Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
1. Сучасний стан харчової промисловості в Україні. Основні напрями її розвитку. 91
2. Вимоги до сировини для виробництва харчових продуктів (на прикладі однієї із галузей харчової промисловості). 91
3. Хімічний склад сировини (на прикладі однієї із галузей харчової промисловості). 91
4. Асортимент харчових продуктів. Роль харчових продуктів у забезпеченні потреб споживачів, якість харчових продуктів. 91
5. Показники якості сировини та готової продукції (на прикладі однієї із галузей харчової промисловості). 91
6. Вимоги до якості сировини. Діючі стандарти на сировину. 91
7. Зміни які проходять у сировині під час її переробки і їх вплив на якість готової продукції. 91
8. Основні принципи харчових технологій. 91
9. Реалізація принципу повного використання основних компонентів сировини для виробництва харчових продуктів. 91
10. Порядок відбору проб сировини та підготовка їх до аналізу. 91
11. Дайте загальну характеристику основних складових компонентів продовольчої сировини та харчових продуктів. 91
12. Які речовини називаються білками? Класифікація білків. 91
12. Які біологічні функції виконують білки? 91
13. Харчова цінність білків. 91
14. Будова та амінокислотний склад білків. 91
15. Амінокислотний скор. Повноцінність білків. 91
16. Основні фізико-хімічні та технологічні властивості білків. 91
17. Які речовини називаються ліпідами? Їх роль в організмі. В яких продуктах містяться ліпіди? 91
18. Чим рідкі жири відрізняються від твердих? Які продукти містять рідкі жири? 91
19. Наведіть характеристику окремих жирів промислового значення. 91
20. Гідрогенізація жирів. 91
21. Фосфоліпіди, воски, ліповітаміни. 91
22. Біохімічне та хімічне згіркнення жирів під час зберігання. 91
23. Поліненасичені жирні кислоти: лінолева, ліноленова, арахідонова. Їх роль в організмі та біологічна активність. 91
24. Крохмаль - як складова харчових продуктів. 91
25. Пектинові речовини – як складова харчових продуктів. 91
26. Клітковина – як складова харчових продуктів. 91
27. Класифікація вітамінів та їх роль в організмі 91
28. Руйнування вітамінів під впливом технологічних факторів. 91
29. Інактивація ферментів під дією різних технологічних факторів. 91
30. Вода. Її будова, властивості, вміст у харчових продуктах. 91
31. Класифікація вуглеводів та їх роль в організмі. 91
32. Біологічна роль та характеристика вуглеводів. 91
33. Утворення вуглеводів у рослинах (процес фотосинтезу). 91
34. Які макро- і мікроелементи вам відомі? Які продукти містять кальцій, магній, фосфор, залізо? Роль цих елементів в організмі. 91
35. Будова, властивості та біологічна роль ферментів. 91
36. Характеристика та промислове значення ферментів. 91
37. Ферменти як біологічні каталізатори. Класифікація, основні властивості. 91
38. Характеристика органічних і неорганічних консервантів 91
39. Основні технологічні процеси харчових виробництв (механічні, гідродинамічні, теплові, масообмінні). 91
41. Наведіть способи раціонального використання сировини на прикладі однієї із галузей харчової промисловості. 91
42. Розкрийте сутність принципу енергозбереження в харчових технологіях. 91
43. Як здійснюється первинне оброблення сировини для виробництва харчових продуктів (на прикладі однієї із галузей харчової промисловості)? 91
44. Фільтрування. Загальні відомості, рушійна сила процесу. Швидкість фільтрування. 91
45. Способи очищення, що використовуються при переробленні сировини та виробництві харчових продуктів, їх загальна характеристика. 91
46. Механічні способи оброблення сировини і напівфабрикатів, їх загальна характеристика. 91
47. Подрібнення в харчових технологіях: сутність, призначення, основне устаткування. 91
48. Перемішування в харчових технологіях: сутність, призначення, основне устаткування. 91
49. Процеси одержання гомогенних мас. 91
50. Мембранні методи оброблення сировини в харчових технологіях: сутність, призначення, рушійна сила, принципова відмінність від фільтрування. 91
51. Способи розділення неоднорідних систем (осадження, гравітаційне осадження, в полі відцентрових сил): характеристика, рушійна сила. 91
52. Сепарування рідкої сировини: теоретичні основи процесу, основне устаткування. 91
53. Дезодорація в харчових технологіях: сутність, призначення, режими. 3
54. Рафінація в харчових технологіях: сутність, призначення, режими. 5
55. Способи і призначення теплового оброблення сировини та напівфабрикатів. 6
56. Теплообмінні апарати: види, галузь застосування, їх порівняльна оцінка. 8
57. Способи теплового оброблення та нагрівання харчових продуктів. 9
58. Пастеризація в харчових технологіях: сутність, призначення, режими. 11
59. Стерилізація в харчових технологіях: сутність, призначення, режими. 11
60. Охолодження у харчових технологіях: призначення, режими, устаткування. 12
61. Заморожування у харчових технологіях: сутність, призначення, режими, основне устаткування. 14
62. Випарювання у харчових технологіях: сутність, призначення, режими, основне устаткування. 15
63. Наведіть теоретичні основи масообмінних процесів (класифікація, рушійна сила, матеріальний баланс, механізм процесу). 16
64. Абсорбція: фізична сутність і призначення процесу. Сфера застосування в харчовій промисловості. 16
65. Адсорбція: фізична сутність і призначення процесу. Сфера застосування в харчовій промисловості. 18
66. Екстрагування: фізична сутність і призначення процесу. Сфера застосування в харчовій промисловості. 18
67. Сушіння в харчових технологіях: сутність, призначення, режими. 20
68. Наведіть теоретичні основи процесу кристалізації. Способи кристалізації. 21
69. Мікробіологічні процеси харчових виробництв. 22
70. Види бродіння, їх значення в харчовій промисловості. 23
71. Спиртове бродіння, його хімізм. 25
73. Як здійснюється контроль якості готової продукції (на прикладі однієї із галузей харчової промисловості). 26
74. Способи пакування готової продукції. 28
75. Вимоги до маркування харчових продуктів. 30
76. Класифікація і характеристика сировини для виробництва харчової продукції. 32
77. Класифікації відходів і побічних продуктів харчових виробництв. 33
78. Головні задачі в галузі зберігання і переробки харчових продуктів. 35
79. Методи консервування, що грунтуються на принципі анабіозу. 36
80. Принцип абіозу та теплова стерилізація. 37
81. Застосування антибіотиків при консервуванні. 38
82. Вимоги до води, що використовується в харчових технологіях. 38
83. Причини псування харчових продуктів. 39
84. Вплив процесу стерилізації на зміну якості харчових продуктів. 39
85. Використання відходів виробництва. 41
86. Фізико-хімічні й органолептичні показники харчової продукції. 44
87. Особливості асептичного фасування. 45
88. Основні поняття про функціональне харчування. 46
89. Основні підходи до збагачення традиційних харчових продуктів макро- та мікронутрієнтами. 48
90. Охарактеризувати способи збагачення традиційних харчових продуктів вітамінами. 49
91. Способи збагачення харчових продуктів сполуками заліза, кальцію, йоду. 50
92. Дати гігієнічну характеристику основних компонентів харчових продуктів. 52
93. Принципи створення харчових продуктів спеціального призначення. 54
94. Радіоактивне забруднення продовольчої сировини та харчових продуктів і шляхи його запобіганню. 56
95. Роль харчових волокон у функціонуванні організму людини і їх основні природні джерела. 57
96. Екологічні аспекти використання полімерних та інших матеріалів у харчовій промисловості. 58
97. Смакові та ароматоутворюючі речовини в харчових продуктах. 60
98. Використання барвників, ароматизаторів та смакових добавок у харчовій промисловості. 64
99. Сенсорний аналіз. Загальні прийоми та умови його проведення. 68
100. Харчова, біологічна та енергетична цінність сировини (на прикладі однієї із галузей харчової промисловості). 71
101. Підвищення якості сировини за рахунок технічних і технологічних аспектів. 72
102. Вплив сторонніх речовин на технологічні процеси виробництва харчових продуктів. 74
103. Джерела забруднення харчових продуктів. 74
104. Зміни складових частин сировини при його охолодженні та заморожуванні. 76
104. Фізико-хімічні процеси, що відбуваються при тривалому зберіганні харчових продуктів. 82
106. Очищення, миття і дезінфекція обладнання харчових виробництв. 84
107. Класифікація харчових добавок за їх технологічним призначенням. 85
108. Фактори, що впливають на формування споживчих властивостей. 86
109. Основні правила зберігання харчових продуктів. 87
110. Лужність харчових продуктів. Методи визначення 89
До складу харчової промисловості входять м’ясна, молочна, риб на, борошномельно-круп’яна, комбікормова, цукрова, олійно-жирова, хлібопекарна, виноробна, спиртова, лікеро-горілчана, пивобезалкогольна, кондитерська, макаронна, плодоовочева, дріжджова, крохмало-патокова, соляна, парфумерно-косметич на, тютюнова, харчоконцентратна та інші виробництва.
У загальному обсязі промис лової реалізованої продукції в Україні питома вага харчової про мисловості та перероблення сільськогосподарської харчової си ровини складає приблизно 15%. За цим показником харчова галузь посідає друге місце після металургії та оброблення металу.
На харчову промисловість та перероблення сільськогоспо дарської харчової сировини припадає 8% загальної вартості ос новних фондів усієї промисловості України.
Задля підвищення конкурентоспроможності української продовольчої продукції, підвищення її якісних показників та убезпечення здоров’я та життя людей складається національна нормативна документація, яка гармонізована з європейськими та міжнародними стандартами.
Основні досягнення багатьох відомих виробників харчових продуктів і напоїв одержані завдяки впровадженню високоефективного обладнання і нових технологій, ефективних систем управління якістю продукції, створенню Національної норма тивної бази та забезпеченню високого рівня кваліфікації пер соналу підприємств.
Головним завданням у харчовій промисловості, яка має до статні постійно відтворювані сировинні ресурси, є політика їх збереження, відтворення виробництва на якісно новому рівні та широке залучення наукового потенціалу.
Основні напрями розвитку в ряді галузей харчової промисловості:
оновити матеріально-технічну базу, модернізувати виробництво, збільшити обсяги випуску конкурентоспроможної продукції й розширити її асортимент, активізувати роботу щодо залучення іноземних інвестиції та кредитів;
забезпечити пріоритетність розвитку галузей здійсненням державної фінансово-кредитної підтримки підприємств за рахунок розширення видів їх кредитування, а також відновлення практики передбачення в державному бюджеті коштів для кредитування міжсезонних витрат підприємств цукрової, олійно-жирової, плодоовочеконсервної, виноробної та інших галузей;
продовжувати протекціоністську політику щодо вітчизняного продуктовиробника;
створити оптові ринки продовольчих продуктів, розширити мережу фірмової торгівлі, а отже, зменшив кількість посередників при реалізації продукції, завдяки чому буде знижено ціни й збільшено обсяги її продажу;
запровадити регулювання ринків зерна, цукру, олії алкогольних напоїв;
відновити традиційні й освоїти нові зовнішні ринку збуту, зокрема, створити за кордоном постійно діючі представництва окремих галузей, підприємств, регіонів;
активізувати роботу щодо створення інтегрованих структур, до складу яких повинні увійти переробні і сільськогосподарські підприємства, фірмові магазини організації з матеріально-технічного забезпечення й збуту продукції.
Борошно є сировиною для виробництва багатьох харчових продуктів (хліб та хлібобулочні вироби, макаронні вироби). Сировиною для виробництва борошна є пшениця, жито, а також гречка, кукурудза, ячмінь та овес. Пшеничне та житнє борошно відносять до основних, так як вони більш широко використовуються при виробництві хліба. Якість хліба в значній мірі залежить від якості борошна. Тому контролю якості борошна приділяють значну увагу.
Борошно часто забруднюють комірні шкідники (борошняний хрущак, млинова вогнівка та кліщі) у разі зберігання його в незадовільних умовах. Борошно, в якому виявлено поодинокі екземпляри шкідників, необхідно терміново просіяти, після чого його можна направляти на виробництво хліба або хлібопродуктів. За наявності значної кількості шкідників використання борошна для виробництва хліба не дозволяється.
Органолептичні показники якості пшеничного борошна наведені у таблиці.
Органолептичні показники якості пшеничного борошна
( за ГСТУ 46.004 – 99)
|
Назва показника |
Характеристика і норма для борошна сортів |
|||
|
вищого |
першого |
другого |
обійного |
|
|
Колір |
Білий або білий із жовтим відтінком |
Білий або білий із жовтим відтінком |
Білий з жовтим або сірим відтінком |
Білий з жовтим або сірим відтінком з помітними частинами оболонок |
|
Запах |
Властивим пшеничному борошну без сторонніх запахів, не затхлий, не пліснявий |
|||
|
Смак |
Властивий пшеничному борошну, без сторонніх присмаків, не кислий, не гіркий |
У разі органолептичного оцінювання якості борошна беруть у рот шіпку його і визначають смак. Доброякісне борошно має специфічний смак, без стороннього присмаку.
Забраковане за органолептичними показниками борошно використовують для технічних цілей або передають спиртовим заводам для виробництва з нього етилового спирту. Інколи дефектне борошно (з дозволу органів ветсанслужби) використовують як корм для худоби.
За фізико-хімічними показниками борошно повинно відповідати вимогам, наведеним у таблиці.
Фізико-хімічні показники пшеничного борошна (за ГСТУ 46.004 – 99)
|
Назва показника |
Характеристика і норма для борошна сортів |
|||
|
вищого |
першого |
другого |
обійного |
|
|
Вміст мінеральної домішки |
При розжовуванні борошна не повинно відчуватись хрускоту |
|||
|
Вологість, %, не більше |
15,0 |
15,0 |
15,0 |
15,0 |
|
Зольність у перерахунку на суху речовину, % не більше |
0,55 |
0,75 |
1,25 |
Не менше ніж на 0,07% нижче і зольності зерна до очищення, але не більше 2,0 % |
|
Білість, умовних одиниць приладу РЗ-БПЛ |
54 і більше |
36,0 – 53,0 |
12,0 - 35,0 |
Не обмежується |
|
Клейковина сира, - кількість, %, не менше |
24,0 |
25,0 |
21,0 |
18,0 |
|
- якість |
Не нижче 2-ої групи |
|||
|
Число падіння, с, не менше |
160 |
160 |
160 |
105 |
|
Металомагнітна домішка, мг в 1 кг борошна: - розміром окремих частинок у найбільшому лінійному вимірюванні, не більше 0,3 мм і (або) масою не більше 0,4 мг, не більше |
3 |
3 |
3 |
3 |
|
- розміром і масою окремих частинок більше вказаних вище |
Не допускається |
|||
|
Зараженість і забрудненість шкідниками хлібних запасів |
Не допускається |
Борошно має здатність поглинати вологу з навколишнього повітря і ставати зволоженим, особливо під час зберігання у вогких приміщеннях. Зволожене борошно легко псується внаслідок активізації амілолітичних і протеолітичних ферментів.
Під час здійснення контролю якості борошна особливу увагу необхідно приділити виявленню металевих домішок. Згідно з санітарним законодавством вміст металевих домішок, які потрапляють у борошно з металевих агрегатів, може становити не більше як 3 мг/кг. У складі цих 3 мг не має бути голчастих та плівчастих часток. Довжина металевих домішок не має перевищувати 0,1 мм. Якщо металеві домішки довші за 0,1мм, то всю партію борошна, що підлягає харчовій експертизі, необхідно повернути на підприємство, яке його виробило, для повторного їх вилучення.
У разі здійснення робіт з контролю якості визначають кількість і якість клейковини в борошні. Під клейковиною розуміють гідратовані білкові драглі, які одержують під час відмивання борошна водою із пшеничного тіста. Основну частину клейковини (80—85%) становлять білки (головним чином гліадин і глютенін). Вміст сирої клейковини у борошні різних сортів регламентує ДСТУ: для борошна вищого ґатунку — не менш як 28 %, для 1-го ґатунку — не менш як 30 %, для 2-го ґатунку — не менше за 25 %, для обійного борошна — не менш як 20 %. Фізичні властивості клейковини (еластичність, розтяжність) — це спадкові сортові особливості пшениці. Техніка визначення сирої клейковини полягає у відмиванні тіста, виготовленого із 25 г борошна, водою. Крім того, оцінюють клейковину за допомогою органолептичного методу за її кольором і фізичними властивостями. Колір клейковини, якісної у хлібопекарному відношенні — світлий або світло-жовтий. Темну клейковину одержують під час відмивання незадовільного у хлібопекарному відношенні борошна. Фізичні властивості клейковини характеризують розтяжність і еластичність. Розтяжність клейковини вважають середньою, якщо джгутик з 4 г клейковини за 10 хв можна розтягнути до розриву на 10—20 см; великою — понад 20 см і малою — не більш як на 10 см. Під еластичністю клейковини розуміють її здатність поступово майже повністю відновлювати початкову форму після розтягування. Еластичні властивості клейковини борошна нормальної якості перебувають в оберненій залежності від її роз тяжності: що дужче розтяжна клейковина, то вона менш еластична.
Ще одним показником якості борошна є його кислотність. Борошно підвищеної кислотності — це борошно тривалого зберігання або борошно, яке зберігали за несприятливих умов (підвищені температура і вологість).
Нормативи кислотності борошна різних ґатунків наведено в таблиці
Нормативи кислотності борошна різних ґатунків, градуси
|
Ґатунок борошна |
Борошно свіже |
Борошно підвищеної кислотності |
Борошно високої кислотності |
|
Вищий |
До 2,5 |
До 3,0 |
Вище за 3,0 |
|
1-й |
До 3,5 |
До 4,5 |
Вище за 4,5 |
|
2-й |
До 4,5 |
До 5,5 |
Вище за 5,5 |
|
Обійне борошно |
До 6,5 |
До 7,5 |
Понад 7,5 |
Борошно підвищеної кислотності потребує ретельнішого органолептичного контролю, тому що воно може бути згірклим. Крім того, підвищена кислотність борошна може призвести до збільшення кислотності готових виробів (наприклад, макаронів).
Максимальна вологість борошна дорівнює 14,5 %. У разі вологості 15,5 % його відносять до категорії вологого, понад 15,5 % — до сирого.
До складу молока входить близько 250 основних компонентів, у тому числі 20 амінокислот білків, 25 основних карбонових кислот, кілька видів молочного цукру, 45 мінеральних речовин та мікроелементів, 25 вітамінів, значна кількість важливих для обміну речовин ферментів і гормонів, а також імунні тіла, пігменти, фосфатиди, стерини, лимонна кислота та гази.
До складу сухих речовин входять усі компоненти молока (білок, жир, молочний цукор, мінеральні солі тощо), за винятком води та летких речовин. Вміст сухих речовин свідчить про поживну цінність молока. За їх кількістю визначають вихід готових молочних продуктів. У практиці тваринництва продуктивність окремих корів, стад і порід слід оцінювати за надоєм, вмістом у молоці сухих речовин, жирністю та білковістю молока.
Найбільш змінною складовою частиною сухої речовини є жир. Тому у практиці частіше користуються показником сухого знежиреного молочного залишку (СЗМЗ).
Вміст сухих речовин у молоці варіює в межах 11 – 17 % із середнім значенням 12,7 – 13 %, СЗМЗ — від 7,4 до 8,8 %, у середньому 8,4 %.
Молочний жир (ліпіди). За хімічною будовою та фізико-хімічними властивостями молочний жир поділяють на прості (гліцериди та стериди) і складні ліпіди, або ліпоїди (фосфоліпіди чи фосфатиди).
Коров’яче молоко містить 3,2 – 4,5 % (97 – 95 %) простих і 0,04 – 0,06 % (2,5 %) складних ліпідів. Прості ліпіди — це складні ефіри спирту та жирних кислот. Гліцериди — ефіри, в яких жирні кислоти сполучені з гліцерином.
Молочний жир є переважно сумішшю гліцеридів, у якій переважають тригліцериди, а також моно– та дигліцериди, вільні жирні кислоти.
До складу молочного жиру входять переважно 10 насичених і 10 ненасичених жирних кислот, а всього понад 200 жирних кислот.
В 1 л молока міститься близько 3 млрд жирових кульок. Величина їх має важливе технологічне значення. Чим вони більші, тим легше відокремлюються під час сепарування. Цей показник залежить від породи, індивідуальних особливостей тварин, стадії лактації та годівлі корів. Молочний жир не стійкий проти впливу високих температур, світлових променів, водяної пари, кисню повітря, ферменту ліпази, розчинів лугів і кислот.
Стерини — складні ефіри одноманітних циклічних спиртів (стеринів) і жирних кислот. Вміст їх у молоці — до 0,03 %. З вільних стеринів в молоці трапляються холестерин та ергостерин.
Фосфатиди — складні ефіри спиртів та жирних кислот, до складу яких входять фосфорна кислота і азотисті сполуки. Мають важливе значення для організму людини і тварини. В молоці їх міститься 0,05 %. Вони беруть участь в окисно-відновних процесах і утворенні жиру молока в молочній залозі. Входять також до складу оболонок жирових кульок та сприяють утворенню стійкої емульсії у плазмі молока. До фосфатидів належать лецитин і кефалін.
Азотисті речовини молока. У молоці містяться білкові і небілкові азотисті сполуки. Найбільш біологічно цінними є білкові речовини, роль небілкових порівняно незначна.
Білкові речовини молока неоднорідні. До основних білків молока належать казеїн, альбумін і глобулін.
Вміст цих речовин у коров’ячому молоці коливається від 2,8 до 3,8 %, у середньому — близько 3,3 %, в тому числі казеїну близько 82 %, альбуміну 12 і глобуліну 6 % загальної кількості білків молока. Співвідношення зазначених білків у молоці змінюється залежно від періоду лактації, рівня годівлі та інших факторів.
Білки молока містять майже всі амінокислоти (більше 20), виділені з натуральних білків. Відношення різних білків у молоці та їх амінокислотний склад змінюються залежно від породи, періоду лактації, віку та рівня годівлі тварин.
Казеїн молока неоднорідний за своєю хімічною природою. Він складається із чотирьох основних фракцій: α, β, γ, ϰ.
Так, αs-казеїн — фракція, чутлива до іонів кальцію, а ϰ-казеїн — нечутлива до них. Казеїн — фосфоровмісний та сірковмісний білок.
Казеїн — білий аморфний порошок без смаку й запаху, його молекулярна маса становить 1,26 – 1,3. Він не розчиняється у спирті й ефірі, погано розчиняється у воді й добре — у розчинах деяких солей. Два основних компоненти казеїну — кальцієва сіль (казеїнат кальцію) та кальцію фосфат — утворюють казеїн-кальцій-фосфатний комплекс. До складу цього комплексу входять також магній, калій, натрій і цитрати.
Білки сироватки. Після виділення із молока казеїну в сироватці залишається певна кількість розчинних білків, відомих під назвою сироваткові. Їх вміст у молоці корів різних порід змінюється.
Сироваткові білки відрізняються від казеїну амінокислотним складом.
Альбумін. У молекулі альбуміну замість фосфору міститься сірка. Він розчинний у воді, не осідає під дією кислоти й сичужного ферменту. Може бути виділений з молока насиченням його сульфатом амонію. При нагріванні молока до 70 – 75 °С альбумін випадає в осад, а при 85 – 100 °С виділяється повністю. Внаслідок зсідання під час нагрівання він втрачає можливість розчинятися у воді. Ізоелектрична точка альбуміну знаходиться при рН 4,55. У молоці його вміст коливається від 0,4 до 0,6 %, у молозиві — до 12 %. Це повноцінний білок, який повністю забезпечує організм, що росте, необхідними амінокислотами.
Виділено три фракції альбуміну: α-лактоальбумін, β-альбумін, який має властивості лактоальбуміну, та γ-альбумін — ідентичний альбуміну сироватки крові.
Глобулін. У молоці його міститься до 0,2 %, у молозиві — 8–15 %. Має важливе значення для новонароджених, оскільки характеризується бактерицидними властивостями, підвищує резистентність організму. Глобулін молока, подібно до глобуліну крові, є носієм імунних властивостей. Ізоелектрична точка глобуліну знаходиться при рН 5,4. При нагріванні підкисленого молока до температури 80 °С глобулін зсідається. Його зсідання зумовлює також магнію сульфат, доданий до молочної сироватки до насичення.
Цією властивістю користуються при відокремленні глобуліну від альбуміну. Розрізняють такі фракції глобуліну: β-лактоглобулін, евглобулін, псевдоглобулін.
Білок оболонок жирових кульок. Встановлено, що оболонка жирових кульок складається із суміші фосфоліпідів і білків, які називаються ліпопротеїнами.
Низькомолекулярні білки. До них належать протеази, пептони, поліпептиди. Ця фракція білків не осідає із знежиреного, підкисленого молока при нагріванні до температури 90 – 100 °С протягом 20 хв, але осідає під дією трихлористої кислоти. Вона становить близько 4 % від усіх білків молока.
Небілкові азотисті речовини. Такими є сечова кислота, сечовина, креатинін, креатин, ксантин, гуанідин, гіпурова кислота, пуринові основи, амінокислоти та аміак. Вони потрапляють у молоко з крові як продукт білкового обміну.
До небілкових азотистих речовин належать пігменти кормового походження — хлорофіл, ксантофіл, кератин.
На частку небілкових азотистих речовин молока припадає близько 6 % азоту. Кількість небілкових азотистих речовин у коров’ячому молоці становить від 0,1 до 0,2 %, у кобилячому — 0,5 – 0,6 %.
Вуглеводи молока. Вуглеводи — це альдегіди або кетони багатоатомних спиртів, а також полімери цих сполук.
Вони поділяються на моносахариди, олігосахариди та полісахариди. Виконують переважно енергетичну функцію.
У молоці містяться моносахариди (глюкоза, галактоза, а також манноза, фруктоза й арабіноза).
Моносахариди та їх похідні містяться в молоці як у вільному стані, так і в сполученні з білками, жирами та іншими вуглеводами (у складі мукопротеїдів, муколіпідів і мукополісахаридів).
Із складних цукрів у молоці міститься дисахарид — лактоза і в невеликій кількості — більш складні олігосахариди.
Молочний цукор, або лактоза, є тільки в молоці і являє собою дисахарид, до складу якого входить по одній молекулі глюкози й галактози, які різняться між собою просторовим розміщенням гідроксильних груп та водою. У залозистих тканинах вим’я корів глюкоза і галактоза сполучаються, утворюючи лактозу з виділенням молекули води.
Лактоза — це біла кристалічна речовина, у 5 – 6 разів менш солодка на смак, ніж буряковий цукор. Вона значно гірше розчиняється у воді, а в спирті та ефірі не розчиняється зовсім.
За поживністю молочний цукор не відрізняється від бурякового і майже повністю засвоюється (на 98 %) організмом
Усі мікробіологічні процеси бродіння при виготовленні молочних продуктів можливі лише за наявності молочного цукру.
Лимонна кислота. У складі молока її вміст сягає 0,2 %. Лимонна кислота має важливе значення для сольової рівноваги молока.
Мінеральні речовини та солі молока. У складі молока близько 1 % мінеральних речовин, хоча після їх спалювання залишається тільки 0,7 – 0,8 % золи. Молоко містить до 80 елементів періодичної системи Менделєєва. Їх поділяють на макроелементи (від 1 до 100 мг % і більше), мікрелементи (0,01 – 1 мг %) та ультрамікроелементи (менш як 0,01 мг %). До макроелементів належать кальцій, магній, натрій, калій, фосфор, сірка, хлор, а до мікроелементів — залізо, алюміній, хром, свинець, миш’як, олово, титан, ванадій, срібло, мідь, кобальт, марганець, цинк, йод, селен, молібден, нікель тощо.
Кальцій у складі молока зв’язаний з казеїном (22 – 26 % від його загальної кількості). Фосфор у вигляді солей фосфорної кислоти становить 63 – 66 % від його загального вмісту.
Мікроелементи мають важливе фізіологічне значення для живого організму. Вони входять до складу біологічно активних речовин — вітамінів, ферментів, гормонів.
У молоці мікроелементи зв’язані з казеїном і сироватковими білками (алюміній, марганець, мідь, цинк, селен, йод, залізо), з оболонками жирових кульок (до 25 % заліза і до 35 % міді) та небілковими органічними сполуками (до 60 % йоду). Вони мають важливе значення в утворенні молока, впливають на біологічну повноцінність та поживні якості молока та молочних продуктів.
Вітаміни мають важливе значення для живлення, обміну речовин, росту та розвитку людини і тварини. Вони беруть участь в окисно-відновних процесах організму. В молоці як фізіологічній рідині виявлено більшість вітамінів, які є в організмі тварини. Вітаміни молока — це важлива його складова частина, біологічно пов’язана з ним. Більшість вітамінів, сполучаючись з білками, утворюють ферменти. У молоці є достатня кількість різних вітамінів, і оскільки воно належить до поширених продуктів харчування, то є джерелом вітамінів для організму людини.
Жиророзчинні вітаміни. До цієї групи належать:
Вітамін А (ретинол), кількість якого в молоці залежить від вмісту каротину в кормах тварин. Вітаміну А найбільше в молоці та вершках літньо-осіннього періоду, коли тварини використовують зелений корм. Масло, виготовлене із літнього молока, містить у 4 рази більше вітаміну А, ніж масло із зимового молока.
Вітамін D (кальциферол) антирахітичний, має важливе значення в мінеральному обміні, особливо в обміні солей кальцію та фосфору. У молоці міститься вітамін D3. Пасовищне утримання корів сприяє збільшенню цього вітаміну в молоці в кілька разів. У вершках кількість вітаміну D змінюється залежно від вмісту жиру.
Вітамін Е (токоферол) антистерильний, характеризується антиоксидними властивостями, сприяє засвоєнню вітаміну А. Його нестача або відсутність порушує утворення статевих гормонів гіпофізу і призводить до неплідності. Вітамін Е міститься в зелених частинах рослин, тому молоко корів, яких випасали, багате на цей вітамін.
Вітамін К (К1 — філохінон, К2 — фарнохінон) — фактор зсідання крові. Його кількість у молоці залежить від наявності в раціоні зелених кормів, сіна конюшини.
В організмі тварин та людей синтезується мікрофлорою кишок.
Вітамін F — комплекс ненасичених карбонових кислот: лінолевої, ліноленової, арахідонової. Ці кислоти значною мірою сприяють прояву фізіологічної дії тіаміну, аскорбінової кислоти, каротину.
Водорозчинні вітаміни.
Вітамін В1 (аневрин, тіамін) бере участь у вуглеводному обміні організму, входячи до складу ферменту карбоксилази. Брак його спричинює у людей поліневрит, а у тварин — порушення функцій нервової системи. У складі молока цього вітаміну мало — в середньому 0,045 мг %. Корми на кількість вітаміну В1 в молоці впливають незначною мірою. Він синтезується мікроорганізмами рубця жуйних.
Вітамін В2 (рибофлавін, лактофлавін, С12Н20О6N4) має важливе значення для організму, оскільки входить до складу ферментів, що беруть участь у вуглеводному та білковому обмінах. Сприяє росту тварин, активізує кровотворення, бере участь у процесах відновлення зорового пурпуру. У разі його нестачі порушуються процеси окиснення органічних речовин, припиняється ріст тварин та ін.
Вітамін В3 (пантотенова кислота) вперше виділений із дріжджів. Стимулює ріст молочних бактерій та інших мікроорганізмів. Пантотенова кислота входить до складу коферменту А, за участі якого відбувається синтез карбонових кислот, лимонної кислоти, багатьох амінокислот.
Вітамін РР (нікотинова кислота) має важливе значення для організму як складова частина ферментів, що беруть участь у клітинному диханні. Молоко, видоєне взимку, багатше на цей вітамін, ніж видоєне влітку.
Вітамін В6 (піридоксин) входить до складу ферментів, має важливе значення для білкового і ліпідного обміну, бере участь у гемопоезі, синтезується рослинами і багатьма мікроорганізмами.
Вітамін Н (біотин) сприяє росту деяких дріжджів. Поширений у природі, в організмі тварини, людини може бути як у вільному стані, так і в складі активної групи карбоксилаз білків, інтенсивно утворюється плісенями та дріжджами. У зв’язку з цим на поверхні м’яких сирів його значно більше, ніж усередині.
Фолієва кислота складається із залишків глютамінової, параамінобензойної кислот та пуринових основ. Синтезується у рослинах, в організмі тварин — мікрофлорою рубця. Міститься як у вільному стані, так і в складі ферментів. Є фактором росту багатьох мікроорганізмів.
Холін є основною складовою частиною фосфатиду лецитину і регулює жировий та білковий обмін в організмі. В молоці холін міститься у складі фосфатиду ліцетину, тому холін є здебільшого в тих молочних продуктах, в яких збереглися жирові кульки. У разі його нестачі розвивається жирове переродження печінки. Холін синтезується рослинами в організмі жуйних тварин і мікроорганізмами.
Вітамін В12 (кобаламін) має високу біологічну активність, містить кобальт, бере участь у процесі обміну речовин, каталізує реакції, пов’язані з утворенням крові, сприяє переходу каротину у вітамін А. Синтезується бактеріями в рубці жуйних.
Вітамін С (аскорбінова кислота, антицинготний вітамін, С6Н8О6) — фактор обміну речовин. Є одним з ланцюгів окисно-відновних ферментних систем. Дуже чутливий до окиснення, руйнується за високої температури (пастеризація руйнує до 30 % вітаміну С, сушіння — до 50 %, згущення — до 30 %) і в лужному середовищі, під дією ультрафіолетових променів. Вітамін синтезується в організмі тварин (мікроорганізмами рубця). При зберіганні молока кількість аскорбінової кислоти зменшується. На вміст вітаміну С впливають погода, індивідуальні особливості тварин, лактація, клімат, умови одержання і зберігання молока.
Ферменти — це хімічні речовини, які утворюються в рослинах, організмах тварин, синтезуються мікроорганізмами. Всі вони мають білкову природу, високу молекулярну масу, утворюють колоїдні розчини. Беруть участь у багатьох обмінних реакціях і окисно-відновних процесах. Ферменти можуть каталізувати реакції великої кількості речовин. Так, одна частка сичужного ферменту може зумовити зсідання 17 – 18 млн частинок молока.
За існуючою класифікацією всі ферменти поділяють на три групи: ферменти гідролаз і фосфорилаз, ферменти розщеплення, окисно-відновні.
Ферменти гідролаз і фосфорилаз поділяють на ферменти естерази, карбогідрази та протеази. До останніх належать сичужний фермент, рослинні протеїнази та пепсин.
Естерази — ферменти, що каталізують розщеплення і синтез складних ефірів. Це ліпаза і фосфатаза.
Ліпаза каталізує гідроліз жиру на гліцерин і жирні кислоти. Міститься в молоці в невеликих кількостях. Руйнується за температури вище 80 °С. Молоко, багате на ліпазу, гірке на смак і характерне для пізніх стадій лактації перед запуском корів.
Фосфатаза гідролізує органічно складні ефіри фосфорної кислоти. Вона є в організмі тварин, рослин і мікробів. У молоко потрапляє з молочної залози, виробляється мікроорганізмами.
Карбогідрази — ферменти, які каталізують гідроліз і синтез ди– та полісахаридів.
Лактаза входить до складу молока і розщеплює лактозу на глюкозу і галактозу. Вона потрапляє в молоко з молочної залози і утворюється молочнокислими бактеріями, дріжджами, плісенями.
Амілаза каталізує гідроліз крохмалю до мальтози. Очевидно, цей фермент бере участь у перетворенні глікогену на молочний цукор.
Галактазу також виявлено у складі молока.
Протеази гідролізують білок з утворенням пептонів, поліпептидів та амінокислот. До протеолітичних ферментів рослинного походження належать ферментні препарати, одержані з вищих рослин, грибів, плісені та бактерій. Протеолітичними ферментами тваринного походження є пепсин, ренін і трипсин.
До ферментів розщеплення належать каталаза, яка розщеплює пероксид водню на воду і молекулярний кисень. Цей фермент поширений у природі, входить до складу крові, молока, міститься у печінці, різних мікроорганізмах. Каталаза руйнує отруйний для клітин організму пероксид водню, що утворюється в процесі дихання. В молоко потрапляє з молочної залози і бактеріальних клітин.
До окисно-відновних ферментів належать пероксидаза і редуктаза. Пероксидаза окиснює ті чи інші сполуки за допомогою пероксиду водню чи будь-яких органічних пероксидів. Вона розщеплює пероксид водню до води і активного кисню.
Пероксидаза міститься в рослинах, тілі тварин, лейкоцитах, молоці, її немає у бактерій, вона руйнується внаслідок нагрівання протягом будь-якого часу до високої температури.
Гормони виділяються залозами внутрішньої секреції і надходять у кров. Безпосередній зв’язок з утворенням молока і його складом мають гормони пролактин і тироксин.
Пролактин — гормон передньої частки гіпофіза, стимулює виділення молока, а гормон жовтого тіла яєчників — прогестерон затримує його. Інший гормон яєчників — фолікулін стимулює ріст і розвиток залозистої тканини молочної залози.
Тироксин — гормон щитовидної залози, регулює в організмі білковий, вуглеводний і жировий обміни, підвищує жирність молока. В молоці також виявлено гормони адреналін (гормон наднирників), інсулін (гормон підшлункової залози), окситоцин (гормон гіпоталамусу).
Імунні тіла. Організм тварин здатний боротися з хвороботворними мікроорганізмами завдяки наявності в крові імунних тіл — антитоксинів, аглютинінів, опсонінів (білі кров’яні тільця), преципітинів та ін. Імунні тіла потрапляють у молоко з крові, особливо їх багато в молозиві. Наявність імунних тіл у молозиві сприяють формуванню захисних сил молодого організму (імунітету). Вони зумовлюють також бактерицидні властивості молока.
Антибіотики. В молоко антибіотики можуть потрапляти природним шляхом внаслідок синтезу їх у молочній залозі, а також у процесі росту й розмноження мікроорганізмів, здатних виробляти антибіотичні речовини.
До антибіотиків належать лактеніни (речовини білкового походження), що утворюються в молочній залозі і зумовлюють якості сирого молока.
Стрептококові форми молочнокислих бактерій, ацидофільна паличка та деякі дріжджі здатні продукувати антибіотичні речовини, завдяки наявності яких багато кисломолочних продуктів мають лікувальні властивості. В чистому вигляді виділено дві антибіотичні речовини — нізин (кристали) та диплококцин.
