('ских и физически\ .шц. который поступает государству в установ- ленных законом размерах и в соответствующие сроки. Основными элементами налога являются: размер налога, налоговая база, налоговые' лыоты. единица налогообложения, источник налога, субъект и объект. Размер налога э го размер налога за единицу налогообложения. Налоговая база прибыль, но отношению к которой применяется раз- мер падога. Эта прибыль определяется путем отчисления от валовой при- бы. in налогоплательщика. согласно законодательству о налоговых льготах. Кдинпца налогообложения — единица измерения объекта (гектар зем- ли. обьем здания, цена имущества и т. и.). Источник налога прибыль, за счет которой платится налог (заработ- ная плата, разные прибыли, проценты). Субъект налога - юридическое или физическое лицо, которое по закону а в. ше । ся налогоплательщиком. Объект налога - предмет, присутствие которого дает основание для на- логообложения его собственника налогом. Таким объектом может выступать имущество, здания, земля. Налоги делятся но своему значению на прямые и косвенные. Прямые на- логи предусматривают непосредственное изъятие части прибылей плательщи- ков — юридических и физических лиц. В целом, это подоходный налог с на- селения, налог на прибыль предприятия, налог на имущество и др. Косвенные налоги — это налоги на услуги и товары. Налог на добавленную стоимость (НДС), акцизы, таможенная пошлина входят как составные час- ти в косвенные налоги. Подоходный налог с населения обеспечивает самое высокое поступление денежных средств среди прямых налогов. Граждане Украины, иностранные граждане и лица без гражданства являются основными плательщиками по- доходного налога в Украине. Вместе с подоходпььм налогом с населения, в Украине действует другой прямой налог на прибыль предприятий и организаций. Он изымается со всех юридических лиц, независимо от формы собственности. При рыночных отношениях значение прибыли предприятий безалкоголь- ной промышленности значительно повышается и налог на прибыль оказы- вает содействие повышению эффективности, так как основным элементом налогообложения прибыли предприятия является прибыль от реализации продукции (экстрактов, концентратов и безалкогольных напитков). Прибыль от реализации основных фондов и другого имущества предпри- ятий и организаций безалкогольной промышленности определяется как раз- ница между начальной ценой и продажной.
732 Раздел 29 Размер налогов на прибыль для предприятий и организации в этих случаях составляет около 30%. Налог на добавленную стоимость (НДС) регламентируется Законом Ук- раины «О налоге на добавленную стоимость» от 7 августа 1998 г. № 857 /98 (Верховная Рада Украины периодически вносит в этот закон соответству- ющие изменения). Обложению этим налогом подлежит не весь оборот, а лишь прирост стоимости. Под добавленной стоимостью понимается оплата труда работников предприятия вместе с начислениями, а также валовая прибыль. НДС представляет собой ценообразующий фактор, так как на его величину повышается цена продукта. В пищевой промышленности плательщиками НДС являются все пред- приятия, независимо от форм собственности. Объектом налогообложения по НДС являются обороты по выполнению всех видов работ, по предоставлению услуг и реализации продуктов и напитков. Налоговый оборот по реализации продуктов и напитков рассчитывает- ся на основе их стоимости, исходя из существующих цен и тарифов. От НДС освобождаются: экспортные товары, внутризаводской оборот про- дукции, полуфабрикатов, работ и услуг между структурными подразделени- ями одного предприятия. На заводах безалкогольных напитков — это изготов- ление экстрактов и концентратов, если они будут разливаться в бутылки на том же предприятии. Пищевая продукция, которая ввозится в Украину из других стран, тоже облагается налогом в соответствующих размерах. Акцизный сбор — это косвенный налог на отдельную продукцию безал- когольной промышленности, определенную законом как подакцизную, что включается в цену этих продуктов. Плательщиком акцизного сбора являются все субъекты предпринима- тельской деятельности, независимо от форм собственности, которые изго- тавливают подакцизные товары, в том числе из дательного сырья. Заказчи- ки, по заказу которых изготавливается продукция на дательных условиях и на которую установлены ставки акцизного сбора в процентах к обороту, платят акцизный сбор изготовителя. Чрезвычайно важным фактором в эффективной работе предприятий без- алкогольной промышленности является маркетинг — комплексная система организации производства и сбыта продукции, которая ориентирована на удовлетворение потребностей потребителей и получение прибыли на основе исследования и прогнозирования рынка с помощью маркетинговых программ. Как структура стратегического управления деятельности предприятий с ориентацией на рынок, маркетинг включает в себя целый ряд этапов и форм управления и исследований, которые находятся в полной интеграции между собой.
Технология пищевых продуктов 733 Маркетинговая деятельность имеет два основных аспекта: маркетинговые исследования по специальной программе и выбор и реализация стратегии маркетинга. Такие исследования включают в себя изучение рынка путем: - маркетинговых исследований рынка и сбора информации; - планирования и производства ассортимента продукции; - сбыта и деления продукции; - рекламы и стимулирования сбыта продукции. Сбыт включает в себя изучение спроса и предложения, конкуренции и ры- ночных «пустот». Изучение спроса это первый этап в исследовании коньюктуры рынков сбыта. Исследование спроса в практике маркетинга имеет 3 составные: - сегментация рынка (разделение рынка по регионам); изучение мотивов спроса потребителя; - выявление потребителей, недовольных продукцией или формой сбыта. Контрольные вопросы: 1. Какие рыночные формы хозяйствования в агропромышленном комп- лексе? 2. Ценообразование в пищевой промышленности. 3. Предпринимательство в пищевой промышленности. 4. Промышленно-производственные фонды в пищевой промышленности. 5. Производственная мощность предприятий пищевой промышленности. 6. Оборотные средства производства. 7. Экономическая эффективность капитальных вложений. 8. Себестоимость продукции в пищевой промышленности. 9. Кадры, производительность и оплата труда, трудоемкость продукции. 10. Налогообложение и маркетинговая деятельность.
734 Литература ЛИТЕРАТУРА 1. Сборник технологических инструкций и норма ! пвных материалов по плодово-ягодному виноделию / А. М. Литовченко, С. 'Г. Тюрин, II. В. Кон- дратенко и др. — Книги 1, 2, 3, 4, 5. 6, 7, 8. — Днепропетровск: Циститу! садоводства Украинской академии аграрных наук, 2002. — 2000 с. 2. Технология пищевых производств / Л. II. Ковальская. А. М. Куц. Г. М. Мелькина и др. — М.: Колос, 1997. — 752 с. 3. Сирохман ЕВ.Расистюк Т.М. Товарозиавство смаковпх товар!в. Лыйв: Льв1вська комерцшна акадехня, 2003. 570 с. 4. Домарецъкий В. А., Остапчук М. В., Украшецъ /1. [. Технолопя харчових продуктов. - К.: НУХТ, 2003. - 570 с. 5. Домарецъкий В. А. Еколопя харчово! сировини й продуклчв харчуван- ня. — К.: 1нститут систематичних досл1джень осчйти, 1994. — 345 с. 6. Фтико-хгмгчн! основи технологй очищения сттчних вод / А. К. За- польський, II. I. Гвоздак та 1н. — К.: ЛЮра, 2000. - 552 с. 7. Технология экстрактов, концентратов и напитков из растительного сы- рья / В. А. Домарецкий, А. И. Украинец и др. — Винница: Новая книга, 2006. - 370 с. 8. Технологлчне обладнання хл!бопекарських i макаронних виробництв / О. Т. Лкювенко, О. А. Руденко-Грицюк, 1. М. Лповчепко та ш. — К.: Нау- кова думка, 2000. — 282 с. 9. Валуйко Г. Г. Технология виноградных вин. — Симферополь: Таврида, 2001.- 618 с. 10. Валуйко Г. Г., Домарецъкий В. А., Загоруйко В. О. Технолопя вина. - К.: Центр навчально! лператури, 2003. — 590 с. И. Валуйко Г. Г., Шольц-Куликов Е. П. Теория и практика дегустации вин. — Симферополь: Таврида, 2001. — 250 с. 12. Виноградарство / М. О. Дудник, М. М. Коваль, I. М. Козар та ш. — К.: Урожай, 1999. - 288 с. 13. Вступ до харчово! технологи та шженерп (виноробство) / С. П. Шольц- Кулйсов, В. О. Русаков, В. А. Домарецъкий та in. — К.: УДУХТ, 2000. — 90 с. 14. Шольц Е. П., Пономарев В. Ф. Технология переработки винограда. — М.: Агропромиздат, 1990. — 447 с. 15. Дробот B.I. Технолопя хл!бопекарських виробництв. — К.: Урожай, 2002. - 400 с. 16. Бабич А. О. Соя для здоров’я i життя людини. — К.: Аграрна наука, 1998. - 272 с. 17. Бачурин П. Я., Смирнов В. А. Технология ликеро-водочного производст- ва. — М.: Пищ. пром-ть, 1975. - 330 с.