Інші речовини молока. Пігменти. Забарвлення молока (слабко-жовте, кремове) і молочного жиру зумовлюється наявністю в них каротину, вміст якого в молоці залежить від його кількості в кормах і від породи тварин. У молоці містяться пігменти хлорофіл і ксантофіл. Перший надає рослинам зеленого кольору, другий — оранжевого. Пігмент лактофлавін (вітамін В2) зумовлює жовто-зелене забарвлення сироватки молока.
Гази. При видоюванні і обробці молоко контактує з повітрям, гази якого розчиняються в ньому. Їх вміст в 1 л молока становить близько 70 мл (7 об’ємних відсотків), з яких приблизно 60 – 70 % — це вуглекислий газ, 25 – 30 % — азот і 5 – 10 % — кисень.
Шкідливі хімічні речовини молока. Радіоактивна забрудненість. У результаті розщеплення ядер радіоактивних речовин утворюється близько 200 радіоактивних ізотопів 35 елементів. Найбільшу загрозу для людини становлять ізотопи з тривалим періодом напіврозпаду, насамперед стронцій-90 і цезій-137. Вміст зазначених радіоактивних речовин у молоці підвищується навесні та на початку літа.
Забруднення пестицидами. В молоці і молочних продуктах не повинно бути залишкових хімічних засобів захисту рослин і тварин (отрутохімікати, пестициди). Найбільш загрозливими для здоров’я людини є хлорорганічні препарати (ДДТ, гексахлоран, ліндан тощо), фосфорорганічні (фосфамід, хлорофос та ін.).
Забруднення мийними та дезінфекційними засобами.
Потрапляючи в молоко, мийні та дезінфекційні засоби негативно впливають на склад мікрофлори молока, погіршують його здатність до сквашування та сироваріння. Найбільшу небезпеку становлять препарати, що утримують активний хлор та чотиризаміщені сполуки амонію (гіпохлорити) тощо.
Забруднення лікарськими препаратами і антибіотиками. Лікарські препарати потрапляють у молоко тварин при їх лікуванні, причому концентрація їх у молоці буває значною. Таке молоко слід збирати окремо і згодовувати тваринам.
В молоці та молочнокислих продуктах, до складу яких входять антибіотики, виникають різні вади: гнильний смак і запах, гіркий смак, вади консистенції сиру, непридатність масла для тривалого зберігання та ін.
Молоко не повинно містити радіоактивних речовин, отрутохімікатів (пестицидів), залишків мийних та дезінфекційних речовин, лікарських препаратів і антибіотиків, що застосовуються під час лікування тварин.
Продукти харчування є рослинного і тваринного походження. Найбільш розповсюджені продукти рослинного походження: злакові й продукти їх переробки, овочі, фрукти, ягоди, гриби. До продуктів тваринного походження відносять м'ясо, рибу, яйця, молоко і молочні продукти. Харчовий раціон людини складається із харчових продуктів, які містять білки, жири, вуглеводи, вітаміни, мінеральні солі і в достатній кількості воду. Поєднання харчових продуктів у раціоні повинно бути в такій кількості, щоб воно забезпечувало всі фізіологічні потреби організму.
Харчування є основною біологічною потребою людини. Узагальнюючи свої уявлення про роль харчування, видатний російський фізіолог І.П. Павлов зробив висновок, що "...їжа уособлює собою життєвий процес в усьому його об'ємі - від найелементарніших фізіологічних властивостей організму... аж до найвищих проявів людської натури".
Неправильне харчування впливає на розвиток організму, знижує його захисні сили, може бути причиною багатьох хвороб. Вважається, що більше ніж половина випадків передчасної смерті (до 65 років) чоловіків і жінок в Україні зумовлена хворобами, у виникненні яких харчування відіграє важливу роль.
Порушення харчування вважають факторами ризику в розвитку захворювань серцево-судинної системи, в тому числі й атеро-склеротичного процесу. Наукові дані засвідчують зв'язок між неправильним харчуванням, захворюваністю і смертністю від найбільш поширених хвороб, насамперед серцево-судинних, багатьох форм раку, жовчно-кам'яної хвороби, ожиріння, подагри, цукрового діабету. Доведено, що поширення багатьох дегенеративних захворювань пов'язана з надмірним споживанням калорій за рахунок простих вуглеводів, жирів тваринного походження та недостатнім надходженням вітамінів, поліненасичених жирних кислот, харчових волокон, їжа може бути також причиною і фактором передачі різних захворювань інфекційної і неінфекційної природи.
Одержання харчової сировини і харчових продуктів високої якості потребує вирішення економічних, політичних, соціальних, технічних і ряду інших питань. У зв’язку з цим на формування якості рослинницької продукції впливає комплекс чинників фізичної, хімічної та біологічної природи. Однак в Україні якість сировини та продуктів, які використовується для переробки в харчовій промисловості та харчуванні, гарантується цілим рядом законодавчих і нормативних актів, що зобов’язують виробника і переробника випускати високоякісну продукцію.
Якість продуктів харчування значною мірою залежить від стандартів, технології виробництва, доброякісності сировини, технічних умов на саму продукцію та компонентів, необхідних для її виробництва.
Якість продукції, з точки зору гігієни харчування, — це комплекс властивостей, які визначають ступінь придатності продукту для харчування населення. Це поняття включає, перш за все, властивості, що характеризують харчову, в тому числі біологічну повноцінність — органолептичні, фізико-хімічні, вміст білків, рослинних жирів, вуглеводів, вітамінів, макро- та мікроелементів, засвоєння харчових речовин та інше.
Питання розглянемо на прикладі хлібопекарської галузі. Сировиною для виробництва хлібобулочних виробів є борошно.
Органолептичні показники якості пшеничного борошна
( за ГСТУ 46.004 – 99)
|
Назва показника |
Характеристика і норма для борошна сортів |
|||
|
вищого |
першого |
другого |
обійного |
|
|
Колір |
Білий або білий із жовтим відтінком |
Білий або білий із жовтим відтінком |
Білий з жовтим або сірим відтінком |
Білий з жовтим або сірим відтінком з помітними частинами оболонок |
|
Запах |
Властивим пшеничному борошну без сторонніх запахів, не затхлий, не пліснявий |
|||
|
Смак |
Властивий пшеничному борошну, без сторонніх присмаків, не кислий, не гіркий |
У разі органолептичного оцінювання якості борошна беруть у рот шіпку його і визначають смак. Доброякісне борошно має специфічний смак, без стороннього присмаку.
Забраковане за органолептичними показниками борошно використовують для технічних цілей або передають спиртовим заводам для виробництва з нього етилового спирту. Інколи дефектне борошно (з дозволу органів ветсанслужби) використовують як корм для худоби.
За фізико-хімічними показниками борошно повинно відповідати вимогам, наведеним у таблиці.
Фізико-хімічні показники пшеничного борошна (за ГСТУ 46.004 – 99)
|
Назва показника |
Характеристика і норма для борошна сортів |
|||
|
вищого |
першого |
другого |
обійного |
|
|
Вміст мінеральної домішки |
При розжовуванні борошна не повинно відчуватись хрускоту |
|||
|
Вологість, %, не більше |
15,0 |
15,0 |
15,0 |
15,0 |
|
Зольність у перерахунку на суху речовину, % не більше |
0,55 |
0,75 |
1,25 |
Не менше ніж на 0,07% нижче і зольності зерна до очищення, але не більше 2,0 % |
|
Білість, умовних одиниць приладу РЗ-БПЛ |
54 і більше |
36,0 – 53,0 |
12,0 - 35,0 |
Не обмежується |
|
Клейковина сира, - кількість, %, не менше |
24,0 |
25,0 |
21,0 |
18,0 |
|
- якість |
Не нижче 2-ої групи |
|||
|
Число падіння, с, не менше |
160 |
160 |
160 |
105 |
|
Металомагнітна домішка, мг в 1 кг борошна: - розміром окремих частинок у найбільшому лінійному вимірюванні, не більше 0,3 мм і (або) масою не більше 0,4 мг, не більше |
3 |
3 |
3 |
3 |
|
- розміром і масою окремих частинок більше вказаних вище |
Не допускається |
|||
|
Зараженість і забрудненість шкідниками хлібних запасів |
Не допускається |
Борошно має здатність поглинати вологу з навколишнього повітря і ставати зволоженим, особливо під час зберігання у вогких приміщеннях. Зволожене борошно легко псується внаслідок активізації амілолітичних і протеолітичних ферментів.
Під час здійснення контролю якості борошна особливу увагу необхідно приділити виявленню металевих домішок. Згідно з санітарним законодавством вміст металевих домішок, які потрапляють у борошно з металевих агрегатів, може становити не більше як 3 мг/кг. У складі цих 3 мг не має бути голчастих та плівчастих часток. Довжина металевих домішок не має перевищувати 0,1 мм. Якщо металеві домішки довші за 0,1мм, то всю партію борошна, що підлягає харчовій експертизі, необхідно повернути на підприємство, яке його виробило, для повторного їх вилучення.
У разі здійснення робіт з контролю якості визначають кількість і якість клейковини в борошні. Під клейковиною розуміють гідратовані білкові драглі, які одержують під час відмивання борошна водою із пшеничного тіста. Основну частину клейковини (80—85%) становлять білки (головним чином гліадин і глютенін). Вміст сирої клейковини у борошні різних сортів регламентує ДСТУ: для борошна вищого ґатунку — не менш як 28 %, для 1-го ґатунку — не менш як 30 %, для 2-го ґатунку — не менше за 25 %, для обійного борошна — не менш як 20 %. Фізичні властивості клейковини (еластичність, розтяжність) — це спадкові сортові особливості пшениці. Техніка визначення сирої клейковини полягає у відмиванні тіста, виготовленого із 25 г борошна, водою. Крім того, оцінюють клейковину за допомогою органолептичного методу за її кольором і фізичними властивостями. Колір клейковини, якісної у хлібопекарному відношенні — світлий або світло-жовтий. Темну клейковину одержують під час відмивання незадовільного у хлібопекарному відношенні борошна. Фізичні властивості клейковини характеризують розтяжність і еластичність. Розтяжність клейковини вважають середньою, якщо джгутик з 4 г клейковини за 10 хв можна розтягнути до розриву на 10—20 см; великою — понад 20 см і малою — не більш як на 10 см. Під еластичністю клейковини розуміють її здатність поступово майже повністю відновлювати початкову форму після розтягування. Еластичні властивості клейковини борошна нормальної якості перебувають в оберненій залежності від її роз тяжності: що дужче розтяжна клейковина, то вона менш еластична.
Ще одним показником якості борошна є його кислотність. Борошно підвищеної кислотності — це борошно тривалого зберігання або борошно, яке зберігали за несприятливих умов (підвищені температура і вологість).
Нормативи кислотності борошна різних ґатунків наведено в таблиці
Нормативи кислотності борошна різних ґатунків, градуси
|
Ґатунок борошна |
Борошно свіже |
Борошно підвищеної кислотності |
Борошно високої кислотності |
|
Вищий |
До 2,5 |
До 3,0 |
Вище за 3,0 |
|
1-й |
До 3,5 |
До 4,5 |
Вище за 4,5 |
|
2-й |
До 4,5 |
До 5,5 |
Вище за 5,5 |
|
Обійне борошно |
До 6,5 |
До 7,5 |
Понад 7,5 |
Борошно підвищеної кислотності потребує ретельнішого органолептичного контролю, тому що воно може бути згірклим. Крім того, підвищена кислотність борошна може призвести до збільшення кислотності готових виробів (наприклад, макаронів).
Максимальна вологість борошна дорівнює 14,5 %. У разі вологості 15,5 % його відносять до категорії вологого, понад 15,5 % — до сирого.
Органолептичні показники білого хліба із пшеничного борошна вищого, першого і другого сортів (за ГОСТ 26987 – 86)
|
Назва показника |
Характеристика |
|
Зовнішній вигляд: Форма: формового |
Відповідає хлібній формі, в якій проводилось випікання, з дещо випуклою верхньою скоринкою, без бокових випливів |
|
подового |
Округла чи довгасто-овальна |
|
Поверхня |
Гладка без великих тріщин та великих підривів. Для подового хліба допускається з надрізами або наколами, для формового – з наявністю шва від ділильна-укладача |
|
Колір |
Від світло-жовтого до коричневого |
|
Стан м’якушки: поперечність проміс пористість |
Пропечена, не волога на дотик, еластична. Після легкого надавлювання пальцями м’якушка повинна приймати свою початкову форму. Без комочків і слідів непромісу Розвинута, без пустот та ущільнень. Не допускається відшарування шкоринки від м’якуша. |
|
Смак і запах |
Властивий даному найменуванню хліба, без стороннього присмаку і запаху |
У разі визначення органолептичних показників спершу оцінюють форму, стан поверхні й забарвлення, потім оцінюють колір скоринки, структуру м'якуша (характеризують пористість, еластичність, вологість і забарвлення м'якуша), далі оцінюють запах і смак хліба та хлібобулочних виробів.
До фізико-хімічних показників якості хліба та хлібобулочних виробів належать: визначення вологості, пористості, кислотності, умісту пестицидів, токсичних елементів і афлатоксинів, в окремих сортах — визначення вмісту цукру і жиру.
Фізико-хімічні показники якості хліба
|
Хліб |
Вологість, % |
Пористість, % |
Кислотність, ° |
|
Пшеничний з борошна вищого сорту |
43-44 |
70-73 |
не більше 3 |
|
Пшеничний з борошна 1-го сорту |
43-45 |
65-68 |
не більше 3 |
|
Пшеничний з борошна 2-го сорту |
44-45 |
63-65 |
не більше 4 |
|
Пшеничний з оббивного бо рошна |
48 |
54-55 |
не більше 7 |
|
Батони з борошна вищого сорту |
40-42 |
73 |
не більше 2 |
|
Батони з борошна 1-го сорту |
43-44 |
65-68 |
не більше 3 |
|
Здобні вироби з пшеничного борошна |
34-37 |
70-72 |
не більше 3 |
|
Житній з оббивного борошна |
51 |
45-48 |
не більше 12 |
|
Житній з шеретованого борошна |
49 |
49-51 |
не більше 11 |
|
Житній з сіяного борошна |
48 |
55-57 |
не більше 7 |
|
Житній заварний |
51 |
45-48 |
не більше 11 |
|
Житньо-пшеничний |
48-49 |
47-50 |
не більше 11 |
Вміст токсичних елементів, мікотоксинів. радіонуклідів і пестицидів
|
Назва елемента |
Гранично допустимі рівні, мг/кг, не більше |
Метод контролювання |
|
Токсичні елементи: |
||
|
свинець |
0,3 |
Згідно з ГОСТ 26932 |
|
кадмій |
0,05 |
Згідно з ГОСТ 26933 |
|
миш’як |
0,1 |
Згідно з ГОСТ 26930 |
|
ртуть |
0,01 |
Згідно з ГОСТ 26927 |
|
мідь |
5,0 |
Згідно з ГОСТ 26931 |
|
цинк |
25,0 |
Згідно з ГОСТ 26934 Згідно з ГОСТ 30178 |
|
Мікотоксини: |
||
|
афлатоксин В1 |
0,005 |
Згідно з МР № 2273, № 4082, ДСТУ EN 12955 |
|
дезоксиніваленол |
0,5 |
Згідно з МР № 3940, МУ 5177 |
|
зеараленон |
1,0 |
Згідно з МР № 2964, МУ 5177 |
|
Радіонукліди: |
||
|
Cs137 (Цезій – 137) |
20,0 |
Згідно з МУ 5779 |
|
Sr90 (Стронцій – 90) |
5,0 |
Згідно з МУ 5778 |
|
Пестициди |
Вміст пестицидів не повинен перевищувати гранично-допустимі рівні, встановлені “Медико-біологічними вимогами і санітарними нормами якості продовольчої сировини і харчових продуктів”, № 5061-89. |
Мікробіологічні показники в хлібі та в хлібних виробах не нормують.
З метою отримання стандартизованої харчової продукції в Україні розроблені ДСТУ на харчову сировину.
Так, в молочній промисловості у відповідності до ДСТУ 3662-97 „Молоко коров’яче незбиране. Вимоги при закупівлі” молоко, яке закуповують молокопереробні підприємства, повинно отримуватись від здорових корів в господарствах, благополучних щодо інфекційних захворювань, у відповідності до правил ветеринарного законодавства і за якістю відповідати наступним вимогам.
Молоко після доїння повинно бути профільтроване (очищене) і охолоджене в господарстві не пізніше ніж через 2 години після доїння. Молоко повинно бути натуральним незбираним, чистим, без сторонніх, не властивих свіжому молоку присмаків і запахів.
За зовнішнім виглядом та консистенцією молоко повинно бути однорідною рідиною від білого до ясно-жовтого кольору, без осаду та згустків.
Не допускається змішування молока від здорових і хворих корів та заморожування молока.
В молоці не допускається вміст інгібувальних речовин (мийно-дезінфекційних засобів, консервантів, формаліну, соди, аміаку, пероксиду водню, антибіотиків).
За фізико-хімічними, санітарно-гігієнічними та мікробіологічними показниками якості молоко розподіляють на три ґатунки: вищий, перший та другий згідно до вимог, що вказані в таблиці:
|
Назва показника якості, одиниця вимірювання |
Норма для ґатунків |
|||
|
Екстра |
Вищий |
Перший |
Другий |
|
|
Кислотність, °Т |
16-17 |
16-18 |
19 |
20 |
|
Ступінь чистоти за еталоном, група |
1 |
1 |
1 |
2 |
|
Загальне бактеріальне обсіменіння, тис. КУО/см³ |
≤ 100 |
≤ 300 |
≤ 500 |
≤ 3000 |
|
Температура, °С |
≤ 6 |
≤ 8 |
≤ 10 |
≤ 10 |
|
Кількість соматичних клітин, тис. КУО/см³ |
≤ 400 |
≤ 400 |
≤ 600 |
≤ 800 |
|
Масова частка сухих речовин, % |
≥ 12,2 |
≥ 11,8 |
≥ 11,5 |
≥ 10,6 |
П р и м і т к а. Молоко, що відповідає вимогам вищого, першого та другого ґатунків, з температурою вище 10 ºС, приймається за домовленістю сторін, як неохолоджене.
Молоко, яке використовується для виробництва продуктів дитячого харчування, має бути вищого та першого ґатунків, але з кількістю соматичних клітин ≤ 500 тис./см3, термостійкістю не нижче другої групи згідно з ГОСТ 25228.
Молоко всіх ґатунків повинно мати густину не менше ніж 1027 кг/м3 за температури 20 ºС.
Масова частка жиру та масова частка білка в молоці повинні відповідати базисним нормам, які затверджені Кабінетом Міністрів України у встановленому порядку.
Допускається, за домовленістю сторін, закуповувати молоко з густиною ≥1026 кг/м3 за температури 20 ºС і кислотністю 15 ºТ та до 21 ºТ, але свіже незбиране, яке оцінюється на підставі контрольної проби першим або другим ґатунком, якщо воно за органолептичними показниками, чистою, загальним бактеріальним обсіменінням, кількістю соматичних клітин, масовою часткою сухих речовин відповідає вимогам ДСТУ 3662-97. Термін дії аналізу контрольної проби не повинен перевищувати 1 міс.
Молоко, яке не відповідає вимогам стандарту ДСТУ 3662-97, відноситься до неґатункового і може використовуватися для переробки згідно з галузевими рекомендаціями, які затверджені у встановленому порядку.
Транспортування молока повинно здійснюватися в автоцистернах для молока і металевих флягах всіма видами транспорту у відповідності до правил перевезення вантажів, які швидко псуються, діючих на даному виді транспорту.
Під час переробки харчової сировини вона зазнає, в основному, механічну і теплову обробку. Розглянемо зміни, які проходять у молоці під час його механічного і теплового обробляння.
Механічне обробляння молока
Механічні впливи у процесі відцентрового очищення молока, сепарування, перекачування, перемішування і гомогенізації в основному супроводжуються змінами ступеня дисперсності та стабільності жирової фази. Залежно від конструкцій апаратів і умов роботи на них, а також від температури і кислотності молока під час його механічного обробляння можливе подрібнення великих кульок жиру або, навпаки, агрегування, скупчення кульок і навіть їх злиття внаслідок дестабілізації жирової емульсії. У процесі механічного обробляння може утворюватися піна, що знижує стійкість низькодисперсних фаз молока (жиру і білків). Кількість піни залежить від властивостей і температури молока, конструкції апаратів і т. ін. Фізико-хімічні властивості молока змінюються незначно. Виняток становить в'язкість молока, що після гомогенізації підвищується.
Жир. Відцентрове очищення не викликає істотних змін жирової фракції. Втрати жиру й зміна розмірів кульок незначні.
Найсучаснішим і найефективнішим способом очищення молока від механічних забруднень вважається очищення в сепараторах-молокоочисниках. У сепараторному слизі разом з механічними забрудненнями осідають лейкоцити, еритроцити, мікроорганізми, а також частково жирові кульки та міцели білка.
Кількість сепараторного слизу в середньому становить 0,06 % маси очищеного молока. Воно залежить від температури очищення, відцентрової сили, що розвивається барабаном, а також від складу і якості молока.
Кульки жиру також незначно змінюються у разі бактофугування, поєднаного з пастеризацією. При цьому втрат жиру практично не відбувається.
Тривале зберігання молока при низьких температурах (3–5 °С) перед сепаруванням призводить до підвищення в'язкості та кислотності молока і тим самим знижує ступінь його знежирення. Попереднє перекачування, перемішування і пастеризація молока також негативно впливають на ступінь знежирення, тому що під час механічного та теплового обробляння може відбуватися подрібнення жирових кульок і часткове підзбивання жиру.
Ступінь знежирення підвищується зі збільшенням температури молока. Підвищення температури сепарування супроводжується подрібненням жирових кульок і спінюванням вершків. Утворення піни сприяє частковій дестабілізації кульок жиру і білків. Внаслідок виділення на поверхні кульок вільного жиру відбувається їхнє злипання і утворюються грудочки. Ступінь дестабілізації жиру підвищується зі збільшенням жирності вершків.
Перекачування молока спричиняє зміну ступеня дисперсності жиру – відбувається диспергування великих жирових кульок (діаметр 4–6 мкм і більше) з одночасним зменшенням кількості дрібних кульок (діаметром, меншим як 2 мкм) і збільшенням числа середніх. Ступінь диспергування жиру збільшується зі зростанням напору в лінії нагнітання. Більшу диспергувальну дію на жирову фазу молока мають відцентрові насоси, менше – насоси діафрагмового типу.
У результаті механічного впливу на оболонки кульок жиру в процесі перекачування молока відбувається часткова дестабілізація жиру (під час роботи деяких насосів молочний жир навіть збивається в грудочки). Ступінь дестабілізації жирової емульсії збільшується з підвищенням напору в лінії нагнітання, жирності й кислотності молока, а також з підсмоктуванням у молоко повітря. Відцентрові насоси більш руйнівно діють на жирову фазу, ніж ротаційні.
Перемішування парного молока мішалками (в разі охолодження до 5 °С и зберігання в резервуарах) істотно не впливає на диспергування і стабільність жирової фази. Проте неодноразове перемішування і переливання молока в процесі тривалого зберігання до надходження на молочні заводи знижує стабільність жирової емульсії. Так, вміст дестабілізованого жиру в сирому молоці, що надходить на переробку, як правило, становить 1,1–2,5 % загального змісту жиру, у той час як у парному молоці його лише 0,3–0,7 %.
Гомогенізація молока та вершків призначена для збільшення ступеня диспергування жирової фази, підвищує стабільність жирової емульсії молока і молочних продуктів, поліпшує їх консистенцію та смак, а також сприяє кращій перетравлюваності молочного жиру організмом людини. В результаті гомогенізації утворюються однорідні за величиною (діаметром близько 1 мкм) жирові кульки. Ступінь диспергування жиру залежить від температури й тиску гомогенізації.
Після гомогенізації у молоці не відбувається скупчень кульок жиру і практично не спостерігається відстою вершків. Проте у гомогенізованих вершках можуть утворюватись агрегати і скупчення жирових кульок, що можна пояснити збільшенням у процесі гомогенізації загальної площі поверхні жирових кульок та зміною складу оболонок. Нативних оболонкових компонентів недостатньо для того, щоб покрити більшу поверхню жирових кульок. Тому дефіцит оболонкової речовини компенсується за рахунок адсорбування білків молочної плазми – казеїну і сироваткових білків (β-лактоглобуліну та ін.). Отже, у гомогенізованому молоці та вершках формуються нові оболонки жирових кульок з нативних оболонкових компонентів, казеїну й сироваткових білків.
У процесі гомогенізації вершків, особливо з підвищеним вмістом жиру, формування нових оболонок кульок відбувається повільніше, ніж у молоці, і частина жиру може залишитися незахищеною. Для утворення нових оболонок необхідно у вершках мати співвідношення СЗМЗ/жир вище 0,6–0,85. У вершках із дестабілізованих кульок жиру видавлюється рідкий жир; з допомогою якого, а також за участю субміцел казеїну в процесі зіткнень кульок утворюються агрегати і скупчення. Може відбуватися також злиття окремих кульок з утворенням вторинних кульок більшого діаметра.
Білки, солі та ферменти. Загальні втрати азотистих речовин у процесі відцентрового очищення не перевищують 2,5 %. Також незначні втрати білків відбуваються під час бактофугування і сепарування. Потрапляння в молоко повітря в процесі перекачування може знизити стабільність частинок білка. Проте зміна ступеня диспергування білків незначна і не позначається на здатності молока до сичужного зсідання.
У процесі гомогенізації змінюються структура і властивості білків. Діаметр міцел казеїну зменшується, частина їх розпадається на субміцели, які адсорбуються поверхнею жирових кульок. З підвищенням тиску гомогенізації в молоці, й особливо у вершках, спостерігається агрегація частинок казеїну. Змінюються і структурно-механічні, а також синеретичні властивості кислотного і сичужного згустків – підвищується міцність згустків і уповільнюється синерезис.
На солі і ферменти молока більш значний вплив справляє гомогенізація. В процесі гомогенізації змінюється сольовий склад молока – у плазмі молока збільшується кількість кальцію в іонно-молекулярному стані, а частина колоїдного фосфату і цитрату кальцію адсорбується поверхнею жирових кульок.
Після гомогенізації часто спостерігається активізація ферментів молока – ксантиноксидази, ліпази та ін. Активізація ліпази у гомогенізованому молоці може супроводжуватись утворенням вільних жирних кислот, підвищенням титрованої кислотності і згіркненням молока.
Фізико-хімічні властивості молока. У процесі механічного обробляння також зазнають деяких змін фізико-хімічні властивості молока. Титрована кислотність молока в результаті відцентрового очищення знижується на 0,5–4 °Т, а при бактофугуванні – на 3–4 °Т.
Густина молока після перекачування насосами незначно відрізняється від вихідної, а в'язкість у результаті диспергування жиру трохи зростає. В результаті гомогенізації знижується поверхневий натяг і збільшується в'язкість молока.
Підвищення в'язкості гомогенізованого молока і вершків зумовлено збільшенням загальної площі поверхні жирової фази, утворенням агрегатів жирових кульок та адсорбцією білків на їх оболонках.
Теплове обробляння молока
Теплове обробляння (пастеризація і стерилізація) сировини є обов’язковим у промисловому виробництві молочних продуктів. Разом з тим тривалий вплив високих температур часто спричиняє небажані зміни складових частин молока, його фізико-хімічних, органолептичних і технологічних властивостей. Тому у процесі всіх видів теплового обробляння прагнуть максимально зберегти вихідні властивості молока, його харчову і біологічну цінність.
Сироваткові білки. У процесі пастеризації і стерилізації сироваткові білки піддаються порівняно глибоким змінам. Спочатку відбувається їх денатурація, тобто конформаційні зміни молекул з порушенням четвертинної, третинної та вторинної структур. Денатурація більшості сироваткових білків починається при порівняно низьких температурах нагрівання. Ступінь денатурації білків залежить від температури і тривалості її впливу на молоко.
Із сироваткових білків найбільш термолабільними є імуноглобуліни і сироватковий альбумін. β-лактоглобулін і α-лактальбумін належать до більш термостабільних білків.
У результаті структурних змін, спричинених денатурацією, у молекулах білка звільняються раніше «сховані» функціональні групи: SН-групи цистеїну, ε-аміногрупи лізину, гідроксильні групи серину та ін. Внаслідок звільнення сульфгідрильних груп і виділення з них сірководню молоко набуває смаку кип'яченого продукту або присмаку пастеризації. У результаті взаємодії SH-груп і інших реакційноспроможних груп настає агрегація денатурованих білків, тобто ступінь їх дисперсності зменшується.
Першою стадією теплової агрегації сироваткових білків є утворення ланцюгових агрегатів завдовжки 35–200 нм. За подальшого розвитку денатурації ланцюги з'єднуються в більші ниткоподібні агрегати, які поступово стають компактнішими, пластівцеподібними. Останньою стадією агрегації денатурованих білків є коагуляція.
Казеїн. На відміну від звичайних глобулярних білків казеїн є дуже термостійким білком. Для його коагуляції необхідна витримка молока при температурі 130 °С протягом 2–88 хв. Проте теплова обробка при високих температурах змінює склад і структуру казеїнаткальційфосфатного комплексу. Від нього від’єднується захисні глікомакропептиди, органічний фосфор і кальцій, на поверхні міцел казеїну осаджуються денатурований β-лактоглобулін, колоїдний фосфат кальцію і т. ін. Перелічені зміни спричиняють як дезагрегацію, так і агрегацію міцел казеїну. У результаті переважного процесу агрегації збільшуються розмір частинок казеїну і в'язкість молока.
Зміна структури і розміру міцел казеїну впливає на технологічні властивості молока, наприклад на швидкість одержання сичужного згустку. Після теплової обробки тривалість сичужного зсідання молока збільшується у кілька разів порівняно з тривалістю сичужного зсідання сирого молока (стерилізоване молоко практично втрачає здатність до сичужного зсідання). Збільшення тривалості зсідання молока пояснюється (поряд зі зміною сольового складу) комплексоутворенням денатурованого β-лактоглобуліну з χ-казеїном, в результаті чого погіршується його атакованість сичужним ферментом. Теплова обробка також впливає на структурно-механічні і синеретичні властивості кислотного і кислотно-сичужного згустків – на міцність та інтенсивність відділення сироватки. Як показує практика, казеїн не завжди термостійкий, іноді відбувається його коагуляція під час нагрівання свіжого молока до порівняно низьких температур (105 °С і нижче), а також під час УВТ-обробляння і стерилізації згущеного молока.
Зниження рН молока, особливо в результаті молочнокислого бродіння вуглеводів, негативно позначається на його термостійкості. Утворена молочна кислота зменшує негативний заряд міцел казеїну і порушує сольовий баланс молока: частина колоїдних солей кальцію переходить в іонно-молекулярний стан, а фосфати кальцію набувають кращої розчинності і більшого ступеня дисоціації. Наприклад, гідрофосфат кальцію може переходити в дигідрофосфат, що у порівнянні з першою сіллю утворить підвищену кількість іонів кальцію.
Зниженню термостійкості молока також сприяє підвищений (більш як 0,9 %) вміст термолабільних сироваткових білків.
Отже, основними причинами низької термостійкості казеїну (молока) є порушення сольового і білкового складу, а також підвищення кислотності.
Солі. У процесі теплового обробляння молока змінюється в першу чергу склад солей кальцію. Ці зміни можуть мати незворотний характер. У плазмі молока порушується співвідношення форм фосфатів кальцію.
Фосфат кальцію, що утворився, агрегує і у вигляді колоїду осаджується на міцелах казеїну. При цьому відбувається незворотна мінералізація казеїнаткальційфосфатного комплексу, що призводить до порушення структури міцел і зниження термостійкості молока. Частина фосфату кальцію випадає на поверхні теплообмінних апаратів, утворюючи разом з денатурованими сироватковими білками відкладення, так званий молочний камінь і молочний пригар.
Отже, у результаті пастеризації і стерилізації в молоці знижується кількість іонно-молекулярного кальцію (на 11–50 %), що погіршує здатність молока до сичужного зсідання. Тому для вироблення сиру в пастеризоване молоко вносять розчинні солі кальцію у вигляді водного розчину CaCl2 для відновлення сольового балансу.
Лактоза. У процесі високотемпературної пастеризації молока, особливо у процесі стерилізації, відбувається ізомеризація лактози шляхом переміщення в глюкозному залишку водню від другого вуглецевого атома до першого із утворенням лактулози.
У процесі тривалого високотемпературного обробляння молока відбувається взаємодія лактози з амінокислотами із утворенням меланоїдинів, які змінюють колір та певною мірою запах молока. Інтенсивність забарвлення молока залежить від температури та тривалості нагрівання. Вона може підсилюватися під час зберігання молока. Механізм утворення та хімічний склад меланоїдинів остаточно не встановлені. З'ясовано, що реакція проходить двома стадіями. Темнозабарвлені меланоїдини утворюються в результаті цілого ряду окисно-відновних реакцій між сполуками, що містять вільні карбонільні та амінні групи. Як карбонільні сполуки в харчових продуктах можуть бути вуглеводи і продукти окиснення жирів. Найактивніші пентози (ксилоза і рибоза), потім глюкоза, галактоза, лактоза і фруктоза. Джерелом аміногруп є амінокислоти (гліцин, лейцин, лізин, аланін, глютамінова кислота та ін.), білки, пептиди, аміни.
До проміжних продуктів реакції Майара належать альдегіди та кетони (ацетальдегід, бензальдегід, фурфурол, метилоксифурфурол, ацетон, ацетоїн, діацетил, мальтол та ін.), кислоти (піровиноградна, левулинова, оцтова, мурашина, молочна), лактони та ін. Більшість із них виявлено в пастеризованому і стерилізованому молоці, деякі мають виражений смак і запах.
Стерилізація молока також спричиняє розщеплення лактози з утворенням вуглекислого газу і кислот — мурашиної, молочної, оцтової та ін. При цьому кислотність молока збільшується на 2–3 °Т.
Жир. Теплова обробка істотно не впливає на жир молока. У процесі пастеризації тригліцериди молочного жиру хімічно майже не змінюються. Тривала витримка при високих температурах і стерилізація молока незначно гідролізують тригліцериди і змінюють їх жирно-кислотний склад. При цьому збільшується кількість дигліцеридів і на 2–3 % знижується вміст у тригліцеридах ненасичених жирних кислот (внаслідок їх переходу під час руйнування подвійних зв'язків у насичені і часткові окиснювання в альдегіди й кетони). За тривалого зберігання стерилізованого молока відбувається подальший гідроліз тригліцеридів і окиснювання ненасичених жирних кислот з нагромадженням різноманітних альдегідів і кетонів.
У процесі високотемпературного теплового обробляння молока й вершків також утворюються лактони і метилкетони з відповідних звільнених окси- і кетокислот.
Під час теплового обробляння молока змінюються оболонки кульок жиру. Навіть при низьких температурах нагрівання спостерігається перехід білків і фосфоліпідів з поверхні кульок жиру в плазму молока. У процесі пастеризації дисперсність жиру підвищується, змінюється склад оболонок – порушені нативні оболонки жирових кульок швидко відновлюються за рахунок адсорбції сироваткових білків і казеїну молочної плазми. Тому ступінь дестабілізації жиру у процесі пастеризації досить незначний. Проте у результаті денатурації білкових компонентів оболонок кульки жиру втрачають здатність склеюватися й відстій вершків сповільнюється.
У процесі стерилізації молока відбувається сильніша денатурація білка оболонок жирових кульок і порушується цілісність деяких оболонок, у результаті чого частина кульок жиру зливається в більші й спостерігається витоплювання жиру.
Вітаміни і ферменти. Теплова обробка приводить до певних втрат вітамінів, які залежать від температури нагрівання та тривалості витримки. Найбільші втрати вітамінів відбуваються під час стерилізації молока в пляшках. УВТ-стерилізація сприяє більшому збереженню вітамінів (табл. 10).
Реалізація принципів безвідходної технології у молочній промисловості можлива на основі комплексного використання всіх компонентів молока для виробництва продуктів харчування чи роздільного вилучення компонентів з подальшою переробкою нежирного молочної сировини і проміжних продуктів.
Молочна промисловість належить до матеріало- і енергоємним галузям. У собівартості молочних продуктів витрати на сировину складають більше 80%. Промислова переробка молока на принципах безвідходної технології, повне вилучення всіх компонентів, раціональне використання проміжних і побічних продуктів, зниження нормативних втрат і виключення невикористаних відходів є найважливішими резервами збільшення обсягів вироблюваної молочної продукції і підвищення ефективності виробництва. Безвідходна технологія забезпечує виключення забруднення навколишнього середовища і, таким чином, має екологічне значення.
Розглядаючи безвідхідну технологію в рамках агропромислового комплексу, слід підкреслити необхідність підвищення і збереження якості молока по всьому технологічному ланцюгу отримання - промислова переробка - зберігання - використання.
У молочній промисловості накопичений значний досвід з комплексної промислової переробки молока на принципах безвідходної технології із закінченим і замкнутим циклами виробництва.
Існують три основні напрямки промислового перероблення знежиреного молока, маслянки і молочної сироватки :
комплексне використання всіх компонентів сировини (напої, згущені і сухі продукти, замінники незбираного молока);
використання окремих компонентів сировини (вилучення молочного жиру, білків, лактози);
одержання складових частин молочної сировини з подальшим глибоким їх переробленням (гідролізати казеїну і сироваткових білків, глюкозо-галактозні сиропи, етиловий спирт, лактулоза та ін.).
Значна кількість знежиреного молока і продуктів з нього використовується для відгодівлі сільськогосподарських тварин. Особливе значення і актуальність має виробництво замінників незбираного молока для випоювання молодняку сільськогосподарських тварин, а також комбікормів (концентрат молочно-білковий сухий).
Відбір проб харчових продуктів - це дуже відповідальний момент у роботі експерта. Він вимагає від спеціаліста достатніх знань офіційних документів, які визначають порядок і обсяг харчової експертизи.
Основні вимоги, яких експерт повинен дотримувати під час узяття проб для аналізу, такі:
1. Узяття проб має здійснювати експерт, і тільки в надзвичайних випадках — його помічник. Це має бути застережено в акті взяття проб.
2. Проби, узяті для дослідження, мають відображати властивості усієї партії продуктів або окремих її частин, які визначив експерт раніше. Необхідно враховувати, що проби, які різняться за своїми органолептичними властивостями, треба направляти до лабораторії окремо.
3. Проби, взяті для дослідження, треба пакувати в чисту тару (папір, банки, пляшки), а проби для мікробіологічних дослід жень — у стерильну тару.
Точкові проби від сипких продуктів беруть або вручну за допомогою конусних циліндричних і пневматичних пробовідбірників (щупів), або механізованим способом за допомогою автоматичних, пневматичних і механічних пробовідбірників. Узяття точкових проб здійснюють методом конверта:
1. У разі надходження сипкого продукту в автомашинах — у чотирьох кутах кузова на відстані 50 см від бортів із двох шарів: з поверхні і біля дна — усього 8 точкових проб.
2. У разі надходження сипкого продукту у вагонах - у 5 точках (у 4 кутах і посередині);
Загальна маса точкових проб для сипких продуктів, що містяться у вагоні вантажністю до 20 т, — близько 2 кг; вантажністю 50 т — близько 4,5 кг.
3. У разі надходження сипких продуктів у мішках — у трьох місцях: із верхніх, середніх і нижніх частин одиниці пакування.
4. У разі надходження харчових продуктів у бочковій (ящиковій) тарі також здійснюють узяття точкових проб із верхньої, середньої і нижньої частин тари.
Відібрані точкові проби ретельно оглядають і порівнюють між собою. У випадку однорідності усі точкові проби об'єднують, одержуючи об'єднану пробу. Якщо під час порівняння точкових проб буде виявлено їхню виражену відмінність, у цьому випадку точкові проби об'єднують за ознакою однорідності й кожну однорідну групу приймають за окрему партію сипких продуктів. На кожну таку партію сипких продуктів складають окрему об'єднану пробу цих продуктів.
Якщо маса об'єднаної проби не перевищує 2 кг, то вона становить середній об'єм проби. Коли маса об'єднаної проби перевищує 2 кг, то з неї виділяють середній об'єм проби.
Перед взяттям проб харчові продукти рідкої та напіврідкої кон систенції ретельно перемішують, якщо це можливо. Найчастіше проби беруть за допомогою стаціонарних пробовідбірників із резервуарів у разі перекачування рідких продуктів безпосередньо із трубопроводу. Точкові проби беруть безперервно і рівномірно протягом усього часу перекачування рідкого продукту за допомогою штуцерного пробовід бірника. Для взяття проби добре перемішаний середній об'єм переливають у ділильник, за допомогою якого виділяють 1 л рідкого продукту. Рідкий продукт, який направляють до лабораторії, розливають у дві старанно вимиті й висушені пляшки зі щільно підігнаними корками. Одну пляшку пломбують і зберігають у темному сухому місці протягом 40 діб для проведення повторного аналізу (за потребою). Другу пляшку направляють до лабораторії на аналіз. Пляшка повинна мати ярлик, на якому вказано найменування продукту, його сортність, дату і місце взяття проби, прізвища та підписи осіб, які взяли пробу, а у разі транспортування продукту — найменування постачальника (підпри ємства), одержувача і номер транспортного документа.
Під час взяття проб твердих про дуктів правильність пакування і маркування перевіряють у 5 % одиниць партії. На підприємстві-виробнику для контролю якості продукції відбирають від кожного зважування масою 1—2 т одну пачку, розфа совану в тару, або пробу масою 200 г від кожної упакованої одиниці. Для контролю якості продукції в одержувача роблять вибірку: від партії масою 6 т і більше — одну упаковану одиницю від кожної 1,5 т продукції; від партії масою менше як 6 т — чотири упаковані одиниці. Із ящиків точкові проби масою 20—30 г беруть від кожного пакування. Точкові проби переносять у чисту банку, щільно закриту кришкою. Вони складають об'єднану пробу, від якої беруть проби для аналізу.
Проби хліба та хлібобулочних виробів масою до 0,5 кг беруть поштучно, 3—4 зразки від партії; розважений хліб беруть по 1/4 частини буханця, усереднюючи до 3 кг кожного виду.
Консерви м'ясні, рибні та овочеві беруть по 1 банці із кожних 5— 6 ящиків у кількості 7—8 шт.
Проби овочів і фруктів під час зберігання їх великими партіями у незатареному вигляді беруть за тим самим принципом, що й проби сипких продуктів, тобто пошарово. Середні проби беруть через кожні 50 см завтовшки 10—20 см у кількості 5—6 кг. У разі зберігання у затареному вигляді (ящики тощо) обмежуються взяттям 2—3 зразків із 10—12 ящиків.
Узяті проби кожного виду харчових продуктів пакують відповідно до продукту в суху чисту тару, складають акт узяття проб у двох примірниках. Проби для лабораторного дослідження маркують (но мер, найменування, маса, об'єм), запечатують і з копією акта взяття проб або зі спеціальним супровідним документом направляють до лабораторії на харчову експертизу.
Проби харчових продуктів, доставлені в дослідну лабора торію, реєструють у спеціальному журналі. У ньому коротко записують основні дані про харчові продукти — дату їхнього надходження, найменування продуктів, стан тари або пакування, наявність печатки, від якої організації надійшли проби та з яким завданням. Будь-які порушення, виявлені в пакуванні, також заносять до журналу. Про бам присвоюють вхідні номери, які відповідають порядковим номерам у журналі.
Під час оформлення записів у журналі виконавець повинен зазначити метод, яким він користувався під час дослідження харчових продуктів, а також масу наважок харчових продуктів, узятих для дослідження, що особливо важливо в разі визначення в них токсичних речовин.
Порядок дослідження проб має бути наступним: спочатку всі проби направляють до мікробіологічного відділення лабораторії, а потім, після проведення посіву проб, — до хімічного відділення для органолептичних та фізико-хімічних досліджень.
Харчові продукти, які швидко псуються (м'ясні, молочні, кремові вироби), потрібно дослідити, по змозі, якнайшвидше, — бажано зразу після їхнього надходження до лабораторії, якщо такої можливості немає — у день їхнього надходження. Лише в особливих випадках можна почати аналіз цих продуктів наступного дня за умов зберігання проб на холоді (до 4 °С). Проби харчових продуктів, які швидко псуються, не треба навіть короткочасно зберігати у холодильнику.
Необхідно дотримувати єдиного порядку у зберіганні залишків досліджуваних харчових продуктів, тому що іноді з'являється потреба в повторному дослідженні (наприклад, у випадку протесту господарчої організації, фірми).
Залишки харчових продуктів, які не швидко псуються (крупи, борошно, цукор тощо), зберігають під замком у сухому місці протягом 10 діб із дня видачі протоколів дослідження організації, яка направила проби. По закінченні цього терміну їх знищують або використовують для потреб лабораторії.
У тих випадках, коли в харчових продуктах лабораторія виявила шкідливі (сторонні) домішки, а також в разі підозри на харчові отруєння залишки проб запечатують і зберігають у лабораторії 20 діб із дня видачі результатів дослідження. Після цього терміну з дозволу керівника лабораторії їх знищують. Проби харчових продуктів, які швидко псуються, у разі допущення можливості харчового отруєння мікробіологічного походження доцільно заморожувати на зазначений термін у морозильній камері холодильника.
Залишки проб харчових продуктів організаціям не видають, за винятком тих випадків, коли звертаються слідчі та судові органи. Проте це стосується лише стійких проб, які добре зберігаються і в епідеміологічному відношенні безпечні для людей.
Білки
Білки - найважливіші, життєво необхідні компоненти живого організму. Вони складають до 20% маси людського тіла і приблизно 50% сухої маси клітин. Головною умовою існування будь-якого живого організму є процес самооновлення білкових структур. Швидкість цього процесу різна для різних живих організмів. Встановлено, що білки людського організму протягом життя оновлюються близько 200 разів. Для оновлення 50% всього наявного білка дорослій людині потрібно 80 днів, 50% білка печінки і крові - 10 днів. Цей же процес у м'язах і шкірі протікає за 158 днів. Джерелом матеріалу для побудови власних клітинних структур організму служать білки їжі.
Функцій білків, що виконуються в організмі. Структурною одиницею білків є амінокислоти, які в певних комбінаціях утворюють до ста тисяч різновидів білків, що виконують в організмі різноманітні функції. Одні білки входять до складу ядра, протоплазми і клітинних мембран, виконуючи пластичні функції побудови тканин живого організму, інші - до складу кісток і хрящів, виконуючи опорні функції. Білки входять до складу нуклеопротеідів, беручи участь у процесах відтворення живої матерії. Особлива група білків управляє хімічними реакціями, що протікають в організмі, обумовлюючи розпад і синтез речовин, прискорюючи або сповільнюючи реакції. Каталітичні функції властиві білкам-ферментам. Такі білки, як актин і міозин, забезпечують скоротливу функцію м'язів. Білки виконують також транспортну функцію, забезпечуючи перенесення до тканин і органів поживних речовин, кисню повітря, продуктів обміну речовин. Прикладом такого білка може служити гемоглобін крові. З білками пов'язані захисні функції нашого організму, білки імунних тіл оберігають його від вторгнення чужорідних білків.
Ліпіди
Ліпіди - це суміш органічних сполук, близьких за фізико-хімічними властивостями. Ліпіди не розчиняються у воді і добре розчиняються в органічних розчинниках (бензині, бензолі та ін.), містять в молекулах довголанцюгові вуглеводневі радикали і складноефірні угруповання. Широко поширені в природі, так як є обов'язковим компонентом кожної клітини. Найважливішими представниками простих ліпідів є ацілгліцеріни (гліцериди) - складні ефіри гліцерину і високомолекулярних карбонових (жирних) кислот, які називають маслами та жирами. При всьому своєму різноманітті жири відрізняються один від одного головним чином природою входять до їх складу жирних кислот і їх становищем. Жирні кислоти поділяються на граничні (насичені) і ненасичені (ненасичені). З насичених жирних кислот найбільш часто зустрічаються пальмітинова і стеаринова, які надають жирам тверду консистенцію. Інші насичені кислоти (масляна, капронова, мірістинова) зустрічаються рідше. Ненасичені жирні кислоти широко поширені в рослинних оліях, жирі морських тварин і риб, мають рідку консистенцію при кімнатній температурі, легко окислюються і мають високу біологічну активність. До складу жирів входять чаші всього три ненасичені жирні кислоти: олеїнова, лінолева і ліноленова з однією, двома і трьома подвійними зв'язками відповідно. Найбільше значення має арахідонова кислота, що має чотири подвійні зв'язку. У жирах морських тварин і риб зустрічається клупанодонова кислота з п'ятьма подвійними зв'язками. Всі жири мають ряд загальних властивостей: вони нерозчинні у воді, але розчинні в ряді органічних розчинників (бензин, бензол, хлороформ та ін.) Це властивість використовують при витяганні жирів з тварин і рослинних тканин; жири - хороші розчинники ароматичних летких речовин, а в присутності поверхнево-активних речовин утворюють з водою стійкі емульсії. Це властивість жирів широко використовується при приготуванні харчових емульсій - маргаринів, майонезів та ін.
При зберіганні і несприятливих умовах (при підвищеній температурі, на світлі тощо) жири гіркнуть, в них з'являються вільні одноосновні кислоти - масляна, мурашина, оцтова та ін., пероксиди, альдегіди і кетони. Такі жири непридатні до вживання. Розрізняють хімічне та біохімічне гіркнення жирів. Хімічне гіркнення виникає при контакті жиру з киснем повітря, на світлі, при підвищеній температурі і високій відносній вологості повітря. Воно прискорюється при контакті жирів з металами (залізо, мідь та ін.) Біохімічне гіркнення відбувається під дією ферментів ліпази і ліпоксигенази. Майже у всіх жирах містяться речовини (антиоксиданти), які здатні запобігати окислення жиру. Сильні антиоксиданти містяться в какао-маслі, жирі вівса, сої. До природних антиоксидантів відносяться токофероли (вітамін Е), що містяться в рослинних оліях. Антиоксиданти локалізуються в фарбувальних речовинах масла (ліпохроми), при рафінуванні олій їх видаляють і масло стає менш стійким при зберіганні. Найбільш важливими характеристиками жиру є число омилення, йодне число, кислотне число, температура плавлення і затвердіння, показник заломлення тощо.
Функції жирів в організмі. Жир входить до складу організму в двох формах: у вигляді запасного, або резервного, жиру і у вигляді структурного, або протоплазматического. Запасний жир зосереджений в підшкірному шарі і в сальниках. Він використовується жирах визначається підлогою, віком, характером трудової діяльності, індивідуальними особливостями організму (інтенсивністю процесів оновлення жирів у тканинах тощо), харчовою цінністю споживаних жирів і т. д. Для покриття енергетичних витрат організму і побудови його клітинних структур дорослій людині необхідно 80 ... 100 г жиру на добу. Сюди входить не тільки жир в чистому вигляді (вершкове і рослинне масло), але і жир, що входить до споживані м'ясо, рибу, сир, молоко та інші продукти харчування. За рахунок жиру в харчовому раціоні має забезпечуватися 33% добової енергетичної потреби.
Недостатнє споживання жиру може привести до порушення функцій центральної нервової системи, статевих залоз, послаблюються імунітет і стійкість організму до впливу несприятливих факторів, погіршується засвоюваність вітамінів і провітамінів, що містяться в рослинній їжі. Надмірне споживання жирів призводить до надмірного відкладенню жиру в організмі, виникненню атеросклерозу, порушень функції печінки. Надмірна кількість жиру створює зайве навантаження на травний апарат, погіршує засвоюваність кальцію, магнію та інших речовин, в процесі всмоктування яких беруть участь жовч і жовчні кислоти.
Вуглеводи
До складу харчових продуктів входять три групи вуглеводів: моносахариди (глюкоза, галактоза і фруктоза), олігосахариди (дисахариди, трисахариди), полісахариди (крохмаль, глікоген, клітковина, пектинові речовини).
Моносахариди присутні в харчових продуктах у вільному вигляді або у пов'язаної формі, будучи основою будови складних вуглеводів. Вони володіють відновлювальної здатністю, в лужному середовищі розкладаються, мають солодкий смак. Глюкоза - найпоширеніший цукор, міститься в меді, плодах, овочах, зелених частинах рослин, входить до складу сахарози, крохмалю і клітковини. У промисловості її одержують шляхом гідролізу крохмалю. Галактоза у вільному вигляді в харчових продуктах не зустрічається, вона входить до складу молочного цукру - лактози і галактозидів, які беруть участь у вищої нервової діяльності. Фруктоза, як і глюкоза, присутня в меді, плодах, ягодах, підвищуючи їх солодкість. Вона гігроскопічна, нестійка в лужному середовищі, входить до складу сахарози, рафінози, полісахариду інуліну, з якого її отримують.
З олігосахаридів з харчовою точки зору інтерес представляють тільки дисахариди - сахароза, лактоза та мальтоза. Найуживанішим цукром є сахароза. Джерелом сахарози є цукровий буряк, мед, фрукти і ягоди. У промислових масштабах сахарозу отримують з цукрових буряків і тростини. Лактоза складається із залишків глюкози і галактози. зустрічається тільки в молоці і молочних продуктах, є самим несолодким цукром, відносно важко розчиняється у воді і навіть у великих концентраціях не викликає роздратування слизових оболонок, однак служить хорошим середовищем для розвитку молочнокислих бактерій. Мальтоза складається з двох залишків глюкози. У вільному стані зустрічається в невеликих кількостях в насінні злакових культур. На відміну від інших дисахаридів, мальтоза володіє відновлювальної здатністю, може використовуватися як поліпшите-ля якості хліба, так як уповільнює процес його черствіння. Мальтоза зброджується дріжджами і молочнокислими бактеріями. Крохмаль – запасний вуглевод, який у великих кількостях міститься в зернових і картоплі. Глікоген міститься в різних тканинах і органах людини: приблизно 38% від загальної кількості зосереджено в печінці, до 44% – у м'язах і близько 9% – в кістках. Будова молекул крохмалю і глікогену схоже, але молекула глікогену більш компактна. Глікоген порівняно добре розчиняється у гарячій воді.
Целюлоза {клітковина) міститься в рослинах, входять до складу опорних тканин і клітинних стінок. В основі її будови лежить молекула глюкози. В організмі людини відсутні ферменти для розщеплення целюлози. Клітковина надходить в наш організм з продуктами рослинного походження – фруктами, овочами, крупами, хлібом з борошна грубого помелу.
Пектинові речовини за хімічною природою являють собою суміш речовин типу полісахаридів. Пектинові речовини містяться в продуктах рослинного походження - плодах (яблука, груші, цитрусові), ягодах (червона і чорна смородина тощо), бульбах (буряк, морква тощо), кісточкових, кошиках соняшнику. Сировиною для їх отримання в промисловості служать яблучні вичавки. В кондитерській промисловості при виробництві мармеладу, пастили, джему широко використовується властивість пектинових речовин утворювати желе в присутності кислоти і цукру. Пектин, повністю звільнений від метоксильних груп, желюючою здатністю не володіє і називається пектовою кислотою. Пектинові речовини оберігають плоди та овочі від висиханні, утримуючи колоїдну вологу, вони входять до складу клітинних стінок разом з клітковиною, виконуючи опорні функції.
Функції вуглеводів в організмі людини. Вуглеводи грають дуже важливу роль у харчуванні людини. Вони є найбільш дешевим і кількісно переважаючим джерелом енергії. Вуглеводи та їх похідні входять до складу різних тканин і рідин організму, виконуючи пластичні функції, надають тонізуючу дію на центральну нервову систему. Деякі вуглеводи і їх похідні виконують в організмі захисні функції. Так, гепарин запобігає зсідання крові та утворення тромбів, гіалуронова кислота перешкоджає проникненню бактерій через оболонку клітини і т. д. За допомогою вуглеводів з організму виводяться деякі токсичні речовини. Наприклад, клітковина стимулює роботу кишечника, сприяє виведенню з організму холестерину, солей важких металів та інших шкідливих речовин, нормалізує склад мікрофлори кишечника, перешкоджає всмоктуванню отруйних речовин. Пектинові речовини сприяють швидкому загоєнню ран, виводять шкідливі речовини з організму, прискорюють процес зсідання крові, знешкоджують деякі хвороботворні мікроорганізми. Висока солодкість фруктози дозволяє використовувати її в раціонах харчування обмеженою калорійності, а також для хворих на діабет, гак як її обмін в організмі відбувається за участю ферментів, активність яких не залежить від наявності інсуліну. Проміжні продукти окислення вуглеводів служать вихідними речовинами для синтезу різних органічних сполук. Вуглеводи також є складовими частинами багатьох сполук, які активно беруть участь у перетвореннях речовин в організмі. Вуглеводи виконують різноманітні регуляторні функції: так, вони перешкоджають накопиченню кетонових тіл при окисленні жирів. Тому при порушенні вуглеводного обміну, який спостерігається при цукровому діабеті, розвивається ацидоз.
Вода
Вода - найдивовижніший з усіх відомих мінералів. Життя людини без води неможливе. Якщо без їжі людина може обходитися досить довго (місяць і більше при лікувальному голодуванні), то без води він гине на 4,. ,5-У добу. У середньому до складу організму людини входить близько 65% води. Але з роками її вміст знижується. Так, в тілі новонародженого міститься 70%, а тілі літньої людини - не більше 60%.
Функції, що їх в організмі людини. Воду називають основою життя, тому що всі життєві процеси в живих організмах на землі протікають при обов'язковому її участю. Людина дуже гостро реагує на порушення водного балансу в своєму організмі; втрата 6 ... 8% води викликає стан напівнепритомності; втрата 10% чревата порушенням ковтального рефлексу, потім починаються галюцинації; втрата 20% води призводить до смерті - серце не в змозі проштовхнути згуслу кров по судинах.
Вода входить до складу всіх органів і тканин. Так, протоплазма клітин на 80% складається з води; головний мозок - на 85%, м'язи - приблизно на 76%, навіть у кістках і зубах її міститься близько 20%.
Вода - не тільки найважливіша складова частина людського організму, середа, де протікають найважливіші біохімічні реакції, але також один з найголовніших кінцевих продуктів обміну речовин в організмі. Вода необхідна для всіх життєво важливих процесів: травлення, всмоктування, видалення відходів і кровообігу. Вона розчиняє речовини і допомагає протіканню всіх хімічних реакцій в організмі, служить мастильним матеріалом у суглобах і місцях зіткнення різних органів; рівномірно розподіляє теплоту, оберігаючи організм від перегрівів і охолоджень; бере участь у реакціях гідролізу складних органічних речовин в організмі і т. д.
Рекомендовані норми споживання. Людині в середньому потрібно 1750 ... 2200 см3 води на добу: 800 ... 1000 см3 надходить в організм у вигляді різних напоїв; 250 ... 500 см3 - б вигляді перших страв; приблизно 700 см3 - у складі різних продуктів і 300 ... 350 см3 утворюється в організмі за рахунок окислення жирів, вуглеводів і білків (це так звана ендогенна вода). Приблизно така ж кількість води щодоби виводиться з організму: близько 1500 см3 виділяється нирками, приблизно 150 см3 - травним трактом; близько 600 см3 - у вигляді випарів через шкіру і близько 350 см3 - в процесі дихання.
Мінеральні речовини
Макроелементи
Кальцій. За поширеністю в природі кальцій займає п'яте місце серед всіх елементів і третє - серед металів. В організмі людини міститься близько 1 кг кальцію. Основна його маса входить до складу кісток і зубів. Кісткова тканина, як і всі інші органи і тканини, постійно оновлюється, вона чуйно реагує на зміну водно-сольового складу крові і підтримує постійне рівновагу внутрішнього середовища організму. При необхідності організм мобілізує іони кальцію з кісткової тканини в кількості, що значно перевищує їх вміст у міжклітинної рідини. Певний рівень іонів кальцію підтримується особливими гормонами, виробленими щитовидною і навколощитовидною залозами.
Потреба дорослої людини в кальції становить 0,8 ... 1,0 г/добу. Найкраще кальцій засвоюється при молочній дієті. Джерелами кальцію для людини є молоко і різні молочні продукти, особливо сири і сир, а також питна вода, зелена цибуля, петрушка, квасоля тощо.
Фосфор. Так само, як і кальцій, фосфор входить до складу кісток і зубів, виконуючи пластичні функції. При тривалому дефіциті фосфору в харчуванні порушується структура кісток, знижується розумова і фізична працездатність, порушується апетит. Фосфор входить до складу нервових і мозкових тканин, клітинного ядра, нуклеїнових кислот і ряду ферментів, бере участь в обміні вуглеводів, білків та жирів, необхідний для утворення АТФ.
Фосфор засвоюється організмом порівняно легко. З продуктів рослинного походження (вівсяна і перлова крупи, бобові тощо) фосфор засвоюється гірше, ніж з продуктів тваринного походження, таких, як печінка, м'ясо, риба, яєчний жовток тощо.
Потреба дорослої людини у фосфорі складає в середньому 1,2 г/добу. При інтенсивній фізичній і розумовій навантаженні і деяких захворюваннях вона може зростати до 2 г / добу.
Калій. Практично весь калій, який міститься в організмі, зосереджений всередині клітин. Калій необхідний для підтримки осмотичного тиску всередині клітини, передачі нервових імпульсів, підтримки кислотно-лужної рівноваги в організмі, а також для нормальної роботи серцевого м'яза і ряду ферментів. Він сприяє також виведенню з організму води.
Калій добре всмоктується в кишечнику і засвоюється організмом. Потреба дорослої людини в калії становить 2,5 ... 5 г/добу. Джерелами калію є продукти рослинного походження: картопля, капуста, горіхи, курага, чорнослив, родзинки, морська капуста, квасоля тощо.
Натрій. На відміну від калію натрій міститься в позаклітинній рідини.
Натрій так само, як і калій, необхідний для підтримки осмотичного тиску в клітинах, передачі нервових імпульсів і регулювання кислотно-лужної рівноваги. Крім того, натрій підвищує активність травних ферментів і сприяє утриманню вологи в організмі. Добова потреба в натрії задовольняється 7 ... 8 г кухонної солі. Надмірне споживання солі викликає підвищення кров'яного тиску, призводить до набряклості, зайвої ваги, збільшується навантаження на нирки, які прагнуть вивести зайву воду з організму, і серцево-судинну систему.
Магній. Цей елемент відіграє важливу роль у мінеральному обміні, особливо в обміні кальцію. Він необхідний для побудови скелета людини. Іон магнію є активатором ряду ферментів - фосфотрансферази, що виконують перенесення фосфатної групи від молекули АТФ до різних субстратів. Магній знімає спазми кровоносних судин, має судинорозширювальну дію, нормалізує збудливість нервової системи, знижує холестерин в крові, пригнічує ріст деяких злоякісних новоутворень, а також сприяє виведенню з організму шкідливих сполук, що утворюються в процесі обміну речовин.
Магній міститься в продуктах рослинного походження-абрикосах, персиках, кольоровій капусті, помідорах, картоплі тощо, добре засвоюється організмом людини. Потреба в магнії становить 0,4 ... 0,5 г/добу.
Хлор. Бере участь у регулюванні водно-сольового балансу організму і осмотичного тиску в клітинах, необхідний для утворення хлороводневої кислоти шлункового соку. Потреба в хлорі становить 8 г/добу. Він надходить в організм людини в основному з хлоридом натрію.
Мікроелементи
Залізо. В організмі людини міститься від 2 до 5 г заліза н залежно від рівня гемоглобіну в крові, статі і віку. Приблизно 75% всього заліза входить до складу гемоглобіну крові, частина його міститься в печінці і деяких інших органах. Залізо - найважливіший будівельний матеріал для червоних клітин крові - еритроцитів. Вони постачають тканини киснем за допомогою гемоглобіну, який приєднує кисень і відразу ж віддає його тканинам. Джерелом заліза для людини служать продукти тваринного походження - печінка, м'ясо, риба, яйця тощо. З рослинних продуктів залізо міститься в ягодах, овочах, у всіх зелених частинах рослин, хлібопродуктах. Необхідно враховувати, що з м'ясної їжі засвоюється до 35% заліза, тоді як з рослинної - тільки до 6%. Нестача заліза призводить до залізодефіцитної анемії (ЗДА).
Потреба в залізі для чоловіків становить 10 мг/добу, для жінок - 18мг/добу. Дитина народжується із запасом заліза, якого вистачає приблизно на півроку, після чого його запаси повинні поповнюватися за рахунок харчування, яке дитина отримує поряд з материнським молоком.
Мідь. Вміст міді в організмі людини становить близько 70 мг. Мідь бере участь у процесах кровотворення, а також у вуглеводному обміні. Сполуки міді є каталізаторами ряду процесів, що протікають в клітинах. Мідь у невеликій кількості входить до складу всіх тканин організму, але найбільш помітні її кількості в печінці та головному мозку. Крім того, мідь входить до складу деяких ферментів. Порушення обміну міді в організмі тягне за собою таке захворювання, як червоний вовчак. Це захворювання важковиліковне, може призвести до летального результату. У дорослих здорових людей дефіцит міді не спостерігається, так як вона постійно присутня в незначних кількостях у харчових продуктах.
Потреба в міді становить 2-3 мг/добу. У разі надмірного надходження міді в організм (наприклад, при використанні в побуті мідного посуду) спостерігаються гострі отруєння з порушеннями функцій центральної нервової системи.
Цинк. Цей елемент, як і мідь, постійно присутня в невеликих кількостях в продуктах як рослинного, так і тваринного походження. Цинк входить до складу гормону інсуліну, що виробляється підшлунковою залозою. При його недоліку розвивається важке захворювання - діабет. В результаті цього захворювання різко порушується обмін речовин в організмі, в крові та сечі з'являється цукор. Цинк дуже важливий для нормальної функції ендокринних залоз, синтезу білків, процесу запліднення клітин. Однак підвищена кількість цього металу в тканинах і органах надає канцерогенну дію, тобто може бути причиною появи злоякісних новоутворень. Потреба в цинку 15 мг/добу, а загальне його кількість в організмі приблизно 2 м.
Йод. В організмі людини міститься близько 50 мг йоду. Приблизно половина цієї кількості знаходиться в м'язовій тканині, близько 20% зосереджено в щитовидній залозі, решта кількості знаходиться в шкірі і кісткової тканини.
Йод входить до складу гормону, що виробляється щитовидною залозою. При його недоліку розвивається важке захворювання - зоб, що приводить до розладу всіх функцій організму. Природними джерелами йоду є рибо-і морепродукти, м'ясо, яйця, молоко, овочі та фрукти. Потреба у воді становить 100 ... 200 мкг/добу.
Фтор. Цей елемент відіграє важливу роль у пластичних процесах росту кісткової тканини і зубної емалі. Деяке його кількість знаходиться в щитовидній залозі. При недостатньому надходженні фтору в організм спостерігається карієс зубів, при надмірному - руйнується дентин зубів. Основне джерело фтору - це питна вода. Іноді замість хлорування проводиться фторування питної води. Потреба у фторі становить приблизно 1 мг / добу.
Кобальт. У нашому організмі міститься всього близько 1,5 мг кобальту. Кобальт входить до складу вітаміну В12. Нестача вітаміну В12 або порушення обміну кобальту викликає недокрів'я, захворювання нервової системи, печінки і т. д.
Вітаміни мають важливе значення для живлення, обміну речовин, росту та розвитку людини і тварини. Вони беруть участь в окисно-відновних процесах організму. В молоці як фізіологічній рідині виявлено більшість вітамінів, які є в організмі тварини. Вітаміни молока — це важлива його складова частина, біологічно пов’язана з ним. Більшість вітамінів, сполучаючись з білками, утворюють ферменти. У молоці є достатня кількість різних вітамінів, і оскільки воно належить до поширених продуктів харчування, то є джерелом вітамінів для організму людини. Синтезуються вітаміни переважно рослинами і частково — у травному каналі жуйних тварин.
За здатністю розчинятися вітаміни поділяють на розчинні в жирах і розчинні у воді.
Жиророзчинні вітаміни. До цієї групи належать:
Вітамін А (ретинол) – вітамін росту. Він необхідний для забезпечення пластичних процесів росту і формування тканин організму, нормальної функції слизових оболонок очей, дихальної та травної систем і сечовивідних шляхів.
Вітамін D (кальциферол) антирахітичний, має важливе значення в мінеральному обміні, особливо в обміні солей кальцію та фосфору.
Вітамін Е (токоферол) антистерильний, характеризується антиоксидними властивостями, сприяє засвоєнню вітаміну А. Його нестача або відсутність порушує утворення статевих гормонів гіпофізу і призводить до неплідності. Вітамін Е міститься в зелених частинах рослин.
Вітамін К (К1 — філохінон, К2 — фарнохінон) — фактор зсідання крові. Його кількість у молоці залежить від наявності в раціоні зелених кормів, сіна конюшини.
В організмі тварин та людей синтезується мікрофлорою кишок.
Вітамін F — комплекс ненасичених карбонових кислот: лінолевої, ліноленової, арахідонової. Ці кислоти значною мірою сприяють прояву фізіологічної дії тіаміну, аскорбінової кислоти, каротину.
Водорозчинні вітаміни.
Вітамін В1 (аневрин, тіамін) бере участь у вуглеводному обміні організму, входячи до складу ферменту карбоксилази. Брак його спричинює у людей поліневрит, а у тварин — порушення функцій нервової системи.
Вітамін В2 (рибофлавін, лактофлавін, С12Н20О6N4) має важливе значення для організму, оскільки входить до складу ферментів, що беруть участь у вуглеводному та білковому обмінах. Сприяє росту тварин, активізує кровотворення, бере участь у процесах відновлення зорового пурпуру. У разі його нестачі порушуються процеси окиснення органічних речовин, припиняється ріст організму та ін.
Вітамін В3 (пантотенова кислота) вперше виділений із дріжджів. Стимулює ріст молочних бактерій та інших мікроорганізмів. Пантотенова кислота входить до складу коферменту А, за участі якого відбувається синтез карбонових кислот, лимонної кислоти, багатьох амінокислот.
Вітамін РР (нікотинова кислота) має важливе значення для організму як складова частина ферментів, що беруть участь у клітинному диханні. Молоко, видоєне взимку, багатше на цей вітамін, ніж видоєне влітку.
Вітамін В6 (піридоксин) входить до складу ферментів, має важливе значення для білкового і ліпідного обміну, синтезується рослинами і багатьма мікроорганізмами.
Вітамін Н (біотин) сприяє росту деяких дріжджів. Поширений у природі, в організмі тварини, людини може бути як у вільному стані, так і в складі активної групи карбоксилаз білків, інтенсивно утворюється плісенями та дріжджами.
Фолієва кислота складається із залишків глютамінової, параамінобензойної кислот та пуринових основ. Синтезується у рослинах, в організмі тварин — мікрофлорою рубця. Міститься як у вільному стані, так і в складі ферментів. Є фактором росту багатьох мікроорганізмів.
Холін є основною складовою частиною фосфатиду лецитину і регулює жировий та білковий обмін в організмі. В молоці холін міститься у складі фосфатиду ліцетину, тому холін є здебільшого в тих молочних продуктах, в яких збереглися жирові кульки. У разі його нестачі розвивається жирове переродження печінки. Холін синтезується рослинами в організмі жуйних тварин і мікроорганізмами.
Вітамін В12 (кобаламін) має високу біологічну активність, містить кобальт, бере участь у процесі обміну речовин, каталізує реакції, пов’язані з утворенням крові, сприяє переходу каротину у вітамін А. Синтезується бактеріями в рубці жуйних.
Вітамін С (аскорбінова кислота, антицинготний вітамін, С6Н8О6) — фактор обміну речовин. Є одним з ланцюгів окисно-відновних ферментних систем. Дуже чутливий до окиснення, руйнується за високої температури (пастеризація руйнує до 30 % вітаміну С, сушіння — до 50 %, згущення — до 30 %) і в лужному середовищі, під дією ультрафіолетових променів. Вітамін синтезується в організмі тварин (мікроорганізмами рубця).
Білки — складні високомолекулярні природні органічні речовини, що складаються з амінокислот, сполучених пептидними зв'язками.
За лежно від складу білки поділяють на дві великі групи: прості, або протеїни, і складні, або протеїди.
Протеїни — це білки, які у своєму складі мають тільки залишки амінокислот, і тому при гідролізі таких білків кінце вими продуктами є лише амінокислоти.
До простих білків на лежать:
1) альбуміни — представниками є овальбумін (білок яйця), лактоальбумін (білок молока), сероальбумін (serum — сироватка крові), лейкозин пшениці, легумелін гороху. Піна, яка утворюється при варінні овочів, кип'ятінні молока, — це в основному денатуровані альбуміни. Ці білки дуже розповсюджені у тваринному і рослинному світі. Вони входять до складу цитоплазми клітин та різних рідин організму — сироватки крові, лімфи, ліквору. У вищих тварин альбуміни становлять основну частину плазми крові (>50 %). Альбуміни входять також до складу продуктів харчування рослинного і тваринного походження — молока, яєць, зерна злакових і бобових культур.
Молекулярна маса альбумінів 35–70 тис. Молекули їх мають еліпсовидну форму, яка більш компактна і симетрична, ніж у глобулінів. Альбуміни належать до гідрофільних білків, вони добре розчиняються у воді і розчинах солей. За хімічним складом альбуміни характеризуються високим вмістом лейцину (15 %), а також значним вмістом сірковмісних амінокислот, лізину, аспарагінової і глутамінової кислот і незначним вмістом гліцину. Деякі альбуміни зовсім не містять цієї амінокислоти (альбумін сироватки крові). Одна з основних функцій альбумінів — регуляція осмотичних процесів. Вміст їх у плазмі крові становить 75— 80 %. Близько 40 % альбумінів входить до складу крові, решта — до складу позаклітинної рідини, м’язів, шкіри, кишок.
Альбуміни виконують важливу роль у транспорті різних речовин, зокрема тих, які погано розчинні у воді. При зниженні вмісту альбумінів (альбумінемії) порушується транспорт ліпідів, зокрема вільних жирних кислот з печінки в периферичні тканини. Альбуміни регулюють також вміст у плазмі іонів Са2+, стероїдних гормонів, триптофану, деяких лікарських препаратів (дикумарину, пеніциліну, аспірину), утворюючи комплекси з цими речовинами.
2) глобуліни — тваринні глобуліни носії імунітету – основа антитіл, відіграють в організмі специфічну захисну роль проти різних інфекційних захворювань; представниками є міозиноген (білок м'язів), фібриноген (білок крові), легумін гороху, фазеодін квасолі, туберин картоплі. Глобуліни, як і альбуміни, досить розповсюджені у складі тваринних і рослинних тканин. Особливо велика кількість їх входить до складу зерна злаків, насіння соняшника, льону, бавовнику та бобових рослин. Широко відомі, наприклад, такі глобуліни, як фазеолін квасолі, легумін гороху, гліцидин сої. У тваринних тканинах найбільш розповсюдженими є лактоглобулін молока, фібриноген крові тощо.
Глобуліни більш грубодисперсні і менш гідрофільні, ніж альбуміни, що пояснюється меншою стійкістю їх розчинів. За хімічним складом глобуліни дещо відрізняються від альбумінів — містять більше гліцину (~5 %) і меншу кількість сірковмісних амінокислот. Співвідношення між альбумінами і глобулінами в організмі людини і тварин завжди є важливою характеристикою його фізіологічного стану; воно знаходиться у визначених межах і має назву альбумін-глобулінового коефіцієнту. Для здорового організму альбумін-глобуліновий коефіцієнт (А/Г-коефіцієнт) дорівнює 1,7—2,3.
3) глютеліни — представниками є глютелін пшениці, жита і кукурудзи, оризенін рису, глютелін пшениці утворює клейковину тіста. Глутеліни, як і проламіни,— білки рослинного походження, значна кількість їх міститься в зелених частинах рослин та насінні. Характерною особливістю білків є те, що до їх складу входить велика кількість глутамінової кислоти і лізину. Ці білки погано розчинні у воді і добре розчинні в розбавлених розчинах лугів. Молекулярна маса їх коливається в досить широких межах.
4) гістони - гістони, як і протаміни, містяться в паренхіматозних тканинах багатих ядрами,— печінці, селезінці, нирках, зобній залозі. Значна кількість гістонів міститься також у рослинах. Гістони теж містять велику кількість діаміномонокарбонових кислот, хоча і значно менше, ніж протаміни. Так, до їх складу входить у середньому 26 % аргініну, 8—10 % лізину, що зумовлює лужний характер. Залежно від складу амінокислот (вмісту лізину і гістидину) гістони поділяють на п’ять фракцій.