Технология пищевых продуктов 735 18. Виноградарствоi виноробство / Ф. Ф. Малик, В. А. Домарецъкий. В. М. 1са- снко та ш. К.: Ihcihtvt системних дос.нджень ocbIth. 1995. - 304 с. 19. Технология спирту В. О. Маринчснко, В. А. Домарецъкий, II. Л. Шиян та in. - К.: НУХТ, 2003. - 496 с. 20. Домарецъкий В. А. Технолопя солоду та пива. — К.: 1IIKOC, 2004. 426 с. 21. Домарецъкий В. А., Прибилъсъкий В. Л., Михайлов М. Г. Технолопя екст- ракпв, концснтрапв та нашив 1з рослинно! сировини. — Вшшщя: Нова книга, 2005. — 400 с. 22. Технологгчний обспк i звпшсть у виробництв! солоду, нива та безалко- гольних нашив / В. А. Домарецъкий, A. С. Мелстьев та in. — К.: IHKOC, 2005. - 190 с. 23. Хмпя i oioxiMin вина / В. А. Домарецъкий, В. О. Маринченко, М. В. Бьтъ- ко та in. — Вшшщя: Нова книга, 2007. — 400 с. 24. Технология солоду, пива та безалкоголышх напогв (в задачах та прикла- дах) / А. С. Мелетьев, С. Р. Тодосшчук, В. А. Домарецъкий та in. — К.: НУХТ, 2006. - 200 с. 25. Востриков С. В. Теоретические основы и разработка прикладных задач безотходной технологии спиртового производства: Автореф. дис,... док- тора техн. наук. — Воронеж, 2000. — 50 с. 26. Терасимчук В. И., Рейтман И. Г., Ежов И. С. Хмель в медицине, быту и народном хозяйстве. — К.: Урожай, 1994. — 350 с. 27. Домарецкий В. А. Производство концентратов, экстрактов и безалко- гольных напитков. — К.: Урожай, 1990. — 250 с. 28. Донченко Л. В. Технология пектина и пектинопродуктов. — М.: Дели, 2000. - 256 с. 29. Запольський А. К., Салюк А. I. Основи екологп. — К.: Вища школа, 2001.- 360 с. 30. Мальцев П. М., Зазирная М. В. Технология безалкогольных и слабоалко- гольных напитков. — М.: Пищ. пром-ность, 1970. — 355 с. 31. Технология солода, пива и безалкогольных напитков / К. А. Калуненц, В. Л. Яровенко, В. А. Домарецкий, Р. А. Колчева и др. — М.: Колос, 1992. - 450 с. 32. Технолог1я солодових екстракпв, квасного сусла i квасу / Н. О. Смельяно- ва, Н. Я. Гречко, В. М. Кошова та ш. — К.: 1нститут системних дослп джень освпи, 1994. — 152 с. 33. Сукманов В. А., Хазипов В. А. Сверхвысокое давление в пищевых техно- логиях. Состояние проблемы. — Донецк: ДОНГУЭТ, 2003. — 168 с. 34. Технолог1я солоду, пива та безалкогольних напош (у задачах i прикла- дах) / А. С. Мелетьев, В. А. Домарецький, С. Р. Тодосшчук та ш. — 2-ге вид., доп. - К.: НУХТ, 2007. - 256 с.
УЧЕБНОЕ ИЗДАНИЕ Анатолий Иванович Украинец Виталий Афанасьевич Домарецкий Галина Александровна Симахина Александр Александрович Шубин Валерий Александрович Сукманов ТЕХНОЛОГИЯ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ Учебник Ответственный за выпуск — Владимир Шовкопляс Формат 60x84 1/16. Бумага офсетная. Гарнитура PetersburgC. Печать офсетная. Условн. печ. лист 42,95. Учетн.-изд. лист 53,78. Подписано к печати 01.08.08. Зак. № 8-913. Издательский дом «Аскания» 02218, г. Киев, ул. Радужная, 57, оф. 103 Свидетельство о регистрации № 774869 от 17.04.2007 e-mail: askaniakiev@ukr.net Отпечатано ЗАО «В И ПО Л» 03151, г. Киев, ул. Волынская, 60 Свидетельство о внесении в Государственный реестр серия ДК № 752 от 27.12.2001 г.