Основна маса гістонів входить до складу хромосом ядер клітин, утворюючи комплексну сполуку з ДНК — нуклеогістон. Вважають, що гістони відіграють важливу роль у стабілізації структури ДНК. Певну роль дані білки відіграють також у процесах синтезу білків оскільки вони входять до складу дезоксирибонуклеотидів ядра.
5) проламіни — представниками є гліадин пшениці й жита, гордеїн ячменю, зеїн кукуруд зи, авенін вівса, разом з глютеїнами при замішуванні пшеничного борошна з водою утворюють клейковину тіста, завдяки чому тісто стає еластичним і може утримувати гази, що утворюються під час бродіння. Ця група простих білків досить розповсюджена у рослинному світі. Вони входять до складу насіння злакових культур. Представниками їх є гліадин пшениці, орозеїн рису, гордеїн ячменю, зеїн кукурудзи, авенін вівса тощо. Назва «проламіни» була запропонована в зв’язку з тим, що до їх складу входить значна кількість проліну. Крім проліну проламіни містять також глутамінову кислоту і незначну кількість інших амінокислот. Для проламінів характерним є те, що вони зовсім не містять лізину.
Компонентний склад проламінів (гліадину) генетично детермінований і визначає сорт рослин. Для виділення проламінів їх екстрагують із подрібнених тканин 70 %-м розчином спирту, який потім відганяють під вакуумом, а в’язку масу розчиняють у спирті і добавляють подвійний об’єм ацетону. Проламіни при цьому випадають в осад, який відокремлюють і висушують.
6) про таміни - це група простих білків з характерним складом амінокислот. Вони відзначаються високим вмістом діаміномонокарбонових кислот, тому розчини їх мають лужні властивості. Ці білки добре розчиняються у воді і не осаджуються при кип’ятінні.
Значна кількість протамінів входить до складу паренхіматозних органів та залоз внутрішньої секреції, які містять велику кількість ядерної речовини. У ядрах протаміни утворюють нуклопротеїдні комплекси. До протамінів належить клумін, що міститься у спермі (молоках) оселедців. Його молекулярна маса 5000, він має різко виражені лужні властивості. Поліпептидний ланцюг цього білка містить 30 залишків амінокислот, із них 21 залишок аргініну, решта припадає на аланін, валін, пролін, серин. Іншим представником протамінів єсальмін, виділений із молоків сьомги. Він також містить у своєму складі в основному аргінін, пролін, валін, серин і не містить інших амінокислот.
7) кератини — містяться в нігтях, копитах, волоссі, шкірі, не перетравлюються травними соками. Кератин входить до складу сполучної і покривної тканин, волосся, пір’я, рогів. У складі його молекул міститься велика кількість поперечних дисульфідних зв’язків, що зумовлює його значну міцність і стійкість проти дії різних факторів. Зокрема, кератин не розчиняється у воді, кислотах і лугах, розчинах солей, органічних розчинах.
Якщо число дисульфідних зв’язків зменшується при відновленні (обробці сульфідами) або гідролізі, то розчинність кератину збільшується і він перетворюється на кератеїн. На цьому ґрунтується видалення волосяного покриву при обробці шкур. Цей процес має зворотний характер, оскільки сульфгідрильні групи легко перетворюються на дисульфідні. Крім міцних дисульфідних зв’язків у молекулі кератину містяться також водневі та іонні зв’язки, які легко руйнуються при нагріванні і молекула білка скорочується у поздовжньому напрямку, тобто відбувається зсідання поліпептидних молекул у клубок.
8) колагени — містяться в сухожиллях, хрящах, шкірі, лусці риб, в киплячій воді переходять в желатини, близько 50 % тваринних білків. волокнистий фібрилярний білок. Він становить значну частину білків організму (~25 %) І виконує досить важливу структурну функцію. Він є основним компонентом хрящів, сухожилля, зв’язок, шкіри, кісток. При тривалому кип’ятінні у воді колаген гідролізує, утворюючи желатину, яка при охолодженні переходить у гель, що використовується у медицині і харчовій промисловості. Для колагену досить характерним є амінокислотний склад — він містить велику кількість проліну, гліцину, а також оксипроліну та оксилізину, яких немає у складі інших білків, і зовсім не містить сірковмісних амінокислот та метіоніну. Встановлено, що колаген утворюється із проколагену, причому цей процес проходить за участю вітаміну С. Молекули колагену мають витягнуту ниткоподібну форму.
10) еластини — містяться в сухожиллях, зв’язках артерій. Еластин входить до складу тканин, які виконують структурну функцію. З нього побудовано внутрішні оболонки судин — артерій і вен. До складу поліпептидного ланцюга еластину входить велика кількість гліцину, проліну, валіну і лейцину. Він не містить сірковмісних і ароматичних амінокислот, а також оксилізину і метіоніну. На відміну від колагену, еластин при кип’ятінні не утворює желатини. Після тривалої кулінарної обробки він може частково розщеплюватися гідролітичними ферментами і частково засвоюватися організмом. Еластин можна виділити із сполучної тканини при лужному гідролізі або нагріванні. Нативні витки еластину побудовано з відносно невеликих молекул, сполучених у волокнисті тяжі за допомогою жорстких поперечних зшивок.
11) міозини — білки м’язової тканини.
Протеїди — це білки, які в своєму складі, крім амінокис лот, мають ще яку-небудь. небілкову групу, котра називається простатичною. Складні білки класифікують залежно від хімічної природи присутнього в їх складі небілкового компонента, так званої простеичної (грец. «простетос» - додатковий) групи.
До складних білків (протеїдів) належать:
1. фосфопротеїди,
2. глікопротеїди - до складу глікопротеїдів входить вуглеводний компонент. Ці білки присутні у всіх тканинах тварин, рослин і мікроорганізмів. Глікопротеїдами є білки слини, багато білки крові, структурні білки клітинних мембран, білки деяких рослинних слизів тощо.
3. ліпопротеїди – забезпечують транспортування ліпідів та жиророзчинних вітамінів. Ліпопротеїди являють собою складні білково-ліпідні комплекси. Ці білки широко представлені в клітці. Наприклад, вони складають структурну основу клітинних мембран.
4. хромопротеїди - пофарбовані білки називаються хромопротєїдами (грец. «хрому» - колір). До їх складу в якості небілкового компонента можуть входити іони металів: містять залізо гемоглобін і міоглобін мають червоне забарвлення. Флавопротеїди (лат. «флавус» - жовтий), що володіють жовтим забарвленням, містять вітамін В2.
5. нуклеопротеїди - складні білки, що у центральних біологічних процесах, складових основу функціонування всіх живих організмів. Небілковими компонентами цієї найважливішої групи складних білків є нуклеїнові кислоти.
6. металопротеїди.
Білки — це незамінні компоненти раціону, без яких неможливе життя, ріст і розвиток організму.
В організмі людини білків міститься в середньому 20% від маси тіла, а в перерахунку на сухі речовини — 44%, в тому числі: 30% біл ків містяться у м'язах; близько 20% — у кістках і сухожиллях; біля 10% — у шкірі. Протягом 5-6 місяців відбувається повна заміна влас них білків тіла людини.
Роль білків в організмі надзвичайно велика. З білками пов’язані основні прояви життя, їх не можливо замінити іншими речовинами. Білки належать до незамінних (ессенціальних) речовин, що зумовлено їхніми фізіологічними функціями. Тому зараз розглянемо які ж функції вони виконують в організмі людини.
Функції білків:
1. Пластична (будівельна) — білки є основним незамінним матеріалом для утворення власного специфі чного білка в організмі, завдяки чому відбувається ріст і розвиток дитячого організму та відновлення клітин, що зносилися
2. Енергетична — при спалюванні 1 г білка в організмі виділяється 4 ккал тепла (17 кДж). Але використання білків у цьому напрямі відбувається тільки у випадку нестачі основних джерел енергії (жирів і вуглеводів) або коли їх спожито набагато більше, ніж потрібно для пластичних чи інших цілей.
3. Каталітична — усі ферменти є простими або складними білками. Отже, практично всі біохімічні реакції в організмі людини каталізуються білками-ферментами.
4. Моторна — будь-які форми руху в живому організмі (рух м’язів, рух протоплазми в клітині тощо здійснюється білковими структурами клітин.
5. Транспортна — гемоглобін (білок еритроцитів крові) транспортує кисень від легень до органів і тканин, альбумін (білок сироватки крові) транспортує жирні кислоти, особливі білки — переносники здійснюють транспорт багатьох речовин через клітинні мембрани.
6. Захисна — найважливіші чинники імунітету — антитіла — білки (гамма-глобуліни). Від надмірної втрати крові рятує перетворення фібриногену (білка сироватки крові). А перетворення здійснюються з участю білка тромбіну. Внутрішні стінки стравоходу і шлунка вкриті захисним шаром слизових білків — муцинів. Основу шкіри, що захищає нас від багатьох зовнішніх факторів, становить білок колаген.
7. Гормональна — ряд гормонів за своєю будовою належить до білків (інсулін) або до пептидів (вазопресин, окситоцин).
8. Запасна (резервна) — деякі живі організми здатні утворювати запасні відкладення білків — овоальбумін яєць, казеїн молока, білки насіння рослин). Але в організмі людини практично немає резерву білка. Але є ендогенні білки: білки-ферменти, білки з відмерлих клітин, за рахунок яких забезпечується мінімальна потреба організму у білках.
9. Опірна — сухожилля, суглоби, кістки скелета, що виконують в організмі людини опірну функцію, здебільшого є білками.
10. Рецепторна — багато білків (глікопротеїди, лектини) виконують функцію пізнання та приєднання окремих речовин.
11. Когенетична — білки не є генетичним матеріалом, але в складі нуклеопротеїдів допомагають нуклеїновим кислотам реалізувати здатність до перенесення спадкових рис.
Нагромадження і накопичення білків в органі змі дорослих людей не відбувається, а також не відбувається їх утворення з інших речовин, що всмокталися в травному каналі, тому їжа є єдиним джерелом їх надходження до організму. Дефіцит і надлишок білка у харчовому раціоні негативно впливає на функціонування організму.
Нестача білків в харчуванні призводить до затримки росту та розумового розвитку дітей, зниження опірності організму, порушення обміну жирів, вітамінів, процесів травлення, кровотворення, діяльності нервової та ендокринної систем. Білкова недостатність виникає також при незбалансованому харчуванні.
При надлишку білків у раціоні в організмі відбувається розпад амінокислот до аміаку, вуглекислого газу і води. Аміак токсичний і повинен знешкоджуватися у печінці, отже його надлишок буде перенавантажувати печінку. Крім того, надлишок білків у їжі сприяє розвиткові у травному каналі гнилісної мікрофлори, токсичні метаболіти якої (фенол, крезол, індол, скатол тощо) надходять у кров і теж потребують знешкодження — а це додаткове навантаження на печінку і нирки. Крім того, розвиток гнилісної мікрофлори призводить до прискорення старіння організму.
Харчова (біологічна) цінність білків визначається збалансованістю амінокислотного складу за вмістом незамінних амінокислот. У цю групу входять амінокислоти, які не синтезуються в організмі людини. До незамінних амінокислот відносять амінокислоти: валін, лейцин, ізолейцин, фенілаланін, лізин, треонін, метіонін, триптофан. Амінокислоти аргінін і гістидин відносяться до частково замінним, так як вони повільно синтезуються організмом людини. Відсутність в їжі однієї або декількох незамінних амінокислот призводить до порушення діяльності центральної нервової системи, зупиняють ріст і розвиток організму, до неповного засвоєнню інших амінокислот. Біологічна цінність білків розраховується за амінокислотним скором (а.с.). Амінокислотний скор виражається у відсотках, які представляють відношення вмісту незамінної амінокислоти в дослідному білку продукту до її кількості в еталонному білку. Амінокислотний склад еталонного білка збалансований і ідеально відповідає потребам людини в кожній незамінною амінокислоти. Амінокислота, скор якої має найнижче значення, називається першою лімітуючою амінокислотою. Наприклад, у білку пшениці лімітуючою є амінокислота лізин, в кукурудзі - метіонін, в картоплі і бобових культурах лімітуючими є метіонін і цистин – це сірковмісні амінокислоти.
Тваринні і рослинні білки відрізняються за харчовою (біологічною) цінністю. Амінокислотний склад тваринних білків близький до амінокислотного складу білків людини, тому тваринні білки є повноцінними. Білки рослинні містять знижений вміст лізину, триптофану, треоніну, метіоніну, цистину.
Харчова (біологічна) цінність білків визначається ступенем їх засвоєння в організмі людини. Тваринні білки мають біліше високу ступінь засвоюваності, ніж рослинні. З тваринних білків в кишечнику всмоктується 90% амінокислот, а з рослинних 60 - 80%. У порядку убування швидкості засвоєння білків продукти розташовуються в такій послідовності:
риба> молочні продукти> м'ясо> хліб> крупи
Однією з причин низької засвоюваності рослинних білків є їх взаємодія з полісахаридами, які ускладнюють доступ травних ферментів до поліпептидів.
При нестачі в їжі вуглеводів і ліпідів вимоги до білка дещо змінюється. Поряд з біологічною роллю білок починає виконувати енергетичну функцію. При засвоєнні 1 грама білка виділяється 4 ккал енергії. При надмірному споживанні білка виникає небезпека синтезу ліпідів і ожиріння організму.
Добова потреба дорослої людини в білках становить 5 г на 1 кг маси тіла або 70 - 100 г на добу. На частку білків тваринного походження має припадати 55% і рослинного походження 45% від добового раціону людини.
По своєму хімічному складу білки — високомолекулярні природні полімери, побудовані із залишків амінокислот, сполучених амідним (пептидним) зв'язком. Амінокислотний склад білків неоднаковий і є важливою характеристикою кожного білка. Білки можуть різнитися довжиною поліпептидного ланцюга, числом кожної з 20-ти амінокислот, присутніх у полімерному ланцюзі, та порядком їх чередування. Число ймовірних амінокислотних послідовностей практично невичерпне. Із 20-ти амінокислот, що містять N амінокислотних залишків, можливо побудувати 20N різних пептидів. Загальна формула амінокислот зображена на рисунку.
Амінокислоти в білках ковалентно з'єднані між собою пептидними зв'язками, утвореними карбоксильною групою однієї амінокислоти і аміногрупою іншої:
Білкова молекула може складатися з одного або кількох поліпептидних ланцюгів, що містять від 2—3 десятків до декількох сотень амінокислотних залишків кожен. Якщо кількість амінокислотних фрагментів не перевищує сто, то утворений полімер називається пептидом.
Назви амінокислот походять від назв відповідних кислот із додаванням префікса аміно-: амінооцтова, аміномасляна тощо. Також застосовуються тривіальні назви, наприклад амінооцтова кислота називається гліцином.
Існують різні підходи до класифікації амінокислот.
За лежно від кількості аміно- і карбоксильних груп у молекулі амі нокислоти поділяють:
моноаміномонокарбонові кислоти — містять у своєму складі одну групу NН2 та одну групу СООН, їх ще називають нейтральні амінокислоти. До цієї групи амінокислот належать: валін, аланін, гліцин, метіонін, лейцин, ізолейцин;
моноамінодикарбонові кислоти — містять у своєму складі одну групу NН2 та дві групи СООН, їх ще називають кислі амінокислоти. До цієї групи амінокислот належать: аспарагінова кислота, глютамінова кислота;
диаміномонокарбонові — містять у своєму складі дві групи NН2 та одну групу СООН, їх ще називають основні амінокислоти. До цієї групи амінокислот належать: лізин, аргінін, орнітин;
диамінодикарбонові — містять у своєму складі дві групи NН2 та дві групи СООН. До цієї групи відносять цистин.
Залежно від характеру вуглеводневого залишку амінокислоти поділяють на:
аліфатичні (ациклічні);
ароматичні;
гетероциклічні.
Більшість амінокислот має ациклічну структуру.
Залежно від розміщення аміногрупи відносно карбоксильної групи в головному ланцюзі амінокислоти поділяють на:
α–амінокислоти,
β–амінокислоти,
γ–амінокислоти і т. д. до ω–амінокислот (у молекулах ω–амінокислот карбоксильна і аміногрупа розміщені на протилежних кінцях карбонового ланцюга).
Залежно від фізіологічних функцій та здатності синтезуватися в організмі амінокислоти поділяють на:
замінні — можуть утворюватися в організмі людини внаслідок процесів взаємного перетворення. До замінних амінокислот належать глютамінова кислота, цистин, цистеїн, пролін, тощо).
незамінні — не утворюються в організмі людини, тому повинні надходити з продуктами харчування. Налічується 10 амінокислот, серед яких для дорослих 8. До НАК належать: лізин, лейцин, ізолейцин, валін, метіонін, триптофан, фенілаланін, треонін і ще 2 для дітей – гістидин і аргінін.
У білків розрізняють чотири рівні структурної організації – первинну, вторинну, третинну й четвертинну.
Первинна: певна послідовність амінокислот, зв’язаних пептидними зв’язками. Це поліпептидний ланцюг.
Вторинна: просторова конфігурація поліпептидного ланцюга. Існує у вигляді альфа-спіралі, спіраль право закручена вправо відносно своєї осі (спіраль утримується за рахунок водневих зв’язків, це зв’язок між воднем та киснем), та бета-складчастої структури – виникає, коли поліпептидні ланцюги складаються у пачки.
Третинна: це структура, яка виникає, коли поліпептидні ланцюги укладаються, утворюючи структуру близьку до сферичної. В утворені приймають участь такі зв’язки:
а) водневі зв’язки
б) пептидні зв’язки
в) дисульфідні зв’язки (міцні зв’язки, -S-S)
г) йонні зв’язки
д)гідрофобна взаємодія
Четвертинна: характерна для тих білків, молекули яких складаються з двох, чотирьох, і більше поліпептидних ланцюгів. Четвертинну структуру має гемоглобін, який складається з 4 поліпептидних ланцюгів. Для четвертинної структури характерні ті ж зв’язки, що і для третинної структури.
Білки, що надходять з харчовими продуктами у травний канал, розщеплюються там поступово до амінокислот. Амінокислоти всмоктуються слизовою оболонкою кишечнику, надходять у ворітну вену, печінку, а потім розносяться до всіх інших органів й тканин і використовуються для синтезу білків організму людини, а зайві розщеплюються до аміаку, вуглекислого газу і води та інших речовин, виділяючи при цьому енергію
Із 20 амінокислот, що входять до складу білків, 8 (10) в організмі не синтезуються, і можуть надійти до нього тільки з їжею. Називаються такі кислоти незамінними або есенціальними.
Біологічно цінними ( тобто повноцінними) вважаються тільки ті білки, у яких є всі есенціальні амінокислоти, причому у певних співвідношеннях.
Комітет із харчування та сільського господарства при ООН (ФАО) запропонував стандарти збалансованості незамінних амінокислот для людей, які ростуть, та для людей у вікових періодах, коли процеси росту припиняються (табл.1).
Одним з найрозповсюдженіших методів визначення біологічної цінності білків є метод визначення амінокислотного СКОРу – тобто, визначення у відсотках відношення кількості незамінної амінокислоти у певному білку (мг/1г чи г/100 г білку) до кількості цієї ж амінокислоти в ідеальному (стандартному) білку. Нині спеціалісти з Харкова пропонують цей показник називати АКЧ – амінокислотне число.
Ідеальним вважається білок курячого яйця.
Всі амінокислоти, СКОР яких менше 100 %, вважаються лімітованими. У більшості випадків достатньо врахувати три перші лімітовані амінокислоти, щоб визначити, які продукти необхідно додавати в раціон, щоб компенсувати дефіцит лімітованих АК.
Засвоюваність білків, %: тваринних – 97; злакових – 85; бобових – 78; овочів і плодів – 83...85. Загальна середня засвоюваність – 92 %.
Думка про те, що біологічна цінність білків визначається тільки їх амінокислотним складом і доступністю амінокислот не завжди підтверджується.
Властивості білків визначаються хімічним складом, розмірами і формою молекули
Фізико-хімічні властивості білків:
1. Розчинність — більшість білків розчиняється у воді. Розчинність білків супроводжується їх гідратацією й набуханням. Деякі білки (глобуліни) у воді нерозчинні, але розчинні при додаванні розчинів нейтральних солей. При додаванні солей до розчинів деяких інших білків розчинність білків знижується, і вони випадають в осад. Цей процес має назву висолюванням. висолювання має зворотній характер – при видаленні з розчину йонів солі білок знову переходить у розчин.
2. Амфотерність — зумовлена присутністю в молекулі амінокислоти (а отже, в молекулі білка) двох функ ціональних груп: аміногрупи, яка надає білку лужних властиво стей (проявляються у кислому середовищі), і карбоксильної групи, яка є носієм кислотних властивостей (проявляються у лужному середовищі). Для білка існує таке значення рН середовища, при якому загальний позитивний заряд врівноважується із загальним негативним (загальний сумарний заряд молекули дорівнює нулю), при цьому білок випадає в осад. Таке значення рН називається ізоелектричною точкою білка. Різні білки мають різну ізоелектричну точку (ІЕТ). Так, ІЕТ для гемоглобуліну — 6,7, казеїну молока — 4,6, пепсину — 2,75. Знання цієї властивості допомагає цілеспрямовано вести технологічні процеси в ряді галузей харчової промисловості. Наприклад, при виробництві сиру необхідно викликати дена турацію головного білка молока казеїну, ІЕТ якого 4,6. Для цього знижують рН молока завдяки молочній кислоті, що ут ворюється при молочнокислому бродінні.
3. Гідрофільність білків зумовлена наявністю заряду білкової молекули (за рахунок іонізації бокових радикалів амінокислот) та “гідратної оболонки” (орієнтованих навколо заряджених груп диполів молекули води). Наявність заряду та гідратної оболонки – два основних фактори стабілізації білків у розчині. Білки можуть вбирати до 300% води порівняно зі своєю сухою масою. Вода фіксується силовим полем полярних груп (СОО―, NH3+, ОН~, тощо) кількома шарами. У більшості харчових продуктів білки перебувають у набух лому стані. З цим зв'язана твердість, еластичність, пружність та інші структурні властивості м'яса, тіста, сиру, м'ясного і рибного фаршу. Найменшу здатність до набухання проявляють білки в ізоелектричному стані. Деякі білки можуть набухати безмежно, тобто розчиняються. Розчинність білків залежить від співвідно шення полярних і неполярних груп, а також їхнього взаємного розташування в молекулі. Деякі білки з часом втрачають свою здатність розчинятися. Ось чому після тривалого зберіган ня бобові та макарони погано набухають у воді.
4. Денатурація білка — це внутрішня перебудова молекули, яка не пов'язана з порушен ням пептидних зв'язків. Внаслідок такої перебудови порушуєть ся унікальне розміщення і форма пептидних ланцюгів. Таким чином, при денатурації порушується четвертинний, третинний і вторинний рівні структури білка, і, як наслідок, змінюються його властивості. Денатурація може бути зворотньою і незворотньою. При зворотній денатурації білки відновлюють свої властивості, коли припиняється вплив денатуруючого фактора. При зворотній денатурації відновлюється здатність білків до на брякання. Вона спостерігається при впливі солей, кислот, цу кру, частково при сушінні. Багато в чому це залежить від кон центрації речовин, що викликають денатурацію, тривалості їх дії. При недовготривалій дії денатуруючого агента білок можна повернути в попередній, нативний стан. Цей процес має назву ренатурації, або пептизації. При незворотній денатурації нативні властивості білка (здатність розчинятися у воді, розчинах солей і спиртів, зниження здатності до набрякання, тощо) втрачаються.
5. Гідроліз білків — це процес розпаду молекул білка за участю води до поліпептидів, пептидів і вільних амінокислот. Гідроліз білків супроводжується розривом пептидних зв'язків, тобто порушенням первинної структури. Продукти гідролі зу легше розчиняються у воді, ніж самі білки, можуть надавати харчовим продуктам своєрідного смаку.
Під час зберігання продуктів гідроліз білків призводить до погіршення якості м'яса, риби, сирів та інших товарів.
6. Гниття — це глибокий розпад білків під впливом мікро організмів з виділенням аміаку, сірководню, індолу, скатолу, мер каптанів. Харчові продукти, білки яких почали гнити, не тільки непридатні для їжі, а й небезпечні для здоров'я людини.
Основні технологічні властивості білків.
Розчинність та гідратація
Гідратація — процес зв’язування води сухими речовинами або структурою продукту. Розчинність білків або білковмісних речовин також є різновидом гідратації, але розчини як харчова система з певними характеристиками, не охоплюють увесь спектр білкових речовин, їх агрегатний та колоїдний стан, які здатні до гідратації.
Ступінь гідратації (г води гідратації/г білка) різна. Залежно від співвідношення біополімеру і води, а також від функціонального стану біополімеру, вода, яка бере участь у гідратації, відносно до біополімеру може бути охарактеризована як вільна або зв’язана, або одночасно зв'язана у певній частині та вільна в іншій частині.
Піноутворення та емульгування.
Важлива функціональна властивість — здатність стабілізувати дисперсні системи (емульсії, суспензії). Білки широко використовують для одержання стабільних харчових емульсій і пін (морозиво, креми, кондитерські вироби). В таких дисперсних системах білки відіграють подвійну функцію — емульгаторів (за рахунок поверхневої активності) та стабілізаторів (збільшують в'язкість дисперсійного середовища).
Піноутворююча здатність різна для різних білків. Сироватковий альбумін добре утворює піни, яєчний альбумін гірше. В той же час яєчний білок, який є сумішшю протеїнів, збивається особливо добре. У цьому випадку для полегшення утворення піни необхідні глобуліни. Овамуцін стабілізує піну, яєчний альбумін і кональбумін дозволяють утримати її під час термічної коагуляції. Білки стабілізують піни шляхом формування гнучкої, щільної плівки навколо бульбашок газу. Під час взаємодії білки адсорбуються на поверхні за допомогою гідрофобних частин, це супроводжується частковим розгортанням молекули (поверхнева денатурація). Піни руйнуються тому що великі бульбашки газу ростуть за рахунок більш дрібних бульбашок. Плівка білка протидіє цьому. Тому стабільність піни залежить від міцності білкової плівки і її проникності для газів. Загалом, ідеальний піноутворюючий і піностабілізуючий білок характеризується низькою молекулярною вагою, високою гідрофобністю поверхні, гарною розчинністю, невеликим чистим заряд і легко піддається денатурації.
Піни, стабілізовані білками, руйнуються ліпідами, органічними розчинниками, наприклад, вищими спиртами, які за своєю гідрофобності витісняють білки з поверхні газових бульбашок, проте самі не в змозі формувати стабільні плівки. Навіть низькі концентрації яєчного жовтка, наприклад, запобігають піноутвореиню яєчного білка.
Емульсії — дисперсні системи, які складаються з однією або більше незмішуваних рідин. Вони стабілізуються емульгаторами, сполуками, які утворюють поверхневі плівки, і, таким чином, запобігають розшаровуванню рідин. З-за їх амфолітної природи, білки можуть стабілізувати емульсії жиру у воді, наприклад, молоко. Цю властивість використовують у великих масштабах при виробництві харчових продуктів.
Гелеутворення.
Гелі це дисперсні системи, що складаються принаймні з двох компонентів, один з яких утворює безперервну тривимірну макромолекулярну сітку, яка виступає в ролі каркасу, порожнечі в якій заповнені низькомолекулярним розчинником шар середовищем.
Прикладом полімерної сітки є желатин. Формування тривимірної сітки здійснюється через агрегування неупорядкованих волокнистих молекул в частково впорядковані структури, наприклад утворюється подвійна спіраль. Характерним для гелів є низькі концентрації полімеру (~1 %), а також прозорість і ніжність текстури. Причиною гелеутворення може бути певне значення рН, додавання певних іонів, або нагрівання/охолодження. Оскільки агрегування відбувається в основному через внутрішньо- молекулярні водневі зв'язки, які легко руйнуються при нагріванні, полімерні сітки термооборотні, тобто гелі формуються коли розчин остигає, і вони плавляться знову, коли він нагрівається.
Ліпіди - це група органічних речовин, що не розчиняються у воді і характеризуються різною розчинністю в органічних розчинниках.
Ліпідам властиві різноманітні функції:
В організмі людини жир перебуває у двох видах: структурному (протоплазматичному) та резервному (в жирових депо - під шкірою, в черевній порожнині та навколо нирок). У структурному жирі постійно відбувається синтез та розпад, він є джерелом оновлення внутрішньоклітинного структурного жиру.
У ротовій порожнині жири не розщеплюються. Шлункова ліпаза розщеплює лише емульговані жири (жир молока). В основному перетравлення жирів відбувається в тонкому кишечнику. Після перетравлення жирної їжі в тонкому кишечнику можна виявити жирні кислоти, гліцерин. а також солі жирних кислот (мила) і суміш моно-, ди-, і тригліцеридів.
Потреба в ліпідах залежить від віку, статі, рівня добових енерговитрат. В середньому добова потреба дорослої здорової людини в жирах становить 80 – 100 г. Ця норма містить не тільки вершкове масло та олію, але й жири м’яса, риби, сиру, молока, кондитерських виробів (жири, які в них містяться називаються невидимими). У раціоні має міститися 25 – 30 г непрогрітої олії і в такому самому вигляді 30 – 35 г вершкового масла або відповідної за вмістом жиру кількості сметании, вершків.
За рахунок жирів повинно забезпечуватись близько 30% добової енергетичної цінності раціону.
Основним джерелом тваринних жирів є свиняче сало (містить 90…92 % жиру), ковбаси (20…40 % ), сметана (15…30 %), сири (15…30 %), птиця, печінка, кондитерські вироби (шоколад, какао, тістечка). Тваринні жири, як правило, тверді, за винятком риб’ячого жиру. Основним джерелом рослинних жирів є рослинні олії ( 99,9 % жиру), горіхи (53…65 %), крупи: вівсяна (6,1 %), гречана (3,1 %). Рослинні жири, навпаки, рідкі, за винятком кокосового і пальмового масла.
Недостатнє надходження жиру призводить до порушення функціонування центральної нервової системи (ЦНС), послаблення імунологічних механізмів, змін стану шкіряного покриття, стану нирок і зору, призводить до скорочення тривалості життя.
А надлишкова кількість жиру в раціоні харчування призводить до ожиріння, атеросклерозу і жовчнокам’яної хвороби.
За хімічним складом та фізико-хімічними властивостями ліпіди ділять на три групи:
прості ліпіди – ліпіди, які побудовані із залишків спиртів та вищих жирних кислот – найпоширеніші нейтральні жири, стериди, воски, ( воски – це складні сполуки, які містять вищі спирти жирного ряду – містять від 24 до 34 атомів вуглецю – і вищі жирні кислоти);
складні ліпіди – ліпіди, які характеризуються наявністю в молекулі, окрім спиртів та вищих жирних кислот, фосфорної або сірчаної кислоти, азотистих речовин, вуглеводів та деяких інших компонентів. Основні представники складних ліпідів: фосфоліпіди, гліколіпіди;
похідні ліпідів – каротини, окремі жиророзчинні вітаміни, жирні кислоти, вищі спирти.
Консистенція жирів в основному визнається типом кислотних залишків, що входять до його складу. У складі твердих жирів переважають насичені жирні кислоти, а рідких (олії) — ненасичені жирні кислоти.
Ненасичені жирні кислоти мають рідку консистенцію (виняток – кокосова олія), містяться у рослинних продуктах, їх ще називають оліями. До ненасичених жирних кислот належать лінолева (родини ω6), ліноленова (родини ω3) жирні кислоти, які містять від 1 до 3 подвійних зв’язків і арахідонова жирна кислота, яка яка містить 4 подвійних зв’язків, міститься у тваринному жирі. У жирах риб та морських тварин знайдені кислоти з 5—6 подвійними зв’язками. Ненасичені кислоти природних олій та жирів частіш за все мають цис-конфігурацію, тобто замісники розташовані по один бік від площини, у якій лежить подвійний зв’язок.
До насичених жирних кислот належать масляна, капронова, каприлова, пальмітинова, стеаринова, арахінова, тощо. У насичених жирних кислот усі валентності зайняті (насичені), тому вони не здатні до реакцій приєднання. Насичені жирні кислоти мають мазеподібну, тверду консистенцію, виняток становить риб’ячий жир, який має рідку консистенцію. Насичені жирні кислоти поширені переважно у складі тваринних жирів, які переважно містяться в м'ясі, свинині, вершковому маслі, молоці і всіх молочних продуктах, а також в деяких сортах сиру, курячий жир, яйця, масло вершкове, масло какао.
Жири тваринні являють собою суміш ацилгліцеринів вищих жирних кислот та супутніх їм речовин, що їх видобувають з тваринної сировини. До неї належать продукти переробки м’яса таких тварин: свині, корови, вівці, коні, деякі птахи, гуси, качки, кури, деякі промислові риби та морські ссавці (кити, кашолоти, та інші). За консистенцією тваринні жири поділяються на тверді і рідкі. За цільовим призначенням їх можна поділити на харчові, медичні, кормові (ветеринарні) і технічні. Тверді жири містяться в тканинах наземних ссавців і птахів. Рідкі жири містяться в тканинах риб і деяких морських ссавців. Слід сказати, що зараз в Україні виробництво риб’ячого жиру та жиру морських ссавців дуже обмежено, і якщо вони виробляються, то головним чином для технічних цілей. Тваринні жири топлені виробляються наступних видів: свинячий, яловичий, баранячий, кінський, кістковий, збірний; в меншій кількості виробляються гусячий, качковий, курячий жири. Але в останні роки виробництво усіх тваринних жирів з різних причин (головним чином економічних та організаційних) суттєво скоротилося.
З точки зору харчової цінності тваринні жири, за виключенням деяких риб’ячих, поступаються більшості рослинних жирів. Це пов’язано з їх хімічним складом і перш за все жирнокислотним. Так для більшості цих жирів вміст поліненасичених жирних кислот (ще їх звуть вітаміном F) незначний. Максимальний їх вміст спостерігається у свинячому жирі, але і в ньому він ледь досягає 10%. Сума насичених жирних кислот, головним чином стеаринової і пальмітинової досягає 50% і більше, загального вмісту речовин жирів. Це однак не означає, що тваринні жири малоцінний продукт харчування. Так, як вже згадувалося, при характеристиці жирів взагалі, згідно з рекомендаціями медиків-диєтологів, в жировому раціоні людини тваринні жири повинні складати близько двох третин усіх жирів. Ці жири, як і рослині жири, мають високу енергетичну цінність. Крім того, невеликий вміст поліненасичених жирних кислот, які швидко окислюються дозволяє підтримувати в клітинах організму належний окислювально-відновлювальний баланс. Сфери застосування тваринних жирів досить різноманітні. Харчові тваринні жири головним чином використовують як кулінарні жири, а також при виробництві м’ясних і деяких інших консервів, при виробництві ковбаси і кондитерських виробів. В незначній кількості ці жири застосовуються при виробництві маргаринової продукції. Велика доля тваринних жирів використовується при виробництві високоякісного туалетного мила, деяких косметичних кремів, як складова частина деяких видів комбикормів, при виробництві жирних кислот, мастильних матеріалів та в деяких інших галузях техніки у значно менших обсягах.
Фізико-хімічні і споживчі властивості тваринних жирів визначаються не тільки їх походженням (мається на увазі з яких тварин видобувають ці жири), але і якістю сировини, способом виробництва та іншими причинами.
До маргаринової продукції належать власне маргарини та кондитерські, кулінарні і хлібопекарні жири.
В наш час більшість твердих жирів, що використовуються в виробнтцтві маргаринової продукції, отримують шляхом каталітичного гідрування та переетерифікації рідких жирів. Розглянемо більш детально процеси гідрування та переетерифікації, як такі, що у значній мірі визначають якісні показники маргаринової продукції.
Модифіковані жири – це тверді (як правило)жири, які одержують шляхом гідрогенізації, переетерифікації, фракціонування або послідовним поєднанням цих методів, маючи на меті одержати жири з бажаними властивостями.
Переетерифіковані жири зараз в Україні виробляються в обмеженій кількості (на двох підприємствах), але можливості для виробництва таких жирів у більших маштабах є, беручи до уваги їх корисні якості, можна сподіватися, що таке виробництво незабаром буде суттєво збільшено, в зв’зку з деякими важливими перевагами процесу переетеріфікації. До таких переваг належить можливість одержувати пластичні суміші ацилгліцеринів різної консистенції. Структуроутворюючими компонентами таких преетеріфікованих жирів є триацилгліцерини, в молекулах яких містяться насичені та неізомерізовані ненасичені кислоти. Сфера використання цих жирів – це і м׳які кондитерські жири, це і одержання високоякісних пластичних м’яких та брускових бутербродних маргаринів. Такі маргарини мають більш високу біологічну цінність і тому можуть використовуваться для дитячого та дієтичного харчування. За допомогою переетеріфікованих жирів можна створювати рецептури жирів, сбалансованих за вмістом насичених, мононенасичених та поліненасичених жирних кислот. В Україні всі перетеріфіковані жири використовуються перш за все в кондитерській промисловості, і мова про них піде нижче. Крім гідрогенізованих та переетеріфікованих жирів для виробництва маргаринової продукції використовуються гідроперетеріфіковані жири. Гідропереетерифіковані жири - це жири, одержані внаслідок технологічного процесу, в якому поєднані гідрогенізація та перетеріфікація. Це досягається завдяки використанню каталізаторів,які прскорюють обидві реакції. Звичайно, цей процес відбувається в присутності водню і при підвищеній температурі. Сировина для такого процесу - це суміш рідких рослинних та твердих тваринних жирів у співвідношенні від 3:2 до 4:1. Гідропереетерифіковані жири поєднують в собі властивості гідрогенізованих та преетерифікованих жирів і займають проміжне положення. Вони більш пластичні ніж гідрогенізовані жири, в їх складі менш транс-ізомерів жирних кислот. Ці жири використовуються як сировина для маргаринової продукції з фізико-механічними властивостями, що їх сплановано завчасно. Згідно з діючою технічною документацією, яка діє ще з радянських часів (і не переглядалась в зв’язку з відсутністю такого виробництва в Україні) існують дві марки гідропереетерифікованих жирів: А - з вмістом тваринних жирів - 20% та Б - з вмістом тваринних жирів -40%. Такі жири можуть постачатися в Україну з Росії. При постачанні гідропереетерифікованих жирів з країн далекого зарубіжжя фірми-виробники надають відомості про фізико-хімічні, реологічні та механічні властивості таких жирів та майже не дають інформації про сировинний склад та особливості технологічного процесу одержання таких жирів.
Однією з найважливіших цілей одержання гідрованих, переетерифікованих та гідропереетерифікованих жирів - це забезпечення сировиною маргаринового виробництва.
Говорячи про асортимент маргаринів слід сказати, що в Україні він недостатній і сильно поступається асортименту провідних закордонних фірм.
Гідрогенізація жирів - каталітичне приєднання водню до складних ефірів гліцерину і ненасичених жирних кислот.
Існують дві мети, що досягаються при гідрогенізації олій. Однією з них є зміна наявних у природі жирів і олій в цілях отримання продуктів з консистенцією і технологічними характеристиками, необхідними для забезпечення певних функціональних можливостей. Гідрогенізованні масложирові продукти можуть виготовлятися з доброю збитістю, стійкістю масла при смаженні, швидким плавленням та іншими функціональними характеристиками, які потрібні для спеціалізованого застосування. Другою причиною проведення гідрогенізації є підвищення стійкості до окислення. Стабільність смаку необхідна для збереження прийнятної якості жирового продукту протягом досить тривалого часу після обробки та пакування і для його використання в якості компонента готового продукту. У процесі гідрогенізації може бути отриманий широкий асортимент масложирових продуктів залежно від умов проведення процесу, вихідних олій і ступеня насиченості або ізомеризації.
Рідкофазна каталітична гідрогенізація є однією з найбільш важливих і складних хімічних реакцій, що проводяться при обробці харчових жирів і олій.
Продукти гідрогенізації - саломаси - є дуже складною сумішшю внаслідок безлічі реакцій, що протікають паралельно, при яких відбуваються:
• насичення подвійних зв'язків;
• ізомерізанія подвійних зв'язків;
• зсув місця розташування подвійних зв'язків, зазвичай до більш енергетично вигідного положення.
З хімічної точки зору жири та олії є сполуками гліцерину і жирних кислот, так званими тригліцеридами. Частини тригліцеридів, які можуть змінюватися при гідрогенізації, відносяться до ненасичених жирних кислот. Насичені жирні кислоти містять тільки одинарні вуглецеві зв'язки і хімічно є найменш реакційноздатними. Фізично вони мають більш високі температури плавлення і при кімнатній температурі знаходяться у твердому стані. Ненасичені жирні кислоти містять один або більше подвійних вуглецевих зв'язків і при кімнатній температурі являють собою рідини з істотно нижчими точками плавлення, ніж відповідні їм насичені жирні кислоти.
Гідрогенізація може відбуватися тільки при змішуванні трьох реагуючих компонентів: ненасиченого масла, каталізатора і газоподібного водню. Для того щоб водень зміг дифундувати через рідину до твердої поверхні каталізатора, його необхідно попередньо розчинити в рідкій олії. Кожна адсорбована на каталізаторі ненасичена жирна кислота може реагувати з атомом водню, що призводить до насичення подвійного зв'язку, переміщенню його на нову позицію або ізомеризації в більш тугоплавку транс-форму. Ізомерія положення подвійного зв'язку і просторова ізомерія дуже важливі для виробництва частково гідрогенізованих жирів. При наявності в ненасиченій олій для гідрогенізації моно-, ди- і триненасичених жирних кислот може виникнути конкуренція за поверхню каталізатора. На каталізаторі адсорбуються переважно ди- і триненасичені вуглеводневі ланцюжки. Вони частково ізомеризуються або гідрогенізуются до мононенасичених, поки їх концентрація не зменшиться до дуже низького рівня, що дозволяє мононенасиченим вуглеводневим ланцюгам адсорбуватися на каталізаторі і вступати в реакцію.
Досягнення бажаного ступеня гідрогенізації масложирового продукту зазвичай оцінюється за вмістом твердих тригліцеридів (ТТГ), який характеризує кількість твердих речовин в жирі при різних температурах. Природні жири не є індивідуальними сполуками. Продукти гідрогенізації утворюють ще більш складні суміші в результаті паралельних реакцій. Відбувається не тільки насичення воднем подвійних зв'язків, але й ізомеризація деяких зв'язків.
Крім того, зсув зв'язків може протікати одночасно з цис-транс-ізомерізацією, що ще більше ускладнює виробництво гідрогенізованого жиру.
Селективна гідрогенізація є інструментом, за допомогою якого можна керувати процесом часткової гідрогенізації. Терміном «селективність» позначають порядок насичення подвійних зв'язків воднем: в першу чергу ця реакція протікає з більш ненасиченими жирними кислотами, потім - з менш ненасиченими. Теоретично в олії, затверділій при ідеально дотриманій селективності, спочатку вся ліноленова кислота повністю відновиться до лінолевої, перш ніж почнеться відновлення лінолевої кислоти до олеїнової; потім лише після повного відновлення лінолевої кислоти до олеїнової почнеться відновлення олеїнової кислоти до стеаринової.
Важливими представниками складних ліпідів є фосфоліпіди. їх відносять до структурних ліпідів. Вони утворюють складні комплекси з білками, вуглеводами, з яких побудовані мембрани клітин та клітинних структур. Молекули фосфоліпідів побудовані із залишків спиртів (гліцерин, сфінгозин), жирних кислот, фосфатної кислоти і можуть містити азотисті основи (холін, етаноламін), залишки амінокислот та інших сполук.
В залежності від складу гліцерофосфатиди поділяють на фосфатидні кислоти, лецитини, кефаліни, серинфосфатиди, ацетальфосфатиди, фосфоінозитиди.
Гліцерофосфатиди — складні ефіри, утворені гліцерином, фосфатною кислотою і жирними карбоновими кислотами. Серед жирних кислот частіше зустрічаються у складі гліцерофосфатидів міристинова, пальмітинова, стеаринова, пальмітоолеїнова, олеїнова кислоти, арахідонова кислоти.
Фосфатидні кислоти широко розповсюджені у природі. Для цих кислот існують а і β-ізомери. У вигляді калієвих і натрієвих солей фосфатидні кислоти знаходяться у зелених частинах рослин. Лецитини містяться у жовтку курячого яйця (до 10%), молочному жирі (до 1,4%), у мозковій, нервовій тканинах, насінні і ростках рослин. Лецитини мають здатність набрякати і створювати емульсію. Завдяки цьому вони знайшли широке використання як емульгатори у виробництві майонезу, маргарину та ін. Кефаліни містяться у тканинах головного мозку. Серинфосфатиди знаходяться у продуктах тваринного і рослинного походження. Важливою речовиною для тканин головного мозку — є фосфатидилсерин. Ацетальфосфатиди (плазмологени) входять до складу ліпідів головного мозку і м’язів великої рогатої худоби.
Завдяки амфифільній природі фосфоліпіди можуть утворювати емульсії. Фосфоліпіди, одержані як побічні продукти при одержанні олій, використовуються як емульгатори у хлібопекарному та кондитерському виробництві і для одержання маргаринової продукції.
До простих жирів відносяться воски. Це складні ефіри високомолекулярних одноосновних карбонових кислот та одноосновних високомолекулярних спиртів.
Воски широко розповсюджені у природі. У рослин вони вкривають тонким шаром листя, стеблі, плоди і оберігають їх від змочування водою, висихання та дії мікроорганізмів. Бджолиний віск оберігає мед, личинок бджіл. Ланолін — тваринний віск — оберігає волосся і шкіру від дії води. У фітопланктону воски виконують функцію клітинного палива.
Розрізнюють рослинні та тваринні, тверді та м’які воски. Рослинний віск є складною сумішшю органічних сполук з великою масою, він покриває листя та стебла рослин у тропічних та засушливих районах і зменшує випаровування води. Прикладом рослинного воску є карнаубський віск, котрий покриває листя восконосної пальми карнауби родини пальмові, яка росте вздовж берегів річок у Бразилії. Її листя ріжуть та розбивають, щоб зібрати віск. Його використовують для натирання підлоги, автомобільних кузовів, виготовлення копіювального паперу, кремів для взуття та шкіри, застосовують у фармації та косметиці. Цей віск на 80 % складається з естерів вищих жирних кислот та вищих спиртів.
Прикладами тваринних восків є бджолиний віск, спермацет та ланолін. Бджолиний віск — це біла або жовтувата пластична речовина, яка виробляється восковими залозами бджіл. Віск добувається з бджолиних стільників і є сумішшю на 72 % естерів вищих жирних кислот та вищих спиртів (33 % мірицилпальмітату), до 13,5 % вільних кислот і 12—12,5 % вуглеводнів. Бджолиний віск застосовується як компонент полірувальних засобів та лікарських препаратів. Спермацет, або ворвань, — міститься в черепній порожнині (спермацетовому мішку) кашалота. Він на 98 % складається з цетину (цетилпальміату). Спермацет застосовується у фармації та парфумерії як основа для кремів та мазей, а також у виробництві мила, свічок та іншого. Ланолін — складна суміш естерів ланолінового спирту, діестерів гліколів та вищих жирних кислот, вільних жирних спиртів та кислот, до18% — вуглеводнів і до 10% — стеринів. Ланолін виділяється шкірними залозами овець і у великій кількості (до 5—16%) знаходиться у овечій вовні. Він застосовується в парфумерно-косметичній промисловості для виготовлення кремів для шкіри і засобів для догляду за волоссям та як основа для введення до складу мазей водорозчинних лікарських речовин.
Ліповітаміни – це жиророзчинні вітаміни А, Д, Е, К.
|
Назва вітаміну |
Функції, наслідки нестачі вітаміну в організмі |
Основні харчові джерела вітамінів |
|
Вітамін А (ретинол) |
Впливає на ріст і нормальний розвиток скелета, на зір, стан шкіри і слизової оболонки. |
Міститься вітамін А в риб'ячому жирі, печінці, нирках, молочних продуктах (сметана, вершкове масло), курячих яйцях, ікрі осетрових риб. У продуктах рослинного походження жовто-оранжевого кольору і в зелених частинах рослин міститься провітамін А — каротин, який в організмі людини під дією ферменту печінки (в присутності жиру) перетворюється на вітамін А. Багато цієї речовини в моркві, червоному перці, помідорах, кропиві, шпинаті, салаті, гарбузі, зеленій цибулі, петрушці, щавлі, персиках, абрикосах, плодах обліпихи і шипшини. Потреба у вітаміні А на 75 % задовольняється за рахунок каротину. |
|
Вітамін D (кальциферол) |
Бере участь в утворенні кісткової тканини, сприяє утриманню в ній солей кальцію і фосфору, стимулює ріст. При нестачі цього вітаміну в дітей розвивається рахіт, а в дорослих змінюються кісткові тканини. |
Міститься в печінці тріски, в палтусі, оселедці, печінці яловичій, вершковому маслі, яйцях, молоці та ін. Однак в основному він синтезується в організмі, утворюючись з провітаміну (речовини, яка міститься в шкірі) під дією ультрафіолетового проміння. Надлишкове надходження вітаміну D може спричинити отруєння. |
|
Вітамін Е (токоферол) |
Впливає на процеси розмноження. Нестача його викликає зміни в статевій і нервовій системах, порушується діяльність залоз внутрішньої секреції. |
Міститься в олії і зародках злаків. |
|
Вітамін К (філохінон) |
Бере участь у процесі зсідання крові. При нестачі його сповільнюється зсідання крові і з'являються підшкірні внутрішньом'язеві крововиливи. |
Міститься у зелених листках салату, капусти, шпинату, кропиви. Більша частина його синтезується бактеріями в кишечнику. |
Жири нестійкі при зберіганні. Під дією кисню повітря, світла, ферментів вони поступово міняють властивості. Характер змін смаку і запаху залежить від виду жиру і пов’язаний з накопиченням у ньому речовин різної природи, до яких відносяться шкідливі для організму продукти окиснення жирів. До таких змін відносять прокисання, згіркнення і осалювання.
Прокисання — є початковою стадією псування жирів. На цій стадії відбувається гідроліз жирів, накопичення вільних жирних кислот і виникає кислуватий присмак жиру.
Згіркнення жирів та жировмісних продуктів відбувається в результаті складних хімічних та біохімічних процесів. Розрізняють окисне та гідролітичне згіркнення. Ці види згіркнення розділяють в залежності від факторів, які їх каталізують, — автокаталітичне (без участі ферментів), та ферментативне (біохімічне). Під час згіркнення під дією кисню повітря олії та жирі, які містять ацили ненасичених жирних кислот, на першій стадії утворюють пероксиди та гідропероксиди (первинні продукти окиснення), на другій — спирти, альдегіди, кетони, кислоти з вуглеводневим ланцюгом меншої довжини, ніж у вихідному жирі, та похідні цих кислот (вторинні продукти окиснення). Ці продукти перетворень надають жиру гіркого присмаку.
Ферментативне згіркнення характерно для ліпідів олійного насіння, зерна, продуктів їх переробки (борошно, крупи). Це згіркнення протікає під дією ферментів ліпази і ліпоксигенази. Ліпаза викликає гідроліз триацилгліцеринів, а ліпоксигеназа каталізує утворення гідропероксидів насичених жирних кислот.
Слід відзначити, що такі поліненасичені кислоти, як лінолева та ліноленова, не синтезуються в організмі. Арахідонова синтезується із лінолевої кислоти при участі вітаміну В6. Тому ці кислоти отримали назву незамінні. Незамінні кислоти відіграють важливу роль в організмі:
підвищують опірність різним інфекціям;
знижують чутливість до радіоактивного випромінювання;
утворюють сполуки з холестерином і перешкоджають його відкладенню в стінках судин, попереджаючи при цьому хворобу судин - атеросклероз;
підтримуючи розумову активність, сприяють функціонуванню головного мозку і нервів.
Основними джерелами лінолевої та альфа-ліноленової кислот є конопляна, льняна, соняшникова олії, олія з насіння ріпаку, з волоського горіха і зерен пшениці, кукурудзяна олія і олія з виноградних кісточок; арахідонової кислоти (її також називають вітаміном F) — свиняче сало і яєчний жовток. Недостатність в організмі лінолевої кислоти може привести до уповільнення зростання і змін в клітках шкіри, залоз внутрішньої секреції і статевих органів. Недостатність α-ліноленової кислоти приводить до зниження здібності до навчання, відхилень в передачі нервових сигналів, збільшенню небезпеки виникнення тромбозу а також до зниження опірності до алкоголю.
Поліненасичені кислоти входять до складу родини омега-3 та омега-6. Науковими дослідженнями доведено, що жири омега-3 запобігають і покращують стан при екземі, алергії, астмі, хворобі Альцгеймера, депресії і нервових хворобах, цукровому діабеті, гіперактивності дітей, псоріазі, остеопорозі, артрозі, кардіоваскулярних проблемах, а також серйозніших хворобах, наприклад, раку простати. Ненасичені кислоти на відміну від насичених, необмежено розчиняються у неполярних розчинниках, і тому протидіють відкладенню холестерину на стінках кровоносних судин та інших утворень ліпідної природи.
Крохмаль — неоднорідний полісахарид, представляє собою суміш двох гомополісахаридів — амілози (має лінійну будову) і амілопектину (має розгалужену будову). Амілоза складає до 25.% крохмалю і має молекулярну масу від 30 тис. до 500 тис. Амілопектин складає до 75 % маси крохмалю і має молекулярну масу від 100 тис. до 1 млн. їх кількісне співвідношення у крохмалі залежить від джерела його знаходження.
Амілоза складається із залишків α-D-глюкопіранози, що поєднані 1,4-глікозидним зв’язком, і має спіралеподібну будову. В структурі амілози утворюється канал, у який можуть проникати молекули інших сполук, наприклад, йоду.
Амілопектин складається із залишків α-D-глюкопіранози, що поєднані 1,4-глікозидним зв’язком, і має розгалужену будову внаслідок поєднання деяких залишків α-D-глюкопіранози 1,6-глікозидним зв’язком.
Молекули амілопектину мають сферичну форму і молекули йоду або інших сполук, як і для амілози, можуть проникати у середину, про що свідчить поява фіолетового забарвлення.
Крохмаль та багато інших його похідних (прості ефіри, продукти часткової деструкції або окиснення та ін.) широко використовуються у харчовому виробництві (до 80 % від усіх вуглеводівОчищений крохмаль використовується у кондитерському виробництві, для одержання харчових концентратів, кулінарії, виробництві варених ковбас. Завдяки своїм властивостям крохмаль підвищує вологопоглинальну здатність ковбасних виробів, що надає останнім соковитості.
У харчовому виробництві під час технологічної обробки крохмаль під дією вологи і тепла може адсорбувати вологу, набрякати, клейстеризуватися, підлягати деструкції. При гідролізі крохмалю під дією кислот відбувається ослаблення і розрив асоціативних зв’язків між макромолекулами амілози і амілопектину. Це приводить до утворення гомогенної маси. Кінцевим продуктом гідролізу є глюкоза. Кислотний гідроліз тривалий час був головним шляхом одержання глюкози з крохмалю.
В залежності від умов проведення гідролізу крохмалю поступово іде деполімерізація, утворення декстринів, мальтози і кінцевим продуктом є глюкоза.
Широко використовуються у харчовому виробництві різні продукти, одержані з крохмалю. До таких продуктів відносяться гідролізати крохмалю (крохмальна патока, сиропи, глюкоза), модифіковані продукти на основі гідролізатов (глюкозофруктозні сиропи) і продукти модифікації крохмалю (модифіковані крохмалі).
Гідролізати крохмалю — продукти часткового гідролізу крохмалю розведеними кислотами, ферментами. Під час гідролізу крохмалю (оцукрюванні) відбувається деструкція крохмалю і утворення продуктів з різною молекулярною масою. Шляхом управління цим процесом, можна одержати необхідні для харчового виробництва і харчування продукти.
Промислові продукти неповного гідролізу крохмалю — патоки. Це густа сироподібна маса, яка представляє собою суміш декстринів, мальтози і частково глюкози. їх використовують як антикристалізатори у виробництві карамелі, повидла, у хлібопекарному, консервному виробництві, одержанні безалкогольних напоїв, морозива. Патока перешкоджає кристалізації цукру і знижує в’язкість сиропів.
Властивості модифікованих крохмалів під дією фізичних, хімічних та біологічних факторів відрізняються від властивостей звичайних крохмалів. Модифіковані крохмалі використовуються у хлібопекарному, кондитерському виробництві, для одержання безбілкових продуктів харчування.
Пектинові речовини за хімічною природою являють собою суміш речовин типу полісахаридів. Пектинові речовини містяться в продуктах рослинного походження - плодах (яблука, груші, цитрусові), ягодах (червона і чорна смородина тощо), бульбах (буряк, морква тощо), кісточкових, кошиках соняшнику. Сировиною для їх отримання в промисловості служать яблучні вичавки. В кондитерській промисловості при виробництві мармеладу, пастили, джему широко використовується властивість пектинових речовин утворювати желе в присутності кислоти і цукру. Пектин, повністю звільнений від метоксильних груп, желюючою здатністю не володіє і називається пектовою кислотою. Пектинові речовини оберігають плоди та овочі від висиханні, утримуючи колоїдну вологу, вони входять до складу клітинних стінок разом з клітковиною, виконуючи опорні функції.
Пектинові речовини — це складні колоїдні структурні полі сахариди, які складаються з полімерів галактуронової кислоти з пентозними і гексозними відгалуженнями. В рослинах вони містяться у вигляді нерозчинного протопектину в міжклітинній речовині і матриксі клітинної стінки, а також у вигляді розчин ного пектину в соку овочів і плодів. Нерозчинний протопектин переходить у розчинний пектин при дозріванні плодів під дією розчинів кислот або ферменту протопектинази.
До групи пектинових речовин, крім протопектину й пектину, відносять також пектову кислоту та її солі (пектати), пекти нову кислоту та її солі (пектинати). Характерною і важливою властивістю розчинного пектину, пектатів та пектинатів є їх здатність утворювати гелі в присутності цукру (65—70 % розчин) та кислоти (рН 3,1—3,5). В гелях міститься 0,2—1,5 % пектину. Властивість пектинових речовин утворювати гелі широко використовується в кондитерському виробництві при виготовленні желе, мармеладу, джемів, пастили, фруктових начинок для цукерок.
Найбільше пектинових речовин містять фрукти і овочі, а також фруктові та овочеві консерви. Загальний вміст пекти нових речовин у змішаному раціоні енергетичною цінністю 2400 ккал (10 МДж) не перевищує 3—4 г на день.
Останнім часом посилився інтерес до пектинових речовин як засобів профілактичної та лікувальної дії. Пектинові речо вини виконують такі фізіологічні функції:
1. регулюють процес травлення і знешкодження токсинів у травному каналі;
2. знижують кров'яний тиск;
3. зв'язують іони токсичних хімічних елементів та радіо нуклідів (свинець, ртуть, кобальт, марганець, берилій, стронцій- 90, цезій-137) та виводять їх з організму;
4. знижують рівень холестеролу в сировотці крові;
5. сприяють припиненню кровотечі, тому пектинові речо вини використовують при лікуванні як зовнішніх, так і внут рішніх крововиливів;
6. прискорюють загоювання ран (мають протизапальну дію).
У травному каналі пектин зв'язує катіони важких металів, утворюючи з ними нерозчинні стабільні комплекси, які видаляються з фекаліями. Ця властивість пектину максимально виявляється при лужній реакції середо вища. Детоксикаційна властивість пектину широко використо вується в профілактиці отруєнь важкими металами.
Целюлоза {клітковина) міститься в рослинах, входять до складу опорних тканин і клітинних стінок. В основі її будови лежить молекула глюкози. Клітковина надходить в наш організм з продуктами рослинного походження – фруктами, овочами, крупами, хлібом з борошна грубого помелу.
Целюлоза — найпоширеніший полісахарид рослинного походження. На її частку припадає понад 50 % усього орга нічного вуглецю біосфери. Мікрофібрили целюлози разом з геміцелюлозою, лігніном та пектиновими речовинами утво рюють стінку рослинних клітин.
Целюлоза має дуже велике практичне значення. Вона є основною складовою частиною паперу, емульгаторів, захисних колоїдів тощо. Деревина майже на 50 % складається з целю лози, бавовна — майже на 100 %. Основна фізіологічна дія целюлози — здатність зв'язувати воду (до 0,4 г води на 1 г клітковини).
Целюлоза частково гідролізується в товстій кишці специ фічними ферментами целюлазами до глюкози. Травні соки не містять целюлази, тому вона проходить через шлунок і тонку кишку в незміненому вигляді. Бактерії товстої кишки за допомогою ферментів розщеплюють майже всю геміцелюлозу і деяку частину целюлози (10 %). При цьому утворюються роз чинні сполуки, які частково всмоктуються. Чим ніжніша целю лоза (наприклад, целюлоза фруктів і картоплі), тим повніше вона гідролізується.
Широко відоме значення целюлози в стимуляції кишко вої перистальтики. Вона сприяє видаленню холестеролу з організму, бере участь у нормалізації кишкової мікро флори.
Вітаміни (лат. vitae — життя і "амін" — азотиста речовина, що містить NH2) — низькомолекулярні органічні сполуки різної хімічної природи, з високою біологічною дією, необхідні для нормального обміну речовин і життєдіяльності живих організмів в дуже малій кількості. Вітаміни не синтезуються в організмі людини або накопичуються в недостатній кількості. Ендогенний синтез деяких із них, що здійснюється мікрофлорою тонкої кишки, не може задовольнити потребу організму у вітамінах і тому потрібне постійне надходження їх з продуктами харчування. Більшість із вітамінів входить до складу ферментних систем, виконуючи коферментні функції. Вітаміни приймають участь в обміні речовин, переважно регулюючи окремі біохімічні й фізіологічні процеси. Переважно необхідні для забезпечення механізмів ферментативного каталізу, нормального обміну речовин, підтримки гомеостазу, біохімічного забезпечення всіх життєвих функцій організму. Нестача вітамінів приводить до порушення обміну речовин, авітамінозів. Джерелом вітамінів найчастіше є рослини.
Відомо близько 30 вітамінів і вітаміноподібних речовин. До вітаміноподібних речовин відносять сполуки, які на відміну від вітамінів синтезуються, виконують ще й пластичні або енергетичні функції. Вони біологічно активні й проявляють лікувальний ефект за багатьох захворюваннь.
За фізико-хімічними властивостями вітаміни поділяють на 3 групи:
- Водорозчинні - В1 (тіамін), B2 (рибофлавін), В3 (нікотинамід, нікотинова кислота), B4 (Bр) (холін), B5 (пантотенова кислота), B6 (піридоксин, піридоксаль, піридоксамін), H (B7) (біотин), B9 (Bс) (фолієва кислота), B12 (кобаламін), B8 (інозитол), B10 (параамінобензойна кислота),B11 (карнітин), С (аскорбінова кислота).
- Жиророзчинні: А (ретинол), D2 (кальциферол), D3 (холекальциферол), Е (токоферол), К1 (філохінон).
- Вітаміноподібні речовини - холін (вітамін В4); інозит (вітамін В8); оротова кислота (вітамін В13); пангамова кислота (вітамін В15); ліпоєва кислота; ПНЖК (вітамін F).
У харчових продуктах можуть містяться не тільки самі вітаміни, але і речовини-попередники провітаміни, які тільки після ряду перетворень в організмі стають вітамінами.
|
А ретинол |
Кулінарна обробка забирає у продуктів близько 30% ретинолу, а алкоголь і високі температури повністю його руйнують. До світла і впливу повітря відносно стійкий. |
|
D кальциферол |
Посередня стійкість до впливу кисню повітря. При температурі вище 100 ° С починаються процеси руйнування, 200 ° С - критична цифра. |
|
E токоферол |
Сонячні промені і тривала теплова обробка понад 170 ° С, активно руйнують його. Відзначається слабка стійкість до заморожування і тривалого зберігання. |
|
C аскорбінова кислота |
Будь-які фізичні і хімічні впливи негативно впливають на присутність цього вітаміну в продуктах. Руйнується навіть при зазвичай не тривалому зберіганні. |
|
B1 тіамін |
Швидко розчиняється у воді і втрачає свої властивості. Руйнується при нагріванні понад 100 ° С. Вплив прямих сонячних променів - не встановлено. |
|
B2 рибофлавін |
Перебуваючи у воді повільно руйнується. Стабільний у кислому середовищі, а в лужному - не стійкий. Вплив світла на цей вітамін не встановлено. |
|
B3 нікотинова кислота або вітамін РР, або ніацин |
Він швидко розчиняється у гарячій воді. Алкоголь так само активно руйнує цей вітамін |
|
В5 пантотенова кислота |
Неспішно втрачає свої властивості у воді, а нагрівання і алкоголь активно руйнує цей вітамін. Вплив повітря і світла - не встановлено. |
|
В6 піридоксин |
Швидко розчиняється у воді, не стійкий до сонячних променів і досить неспішно руйнується при термічній обробці. Стійкий до впливу кисню. |
|
B9 фолієва кислота |
Досить швидко руйнується при будь-яких видах фізико-хімічних впливах. Втрачає свої властивості навіть при тривалому зберіганні. |
|
В12 кобаламін |
Схильний до негативного впливу води, алкоголю, прямих сонячних променів. Руйнується при контакті в міддю або залізом. Стійкий до нагрівання. |
|
К філохінон або пренілменахінон |
(К) слабко стійкий до термічної обробки і швидко руйнується під впливом прямих сонячних променів. |
Інактивація ферментів – це втрата ферментами активності під дією різних технологічних факторів.
Вплив температури
Температура, при якій спостерігається максимальна активність ферментів, називається оптимальною. Для більшості ферментів оптимальною температурою є температура від +35 ºС…+45 ºС. Якщо фермент помістити в умови, нижче оптимальної температури, відбуватиметься зниження його активності, такий стан називається оборотною інактивацією ферменту, тому що якщо знову підняти температуру до оптимальної, активність ферменту відновиться. Якщо помістити фермент в умови, де температура буде вище оптимальної, то також буде відбуватися зниження його активності, але в даному випадку настає необоротна інактивація, тому що якщо знизити температуру до оптимальної, активність ферменту не поновиться. Це пояснюється тим, що висока температура викликає денатурацію молекули ферменту.
Вплив рН середовища
рН середовища впливає на заряд молекули ферменту, а значить на роботу АЦ. Оптимальна рН для кожного ферменту своя, але для більшості ферментів від 4 до 7. Наприклад, для альфа-амілази слини оптимальне рН дорівнює 6,8. Є винятки, наприклад, для пепсину оптимальне рН дорівнює 1,5-2,0; для трипсину і хімотрипсину оптимальне рН дорівнює 8-9.
Вплив концентрації ферменту і субстрату
Чим більше ферменту, тим швидкість реакції вище. Те ж саме можна сказати про вплив концентрації субстрату. Але теоретично для кожного ферменту є насичує концентрація субстрату, при якій всі АЦ ферменту будуть зайняті субстратом і реакція буде на певному рівні (максимальному), скільки б субстрату ми не додавали.
Вплив речовин-регуляторів
Регулятори можна розділити на активатори та інгібітори. Як ті, так і інші діляться на специфічні і неспецифічні. До специфічних активаторів відносяться солі жовчних кислот (для ліпази підшлункової залози); соляна кислота (для пепсину); іони хлору (для альфа-амілази). До неспецифічних активаторів відносяться іони магнію, які активують фосфатази і кінази. До специфічних інгібіторів відносяться кінцеві пептиди в проферменті. Проферменти - це неактивні форми ферментів, які активуються в результаті відщеплення кінцевих пептидів під дією активаторів. Для кожного профермента свій кінцевий пептид. Наприклад, трипсин виробляється в неактивному вигляді - у вигляді трипсиногену. У ньому АЦ закрито кінцевий гексапептід, виконуючим роль специфічного інгібітора для трипсину. При активації відбувається відщеплення цього гексапептіда і АЦ трипсину стає відкритим, фермент активний. До неспецифічних інгібіторів відносяться солі важких металів, наприклад, сульфат міді. Вони викликають денатурацію ферментів.
Вода є складовою частиною усіх харчових продуктів. У значних кількостях вона міститься в м'ясі, рибі, овочах, хлібі, кондитерських і кулінарних виробах і навіть у висушених продуктах залишається декілька відсотків вологи. Харчові продукти це багатокомпонентні системи, взаємодія яких з водою здійснюється за певними законами. Не можна зрозуміти роль води в харчових продуктах без розуміння суті самої води і принципів її взаємодії з іншими молекулами.
Молекула води утворюється в результаті хімічного зв'язку одного атома кисню і двох атомів водню.
Молекула води є нейтральною молекулою, проте заряди на поверхні локалізовані таким чином, що на зв’язуючих орбіталях, які охоплюють атоми водню, розташовані позитивні заряди, а на незв’язуючих орбіталях негативні заряди, кожен з яких складає 0,2 заряду електрона. Природно, що при цьому молекула води має електричний дипольний момент, величина якого 1,83 D.
Стан води у харчових продуктах суттєво впливає на їх консистенцію та структуру, а також на взаємодію компонентів та стійкість при зберіганні, яка залежить не від загальної кількості вологи, а від співвідношення зв'язаної та вільної води у продукті.
Вільна вода за нормальних умов, тобто при атмосферному тиску та кімнатній температурі, визначається як більш рухлива порівняно із зв'язаною. Вільна вода сприяє інтенсивному протіканню хімічних, біохімічних та мікробіологічних реакцій. Можна зазначити, що вільна (об’ємна) вода являє собою ту частину води у продукті, яка не асоційована з компонентами харчових продуктів.
Основною властивістю вільної вологи є її висока рухливість з чим пов'язані всі інші характеристики. Тому дослідження вільної вологи у харчових продуктах можна здійснювати методами, які дозволяють досліджувати молекулярну рухливість.
Поняття зв’язаної вологи у харчових продуктах, які являють собою складні багатокомпонентні системи, однозначно не визначено тому, що причини зв’язування вологи з складовими багатокомпонентних систем суттєво різні. Різні методи вимірювання часто не дають тотожних значень вмісту зв’язаної води. Однією з причин таких розходжень є відсутність різкої межі між зв’язаною та вільною вологою.
Термін зберігання харчових продуктів залежить від вмісту вологи у продукті, тому збільшення терміну зберігання продукту полягає у зменшенні вмісту вологи. Однак було показано, що інколи при однаковому вмісту вологи в продукті процеси псування йдуть з різною швидкістю. Встановлено, що термін "активність води" краще характеризує вплив вологи на псування продукту ніж просто значення вмісту вологи. Це можна пояснити таким чином. Збільшення коефіцієнта активності води пов’язано із зростанням тиску водяної пари над продуктом, що безумовно свідчить про значну наявність вільної вологи. У той час при малих значеннях активності вода більш зв'язана і тому менш доступна для хімічних реакцій і життєдіяльності мікроорганізмів, що впливає на збільшення терміну зберігання.
На псування продуктів з високою активністю води впливають, головним чином, бактерії, на продукти з проміжною та низькою вологістю суттєво виливають дріжджі та плісені і незначно бактерії. Шляхом запобігання мікробіологічного псування харчових продуктів та зменшення впливу різних хімічних реакцій, які негативно впливають на якість збереження продуктів є зменшення активності вологи. Для цього використовують деякі технологічні засоби, такі як сушіння, заморожування, в’ялення з метою зменшення вільної вологи у продукті та додавання різних речовин здатних зв’язувати вологу. До таких речовин відносяться розчинні солі, цукор та інші харчові добавки. Таким чином, харчові продукти набувають якостей, які позитивно впливають на термін їх зберігання.
Вуглеводи представляють собою широкий клас природних органічних сполук і складають основну частину органічної речовини нашої планети.
Вуглеводи — складні природні сполуки переважно солодкі на смак, хімічна структура більшості з яких відповідає загальній формулі Сm(Н2О)n.
Завдяки тому, що вуглеводи краще за інші харчові речовини підлягають перетворенням із звільненням відповідної кількості енергії, вони особливо важливі у харчуванні як джерела енергії у разі інтенсивної фізичної праці.
Згідно сучасній класифікації вуглеводи поділяють на складні і прості. До простих відносять моносахариди, до складних — олігосахариди та полісахариди.
За засвоюваністю вуглеводи поділяють також на дві групи:
- засвоювані – ті, що перетравлюються у травному тракті людини, продукти гідролізу всмоктуються в тонкому кишечнику і беруть участь у метаболічних процесах, представниками є: глюкоза, фруктоза, сахароза, лактоза, мальтоза, крохмаль, глікоген.
- не засвоювані - не розщеплюються ферментами, які секретує травний канал, представниками є: клітковина, харчові волокна, пектинові речовини.
Моносахариди (або монози) за хімічною бідовою відносяться до альдегідо- і кетоспиртів. Тобто містять у молекулі функціональну карбонільну групу. Моносахариди складаються з 3—9 атомів карбону, найбільш розповсюджені пентози та гексози. За функціональною групою вони поділяються на альдози (містять альдегідну групу) і кетози (містять кето-групу).
В залежності від кількості атомів карбону у молекулі моносахариду розрізняють триози, тетрози, пентози, гексози, октози і нанози.
Серед пентоз (моносахариди, що містять 5 атомів карбону) найбільш розповсюдженими є альдопентози, наприклад: ксилоза, рибоза, арабіноза, 2-дезокси-D-рибоза.
Серед представників гексоз (моносахариди, що містять 6 атомів карбону) найбільш поширеними є такі сполуки, як глюкоза, маноза, галактоза та фруктоза.
Олігосахариди займають проміжне місце між моносахаридами і полісахаридами. Молекули олігосахаридів складаються з 2—10 залишків моносахаридів, поєднаних глікозидними зв’язками. Вони виявляють властивості притаманні моносахаридам і разом з цим мають особливості, характерні для полісахаридів. Олігосахариди складаються із залишків моносахаридів (від 2 до 10 залишків), поєднаних глікозидними зв’язками. В залежності від кількості цих залишків розрізняють дисахариди, трисахариди та ін.
Молекули дисахаридів місять два залишки одного моносахариду або різних моносахаридів. В залежності від способу утворення глікозидного зв’язку дисахариди поділяють на два типи: відновлюючі та невідновлюючі.
До широко відомих відновлюючих дисахаридів відносяться мальтоза, лактоза, целобіоза та ін.
Полісахаридами називаються високомолекулярні продукти поліконденсації моносахаридів, пов’язаних один з одним глікозидними зв’язками і утворюючих лінійні або розгалужені ланцюги.
Молекулярна маса полісахаридів знаходиться у межах від декількох тисяч до декількох мільйонів. Полісахариди за будовою поділяються на два типи: гомополісахариди (складаються з моносахаридних одиниць одного типу) і гетерополісахариди (складаються з двох і більше типів моносахаридних ланок).
Полісахариди можуть складатися з одного або декількох типів моносахаридів, в залежності від чого розрізняють гомополісахариди і гетерополісахариди.
Навіть найбільш складні полісахариди рідко містять більше п’яти-шести різних моносахаридів. До найбільш розповсюджених з таких моносахаридів відносяться — глюкоза, галактоза, маноза, арабіноза, ксилоза. Серед найбільш поширених полісахаридів — клітковина, крохмаль, амілоза, амілопектин, глікоген, інулін, пектин, хітин, гепарин, геміцелюлози, поліуроніди тощо.
Полісахариди, що входять до складу рослин, називаються фітополісахаридами. Ці полісахариди можуть складати до 80 % сухої маси рослини і виконують роль структурного матеріалу для побудови клітинної стінки рослини. Основними полісахаридними компонентами рослинної клітинної стінки є клітковина (целюлоза), геміцелюлози та пектинові речовини.
До резервних полісахаридів рослин відноситься крохмаль.
В організмі людини вуглеводи виконують такі важливі функції:
1. енергетичну – вуглеводи є основним джерелом енергії, яка легко утилізується, при окисненні 1 г вуглеводів в організмі у творюється 4ккал, при змішаному типі харчування вуглеводи забезпечують понад 60 % енергетичної цінності харчового раціону. Вуглеводи також економлять використання білків і жирів як джерел енергії;
2. пластичну – використовуються для синтезу глікогену, амінокислот, жирів, АТФ, глікопротеїдів, деяких коензимів тощо;
3. захисну – забезпечують детоксикаційну функцію печінки: глюкуронова кислота утворює з токсичними речовинами, нетоксичні ефіри, які видаляються з організму;
4. запасну – здатні відкладатися у вигляді глікогену в печінці та м’язах (у рослин у вигляді крохмалю);
5. опірну –деякі вуглеводи беруть участь в утворенні органічної частини скелета;
6. регуляторну – вони протидіють накопиченню кетонових тіл при окисленні жирів; при порушенні вуглеводного обміну (при цукровому діабеті) розвивається ацидоз; клітковина сприяє перистальтиці кишечнику – регулює процеси травлення;
7. тонізуючу – відчуття солодкого, яке сприймається рецепторами язика, тонізує ЦНС;
8. різні специфічні функції – гепарин запобігає коагуляції крові.
В організмі людини вуглеводи виконують такі важливі функції:
1. енергетичну – вуглеводи є основним джерелом енергії, яка легко утилізується, при окисненні 1 г вуглеводів в організмі у творюється 4ккал, при змішаному типі харчування вуглеводи забезпечують понад 60 % енергетичної цінності харчового раціону. Вуглеводи також економлять використання білків і жирів як джерел енергії;
2. пластичну – використовуються для синтезу глікогену, амінокислот, жирів, АТФ, глікопротеїдів, деяких коензимів тощо;
3. захисну – забезпечують детоксикаційну функцію печінки: глюкуронова кислота утворює з токсичними речовинами, нетоксичні ефіри, які видаляються з організму;
4. запасну – здатні відкладатися у вигляді глікогену в печінці та м’язах (у рослин у вигляді крохмалю);
5. опірну –деякі вуглеводи беруть участь в утворенні органічної частини скелета;
6. регуляторну – вони протидіють накопиченню кетонових тіл при окисленні жирів; при порушенні вуглеводного обміну (при цукровому діабеті) розвивається ацидоз; клітковина сприяє перистальтиці кишечнику – регулює процеси травлення;
7. тонізуючу – відчуття солодкого, яке сприймається рецепторами язика, тонізує ЦНС;
8. різні специфічні функції – гепарин запобігає коагуляції крові.
Запаси вуглеводів в організмі людини обмежені. їх кількість не перевищує 1 % ваги тіла, а під час інтенсивної роботи цей запас швидко зменшується. Вуглеводи повинні кожної доби поступати до організму з їжею. Добова потреба людини у вуглеводах складає 400—500 г.
Характеристика основних представників вуглеводів.
Глюкоза (виноградний цукор) З фізіологічної точки зору глюкоза є найважливішим представником вуглеводів. Вона є основним енергетич ним джерелом для усіх клітин і тканин організму. Необхідна для тканин мозку, працюючих м'язів, зокрема серця. У здорової людини надлишок глюкози в крові перетворюється на глікоген в печінці або на резервні жири. Глюкоза міститься у винограді, черешнях, вишнях, малині, ягодах, а також у бджолиному меді (до 35 %). В організмі людини вона утворюється внаслідок гідролізу крохмалю, глікогену, сахарози, мальтози і лактози. Гормон підшлун кової залози інсулін відповідає за перетворення значної частини резорбованих вуглеводів на жири. При нестачі інсуліну виникає цукровий діабет.
Фруктоза (фруктовий цукор) – найсолодша з усіх моно- і дисахаридів. У вільному стані фруктоза міститься в меді, фруктах і ягодах кавуни, виноград, яблука, аґрус, черешні, вишні), насінні, зелених частинах рослин.
Сахароза (тростинний або буряковий цукор) - найбільш відомий і широко вживаний в харчуванні і харчовій промисловості вуглевод (звичайний цукор). У цукровому бурякові міститься від 15 до 22% сахарози, в цукровому очереті - 12-15%. Це головні джерела її промислового отримання.
Мальтоза (солодовий цукор) – міститься в пророслому зерні і особливо у великих кількостях - в солоді і солодових екстрактах. При виробництві пива відбувається зброджування мальтози в етиловий спирт. Мальтоза - один з основних компонентів крохмальної патоки, яка широко використовується в харчовій промисловості.
Лактоза (молочний цукор) - міститься у молоці та молочних продуктах, що складає 1/3 сухих речовин, отримують лактозу з молочної сироватки - відходів виробництва масла і сиру. У коров'ячому молоці міститься 4,6% лактози. Лактоза сприяє всмоктуванню кальцію і шлунково-кишковому (ШКТ) тракті. Крім того, наявність лактози в КШТ сприяє розвитку молочнокислих бактерій, які є антагоністами патогенної мікрофлори, гнилісних мікро організмів.
Крохмаль. Серед полісахаридів найбільше значення в харчу ванні людини має крохмаль. В рослинах крох маль є резервною поживною речовиною і міститься в них у вигляді крохмальних зерен. У шлунково-кишковому каналі крохмаль під дією ферментів розщеплюється через ряд проміжних продуктів (декстрини, мальтоза) до глюкози.
Крохмаль використовують у м'ясній промисловості при виго товленні варених ковбас, сосисок та сардельок, в кондитер ському виробництві. Крохмаль виробляють з бульб картоплі та зерна кукурудзи.
Глікоген — резервний вуглевод, який міститься в тваринних організмах. Значення глікогену в життєдіяльності людини вели ке. Надлишок вуглеводів, які надходять з їжею, перетворюється на глікоген, який відкладається в печінці та м'язах.
Харчові волокна. До харчових волокон належать складні вуглеводи — целюлоза, геміцелюлоза, пектинові речовини. Найважливішим їх джерелом є зернові та бобові культури, гриби, овочі, фрукти.
Харчові волокна не утилізуються організмом, проте відіграють важливу роль у травленні. Серед важливих функцій харчових волокон слід відзначити такі:
1. Стимуляція моторної функції кишечнику.
2. Перешкоджання всмоктуванню холестерину.
3. Нормалізація складу мікрофлори кишечнику, уповільнення гнилісних процесів.
4. Вплив на ліпідний обмін, порушення якого приводить до ожиріння.
5. Адсорбція жовчних кислот.
6. Сприяння зниженню вмісту токсичних речовин життєдіяльності мікроорганізмів і виведення із організму токсичних речовин.
Добова потреба людини у харчових волокнах складає 20—25 г. Недостатність у раціоні харчових волокон призводить до порушення обміну речовин, погіршення травлення та загального ослаблення організму.
Вуглеводи (моносахариди) утворюються в процесі фотосинтезу, у темновій його фазі, або, інакше, у вторинних реакціях. При синтезі вуглеводів використовуються продукти світлової фази, або первинних реакцій, – АТР і NADPH. Цикл реакцій відновлення СО2 до рівня вуглеводів, як відомо, називається циклом Кальвіна, або відновним пентозофосфатним циклом.
Цикл Кальвіна виник на основі більш давнього циклу реакцій перетворення моносахаридів – окисного пентозофосфатного циклу (ПФЦ), що відбувається в процесі дихання. У циклі Кальвіна реакції йдуть у зворотному напрямку до реакцій ПФЦ. У ньому з'явилися дві реакції, що в інших метаболічних шляхах не зустрічаються, вони характерні тільки для процесу фотосинтезу. Це реакція карбоксилювання і реакція фосфорилювання рибулозо-5-фосфату.
Розглянемо реакції циклу Кальвіна, яких налічується 13.
Ключова реакція циклу Кальвіна – карбоксилювання, у якій СО2 реагує з акцептором – рибулозо-1,5-бісфосфатом (РБФ).
СО2 приєднується до РБФ, і утворюється проміжна сполука з шести вуглецевих атомів – цукор 2-карбокси-3-кето-рибітол-1,5-бісфосфат. Ця сполука нестійка і під дією води розпадається на дві тріоди – 2 молекули 3-фосфогліцеринової кислоти (3-ФГК).
Цю складну першу реакцію циклу каталізує фермент рибулозобісфосфат-карбоксилаза (РБФК). За вмістом він становить 50 % розчинних білків листків, а загальна кількість його у природі перевищує вміст усіх інших білків-ферментів разом узятих.
Молекулярна маса РБФК дорівнює 550000. Молекула її складається з 16 субодиниць: 8 великих (молекулярна маса 51000 – 58000) та 8 малих (молекулярна маса 12000 – 18000). У великих субодиницях присутній реакційний центр ферменту, малі – відіграють регуляторну роль.
Для протікання 1-ї реакції необхідні іони Mg2+. Вони активують РБФК і стабілізують проміжну сполуку – 2-карбокси-3-кето-рибітол-1,5-бісфосфат.
У 2-й реакції 3-ФГК під дією ферменту фосфогліцераткінази фосфорилюється за участю АТР з утворенням 1,3-ФГК.
Далі 1,3-ФГК відновлюється за участю NADPH до 3-фосфогліцеринового альдегіду (3-ФГА). Реакцію каталізує тріозо-фосфатдегідрогеназа.
Фосфогліцериновий альдегід ізомеризується з фосфодигідроксиацетоном (ФДА). Цю реакцію каталізує фермент тріозофосфатізомераза. ФГА і ФДА з'єднуються під дією ферменту альдолази. Він каталізує подібну реакцію в ПФЦ і зворотну – в гліколізі. Цей фермент поширений у рослинах.
У результаті альдолазної реакції ФГА і ФДА, з'єднуючись, утворюють гексозу – фруктозо-1,6-бісфосфат. Далі в 6-й реакції від фруктозо-1,6-бісфосфату гідролітично під дією фосфатази відщеплюється один залишок неорганічного фосфату й утворюється фруктозо-6-фосфат. Частина молекул цього сахарофосфату виходить з циклу Кальвіна як його продукт, а частина залишається в циклі і бере участь у реакціях регенерації акцептора СО2 – РБФ. Встановлено, що на 1 молекулу фруктозо-6-фосфату, який виходить з циклу, припадає 5 молекул, що беруть участь у регенерації акцептора СО2.
Далі в циклі Кальвіна (7-ма реакція) фруктозо-6-фосфат взаємодіє з ФГА.
Реакцію каталізує фермент транскетолаза, коферментом якого є тіамінпірофосфат (ТПФ). Транскетолаза при участі ТПФ переносить двовуглецевий залишок з кетогрупою з молекули фруктозо-6-фосфату на ФГА. В результаті утворюються еритрозо-4-фосфат і ксилулозо-5-фосфат. Реакція активується іонами Мg2+.
У наступній (8-й) реакції еритрозо-4-фосфат і ФДА утворюють семивуглецевий сахарофосфат – седогептулозо-1,7-бісфос-фат. Реакцію каталізує альдолаза.
Від седогептулозо-1,7-бісфосфату під дією фосфатази відщеплюється неорганічний фосфат і утворюється седогегпулозо-7-фосфат.
У наступній реакції (10-й) знову бере участь транскетолаза, що переносить двовуглецевий залишок з молекули седогептулозо-7-фосфату на молекулу ФГА з утворенням двох пентоз – ксилулозо-5-фосфату і рибозо-5-фосфату.
У наступних двох реакціях (11-й і 12-й) відбувається перетворення синтезованих пентоз у рибулозо-5-фосфат. Спочатку рибозо-5-фосфат ізомеризується під дією рибулозофосфат-ізомерази з рибулозо-5-фосфатом, а потім ксилулозо-5-фосфат теж перетворюється в рибулозо-5-фосфат за участю ферменту рибулозофосфат-епімерази, що змінює положення -Н та -ОН біля третього і вуглецевого атому.
Закінчується цикл Кальвіна реакцією фосфорилювання рибулозо-5-фосфату в РБФ, тобто остаточною регенерацією акцептора СО2. Реакцію каталізує фермент фосфорибулокіназа за участю АТР.
Як зазначалося, перша й остання реакції характерні тільки для циклу Кальвіна. Решта реакцій зустрічається і в інших процесах перетворення цукрів (гліколізі, ПФЦ тощо).
Синтез, розпад і перетворення вуглеводів у рослині
Із фосфорних ефірів цукрів, що синтезуються при фотосинтезі, утворюються всі інші вуглеводи в рослині. Із хлоропластів у цитоплазму виходять різні моносахариди, що синтезуються в циклі Кальвіна. Однак найчастіше з хлоропластів виходить ФДА, що вже в цитоплазмі ізомеризується з ФГА, а потім вони з'єднуються під дією альдолази, утворюючи фруктозо-1,6-бісфосфат. Останній відщеплює Н3РО4 та утворює фруктозо-6-фосфат.
Ізомераза перетворює фруктозо-6-фосфат у глюкозо-6-фосфат, а відповідна мутаза переносить фосфатний залишок у положення 1, утворюючи глюкозо-1-фосфат. Відповідна фосфатаза гідролітично відщеплює фосфатний залишок, у результаті утворюється вільний цукор.
Важливу роль у взаємоперетворенні цукрів і біосинтезі полісахаридів відіграють нуклеозиддифосфатмоносахариди (NDP-цукри), у яких цукор з'єднаний глікозидним зв'язком із кінцевим фосфатним залишком: уридин-, цитозин-, аденозин- або гуанозиндифосфату (UDP, CDP, ADP, GDP). Із NDP зв'язуються різні моносахариди та їх уронові кислоти.
NDP-цукри утворюються з моносахарид-1-фосфатів. Наприклад:
глюкозо-1-Р + UTP « UDP-глюкоза + Н4Р2О7.
Фермент, що каталізує таку реакцію, звичайно називають просто пірофосфорилазою. Реакція утворення NDP -цукрів оборотна, але в рослинах вона спрямована, як правило, убік синтезу, тому що відбувається постійне видалення пірофосфату під дією пірофосфатази:
Н4Р2О7 + Н2О → 2Н3РО4.
Розщеплюються NDP-цyкpи фосфоролітично на NDP і цукор-1-Р:
UDP-глюкоза + Н3РO4 → UDP + глюкозо-1-Р.
NDР-цукри мають великий запас вільної енергії та беруть участь у синтезі полісахаридів, виступаючи донорами глікозильних залишків.
Біосинтез сахарози
У рослинах присутні два ферменти, що каталізують утворення сахарози: сахарозо-синтаза і сахарозофосфат-синтаза. Сахарозо-синтаза каталізує таку реакцію:
UDP-глюкоза + фруктоза → сахароза + UDP.
Вважають, що цей фермент каталізує переважно розпад сахарози, а не її синтез. Синтезується сахароза в основному за участю сахарозофосфат-синтази:
UDP-глюкоза + фруктозо-6-Р → сахарозо-6-Р + UDP;
сахарозо-6-Р + Н2O → сахароза + Н3РO4.
При цьому синтез сахарози відбувається в два етапи. Спочатку з UDP-глюкози і фруктозо-6-фосфату утворюється сахарозо-6-Р і звільняється UDP. У 2-й реакції під дією фосфатази від сахарозо-6-Р гідролітично відщеплюється Н3РO4 і утворюється вільна сахароза.
Сахароза синтезується в цитоплазмі рослинних клітин, утворення її в хлоропластах ще остаточно не доведене.
Подібно до сахарози, утворюються й інші дисахариди. Наприклад, трегалоза синтезується під дією трегалозофосфат-синтази:
UDP-глюкоза + глюкозо-6-P → трегалозо-6-P + UDP;
трегалозо-6-P + H2O → трегалоза + Н3РO4.
Розщеплюється сахароза гідролітично за допомогою сахарази, а також при обертанні реакції за участю сахарозо-синтази:
сахароза + Н2O → глюкоза + фруктоза.
Біосинтез три-, тетра- і пентасахаридів
Синтез олігосахаридів (рафінози, стахіози, вербаскози) відбувається в результаті послідовного приєднання залишків галактози. Донором галактози є галактинол. Галактинол утворюється з UDP-галактози і міоінозиту. Міоінозит – це циклічний шестиатомний спирт.
Далі залишок галактози переноситься від галактинолу спочатку на сахарозу з утворенням рафінози, потім на рафінозу з утворенням стахіози і на стахіозу з утворенням вербаскози. В усіх них реакціях виділяється вільний міоінозит:
галактинол + сахароза → рафіноза + міоінозит;
галактинол + рафіноза → стахіоза + міоінозит;
галактинол + стахіоза → вербаскоза + міоінозит.
Біосинтез вищих полісахаридів
Вищі полісахариди в рослинах синтезуються шляхом реакцій трансглікозилювання, тобто переносу глікозильних залишків (залишків моносахаридів). Перенос здійснюється від численних молекул-донорів до одного кінця молекули-акцептора, яку ще називають затравкою і яка при цьому подовжується:
n глюкоза-Х + акцептор → (глюкоза)n-акцептор + nХ
донор затравка
При цьому глікозильний залишок приєднується глікозидним гідроксилом до одного з гідроксилів затравки. Численні реакції переносу каталізує один фермент, що визначає ідентичність глікозильних залишків і природу глікозидного зв'язку в даному полісахариді. Донорами глікозильних залишків частіше виступають NDP -цукри, а акцептором – частина молекули полісахариду, іноді дуже невелика, але така, що має зв'язки, характерні для макромолекули.
Біосинтез і розпад крохмалю
Крохмаль, як відомо, складається з двох полісахаридів – амілози й амілопектину. Тому його біосинтез відбувається в два етапи. Спочатку утворюється ланцюжок амілози, а потім частина її розгалужується. Інакше кажучи, спочатку синтезуються (α1→4)-зв'язки, а потім – (α1→6).
Утворення амілози каталізує фермент – крохмаль-синтаза, що знаходиться у хлоропластах і амілопластах. Донором глюкозних залишків виступає АDР-глюкоза, а акцепторами можуть бути уламки крохмальної молекули – амілози, або амілопектину. У першому випадку буде синтезуватися молекула амілози, а у другому – крохмаль-синтаза бере участь в утворенні амілопектину, та його ланцюжків з (α1→4)-зв'язками:
АDР-глюкоза + акцептор → α-1,4-глюкоза-акцептор + АDР.
Амілопектин утворюється при спільній дії крохмаль-синтази і 1,4-α-глюкан – ферменту, що розгалужує. Він переносить олігосахаридний фрагмент із невідновного кінця ланцюжка до шостого вуглецевого атома некінцевого залишку глюкози, прикріплюючи його (α1→6)-зв'язком:
Донором олігосахаридного фрагменту та його акцептором може бути як молекула амілози, так і зовнішній ланцюг амілопектину.
У розщепленні крохмалю беруть участь 6 ферментів: 5 гідролаз і фосфорилаза. Причому ці ферменти діють по-різному: одні розщеплюють (α1→4)-зв'язки, інші – (α1→6)-зв'язки, одні діють на великі молекули, інші – на їх дрібні фрагменти.
Дуже активним і поширеним у рослинах є фермент α-амілаза. З її роботи починається розщеплення крохмалю. Тільки вона діє на цілі крохмальні зерна, розщеплюючи (α1→4)-зв'язки. Після а-амілази у процес вступають інші ферменти. Кінцевими продуктами розщеплення крохмалю є глюкоза і глюкозо-1-Р.
Біосинтез і розпад целюлози
У 1964 р. Хассид із співробітниками вперше спостерігали синтез целюлозоподібної сполуки в гомогенаті з машу, а потім з гороху, кукурудзи, насіння бавовнику тощо. Донором глюкози В цих реакціях виступала GDР-глюкоза: n GDР-глюкоза + акцептор → (глюкоза)n-акцептор + nGDР.
У результаті такої реакції утворювалися не молекули целюлози, а більш короткі ланцюги полісахариду, який містить (β1→4)-зв'язки. Тоді виникло припущення, що складні комплекси ферментів, які синтезують цілі мікрофібрили целюлози і вбудовані у зовнішню поверхню плазмалеми, руйнуються при одержанні безклітинного ферментного препарату. Очевидно, синтез целюлозоподібних ланцюгів у цих умовах здійснюють окремі компоненти ферментного комплексу.
Пізніше знайшли ще одне пояснення неповного синтезу целюлозної молекули в безклітинних ферментних системах. Справа в тому, що NDР-цукри – це водорозчинні сполуки, а в мембрані, де в клітині утворюється целюлоза, середовище гідрофобне, тому і донори цукрів повинні мати гідрофобні властивості. Такими донорами в мембрані можуть бути жироподібні речовини з довгим вуглеводневим ланцюжком – поліпреноли. Вони, мабуть, приймають глюкозу від NDР-цукрів і переносять її на акцептор при синтезі целюлози в плазматичній мембрані рослинної клітини.
Розпад целюлози відбувається під дією двох гідролітичних ферментів. Целюлаза розщеплює молекули целюлози до целобіози, а потім останню гідролізує целобіаза до глюкози:
Утворення геміцелюлоз і пектинів
У геміцелюлоз і пектинів, що складають матрикс клітинної оболонки, спільні шляхи синтезу. Ферменти, що каталізують їх утворення, локалізовані в апараті Гольджі.
Взаємозв'язок шляхів біосинтезу компонентів матриксу клітинної оболонки можна побачити на наступній схемі.
Біосинтез геміцелюлоз і пектинів починається з UDP-глюкози і UDР-галактози, які окислюються до відповідних UDР-уронових кислот, останні можуть взаємоперетворюватися під дією відповідних епімераз. Далі при декарбоксилюванні глюкуронова кислота утворює UDР-ксилозу, а галактуронова – UDР-арабінозу, які також здатні епімеризуватися.
Геміцелюлози утворюються з UDP-похідних глюкози, манози, ксилози, арабінози, галактози та уронових кислот. Для синтезу пектинів необхідні UDP-галактуронова кислота та UDP-рамноза. Крім того, для утворення розчинного пектину потрібні метальні групи, донором яких є S-аденозилметіонін (SAM). Метильні групи на полігалактуронову кислоту переносяться метилтрансферазою.
Усі реакції біосинтезу компонентів матриксу клітинної оболонки доведені дослідами in vitro. Наприклад, у достигаючому насінні кукурудзи була виявлена ферментна система, що включає ксилозу і L-арабінозу з їх UDP-похідних у ксилани. Крім того, у них були знайдені епімерази, що каталізували взаємне перетворення UDP-ксилози та UDP-арабінози.
Утворення пентоз
У рослинах існує три основних шляхи утворення пентоз – важливих для рослинного організму моносахаридів.
1. Пентози утворюються з уронових кислот. Насамперед уронові кислоти, точніше їх NDP-похідні, утворюються з NDP-цукрів шляхом окислювання останніх за участю NAD+ і Н2О. Реакцію каталізують відповідні дегідрогенази. Далі NDP-уронові кислоти декарбоксилюються з утворенням NDP-ксилози або іншої NDР-пентози.
2 Пентози виникають з альдонових кислот. Наприклад, у пентозофосфатному циклі рибулоза утворюється при окисному декарбоксилюванні фосфоглюконової кислоти, яка, у свою чергу, є продуктом окислення глюкозо-6-фосфату.
3. Пентози утворюються за участю ферменту транскетолази. Цим шляхом вони виникають у пентозофосфатному циклі й у циклі Кальвіна. При цьому фермент за участю ТПФ переносить двовуглецевий залишок з одного цукру на молекулу іншого.
Пентози, що утворилися тим чи іншим шляхом, можуть взаємоперетворюватися за допомогою відповідних ізомераз і епімераз.
Біологічно значущі елементи – хімічні елементи, необхідні живим організмам для забезпечення нормальної життєдіяльності. Біологічно значущі елементи класифікують на макроелементи (вміст яких в живих організмах складає більше 0,01%) і мікроелементи (вміст менше 0,001%).
Макроелементи
Кальцій
Фізіологічна роль:
- пластичний матеріал для кісток (~ 99 % Са міститься у кістках, 1% — у крові і тканинах);
- фактор зсідання крові;
- підтримує збудливість нервової тканини та скорочення м'язів;
- нормалізує діяльність серця і м'язів;
- входить до складу ядра і мембран клітин, клітинних і тканинних рідин;
- підтримує функції клітинних мембран;
- активізує низку ферментів і гормонів;
- зменшує процеси гниття і бродіння у шлунково-кишковому тракті;
- підвищує опірність організму до негативного впливу.
Кальцій належить до елементів, які погано засвоюються. Сполуки кальцію, які потрапляють до організму людини із їжею майже нерозчинні у воді. Лужне середовище тонкого кишечника сприяє утворенню сполук кальцію, що погано розчинюються, і лише дія жовчних кислот забезпечує його всмоктування.
Ассиміляція кальцію тканинами залежить не тільки від вмісту у продуктах, алей від його співвідношення з іншими компонентами їжі, в першу чергу, з жирами, магнієм, фосфором, білками. На всмоктування кальцію негативно впливає надлишок мангану; фахівці рекомендують, щоб співвідношення цих елементів складало 1:0,5.
Для дорослих рекомендоване співвідношення кальцію й фосфору в їжі 1:1,5. Складність дотримання такого співвідношення обумовлена тим, що більшість продуктів масового споживання значно багатша фосфором, ніж кальцієм.
Добова потреба у кальції дорослої людини становить 800 мг, а у дітей та підлітків — 1 000 мг і більш. При недостатньому споживанні кальцію або при порушенні усмоктування його в організмі (за умови недоліку вітаміну D) розвивається стан кальцієвого дефіциту. Спостерігається підвищене виведення його з кісток та зубів. У дорослих розвивається остеопороз — демінералізація кісткової тканини, у дітей порушується формування скелету, розвивається рахіт.
Найкращими джерелами кальцію є молоко й молочні продукти, різні сири (100... 1 000 мг/100 г продукту), зелена цибуля, петрушка, квасоля. Значно менше кальцію міститься в яйцях, м'ясі, рибі, овочах, фруктах, ягодах (20.. .40 мг/100 г продукту).
Магній
Цей елемент є необхідним для активності ряду ключових ферментів, що забезпечують метаболізм. Магній бере участь у підтримці нормальної функції нервової системи й м'яза серця; виявляє судинорозширювальну дію; стимулює відділення жовчі; підвищує рухову активність кишечнику, що у свою чергу сприяє виведенню шлаків з організму (у тому числі холестерину). Засвоєнню магнію заважають наявність фітину й надлишок жирів і кальцію в їжі.
При дефіциті магнію порушується засвоєння їжі, затримується ріст, у стінках судин відкладається кальцій, розвивається ряд інших патологічних явищ. У людини недолік іонів магнію, обумовлений характером харчування, украй малоймовірний. Але великі втрати цього елементу можуть відбуватися під час діареї або внаслідок введення в організм рідин, що не містять магній.
Щоденна потреба в магнії точно не визначена, але вважається, що доза 200...300 мг/доб. запобігає прояву дефіциту цього макроелементу (передбачається, що всмоктується близько 30% магнію). Відомі випадки вродженої недостачі усмоктування магнію з кишечнику, що вказує на наявність специфічного механізму усмоктування іонів цього металу.
Магнієм багаті здебільшого рослинні продукти. Велика кількість його міститься у пшеничних висівках, різних крупах (40...200 мг/100 г продукту), бобових, урюку, куразі, чорносливі. У молочних продуктах, м'ясі, рибі, макаронних виробах, більшості овочів і фруктів міститься не велика кількість магнію (20— 40 мг/100 г).
Фосфор
Фізіологічна роль
- учасник усіх процесів життєдіяльності організму;
- особливо важлива роль у діяльності головного мозку, скелетних і серцевих м'язів, потових залоз;
- забезпечує генетичну функцію (РНК, ДНК);
- бере участь в обміні білків і жирів;
- має антихолестеринну дію;
- утворює кістковий скелет у сполуках з Са і Мg
Фосфор входить до складу всіх тканин організму, особливо м'язів і мозку.
При тривалому дефіциті фосфору в харчуванні, організм використовує власний фосфор з кісткової тканини. Це призводить до демінералізації кісток і порушення їх структури — розрідженню, також знижується розумова й фізична активність, спостерігається втрата апетиту, виникає апатія.
Добова потреба у фосфорі для дорослих становить 1200 мг. Вона зростає під час великих фізичних або розумових навантажень та деяких захворювань.
Велика кількість фосфору міститься в продуктах тваринного походження, особливо в печінці, ікрі, а також у зернових і бобових. Багатим джерелом фосфору є крупи (вівсяна, перлова), але з рослинних продуктів сполуки фосфору засвоюються гірше, ніж з продуктів тваринного походження.
Мікроелементи
Ферум (залізо)
Ферум — широко розповсюджений в природі елемент, раніше його відносили до макроелементів у зв’язку із відносно високим вмістом в організмі (4,2 г в тілі людини). Але якщо вилучити гемоглобінове залізо, яке складає 75...80% від його загальної кількості, то концентрація його в тканинах буде дорівнювати або навіть меншою за концентрацію такого мікроелементу як цинк.
Фізіологічна роль:
- прискорює регенерацію крові та підвищує в ній вміст гемоглобі ну та еритроцитів;
- запобігає анемії;
- підвищує загальну опірність організму;
- має антирадіаційну дію;
- зберігає аскорбінову кислоту від руйнування і виведення.
- бере участь у живленні та диханні тканин;
- підтримує ріст окремих органів і організму в цілому;
- підвищує опірність організму фізичним навантаженням;
- бере участь у детоксикації «кров'яних» отрут (бензол, анілін).
Дефіцит феруму в організмі може призвести до розвитку анемії. Багатими джерелами феруму є субпродукти, м'ясо, яйця, квасоля, овочі, ягоди, але у формі, що легко засвоюється, ферум міститься тільки у м'ясних продуктах, печінці, яєчному жовтку.
Ферменти — найбільш важливий клас білкових речовин, універсальний по своїй біологічної функції. Ферменти являють собою специфічні і високоефективні каталізатори хімічних реакцій, що протікають в живій клітині. Так, наприклад, уреаза (при рН=8,0, 20°С) прискорює гідроліз сечовини приблизно в 1 014 раз.
Всі ферменти поділяються на дві великі групи: однокомпонентні, що складаються виключно з білка, і двокомпонентні, що складаються з білка (апофермент), і небілкової частини (кофактор або простетична група). Апофермент двокомпонентних ферментів називають також білковим носієм, а простетичну групу — активної групою. Встановлено, що простетичні групи багатьох ферментів являють собою похідні вітамінів або нуклеотидів. Ферменти можуть діяти як в клітинах (внутрішньоклітинні) і після їх виділення (позаклітинні), причому внутрішньоклітинні ферменти каталізують реакції синтезу і розпаду, а позаклітинні тільки реакції розпаду речовин.
В реакціях ферменти мають високу специфічність до субстрату, тобто речовини або з'єднання, швидкість реакцій перетворення якої вони прискорюють. Для кожної окремої реакції потрібно свій власний фермент.
За сучасною класифікації ферменти ділять на наступні класи, згідно з типом реакції яку вони каталізують:
1) оксидоредуктази — каталізують окисно-відновні реакції (приєднанім 02, відібрання і перенесення Н, перенесення електронів);
2) трансферази — каталізують перенесення різних груп від однієї молекули до іншої (перенесення залишків моносахаридів, амінокислот, фосфорної кислоти, метальних груп та ін.);
3) гідролази — каталізують реакції гідролізу, тобто розщеплення складних органічних сполук з участю води;
4) ліази — каталізують реакції не гідролітичного розщеплення по подвійних зв'язках;
5) ізомерази — каталізують реакції структурних змін в межах однієї молекули;
6) лігази (синтетази) — каталізують реакції синтезу.
Ферменти, які каталізують одну і ту ж реакцію, але виділені зрізних видів живих організмів, розрізняються між собою. У номенклатурі вони мають загальну назву і один кодовий номер. Різні форми того або іншого ферменту нерідко зустрічаються і в одного біологічного виду. Для найменування групи ферментів, що каталізують одну і ту ж реакцію і знаходяться в організмах одного виду, рекомендується термін множинні форми ферменту. Для тих ферментів однієї групи, які мають генетично обумовлені відмінності в структурі первинної, використовують термін "ізоферменти".
Властивості ферментів.
Специфічність.
Ферменти зазвичай проявляють високу специфічність по відношенню до своїх субстратів (субстратна специфічність).
Вплив рН на активність ферментів.
Ферменти, як і інші білки, мають велике число іонних груп. Зміна стану іонізації таких груп при зрушенні рН може чинити сильний вплив на активність ферменту. В першу чергу це стосується груп, які беруть участь у каталізі або у зв'язуванні субстрату.
Для кожного ферменту є певне значення рН, при якому швидкість реакції, яка каталізується, максимальна (оптимум рН). Для пепсину оптимум знаходиться при рН1,5, а для лужної фосфатази — 9,0—10,0. Більшість ферментів мають оптимум рН в нейтральній області (7,0—8,0).
Вплив температури на активність ферментів.
Згідно із законом Вант-Гофа швидкість хімічних реакцій збільшується у два—чотири рази при підвищенні температури на 10°С. Це правило стосується також і ферментативних реакцій, однак лише в обмеженій області значень температури.
Так при низьких температурах ферменти не руйнуються, а стають неактивними, при підвищенні температури їх активність відновлюється, але при температурі вище 70—80°С активність ферменту знищується, так як відбувається денатурація білкової його частини. Таким чином, тепловий режим є важливим чинником при обробці харчових продуктів, оскільки він дозволяє контролювати хімічні, біологічні та мікробні зміни. Небажані зміни можуть бути відкладені або зупинені зберіганням при низькій температурі. Теплова обробка може або прискорити бажані хімічні або ферментативні реакції або пригальмувати небажані зміни шляхом інактивації ферментів або мікроорганізмів.
Температура і час — це два параметри, які відповідають за якість термічної обробки. Ці параметри повинні бути ретельно вибрані, щоб, з одного боку, домогтися знищення патогенних організмів, а з іншого боку, мінімізувати небажані зміни; такі як руйнування вітамінів.
Ферменти – це специфічні білки, які виконують в організмі роль біологічних каталізаторів.
За типом реакцій, що каталізують ферменти, їх ділять на 6 класів згідно ієрархічної класифікації ферментів:
оксидоредуктази, що каталізують окислення або відновлення. Приклад: каталаза, алкогольдегидрогеназа
трансферази, що каталізують перенесення хімічних груп з однієї молекули субстрату на іншу. Серед трансфераз особливо виділяють кінази, що переносять фосфатну групу, як правило, з молекули АТФ.
гідролази, каталізують гідроліз хімічних зв'язків. Приклад: естерази, пепсин, трипсин, амілаза, ліпопротеїнліпазу
ліази, каталізують розрив хімічних зв'язків без гідролізу з утворенням подвійного зв'язку в одному з продуктів.
ізомерази, каталізують структурні або геометричні зміни в молекулі субстрату.
лігази, що каталізують утворення хімічних зв'язків між субстратами за рахунок гідролізу АТФ. Приклад: ДНК-полімераза
Будучи каталізаторами, ферменти прискорюють як пряму, так і зворотну реакцію, тому, наприклад, ліази здатні каталізувати і зворотну реакцію - приєднання по подвійних зв'язків.
Ферментологія дає можливість впливати на обмін речовин в організмі, а також керувати технологічними процесами в харчовій промисловості. Використовуючи ферменти, що викликають бродіння, одержують продукти (наприклад, молочнокислі), що легше, ніж вихідні (молоко), засвоюються організмом.
Як відомо, до надходження на підприємства харчування м'ясо після забою худоби повинне "дозріти", у процесі чого усувається післязабійне задубіння і відбувається ряд інших змін, завдяки чому воно здобуває відповідні органолептичні властивості. "Дозрівання" м'яса триває досить довго, однак за допомогою препаратів ферментів, що синтезують деякі гриби, цей процес можна значно прискорити.
На підприємствах харчування використовують ферменти в якості "пом’якшувачів" м'яса: вони діють на сполучну тканину, що саме і додає твердість продуктові.
Ферменти відіграють важливу роль у збереженні харчової сировини і готової продукції. В одних випадках ферменти мікроорганізмів мають позитивний, в інші – негативний вплив. Так, дріжджі використовують при випічці хліба, виготовленні вин, кефіру, кумису. Псування продуктів також викликають ферменти мікроорганізмів. З метою їх інактивування застосовують нагрівання (стерилізацію, пастеризацію, варіння, жаріння), або створюють середовище, у якому ферменти неактивні. Застосування пестицидів засновано на припиненні дії ферментів-шкідників сільськогосподарських культур.
За допомогою специфічного ферменту видаляють неприємний запах, властивий сої через альдегіди, що містяться в ній. Він перетворює їх у кислоту.
На дії ферментів засноване виробництво тютюну, шкіри тощо.
В зарубіжній та вітчизняній практиці ферменти широко використовуються в технології переробки сировини, зокрема, при рішенні питань про інтенсифікацію виробництва, збільшення виходу готової продукції з однієї ж і тієї сировини, покращення її якості.
В хлібопекарській і кондитерській промисловості при виробництві хлібобулочних виробів використовуються очищені ферментні препарати, які включені в стандарти на хлібобулочні вироби. Практично всюди за кордоном і на Україні близько 75 % всього білого хліба випікається з додаванням амілази пліснявих грибів.
В Японії в хлібопекарській промисловості використовується більше 50 різних ферментних препаратів.
В крохмале-патоковій промисловості застосування ферментів – один з шляхів підвищення виробництва пшеничного, картопляного і кукурудзяного крохмалів. При виробництві пива і хлібного квасу використання ферментних препаратів дозволяє значно зменшити витрати солоду.
В молочній промисловості використання ферментів при виробництві твердих сирів значно прискорює процеси його дозрівання.
В консервній промисловості застосування пектолітичних ферментних препаратів підвищує вихід готової продукції на 15…20 % і сприяє освітленню фруктових соків. Використання при замочуванні бобових і круп амілолітичних ферментів дозволяє скоротити час їх варіння і доведення до готовності на 30 %.
В рибній промисловості протеолітичні ферменти використовуються для прискорення дозрівання оселедців, для переробки відходів рибної промисловості з метою отримання білкових гідролізатів. В м'ясній промисловості ферменти використовуються для приготування гідролізатів, м'ясних паштетів, паст і екстрактів, полегшення відділення м'яса від кісток, при солінні м'яса, субпродуктів, збільшення термінів зберігання м'ясопродуктів.
Для пом'якшення жорстких тканин, особливо яловичих туш і для виробництва жарених напівфабрикатів використовують ферменти мікробного (терезин), тваринного (пепсин, трипсин) і рослинного (папаїн, бромелайн, ферменти із пророслого насіння сої та інші) походження.
Ферменти мікробіального походження сильно впливають на м'язові волокна, ферменти рослинного походження – на елементи сполучної тканини; ферменти тваринного походження займають проміжне положення.
Під дією ферментів в сполучнотканинних прошарках відмічається роз-пад мукополісахаридів, розрихлення, фрагментація і деструкціяколагенових і еластинових волокон. Поряд зі зміною в сполучній тканині відбуваються порушення структури м'язових волокон, що є небажаним, тому що погіршує якість готових виробів.
Важливе значення має також спосіб застосування ферментів, в якізанурюють шматки м'яса або шприцюють їх за допомогою голок і безгольчастим способом шляхом внутрішньовенного введення ферментів перед забоєм тварин.
Широко використовують ферменти для аналізу харчових продуктів. Ці методи ефективніші традиційних хімічних. Окрім позитивної ролі ферменти можуть виконувати і негативну роль в ході зберігання і переробки харчової продукції, тобто:
- знижувати харчову цінність продуктів в процесі тривалого зберігання;
- дія амілази в крохмальвмісних продуктах викликає деградацію крохмалю, знижує хлібопекарські властивості борошна і, таким чином, якість хліба;
- тривала дія протеолітичних ферментів зменшує вміст в пшениці, житі лізину, що знижує їх біологічну цінність;
- під дією дифенолоксидази відбувається потемніння на повітрі очищеної картоплі;
- під дією оксидаз відбувається потемніння нарізаних яблук і груш.
Ферменти – це специфічні білки, які виконують в організмі роль біологічних каталізаторів. Являючись білками, ферменти мають первинну, вторинну, третинну і багато з них – четвертинну структуру.
При гідролізі ферментів утворюється суміш амінокислот. Відомо більше, як 20 різних амінокислот, які входять в склад білків.
Ферменти мають загальні з білками фізично-хімічні властивості: при гідролізі розщеплюються на амінокислоти; мають високу молекулярну масу; утворюють високу молекулярну масу; створюють колоїдні розчини; погано кристалізуються; дуже нестійкі до високих температур солей, важких металів, кислот, лугів і т. п; мають антигенні властивості.
Молекулярна маса ферментів має широку варіацію – від декілька десятків тисяч до декілька мільйонів.
Ферменти відрізняються по своїй структурі. Їх поділяють на 2 групи – прості і складні. Прості, або однокомпонентні; - ферменти складаються тільки із амінокислот. До них відносяться невелика кількість ферментів (рибонуклеаза, амілаза, альдолаза, уреаза, пепсин та ін.). Але більшість ферментів складається з двох компонентів: небілкової частини, або простетичної групи, і білкової – апофермент. Ці дві частини ферменту окремо не мають сили, але тільки в комплексі одне з іншим вони проявляють каталітичну здатність.
Небілковий компонент розпаду ферментів називається кофермент.
Багато коферментів являються вітамінами або їх похідними. В даний час нам відомо понад 300 окремих ферментів (а, може набагато більше, бо наука не стоїть на місці), в склад яких входять в якості коферментів вітаміни або їх похідні. Як наслідок, при авітамінозах спостерігається розпад діяльності всіх ферментних систем.
Для визначення механізму дії ферменту було запропоновано немало теорій. Але перемогла та, в якій мова йде про те, що каталізатори лише скорочують час, необхідний для досягнення рівноваги хімічної реакції. Більшість хімічних реакцій потребує “запуску”, що і виконують ферменти.
В основі життєдіяльності організму лежать хімічні перетворення різних речовин, швидкість яких визначають ферменти – біологічні каталізатори. Травлення, використання всіх корисних речовин, які надійшли в організм, ріст, зсідання крові, м’язові скорочення і багато інших фізіологічних процесів – все це побудовано на чіткій, послідовній роботі ферментних систем.
Найважливішою ознакою ферментів є не тільки їх властивість прискорювати хід хімічних реакцій, але вибірково каталізувати лише визначений шлях перетворення даного субстракту. Це одна з основних властивостей ферментів порівняно з небіологічними каталізаторами.
Зворотність ферментативних реакцій полягає в здатності ферментів каталізувати пряму і зворотну реакцію. Так, наприклад, ліпаза може при певних умовах розчепити жир до гліцерину і жирних кислот, а також каталізувати його синтез із продуктів розпаду. Здатність ферментів прискорювати хімічні процеси в сторону синтезу, так і розпаду, має велике значення, так як створює можливість переключення цих процесів з одного на інший, чим забезпечує тісний взаємозв’язок катаболізму і анаболізму, гнучкість і пристосованість обміну речовин під впливом зовнішніх і внутрішніх факторів.
За типом реакцій, що каталізують ферменти, їх ділять на 6 класів згідно ієрархічної класифікації ферментів:
оксидоредуктази, що каталізують окислення або відновлення. Приклад: каталаза, алкогольдегидрогеназа
трансферази, що каталізують перенесення хімічних груп з однієї молекули субстрату на іншу. Серед трансфераз особливо виділяють кінази, що переносять фосфатну групу, як правило, з молекули АТФ.
гідролази, каталізують гідроліз хімічних зв'язків. Приклад: естерази, пепсин, трипсин, амілаза, ліпопротеїнліпазу
ліази, каталізують розрив хімічних зв'язків без гідролізу з утворенням подвійного зв'язку в одному з продуктів.
ізомерази, каталізують структурні або геометричні зміни в молекулі субстрату.
лігази, що каталізують утворення хімічних зв'язків між субстратами за рахунок гідролізу АТФ. Приклад: ДНК-полімераза
Будучи каталізаторами, ферменти прискорюють як пряму, так і зворотну реакцію, тому, наприклад, ліази здатні каталізувати і зворотну реакцію - приєднання по подвійних зв'язків.
Ферменти дуже чутливі до зміни pH середовища, в якому вони діють. Кожний фермент має оптимум pH, при якому він найбільш активний.
Для більшості ферментів оптимальне середовище близьке до нейтрального (pH біля 7,0), так як максимальна активність ферментів проявляється при фізіологічних значеннях pH, а в кислому або лужному середовищі їх активність знижується. З цього правила є винятки, і їх немало. Наприклад, пепсин, який знаходиться в шлунковому соці, активний лише в дуже кислому середовищі (pH 1,5 – 2,5).
Ферменти дуже чутливі до температури. При підвищенні температури до 40-500 ºС підвищується активність більшості ферментів, що відповідає загальновідомому закону прискорення хімічних реакцій з підвищенням температури. Встановлено, що підвищення температури на кожних 100 збільшує швидкість ферментативної реакції в 1,5 – 2 рази. І тому необхідно дотримуватись температурного режиму при проведенні проб на ферменти.
Перетворення ферментів відбувається подібно з іншим обміном білків організму. Ферменти постійно оновлюються, синтезуються і розпадаються, що забезпечує їх належний рівень в тканинах.
Консерванти – антимікробні речовини, що використовуються для запобігання мікробного псування харчових продуктів та подовження терміну придатності їх до споживання.
Під консервуванням харчових продуктів розуміють заходи, спрямовані проти розвитку в продукті шкідливих мікроорганізмів, утворення ними токсинів, запобігання пліснявіння, появи неприємних смаку і запаху. Розрізняють фізичне, біологічну та хімічну консервацію.
Найвідоміші фізичні методи, що перешкоджають росту мікробів: стерилізація та пастеризація (теплова обробка), охолодження і заморожування (вплив холодом), висушування (видалення води) та обробка іонізуючими випромінюваннями. Біологічне консервування передбачає вплив на харчовий продукт нешкідливих для здоров'я людини культур мікроорганізмів з метою запобігання розвитку патогенної або іншої небажаної мікрофлори. Хімічні методи консервування полягають в додаванні певних речовин, які пригнічують розвиток мікроорганізмів. Такі речовини називають консервантами. На практиці, як правило, не користуються тільки одним методом консервування: з давніх пір успішно поєднують різні методи. Наприклад, при копченні вплив антимікробних складових диму доповнюється підсушуванням, а зберігати копченості рекомендується при зниженій температурі.
Найбільш широко використовуваними консервантами в даний час є: кухонна сіль, етиловий спирт, оцтова, сірчиста, пропіонова, сорбінова, бензойна кислоти і деякі їх солі, вуглекислий газ, нітрити, нітрати, низин.
Цукор в концентрації більше 60% також проявляє антимікробну дію. Встановлено, що високу антимікробну активність проявляють ефірні масла часнику, кориці, чебрецю і ряду інших рослин.
Багато консервантів виявлені в природі. Сорбінова кислота зустрічається в ягодах горобини, бензойна - в ягодах брусниці, чорниці, в меді, кислому молоці, йогурті і сирі. Молочна і оцтова кислоти утворюються в результаті молочно- або оцтовокислого бродіння у винах, кисломолочних продуктах і квашених овочах; низин продукується бактеріями виду Streptococcus lactis і зустрічається у всіх кисломолочних продуктах. Для промислового використання ці консерванти отримують синтетично, але вони повністю ідентичні натуральним.
Застосування речовин, що володіють консервувальною дією, - кухонної солі, оцту, цукру, вуглекислого газу, етилового спирту - давно і добре відомо. Зазвичай їх використовують у кількості не скількох відсотків або десятків відсотків, частіше домагаючись певного смаку харчового продукту, а консервувальна дія розглядають як побічне.
Речовини, умовно віднесені до власне консервантам, - сорбінова, бензойна, сірчиста кислоти та їх солі, нітрати, нітрити, низин і інші - використовуються в набагато менших кількостях (менше 0,5%) і практично не впливають на органолептичні показники продукту.
Основні галузі використання нітратів і нітритів - м'ясопродукти і сири. Антимікробну дію самих нітратів незначно, але в м'ясопродуктах вони перетворюються на нітрити. Нітрити не тільки сприяють утворенню необхідної забарвлення і специфічного аромату м'ясних продуктів, але і захищають їх від окисної і бактеріальної псування. Дія нітритів направлено, головним чином, проти бактерій роду Clostridium, що утворюють ботулінові токсини. Нітрати використовують у виробництві ковбас і м'ясних продуктів (солоних, варених, копчених, консервів) у кількості до 250 мг / кг; в сирах - у кількості до 50 мг / кг.
Сірчиста кислота, її солі та сірчистий ангідрид давно і широко застосовуються у виноробстві, виробництві соків, для збереження фруктових напівфабрикатів промислової переробки (перед використанням напівфабрикату консервант видаляють нагріванням або вакуумуванням) і в деяких інших продуктах. Використовувані дозування складають від 10 до 500 г на тонну продукту, для сушених фруктів від 0,5 до 2 кг на тонну. Дія сірчистої кислоти в основному бактеріостатичну. Крім того, вона володіє антиокислювальними властивостями і уповільнює реакції ферментативного та неферментативного побуріння. Додавання сірчистого ангідриду під час і після приготування вина призводить до зв'язування ацетальдегіду, стабілізації забарвлення, мікробіологічної стійкості. У вині діоксид сірки, перш за все, запобігає хворобам вина: оцтовокисле, молочнокисле скисання, мишачий присмак і «ожиріння» вина. Діоксид сірки зручно використовувати у формі солей сірчистої кислоти: сульфітів і гідросульфітів натрію, калію, кальцію.
Низин - це природний антибіотик, що продукується молочнокислими бактеріями виду Streptococcus lactis. Він охороняє продукти від грампозитивних термостійких бактерій і їх спор. Він неефективний проти дріжджів, цвілі та грамнегативних бактерій. В Україні низин дозволений для застосування у виробництві плавлених і зрілих сирів (до 12,5 мг / кг), молочних напоїв з наповнювачами, сирних виробів і десертів (до 10 мг / кг), овочевих консервів (до 100 мг / кг заливки), в пудинги з манної крупи або тапіоки і подібні продукти (до 3 мг / кг).
Консерванти на основі сорбінової і бензойної кислот - власне сорбінова та бензойна кислоти, сорбат калію, сорбат кальцію, бензоат натрію - можуть застосовуватися у виробництві маргаринів, майонезів, соусів і салатних заправок, безалкогольних та слабоалкогольних напоїв, при консервуванні фруктів і овочів. Сорбінова кислота і її солі застосовуються також для збільшення терміну зберігання вин, борошняних та цукрових кондитерських, хлібобулочних виробів, сирів, сирних виробів, м'ясо-, рибо- і морепродуктів, а також у приготуванні протівоплесеневих пакувальних матеріалів. Наприклад, добавка в масляний крем 0,2% сорбінової кислоти дозволяє збільшити термін зберігання кремових тортів і тістечок при температурі 2 ... 8 ° С з 36 до 120 год; обробка поверхонь батонів напівкопчених ковбас концентрованим розчином сорбату калію збільшує термін зберігання без пліснявіння в 4 рази; маргарин, що містить сорбінову кислоту, зберігається при 6 ... 8 ° С не менше 2 міс замість звичайних 20 днів; безалкогольний напій з добавкою сорбату калію зберігається до 180 діб.
Антимікробна дія консервантів на основі бензойної кислоти спрямована в основному проти дріжджів і цвілевих грибів, включаючи афлатоксінутворюючі, але найактивнішим щодо цих мікроорганізмів консервантом є сорбінова кислота та її солі. Оскільки сорбінова кислота дуже активна щодо дріжджів, в тісто для хлібобулочних виробів додають її спеціальну форму, що не пригнічує дріжджі до термообробки. Існує спеціальна форма сорбату калію, що дозволяє уникнути небажаних технологічних ефектів при консервуванні вин.
Антимікробна активність кислот і їх солей однакова. За умови рівномірного розподілу консерванту в продукті, сорбат калію і сорбінова кислота, а також бензоат натрію і бензойна кислота - взаємозамінні.
В основі харчових технологій лежить складний комплекс фізико-механічних, теплових, хімічних, біохімічних і мікробіологічних процесів, в результаті яких і відбувається перетворення сировини в харчові продукти.
Фізико-механічні процеси
В основі цих процесів лежить механічний вплив на матеріал; вони визначаються законами механіки твердих тіл і гідравліки.
До цих процесів належать:
- подрібнення;
- сортування за розмірами і формою;
- перемішування;
- обробка матеріалів тиском
- осадження;
- фільтрація;
- центрифугування.
Рушійною силою цих процесів є сила механічного та гідростатичного тиску, відцентрова сила.
Теплові процеси
На шляху перетворення сировини в продукти харчування істотне місце займає теплова обробка, в результаті якої змінюється харчова цінність продуктів, поліпшуються їх смакові якості. Іноді нагрівання і осадження вимагають наступні операції, наприклад, рослинне масло підігрівають перед фільтруванням для зменшення в'язкості.
Цілий ряд масообмінних, хімічних і біохімічних процесів для забезпечення їх швидкості протікання вимагають підтримки певної температури, тобто супроводжуються підігрівом або охолодженням. У харчовій промисловості найбільш поширені сушка, сорбція і десорбція газів рідинами (процеси сатурації), розчинення твердих речовин і кристалізація. Нарешті, до теплових процесів відносяться процеси фазового перетворення - випарювання і конденсація, які також широко застосовуються в харчових виробництвах. Перенесення теплоти здійснюється трьома способами: теплопровідністю, конвекцією, радіацією.
Масообмінні процеси
У харчовій промисловості широко застосовуються процеси масообміну. Найчастіше зустрічаються екстрагування і екстракція, абсорбція і адсорбція, перегонка і ректифікація, розчинення і кристалізація і, нарешті, сушка.
Рушійною силою масообмінних процесів є різниця концентрацій.
Масообмінні процеси прийнято класифікувати за агрегатним станом і характером взаємодії фаз.
В основі уявлень про массопередачі лежить поняття рівноваги фаз. Ця рівновага, наприклад концентрація розчиненого речовини в двох взаємодіючих фазах, залежить від температури і тиску.
Колоїдні процеси
У харчовій промисловості важлива роль належить дисперсним і колоїдних систем і їх властивостями.
Дисперсними системами є більшість продуктів харчування: хліб, борошно, шоколад, сир, пиво і т.п.
Дисперсні системи гетерогенні і складаються з двох фаз. Середовище, що містить речовини в роздробленому стані називається дисперсійним, а роздроблене (поділене в ній) речовина - дисперсійної фазою. Частинки речовини дисперсійної фази можуть мати різні розміри і форму.
Колоїдні системи утворюються двома способами: Диспергування - дробленням великих часток грубодисперсних систем до колоїдної дисперсності; конденсацією - з'єднанням атомів, іонів або молекул в більш великі частки колоїдних розмірів. Необхідними умовами утворення колоїдних систем є нерозчинність речовини дисперсної фази в дисперсійному середовищі; досягненням частинками дисперсної фази колоїдної дисперсності; наявність стабілізатора, який повідомляє колоїдної системі агрегатну стійкість.
У виробництві харчових продуктів диспергування і конденсація займають одне з провідних місць. Диспергування використовують при дробленні і подрібненні зерна в борошно, какао-бобів в какао-терте, цукру в цукрову пудру і т.п.
Конденсація виникає в ректифікаційних апаратах при отриманні спирту, кристалізації цукру, випаровуванні розчинів, обклеювання вин тощо.
40. Основні технологічні процеси харчових виробництв (хімічні, біохімічні)
Хімічні процеси
В основі ряду харчових технологій лежать хімічні перетворення. До них відносяться отримання патоки, кристалічної глюкози шляхом кислотного гідролізу крохмалю, різних жирів способом гідрогенізації і переетерифікації, інвертного цукру шляхом кислотного гідролізу сахарози. Важлива роль відводиться цим процесам на окремих стадіях виробництва хліба, борошняних кондитерських виробів, цукру, шоколаду, олії, пресованих дріжджів, а також при зберіганні продуктів.
Отримання і зберігання найрізноманітніших харчових продуктів супроводжуються протіканням хімічних процесів. Одні з них пов'язані з реакціями гідролізу, інші - з окисно-відновними реакціями (меланоідиноутворення, сульфітацією, окисленням тощо).
Біохімічні процеси
Біохімічні процеси протікають за участю ферментів і мають велике практичне значення, так як лежить в основі технологій отримання хліба та хлібобулочних виробів, вина, пива, чаю, амінокислот, органічних кислот, вітамінів і антибіотиків. Ці процеси відіграють важливу роль при зберіганні харчової сировини і готової продукції (зерна, плодів, овочів жиру, жировмісних продуктів тощо).
Знаючи характер протікання біохімічних процесів в харчовій сировині, можна встановити ті чи інші особливості процесу, визначити дефекти даної партії сировини, намітити найбільш правильний режим технологічного процесу.
Мікробіологічні процеси
Мікробіологічні процеси широко застосовують у різних галузях народного господарства. В їх основі лежить використання в промисловості біологічних систем і процесів, що ними викликаються. В основі багатьох виробництв лежать реакції обміну речовин, що відбуваються при зростанні і розмноженні деяких мікроорганізмів.
В даний час за допомогою мікроорганізмів виробляють кормові білки, ферменти, вітаміни, амінокислоти і антибіотики, органічні кислоти, ліпіди, гормони, препарати для сільського господарства тощо.
У харчовій промисловості мікроорганізми використовуються при отриманні ряду продуктів. Так, алкогольні напої-вино, пиво, коньяк, спирт-та інші продукти отримують за допомогою дріжджів. У хлібопекарській промисловості використовують дріжджі і бактерії, у молочній промисловості-молочнокислі бактерії тощо.
Серед різноманіття викликаються мікроорганізмами процесів одним з істотних є бродіння.
Під бродінням розуміють перетворення вуглеводів і деяких інших органічних сполук в нові речовини під впливом ферментів, продукованих мікроорганізмами. Відомі різні види бродіння. Зазвичай їх називають по кінцевим продуктам, що утворюється в процесі бродіння, наприклад спиртове, молочнокисле, оцтовокисле тощо.
Багато видів бродіння – спиртове, молочнокисле, ацетонобутилове, оцтовокисле, лимоннокисле та інші, що викликаються різними мікроорганізмами, - використовують у промисловості. Наприклад, у виробництві етилового спирту, хліба, пива застосовують дріжджі; у виробництві лимонної кислоти - плісеневі гриби; у виробництві оцтової та молочної кислот - бактерії.
Основні групи мікроорганізмів, що використовуються в галузях харчової промисловості, – бактерії, дріжджові і плісеневі гриби.
Після перероблення молока-сировини для одержання молочних продуктів на молокопереробних підприємствах накопичується значна кількість вторинних молочних ресурсів – знежиреного молока, сироватки, маслянки. Так, для одержання 1 т вершкового масла необхідно переробити близько 20…22 т молока-сировини. Решта по масі – це знежирене молоко та маслянка.
У процесі виробництва сиру від сирного зерна відходить до 75…80 % сироватки. Нині близько 80 % сироватки після одержання підсирних вершків на підприємствах не перероблюється, незважаючи на високу вихідну вартість незбираного молока та достатньо високий вміст у сироватці поживних та біологічно повноцінних компонентів. Це суттєво відбивається на економічних показниках підприємств на фоні зменшення обсягів виробництва молока в аграрному секторі та погіршує екологічний стан навколишнього середовища. Повне перероблення всіх компонентів молока, раціональне використання побічних продуктів, зниження нормативних втрат – це найважливіші резерви для збільшення обсягів виробництва молочної продукції та підвищення ефективності роботи підприємств в цілому. Безвідходна технологія запобігає забрудненню навколишнього середовища, що має велике соціальне та екологічне значення. Висока поживна та біологічна цінність молока зумовлюють необхідність використання всіх його компонентів для виготовлення продуктів харчування. В цілому вирішення проблеми повного й комплексного перероблення молочної сировини можливе лише за умови підтримки молочної галузі на державному рівні у межах ґрунтовно розроблених національних програм.
Існують три основні напрямки (способи) промислового перероблення знежиреного молока, маслянки і молочної сироватки:
- комплексне використання всіх компонентів сировини (напої, згущені і сухі продукти, замінники незбираного молока);
- використання окремих компонентів сировини (вилучення молочного жиру, білків, лактози);
- одержання складових частин молочної сировини з подальшим глибоким їх переробленням (гідролізати казеїну і сироваткових білків, глюкозо-галактозні сиропи, етиловий спирт, лактулоза та ін.).
Для України переваги енергозбереження набувають особливого значення у зв’язку з тим фактом, що Україна є енергодефіцитною країною, яка свої потреби в первинних енергоресурсах задовольняє за рахунок власного виробництва лише на 45 %.
Харчова промисловість займає одне із провідних місць у структурі промислового виробництва України. На її долю припадає майже п’ята частина його загального обсягу. Ефективності роботи підприємств харчової промисловості сприяють облік резервів та контроль використання енергоресурсів.
Потреби підприємств харчової промисловості в паливі та енергії безперервно зростають. Тому у цій галузі, щоб не йти на значні капіталовкладення, потрібно раціональніше використовувати первинні паливно-енергетичні ресурси (ПЕР).
У зв’язку зі значним ростом вартості енергоносіїв, ефективного їх використання в умовах ринкової економіки стає визначним фактором підвищення конкурентоспроможності продукції підприємств переробної галузі, тому що в основному енергоємність виробництв харчових продуктів у нашій країні значно вища у порівнянні з розвинутими промисловими країнами.
Високий рівень енергоспоживання підприємств АПК пояснюється тим, що в умовах бувшого Радянського Союзу підтримувались низькі ціни на паливо та енергоносії, що не стимулювало серйозних економічних заходів на виконання робіт з енергозбереження. Перехід на світові ціни на енергоносії відразу виявив серйозні недоліки в цій галузі.
Потреби підприємств харчової промисловості в паливі та електроенергії постійно зростають. Значні капіталовкладення в галузі з урахуванням світової кризи просто неможливі. І тому підприємствам потрібно раціональніше використовувати паливно — енергетичні ресурси.
Одним з головних пріоритетів у технічному розвитку підприємств є впровадження енергозберігаючих заходів, оновлення та заміна застарілого обладнання.
Для реалізації політики енергозбереження на конкретних об’єктах експертами ЄС, зважаючи на українські умови, було запропоновано такі першочергові проекти:
1. Модернізація і удосконалення (заміна) автоматики котлоагрегатів та теплофікаційних котлів.
2. Широке впровадження малих та середніх водогрійних котлів.
3. Заміна горілок у котлах на більш ефективні (рекуперативні, регенеративні, для кількох видів палива).
4. Удосконалення систем стисненого повітря (пастки для вологи, індикатори нещільностей, автоматика керування роботою систем компресорів).
5. Технології реконструкції та реставрації електродвигунів.
6. Системи промислового опалення: нагрівачі-радіатори, повітронагрівники, інфрачервоні випромінювачі.
7. Новітні теплоізоляційні матеріали і технології теплоізоляції трубопроводів та огороджувальних конструкцій будівель.
8. Освітлювальні прилади, системи автоматики до них, фотосенсори, регулювальна апаратура.
9. Лічильники витрати води, газу, повітря, тепла, електроенергії, скидів.
10. Пускорегулювальне обладнання для води, пари, газу (вентилі, клапани, регулятори тиску, уловлювачі вологи тощо).
До факторів, котрі впливають на ефективність енергозбереження, можна віднести підвищення технічного рівня виробництва (впровадження нової енергозберігаючої техніки, удосконалення діючої техніки, поліпшення якості енергоресурсів), удосконалення організації використання енергоресурсів (оптимізація структури споживаних енергоресурсів, оптимальний розподіл енергетичних навантажень, використання вторинних енергетичних ресурсів, удосконалення нормування, обліку й контролю за витратами енергії).
Технічні інновації в галузі енергозбереження розподіляються на процесні й предметні. Заходи, щодо енергозбереження можна визначити як інноваційні в області технології виробництва й споживання енергії, тобто можна стверджувати, що вони відносяться до процесних або технологічних інновацій. Такі інновації полягають в удосконаленні технології виробництва, яке реалізується за допомогою заміни застарілого обладнання більше сучасними зразками, впровадженням нових технологій і устаткування, підвищенням рівня автоматизації виробництва та ін.
Первинна обробка молока на фермах. Первинну обробку молока на фермах проводять згідно з ГСТУ 46.069-2003 "Молоко коров'яче незбиране. Первинне оброблення, зберігання і транспортування. Основні вимоги".
Обробку молока на фермах називають первинною, вона включає фільтрацію, охолодження і зберігання. Правильне виконання всіх цих операцій сприяє подальшому збереженню вихідних властивостей молока і має важливе протиепідемічне значення.
Первинна переробка і зберігання молока у молочарнях залежно від прийнятої технології здійснюють за такими схемами:
• схема 1 — очищення молока фільтруванням, охолодження і зберігання в молочних флягах у басейнах з проточною водою або льодо-сольовою сумішшю;
• схема 2 — очищення молока фільтруванням, охолодження і зберігання в резервуарах-охолоджувачах;
• схема 3 — очищення молока фільтруванням у потоці, попереднє охолодження у молокопроводі доїльної установки або пластинчастому охолоджувачі проточною водою до (16+1) °С, остаточне доохолодження і зберігання молока здійснюється у резервуарах-охолоджувачах;
• схема 4 — очищення молока фільтруванням, охолодження у пластинчастому охолоджувачі, зберігання в резервуарах-охолоджувачах;
• схема 5 — очищення молока відцентровим молокоочищувачем, охолодження у пластинчастому охолоджувачі, зберігання в резервуарах-охолоджувачах.
Первинна обробка і зберігання молока, отриманого від корів з особистих селянських та фермерських господарств, яке закуповують на приймальних пунктах, здійснюють за однією з наведених перших двох схем та зберігають відповідно до вимог ДСТУ 3662-97.
Надоєне молоко надходить у молочарню. Тут спочатку визначають його кількість, а потім проціджують через ватяні фільтри чи фільтри з нетканої полотнини. Для фільтрації використовують вафельну, лавсанову чи фланелеву тканини. У молоці можуть бути механічні домішки (шматочки шерсті, гною, корму, пилу, бруду тощо) і мікрофлора. Тому фільтр можна використовувати для проціджування тільки однієї фляги молока. Тканинні фільтри після використання прополіскують у проточній воді, потім їх, у тому числі і лавсанові, складають у два шари, марлю — в 4—6 шарів.
Після закінчення проціджування молока бавовняні тканини перуть у 0,5 %-му теплому розчині дезмолу чи іншого мийного порошку, прополіскують у проточній воді, пропрасовують чи кип'ятять протягом 12—15 хв. і висушують. Фільтри з лавсанової тканину після прання занурюють у 1 %-й розчин гіпохлориту натрію чи просвітленого хлорного вапна на 20 хв. Найбільш досконале очищення молока на відцентрових молокоочисниках, які широко застосовують у молочній промисловості.
Профільтроване молоко охолоджують до температури 4—6 °С і направляють у резервуари для зберігання. Негайне охолодження молока — основна гігієнічна і протиепідемічна умова підвищення його якості. У неохолодженому молоці відбувається швидкий ріст як молочнокислої, так і шкідливої мікрофлори, у тому числі стафілококів, що виробляють ентеротоксини, які не руйнуються пастеризацією. Тому охолодження молока запобігає швидкому розмноженню в ньому мікроорганізмів. Проміжок часу між видоюванням молока і початком його охолодження не повинен перевищувати 16—20 хв.
Свіжовидоєне молоко після очищення від механічних домішок охолоджують до температури не вище 6 °С не пізніше як через 2 год. після закінчення процесу доїння корів.
За умов доїння корів у переносні доїльні відра проміжок часу між видоюванням молока і початком його охолодження не повинен перевищувати 20 хв.
Для охолодження молока суб'єкти господарювання використовують близько 25 неуніфікованих систем, що відрізняються застосовуваними холодоагентами і холодоносіями (аміак, К12 і К22, крижана вода, розсіл), способами охолодження (в ємностях, потоці, з акумуляцією холоду і без неї), конструкцією компресорів і їх продуктивністю. Раціональних систем охолодження молока при табірному (пасовищному) утриманні корів не існує. Найбільш простий спосіб — охолодження молока в ємностях: басейнах з льодом і холодною водою (краще проточною). Лід заготовлюють з чистих водойм із розрахунку 1 м3 льоду на 1 т одержуваного молока.
Зберігати молоко при низьких температурах слід в тих ємностях, де воно охолоджувалося. Так, як-що молоко охолоджували у флягах у басейнах, то і зберігати його до відправлення необхідно в цих басейнах. Найкращий спосіб зберігання молока — у спеціальних резервуарах великої місткості (від 1000 до 10000 л) чи охолоджуваних ваннах.
Більшість патогенних мікроорганізмів добре розвивається при температурі 18—20 °С, особливо при 35—37 °С (температура людського тіла). Чим нижче температура, тим повільніше розмножуються мікроорганізми. При температурі 4—6 °С розмноження припиняється. Однак внаслідок підвищення температури на-далі мікроорганізми знову продовжують розвиватися. Тому під час короткочасного зберігання молока на фермах і в процесі транспортування його обов'язково потрібно охолодити і зберігати при температурі не вище 6 °С. Але і при цій температурі висока якість молока зберігається лише протягом 18—20 год. У разі затримки відправлення молока на завод чи його тривалого транспортування молоко бажано охолоджувати до 2—4 °С. Якість молока в даному випадку зберігається набагато довше, тому що ріст мікроорганізмів повністю припиняється. Однак і при цій температурі період між отриманням молока і його переробкою не повинен перевищувати 72 год.
Тривалість зберігання молока у виробників до надходження його для реалізації:
— не вище 4° С — 24 год.,
— не вище 6° С — 18 год.,
— не вище 8° С — 12 год.
Фільтрування - це процес розділення неоднорідних систем (суспензій, пилу і туману) через пористу перегородку, яка може пропускати рідину або газ, але затримувати частинки, що знаходяться у них (фільтрування не плутати з фільтрацією. Фільтрація - це рух води або газу через пористе середовище). Процес фільтрування дуже розповсюджений процес у харчових виробництвах (наприклад, фільтрування олії від вибілювальних глин, фільтрування фруктово-ягідних соків, вина, пива тощо). Фільтрування має значні переваги перед осадженням, тому що забезпечує майже повне звільнення рідини або газів від завислих частинок.
Суть фільтрування полягає в тому, що дисперсійна фаза проникає через пористу перегородку, а дисперсна затримується на неї.
Пориста перегородка - це фільтрувальна перегородка, яка має властивість пропускати рідину або газ і затримувати частинки твердої фази.
Фільтрування з утворенням шару осаду, яке здійснюється при постійному перепаді тиску, найбільш розповсюджено у харчових виробництвах.
Для виготовлення фільтрувальної перегородки використовують:
тканини (бавовняні – бельтінг, міткаль і ін. -, синтетичні - капрон, нейлон лавсан-, вовняні);
сипкі матеріали (кварцевий пісок, вата, дрібне вугілля, кісткова крупка, діатоміт);
сітки з вуглецевих та інших волокон (капрон, нейлон, лавсан);
картон, пористу кераміку.
Більш щільні тканини використовують в механічних фільтрах, вакуум-фільтрах, менш щільні – у випадках, коли основним затримаючим чинником є шар осаду.
Рушійною силою процесу фільтрування є різниця тисків, яка створюється по обидва боки фільтрувальної перегородки за рахунок, наприклад, гідростатичного тиску стовпа суспензії над фільтрувальною перегородкою, надлишкового тиску від насоса або компресора, вакууму над фільтрувальною перегородкою, дії відцентрових сил при обертанні ротора фільтруючої центрифуги.
Визначення швидкості фільтрування є основним завданням теорії фільтрування. При фільтруванні неоднорідних систем дисперсійна фаза проходить через фільтрувальну перегородку і шар осаду, який можна розглядати як шар зернистого матеріалу.
В даний час доведено, що швидкість процесу при постійному перепаді тисків визначається за формулою основного рівняння фільтрування:
де V – об’єм фільтрату, м3, що пройшов через шар осаду й
фільтрувальну перегородку;
А - площа поверхні фільтрування, м2;
τ - тривалість фільтрування, с;
∆p - перепад тисків, Н/м2;
μ - в’язкість дисперсійної фази, Па· с;
R0 і Rn- опір відповідно осаду й перегородки, м-1.
Під час проведення технологічних процесів виникають дисперсні системи, складові яких – рідку, тверду, газову фази – необхідно відокремити для проведення послідовних процесів, отримання готового продукту або у зв'язку з екологічними вимогами (наприклад, одержання чистого цукрового розчину, освітлення вина, пива, одержання масла із молока, очищення газів, збереження цінних продуктів – сухого молока, цукрового пилу і ін.).
Розділення неоднорідних систем відбувається під дією гравітаційних, відцентрових, електричних сил та сил тиску. Використовуються наступні основні методи розділення:
Вибір методу розділення неоднорідних систем залежить від розмірів і питомої густини дисперсних частинок, їх концентрації у дисперсній системі, властивостей дисперсійного середовища.
Осадження – процес розділення неоднорідних систем, при якому завислі в рідині або газі тверді або рідинні частинки дисперсної фази відокремлюють від суцільної фази.
Рушійна сила процесу осадження - різниця густин дисперсної фази та дисперсійного середовища, різниця відцентрових сил, що дають на ці елементи системи, або різниця у реакціях елементів системи на електричне поле. Відповідно розрізняють: гравітаційне відстоювання, циклонне і відстійне центрифугування, електрочищення.
Розрізняють:
Один із засобів розділення суспензій – флотація. Під час пінної флотації суспензія насичується газовими бульбашками, які мають схильність злипатися з дисперсними частинками. Спливаючи, бульбашки виносять на поверхню суспензії частинки, утворюючи шар піни, збагаченої твердою фазою. В той же час гідрофільні частинки (які добре змочуються водою), не прилипають до бульбашок газу і осідають на дно апарата, звідки і видаляються. Флотатори – апарати, в яких здійснюється процес флотації. Використовують, наприклад, для вилучення жиру і суспензованих частинок із стічних вод м'ясопереробних підприємств, для освітлення фруктових соків.
Для диспергування газу використовують спеціальні пристрої, наприклад, дрібнопористу перегородку. Існують електрофлотатори, в яких рідка фаза піддається електролізу. При цьому на електродах утворюється бульбашки водню і кисню, які є фактором флотації.
Центрифугування – процес розділення неоднорідних систем у полі відцентрових сил. Цей процес призначений для інтенсифікації поділу пилу, суспензій і емульсій. При цьому використовується два технічних прийоми:
Їм відповідають апарати: центрифуги, сепаратори і циклони.
Центрифуги в основному призначені для розділення грубодисперсних суспензій. Вони розділяються на фільтруючі (будуть вивчатися у наступній темі) і відстійні (або осаджувальні).
Відстойні центрифуги застосовують для розділення суспензій, що погано фільтруються, для освітлення суспензій малої концентрації, а також для класифікації суспензій за величиною частинок.
У харчовій промисловості центрифуги типу НОГШ застосовують для відокремлення жиру і води від вишкварки на м’ясопереробних підприємствах, для виділення крохмалю з крохмального молока тощо.
Сепаратори відносяться до групи осаджувальних центрифуг. Вони призначені для розділення рідких сумішей за питомою вагою. У харчових виробництвах найбільше розповсюдження вони знайшли у молочній промисловості для виділення вершків з молока, його нормалізації і т. ін.
Ці машини застосовуються також для розділення або згущення суспензій, дисперсною фазою яких є тверді частинки: зернинки крохмалю, дріжджі, частинки білкової каламуті і т.ін.
У м’ясній промисловості сепаратори застосовуються на різних стадіях технологічного процесу для очищення, зневоднення і вибілювання тваринних жирів. У рибній промисловості - для виділення жиру з бульйонів, з печінки тріски, освітлення медичного рибного жиру. У дріжджовій промисловості - для розділення дріжджового сусла. У крохмало-паточній промисловості - для освітлення глюкозного і паточного сиропів, відділення дрібної мезги і т.ін. У промисловості безалкогольних напоїв використовуються для освітлення фруктових соків і т. ін.
До групи механічних способів оброблення сировини і напівфабрикатів відносяться подрібнення, пресування, поділ (сортування) сипких матеріалів, тобто процеси, які приводять лише до зміни форми матеріалу без зміни його фізико-хімічних характеристик.
Подрібненням називають процес поділу твердого тіла на частинки зовнішніми силами.
Якщо зменшення розмірів кусків матеріалу відбувається без надання їм певної форми, то цей процес подрібнення називається дробінням.
Якщо одночасно із зменшенням кусків їм надається певна форма, в цьому разі процес подрібнення називають різанням.
Процес подрібнення широко застосовують у харчовій промисловості, зокрема в цукробуряковому, борошняному, м’ясопереробному, спиртовому, консервному, пивоварному, виноробному, крохмале-патоковому та інших виробництвах.
Використання подрібнених матеріалів дає можливість:
а) підготувати сировину і надати певної консистенції;
б) значно прискорити теплові, дифузійні та хімічні процеси, в яких повинна брати участь тверда фаза;
в) полегшити процес дозування пресування та інших процесів переробки харчової сировини;
г) утилізувати відходи.
Процес подрібнення завжди супроводжується:
1) збільшенням поверхні контакту матеріалу з навколишнім середовищем;
2) збереженням об’єму матеріалу; збільшенням кількості часток матеріалу.
За розмірами кусків вихідної сировини і кінцевого продукту подрібнення умовно поділяють на дробіння і помел.
Різання – розділення матеріалу, з наданням йому заданої форми, розмірів і якості поверхні.
Робота під час різання витрачається на утворення пружної і пластичної деформації, а також на подолання тертя інструмента об частини, що поділяються Характерні величини сили різання дорівнюють 600...1600 Н/м. Вони можуть бути суттєво (в 5 разів і більше) зменшені, якщо нормальні напруження на схемі частково замінені дотичними. У деяких випадках для цього достатньо викривити ріжучу кромку ножа.
Пресуванням називають процес обробки матеріалів впливом зовнішнього тиску, утворюваного в пресах. При цьому переслідують такої цілі: віджимання рідини з твердих матеріалів; формування пластичних матеріалів; ущільнення сипких матеріалів. Обробка продуктів тиском включає технологічні процеси пресування, штампування, формоутворення.
Пресування полягає в здавлюванні матеріалу, який обробляється за допомогою преса. Воно застосовується для відділення рідини від вологої маси або твердого тіла, надання пластичним тілам визначеної форми або для зв'язування сипких матеріалів у більш значні агрегати (брикети) за допомогою сполучної рідини або під тиском.
Віджимання рідини пресуванням широко використовують, наприклад, для виділення соків із ягід і плодів, олії з маслічних насінь, жиру зі шквари тощо. При цьому одночасно з віджиманням рідини відбувається ущільнення і брикетування твердого залишку.
Формоутворення шляхом пресування (брикетування) – процес, під час якого напівфабрикат здавлюється в замкненому об'ємі до певного тиску, при якому відбувається утворення виробу (наприклад, брикетування цукру-рафінаду).
Гранулювання - об'єднання пилоподібного сипкого середовища в гранули (зерна). Гранулюють цукровий пісок, гніт, харчоконцентрати, комбікорм, відходи виробництв, розчинний чай і каву, бульйонні кубики, плавленні сири й ін.
Застосовують гранулювання: пресове, скочуванням пилоподібних речовин із розчинів і суспензій.
Сортуванням, або класифікацією, називають процес поділу сипкої суміші на окремі фракції, що відрізняються формою і розмірами часток, швидкістю осадження їх у рідкому або газовому середовищі, магнітними й іншими властивостями.
При цьому переслідують в основні дві цілі:
1) одержання фракцій визначеної крупності або щільності;
2) виділення з матеріалу забруднюючих його домішок (пилюки, лушпиння, піску, каменів, металевих предметів тощо).
Сортування широко застосовується в харчовій промисловості. Так, у борошномельному виробництві помел розділяється на висівки і муку; у пивоварному і спиртовому виробництвах зерно, що надходить на готування солоду, обчищається від домішок; на консервних заводах. зерна кукурудзи і зеленого горошку розділяються по ступені зрілості.
У техніку застосовують такі три види сортування: просіювання, пневматичне і гідравлічне сортування і магнітну сепарацію.
Подрібненням називають процес руйнування твердого матеріалу під дією зовнішніх сил. Умовно вважають, що після дроблення утворюються куски матеріалу більше ніж 5мм. Тонке дроблення твердого матеріалу (менше ніж 5мм) називають помелом.
Процеси дроблення і подрібнення широко використовують у цукровому, борошно-круп'яному, хлібопекарському, м'ясопереробному, спиртовому, пивоварному, крохмале-патоковому, консервному та інших виробництвах.
Основною характеристикою процесу є ступінь подрібнення і, що дорівнює відношенню середніх розмірів кусків матеріалу до (dп) і після (dк) по дрібнення: і = dп/dк.
Визначальними лінійними розмірами кусків кулеподібної форми є діаметри dп , dк , а для частинок неправильної форми може бути їхня середня геометрична величина. Практично вона визначається розміром отворів сит, крізь які просівають весь матеріал до і після подрібнення. Використовують також поняття об'ємний ступінь подрібнення: і = dп /dк
Подрібнення умовно поділяють на класи залежно від розмірів початкового і подрібненого матеріалу. Відповідно змінюється і ступінь подрібнення. При грубому дробленні і = 2...6, середньому — і = 5...10; при тонкому подрібненні і > 100.
Фізично-механічні властивості матеріалу, вид і ступінь подрібнення визначають вибір способу дроблення. Залежно від характеру зовнішніх механічних зусиль матеріал можна подрібнювати роздавлюванням, розколюванням, розтиранням, розламуванням за допомогою удару, розриву, згинання. При грубому і середньому дробленні найчастіше використовують спосіб роздавлювання, при тонкому — розтирання. Для твердих матеріалів доцільно застосовувати розколювання та ударне навантаження, для крихких — роздавлювання та удар, для в'язких — розтирання. В процесі дроблення часто комбінують різні способи, наприклад: розтирання і роздавлювання; розтирання та ударне навантаження.
Для подрібнення використовують машини, основою роботи яких є прикладання зовнішніх сил для подолання міцності клітин. У цих машинах закладено різні принципи прикладання сили: удару, роздавлювання, розколювання, витирання. Наприклад, у різальних машинах — це рубка та ковзаюча різка. За допомогою різальних машин можна отримати шматочки правильної форми. На сировину діє розривна, стискаюча та згинаюча сили. Залежно від виду сировини ефективність сил прикладання різна. Так, при подрібненні твердих плодів найефективнішою є сила удару (крім удару для їх подрібнення застосовують розколювання), для в'язких тіл — витирання. Після сильного подрібнення утворюються шматочки непра вильної форми, а після дрібного — округлої.
Технологічний результат роботи оцінюють за трьома показниками: однаковістю, певними розмірами та формою частинок. Наявність дуже малих частинок небажана, оскільки при пресуванні (ви готовленні соків) вони забивають фільтри.
Для подрібнення винограду, кісточкових, інколи помідорів використовують вальцьові (з рифленими вальцями) дробарки ВГД. Різні щільність нарізування та швидкість обертання вальців дають потрібний ефект при подрібненні. В результаті подрібнення одержують частинки від 1 до 7 мм, серед яких до 50 % мають розмір 3 — 5 мм і приблизно по 25 % — розмір 1 - 2 та 5 - 7 мм.
При виготовленні яблучного соку найкращий вихід його тоді, коли розмір частинок подрібнених яблук 3-5 мм. Структура м'якоті яблук така, що піддається різанню, тому основний робочий орган машин КДП — ножі, змонтовані у вісім рядів на зовнішній частині
барабана з лезами завдовжки від 0,5 до 5 мм. Уздовж барабана встановлено чотири притискні колодки. Зазор між зубами-ножами та колодками становить від 0,5 до 20 мм, залежно від розміру час тинок продукції.
Для одержання продукції у вигляді брусочків використовують комбіновані овочерізальні машини типу «Ритм», які плоскими ножами зрізають пластинку, а дисковими — ріжуть на брусочки. Щоб розрізати овочі чи фрукти на кубики, брусочки або на локшину, ви користовують різальний блок з механізмами поздовжнього та поперечного різання. Капусту, цибулю й інші овочі ріжуть на дискових овочерізках (шинкувальних машинах), на дисках, які обертаються, встановлено серповидні ножі.
Тонке подрібнення, або гомогенізація, необхідне при виробництві пюре, соків з м'якоттю. Тому після грубого подрібнення на подрібнювачах маса надходить на гомогенізатори чи дезінтегратори (колоїдні млини). Принцип роботи плунжерного гомогенізатора полягає у продавлюванні маси, що подається насосом через гомогенізуючу головку, під тиском.
У процесі переробки яблук використовують молоткові дробарки. За допомогою шнека плоди подають до вертикально чи горизонтально розміщеного ротора, на якому знаходяться рухомо (чи нерухомо) закріплені молотки. Ротор встановлено в сітчастому циліндрі. Залежно від потреби розмір отворів у ситі змінюють від 1 до 12 мм.
Для подрібнення винограду з одночасним відділенням ягід від гребенів використовують відцентрову дробарку, що працює за принципом молотарок. Недоліком таких дробарок є велика аерація подрібненого продукту.
Для одержання плодоягідної чи овочевої маси з дуже високим ступенем дисперсності використовують дезінтегратори, в яких між дисковим ротором та нерухомим статором (корпусом) є зазор 0,05 мм, через який пропускається маса. Тут створюється вихровий потік і ча стинки, що обертаються, відцентровими силами розриваються на дрібніші. На поверхні ротора є кільцеві прорізи — на вході більші, на виході — менші. Подрібнена маса проходить через гомогенізуючу головку, після чого розбризкується ротором. Тут діють зразу три сили: удару, тертя та коливання — при переміщенні продукту по кільцевому зазору різного діаметра часто та коливань досягає 18,6 МГц, наближаючись до ультразвукового бар'єра.
Протирання — одержання продукту з тонкоподрібненою м'якоттю. Протиральна машина має вал з билами, який, обертаючись, притискає продукт до сітчастого барабана. Завдяки трохи бі льшому куту (на 1,5 — 2°) розміщення бил, ніж валу, відносно сітчастого барабана продукт рухається по гвинтовій лінії від завантажувального до вивантажувального вікна. Регулюванням кута можна змінити тривалість перебування продукту в машині, а зміною сітча стого барабана машину можна використовувати для протирання різної сировини.
Для виробництва тонкоподрібнених пюре чи соків з м'якоттю використовують одно-, дво- й триступеневі машини відповідно з діаме тром отворів барабана 1,2, 0,8, 0,4 мм.
Соки з м'якоттю можна одержати також після подрібнення продукції на шнекових центрифугах. У вертикальній конічній фільтруючій центрифузі НВШ-350 робочим органом є конічний ротор, який обертається з частотою 3000 хв-1. Сито розміщене всередині ротора й обертається відносно ротора з частотою 60 хв-1. Продуктивність та вихід соку залежать від типу та розміру отворів сита. Для збільшення виходу соку та поліпшення його якості пульпу перед центрифугуванням нагрівають до 90 — 95 °С.
Перемішування
Перемішуванням називається процес взаємного перемішування частинок однієї речовини в іншій з метою їх рівномірного розподілення за всім об’ємом, який перемішується.
Сутність перемішування полягає у свавільному або примусовому переміщенні шарів харчових продуктів у макро- і мікро об’ємах.
Мета перемішування:
• рівномірний розподіл однієї фази у другій;
• підтримання дисперсної фази у зваженому стані;
• отримання суспензій, емульсій;
• підігрівання рідинної системи, наприклад, парою;
• проведення фізико-хімічних процесів;
• інтенсифікація процесів (біохімічних, хімічних тощо).
Механічна енергія до середовищ, що перемішуються, може підводитися різними способами, тому існує декілька способів перемішування в залежності від структури середовища. Способи перемішування в залежності від структури середовища: перемішування у рідкому середовищі (пневматичне перемішування, циркуляційне перемішування, статичне перемішування, механічне перемішування, поточне перемішування); перемішування пластичних мас (механічний); Перемішування сипких матеріалів (механічний) Перемішування здійснюється в спеціальних апаратах-змішувачах або в пристроях для перемішування – мішалках.
Характеристики пристроїв для перемішування
Найбільш важливими характеристиками пристроїв для перемішування є їх ефективність та інтенсивність дії, а також витрата енергії на проведення процесу.
Ефективність роботи мішалок характеризує якість проведення процесу перемішування і виражається по-різному залежно від мети перемішування (однорідність суміші, інтенсифікація теплових і дифузійних процесів). У простому випадку ефективність перемішування оцінюється ступенем рівномірності розподілення одного компонента в усіх частинах об’єму, що перемішується.
Інтенсивність перемішування визначається часом досягнення бажаного технологічного результату.
Класифікація апаратів для перемішування:
|
Періодичної дії |
Для змішування у рідкому середовищі |
Гвинтова вставка |
|
Вихровий емульсор |
||
|
Поточний змішувач |
||
|
Для змішування пластичних мас |
Змішувачі з лопатковими мішалками (ТМ-63М) |
|
|
Мішалки з планетарним приводом (МВ-35) |
||
|
Змішувачі шнекові (SMKN) |
||
|
Змішувачі барабанні (DUC-C) |
||
|
Змішувачі комбіновані (SMP-TS) |
||
|
Дискові змішувачі |
||
|
Для змішування сипких матеріалів |
Шнекові змішувачі (СП-1) |
|
|
Лопатеві |
||
|
Ударного типу |
||
|
Безперервної дії |
Пневматичний змішувач (барботер) |
|
|
Циркуляційний змішувач |
||
|
Мішалки |
Якірні |
|
|
Пропелерні |
||
|
Лопатеві |
||
|
Рамні |
||
|
Турбінні |
||
|
Комбіновані |
Для перемішування рідких і сипких харчових продуктів і додавання до них в окремих випадках газової фази застосовуються:
збивальні машини і змішувачі.
Мішалки використовуються при механічному перемішуванні майже виключно для перемішування краплинних рідин.
Розрізняють лопатеві, пропелерні та турбінні мішалки. В особливих випадках використовують спеціальні типи мішалок – якірні, гвинтові, шнекові, рамні, дискові, вібраційні та ін.
Циркуляційне перемішування здійснюється багатократним перекачуванням рідини по замкненому контуру. До схеми циркуляційного перемішування належать: посудина, циркуляційний насос, трубопроводи, запірно-регулююча апаратура. Такі устрої використовують для одержання гомогенних (однорідних) розчинів і неоднорідних систем – суспензій та емульсій, для сатурації рідини з метою отримання газованих напоїв.
При потоковому перемішуванні компонентів використовують різноманітні конструкції змішувачів, наприклад, у спиртовому виробництві для перемішування компонентів у потоці. У них здійснюється багатократна зміна напряму руху, а також турбулізація потоку, що призводить до перемішування. В окремих випадках для перемішування рідин в трубопроводах застосовують інжекторний спосіб, завдяки чому рідини І та ІІ інтенсивно перемішуються. Ефективність перемішування в таких пристроях можна підвищити, застосовуючи гвинтові вставки.
Гомогеніза́ція (рос. гомогенизация, англ. homogenization, нім. Homogenisierung f) — надання однорідної структури або однорідних властивостей мінеральній масі, сумішам, сполукам, розчинам або емульсіям шляхом механічного перемішування, усереднення, хімічного чи температурного впливу на них. Для одержання гомогенних сумішей використовуються спеціальні апарати — гомогенізатори.
Гомогенізатор РЗ-КГБ має гомогенізуючу головку у вигляді стального корпусу з нерухомими дисками, що мають радіальні прорізи, та вал з насадженими на ньому нерухомими роторами, які входять у зазори між дисками статора. Виступи роторів також мають раді альні прорізи. Прорізи та зазори зменшуються від входу до виходу, створюючи п'ять ступенів подрібнення маси: 2, 1,8, 1,6, 1,4, 1,2 мм.
М'якоть соку після протиральної машини проходить усі п'ять ступенів, тонко подрібнюється, внаслідок чого отримують гомогенізований сік чи пюре з частинками 120 мкм. Частота обертання ро тора 3000 хв-1.
Гомогенізатори застосовують в молочній промисловості для надання продукту однорідної структури і попередження його розшарування під час зберігання. Технологічний процес гомогенізації молока полягає в тому, що в результаті механічної дії відбувається подрібнення жирових кульок і інтенсивна обробка білкової фракції. В результаті гомогенізації діаметр жирових кульок зменшується від 3,5-4 мкм до 0,7-0,8 мкм.
Найбільш широке використання набули гомогенізатори клапанного типу. Основними елементами гомогенізуючої головки є сідло та клапан, котрий за допомогою зусилля пружини притискається до сідла.
До основних мембранних методів розділення відносяться зворотний осмос, ультрафільтрація, мікрофільтрація, діаліз, електродіаліз, випаровування крізь мембрану. Рушійна сила мембранних процесів може бути представлена різницею тисків, концентрацій, температур, хімічного чи електричного потенціалів. У деяких мембранних процесах можливе поєднання двох або навіть трьох рушійних сил.
Рушійною силою мембранних процесів, що включають зворотний осмос, ультрафільтрацію і мікрофільтрацію, є градієнт тиску. То му ці процеси називають ще баромембранними. Оскільки вони відносяться до гідромеханічних процесів і мають найбільше поширення в харчовій промисловості, то й зупинимось розглянемо тільки їх.
Процес розділення за допомогою напівпроникної мембрани дещо аналогічний процесу простого фільтрування, тому його ще називають мембранним фільтруванням. Принципова різниця між цими процесами полягає ось у чому. При простому фільтруванні на фільт рувальній перегороді (і утворюється шар осаду, який забиває її пори; при цьому продуктивність фільтрування з часом зменшується. При мембранному процесі шар осаду, тобто частинок, які за своїм розміром більші за розмір пор мембрани, не затриму ється на перегородці, а виноситься з апарата у вигляді концентрату. Процес мембранного розділення може проходити настільки повно, що фільтрат практично не містить домішок тих компонентів суміші, які затримуються мембраною. Таким чином, головна особливість мембранного розділення полягає в створенні процесу,, який ефективно працює теоретично необмежений час, тобто в створенні "вічного фі льтра" на молекулярному рівні.
Процес зворотного осмосу полягає р фільтруванні розчинів під тиском, який перевищує осмотич ний, через напівпроникні мембрани, які пропускають розчинник і повністю (або частково) затримують молекули або йони розчинених речовий. У його основі лежить явище осмосу - самодовільного переходу розчинника (найчастіше - води) через напівпроникну мембрану в розчин і роз бавлення останнього до досягнення рівноваги. Так, на явищі осмосу грунтується консервування продуктів шляхом їх соління чи насичення цукром.
Осадження – процес розділення неоднорідних систем, при якому завислі в рідині або газі тверді або рідинні частинки дисперсної фази відокремлюють від суцільної фази.
Рушійна сила процесу осадження - різниця густин дисперсної фази та дисперсійного середовища, різниця відцентрових сил, що дають на ці елементи системи, або різниця у реакціях елементів системи на електричне поле. Відповідно розрізняють: гравітаційне відстоювання, циклонне і відстійне центрифугування, електрочистку.
Розрізняють:
власне осадження, коли дисперсна фаза (частинки) рухається відносно дисперсійної фази (середовища) вниз ρч ›ρс;
відстоювання, коли дисперсна фаза спливає ρч ‹ρс.
Методи прискорення гравітаційного осадження.
Підігрівання суспензії або емульсії (недоліки – додаткові витрати енергії, температура підігрівання обмежується властивостями продуктів);
Запровадження так званих тонкошарових відстійників;
Використання флокулянтів та коагулянтів (желатин, пектин, бектоніт, електроліти);
Обережне перемішування середовища, в результаті руйнуються пухкі пластівці, які осаджуються дуже повільно. Перемішування також сприяє виникненню флоккул;
Іноді використовують дію ультразвуку.
Класифікація апаратів (відстійників) для розділення дисперсних систем під дією гравітаційного поля:
|
За способом дії |
Періодичної дії |
|
Безперервної дії |
|
|
Напівперіодичної дії |
|
|
За конструкцією |
Одноярусні |
|
Двоярусні |
|
|
Багатоярусні |
|
|
Тонкошарові |
|
|
Електроосаджувачі |
|
|
Із завислим шаром осаду та електрообробкою середовища |
|
|
З плоскими поверхнями осадження |
|
|
З конічними поверхнями осадження |
Один із засобів розділення суспензій – флотація. Під час пінної флотації суспензія насичується газовими бульбашками, які мають схильність злипатися з дисперсними частинками. Спливаючи, бульбашки виносять на поверхню суспензії частинки, утворюючи шар піни, збагаченої твердою фазою. В той же час гідрофільні частинки (які добре змочуються водою), не прилипають до бульбашок газу і осідають на дно апарата, звідки і видаляються. Флотатори – апарати, в яких здійснюється процес флотації. Використовують, наприклад, для вилучення жиру і суспензованих частинок із стічних вод м'ясопереробних підприємств, для освітлення фруктових соків.
Для диспергування газу використовують спеціальні пристрої, наприклад, дрібнопористу перегородку. Існують електрофлотатори, в яких рідка фаза піддається електролізу. При цьому на електродах утворюється бульбашки водню і кисню, які є фактором флотації.
Проектуючи відстойники або вибираючи режим їх роботи, необхідно зважати на багатоваріантність процесу. Критерієм оцінки ефективності процесу можуть бути ступінь очищення дисперсної системи від диспергованих частинок, вміст дисперсної фази в осаді або в піні під час флотації, економічність процесу і т.ін. Досягти бажаної ефективності процесу можна шляхом зміни розмірів відстойників або його елементів, температури середовища, часу перебування середовища у відстойнику та інших умов осадження. Вибір оптимального варіанта можливий завдяки аналізу всіх можливих варіантів за допомогою ЕОМ.
Суть та призначення процесу поділу у полі відцентрових сил
Центрифугування – процес розділення неоднорідних систем у полі відцентрових сил. Цей процес призначений для інтенсифікації поділу пилу, суспензій і емульсій. При цьому використовується два технічних прийоми:
центрифугування або сепарування (потік рідини або газу надходить в апарат, який обертається);
циклонний процес (потік обертається у нерухомому апараті).
Їм відповідають апарати: центрифуги, сепаратори і циклони.
Центрифуги в основному призначені для розділення грубодисперсних суспензій. Вони розділяються на фільтруючі (будуть вивчатися у наступній темі) і відстійні (або осаджувальні).
Відстійні центрифуги застосовують для розділення суспензій, що погано фільтруються, для освітлення суспензій малої концентрації, а також для класифікації суспензій за величиною частинок.
У харчовій промисловості центрифуги типу НОГШ застосовують для відокремлення жиру і води від вишкварки на м’ясопереробних підприємствах, для виділення крохмалю з крохмального молока тощо.
Класифікація відстійних центрифуг:
|
За способом вивантаження осаду |
З ручним вивантаженням |
|
З шнековим вивантаженням |
|
|
З вивантаженням ножами і скребачками |
|
|
З вивантаженням пульсуючими поршнями |
|
|
З вивантаженням під дією сил тяжіння і відцентрових сил |
|
|
За розташуванням вала і барабана |
Горизонтальні |
|
Вертикальні |
|
|
За фактором розділення Ф (по інтенсивності відцентрового поля) |
Нормальні (Ф < 3000) |
|
Надцентрифуги (Ф > 3000 ) |
|
|
За режимом роботи |
Періодичної дії |
|
Напівперіодичної дії |
|
|
Безперервної дії |
Сепаратори відносяться до групи осаджувальних центрифуг. Вони призначені для розділення рідких сумішей за питомою вагою. У харчових виробництвах найбільше розповсюдження вони знайшли у молочній промисловості для виділення вершків з молока, його нормалізації і т. ін.
Ці машини застосовуються також для розділення або згущення суспензій, дисперсною фазою яких є тверді частинки: зернинки крохмалю, дріжджі, частинки білкової каламуті і т.ін.
У м’ясній промисловості сепаратори застосовуються на різних стадіях технологічного процесу для очищення, зневоднення і вибілювання тваринних жирів. У рибній промисловості - для виділення жиру з бульйонів, з печінки тріски, освітлення медичного рибного жиру. У дріжджової промисловосі - для розділення дріжджового сусла. У крохмало-паточній промисловості - для освітлення глюкозного і паточного сиропів, відділення дрібної мезги і т.ін. У промисловості безалкогольних напоїв використовуються для освітлення фруктових соків і т. ін.
Основним вузлом сепараторів є ротор, за типом якого промислові сепаратори розподіляються на:
тарілчасті (укомплектовані набором конічних тарілок);
камерні (обладнані комплектом концентричних циліндричних вставок).
Деяких з недоліків, притаманних центрифугам і сепараторам, позбавлені циклони і гідроциклони - апарати, що використовують відцентрову силу для розділення газових і рідких неоднорідних систем, але вони не мають рухомих елементів і тому простіші за конструкцією. Конструктивно циклони і гідроциклони дуже схожі. Циклони служать для розділення газових, а гідроциклони - рідких систем.
Гідроциклони використовуються для осадження крохмалю з крохмальної суспензії у крохмало-патоковому і спиртовому виробництвах, для очищення стічних вод і т.ін.
Сепарування – процес розділення неоднорідних систем у полі відцентрових сил. Цей процес призначений для інтенсифікації поділу суспензій і емульсій.
Теоретичні основи сепарування.
Фактор розділення. Відношення відцентрової сили до сили тяжіння складає число Фруда:
де m - маса частинки, кг;
wr - лінійна швидкість руху частинки по колу, м/с;
r - радіус обертання частинки, м;
Враховуючи, що отримаємо так званий фактор розділення Ф
де n – частота обертання частинок (барабану сепаратора).
Фактор розділення Ф показує, у скільки разів відцентрове прискорення більше від прискорення вільного падіння. Чим більший фактор розділення, тим вища розподільна здатність центрифуги.
Сепаратори відносяться до групи осаджувальних центрифуг. Вони призначені для розділення рідких сумішей за питомою вагою. У харчових виробництвах найбільше розповсюдження вони знайшли у молочній промисловості для виділення вершків з молока, його нормалізації і т. ін.
Ці машини застосовуються також для розділення або згущення суспензій, дисперсною фазою яких є тверді частинки: зернинки крохмалю, дріжджі, частинки білкової каламуті і т.ін.
У м’ясній промисловості сепаратори застосовуються на різних стадіях технологічного процесу для очищення, зневоднення і вибілювання тваринних жирів. У рибній промисловості - для виділення жиру з бульйонів, з печінки тріски, освітлення медичного рибного жиру. У дріжджової промисловості - для розділення дріжджового сусла. У крохмало-патоковій промисловості - для освітлення глюкозного і патокового сиропів, відділення дрібної мезги тощо. У промисловості безалкогольних напоїв використовуються для освітлення фруктових соків і т. ін.
Основним вузлом сепараторів є ротор, за типом якого промислові сепаратори розподіляються на:
тарілчасті (укомплектовані набором конічних тарілок);
камерні (обладнані комплектом концентричних циліндричних вставок).
На рисунку нижче показано схему сепаратора відкритого типу для виділення вершків з молока, робоча камера якого заповнена рядом встановлених одна над одною конічними вставками – тарілками 4. Молоко подається у горловину 7, яка закінчується нижньою конічною тарілкою 1, з-під якої молоко потрапляє в канал 5, що утворюється збіжними отворами у нижній тарілці та у пакеті тарілок 4, розташованих вище. Молоко розділяється на легку фракцію (вершки) і знежирене молоко - у міжтарілковому просторі. Вершки витискаються більш важкою фракцією до осі обертання і вздовж горловини 7 рухаються до вихідного для вершків отвору 8. Знежирене молоко концентрується на периферії барабана 2 і під тиском свіжого молока і відцентрової сили рухається над верхньою тарілкою 6 до свого вихідного отвору 9. Щоб рідина не відставала в русі від барабана, його корпус може мати перегородки 3.
Рис. Схема молочного сепаратора
Ступінь розділення у сепараторі регулюється зміною перерізів вихідних отворів 8 і 9. Відстань між тарілками у молочних сепараторах дорівнює приблизно 0,5 мм. Вона також визначається спеціально передбаченими виступами на поверхні тарілок. Кут нахилу твірних конусів тарілок - 50...60°. Пакет конічних тарілок виконує роль відстійних поверхонь, на яких відбувається розшарування емульсії під дією відцентрової сили.
Дезодорація являє собою дистиляційний процес, здійснюваний парою в умовах глибокого вакууму і високої температури. Видалення одорантів в цих умовах відбувається за рахунок того, що основна маса їх та жирних кислот має пружність парів приблизно в десятки тисяч разів більшу, ніж тригліцериди, інакше кажучи, ці речовини мають більшу леткість. Спільно з одорантами видаляються деякі речовини, що не володіють запахом, але мають подібну пружність парів: вуглеводні, жирні кислоти, моно- і дигліцериди, стерини.
Дезодорацію здійснюють у апаратах – дезодораторах.
Дезодоратор - це апарат, який призначений для видалення різного роду ароматичних речовин з рослинної олії. Ароматичні речовини (одоранти) надають рослинній олії специфічний запах і смак.
Процес видалення одорантів може виконуватися напівбезперервним або періодичним способом, при цьому в апараті створюються умови глибокого вакууму, а залишковий тиск становить 0,25-0,5 кПа при барботуванні нагрітого пара і розрахункової температури.
У деаераторі відбувається видалення розчиненого в олії повітря для запобігання при подальшому нагріванні в процесі дезодорації ймовірності полімеризації і окислення жирів повітрям. Одночасно в деаераторі масло підігрівається до Т = 110 ÷ 130 ° С, що сприяє підвищенню відділення повітря.
Після закінчення деаерації масло зливається самопливом в дезодоратор.
Нагрівання масла в дезодораторі здійснюють в умовах вакууму з подачею через барботер необхідної кількості гострої пари.
Залишковий тиск у дезодораторі при роботі повинно бути не більше 4 ÷ 5 мм рт. ст.
Процес дезодорації ведуть при температурі олії 200-230 ° С, при цьому відбувається видалення одорантів і супутніх їм летких речовин. Подача гострої пари через барботер сприяє інтенсивному перемішуванню, знижує можливість місцевих перегрівів, прискорює теплообмін.
Температура масла в процесі дезодорації підтримується автоматично.
Паро-газова суміш летких речовин, що відходить з дезодоратора, надходить в скрубери, зрошувані олією. Зрошувана олія циркулює по контуру: збірник, насос циркуляції, теплообмінник, розпилювач, скрубер.
Жирові речовини в скрубері конденсуються і збираються в нижній його частині, звідки надходять в збірники погонів жирних кислот.
Температура в скрубері повинна перебувати на рівні 50 °С, що досягається регулюванням подачі охолоджуючої води.
Збірники погонів у міру заповнення відсікаються від вакуумної системи і проводиться видалення погонів з процесу.
Контроль за якістю олії починають приблизно через 1,5 години після досягнення температури масла 180 °С.
Пробу масла з дезодоратора відбирають через пробовідбірник.
По закінченні процесу дезодорації вимикають подачу гострої пари, і гарячу олію зливається самопливом в олієохолоджувач.
Охолодження дезодорованої олії в олієохолоджувачі проводиться без доступу повітря. У сорочку олієохолоджувача подається холодна вода. У ємності олвєохолоджувача олія перемішується за допомогою короткочасної подачі інертного газу і мішалкою.
При досягненні температур 50-70 ° С масло насосом, через фільтр полірувальної фільтрації, перекачується в сховище готової продукції.
Дезодорація являє собою кінцеву стадію процесу рафінації і має на меті отримання абсолютно якісних за смаком і запахом жирів, а також повне видалення з них пестицидів, 3,4-бензпірен і та токсичних продуктів окислення олій. Особливе значення цей процес має для виробництва маргаринової продукції і для консервної промисловості.
Процес очищення проводиться з метою звільнення олій від супутніх домішок. До домішок відносяться наступні групи речовин: супутні тригліцеридам речовини, що переходять із доброякісної сировини в олію в процесі витягу; речовини, що утворюються в результаті хімічних реакцій при витягу й зберіганні олій; мінеральні домішки, частки мезги або шроту, залишки розчинника або мила.
Крім небажаних домішок з жирів при рафінації віддаляються й корисні для організму речовини: жиророзчинні вітаміни, фосфатиди, незамінні поліненасичені жирні кислоти.
Рафіновані жири краще піддаються окисному псуванню, тому що з них відділяються природні антиокислювачі - фосфатиди й токофероли. Тому рафінацію прагнуть проводити таким чином, щоб при максимальному витягу небажаних домішок зберегти корисні речовини.
Усі методи рафінації діляться на:
фізичні - відстоювання, центрифугування, фільтрація, які використовуються для видалення механічних часток і колоїдно-розчинних речовин;
хімічні - сірчанокисла й лужна рафінація, гідратація, видалення госсипола, які застосовуються для видалення домішок, що утворюють в оліях дійсні або колоїдні розчини за участю речовин, що віддаляються, у хімічних реакціях;
фізико-хімічні - відбілювання, дезодорація, виморожування, які використовуються для видалення домішок, що утворюють в оліях дійсні розчини без хімічної зміни самих речовин.
Фізичні методи
Відстоювання - це процес природного осадження часток, що перебувають у зваженому стані в рідкому середовищі, під дією сили тяжіння. При тривалому відстоюванні олії відбувається виділення з неї частин колоїдно-розчинених речовин - фосфоліпідів, слизів, білків за рахунок їх коагуляції. Олія після відділення осаду стає прозорою. На промислових підприємствах для відстоювання застосовуються механізовані подвійні гущеловки з електромеханічними вібраторами.
Центрифугування - процес поділу неоднорідних систем під дією відцентрових сил. У промисловості застосовують корзинові, тарілчасті, трубчасті центрифуги, наприклад, горизонтальну осаджувальну центрифугу безперервної дії НОГШ-325, сепаратор Al- Мсп. Для поділу тонких систем використовують швидкісні центрифуги: розподільні - для поділу двох фаз, що не змішуються (вода-жир) і освітляючі - для виділення з рідин дрібнодисперсних механічних домішок. Для поділу суспензій застосовують гідроциклони, дія яких заснована на використанні відцентрових сил і сил тяжіння.
Фільтрація - процес поділу неоднорідних систем за допомогою пористої перегородки, яка затримує тверді частки, а пропускає рідину і газ. Форпресову й експелерну олію піддають фільтрації двічі. Спочатку проводять гарячу фільтрацію при температурі 50-55°С для видалення механічних домішок і частини фосфатидів. Потім - холодну фільтрацію при температурі 20-25°С для коагуляції дрібних часток фосфатидів.
Хімічні методи
хімічна фізична рафінація жир олія
Гідратація - процес обробки олії водою для осадження гідрофільних домішок (фосфатидів, фосфопротеїдів). У результаті гідратації фосфатиди набухають, втрачають розчинність у олії й випадають в осад, який відфільтровують. Для повного видалення фосфопротеїдів застосовують слабкі розчини електролітів, зокрема хлорид натрію.
У цілому гідратація зводиться до того, що олія нагрівається до певної температури (соняшникова й арахісова - до 45-50 °С), змішується з водою або барботується гострою парою, витримується для утворення пластівців з наступним відділенням олії від осаду.
У промисловості використовують паровий, електромагнітний і гідротермічний методи гідратації. Застосовують устаткування періодичної дії, безперервної дії з тарілчастими відстійниками й сепараторами.
У результаті гідратації одержують харчову олію, харчовий і кормовий фосфатидні концентрати, олію для подальшої рафінації.
Лужна рафінація - обробка олії лугом з метою виведення надлишкової кількості вільних жирних кислот. У процесі нейтралізації утворюються солі жирних кислот - мила. Мила нерозчинні в нейтральному жирі й утворюють осад - соапсток. Мило має високу адсорбуючу здатність, завдяки якій з жиру відділяються пігменти, білки, слизи, механічні домішки. Соапсток відділяється відстоюванням або центрифугуванням.
Процес лужної нейтралізації складається з наступних операцій: обробка фосфорною кислотою для руйнування негідратованих фосфатидів; нейтралізація лугом; перше промивання водою температурою 90-95°С для видалення мила; друге промивання водою; обробка лимонною кислотою для видалення слідів мила; сушіння в апаратах під вакуумом.
Нейтралізацію проводять безперервним і періодичними методами.
Фізико-хімічні методи
Відбілювання - процес витягу з олій барвників шляхом їхньої обробки сорбентами. Для відбілювання олій широко використовують вибільні глини - вибільні землі (гумбрин, асканіт, бентонін). Вони являють собою нейтральні речовини кристалічної або аморфної будови, що містять кремнієву кислоту або алюмосилікати. Для посилення ефекту відбілювання у вибільні глини додають активоване вугілля. Крім того, при додаванні до суміші вибільної глини й вугілля карбонатів нікелю й міді виводиться сірка з рапсової олії. Процес відбілювання полягає в перемішуванні олії з вибільною глиною протягом 20-30 хвилин у вакуум-вибільних апаратах. Після відбілювання адсорбент відокремлюють за допомогою рамних фільтр-пресів з ручним вивантаженням осаду. Використовують також безперервно діючі лінії для відбілювання олій, оснащені герметичними саморозвантажними фільтрами.
Дезодорація - процес відгону з олій летких речовин, що надають їй смак і запах: вуглеводнів, альдегідів, спиртів, низькомолекулярних жирних кислот, ефірів і ін. Дезодорацію проводять для одержання олії, необхідної в маргариновому, майонезному, консервному виробництвах.
Процес дезодорації заснований на різниці температури випару ароматичних речовин і самих олій. і
В промисловості використовують способи періодичної й безперервної дії дезодорації олій.
Виморожування - процес видалення воскоподібних речовин, які переходять у олію з насінних і плодових оболонок олійних рослин. Виморожування проводять на початку або після рафінації. Сутність процесу виморожування полягає в охолодженні олії до температури 10-12 °С и наступній витримці при цій температурі при повільнім перемішуванні для утвору кристалів воску. Потім олію підігрівають до 18-20 °С для зниження в'язкості й фільтрують. Профільтрована олія прозора, не каламутніє при охолодженні навіть до 5 °С.
Існують такі способи теплової обробки сировини як:
пастеризація,
тиндалізація,
стерилізація,
ультрапастеризація,
термізація.
Пастеризація - процес одноразового нагрівання найчастіше рідких продуктів або речовин до 60 ° C протягом 60 хвилин або при температурі 70-80 ° C протягом 30 хв. Технологія була запропонована в середині XIX століття французьким мікробіологом Луї Пастером. Застосовується для знезараження харчових продуктів, а також для продовження терміну їх зберігання.
При такій обробці в продукті гинуть вегетативні форми мікроорганізмів, однак спори залишаються в життєздатному стані і при виникненні сприятливих умов починають інтенсивно розвиватися. Тому пастеризовані продукти (молоко, пиво та ін.) зберігають при знижених температурах протягом обмеженого періоду часу. Вважається, що харчова цінність продуктів при пастеризації практично не змінюється, так як зберігаються смакові якості і цінні компоненти (вітаміни, ферменти).
Залежно від виду і властивостей харчової сировини використовують різні режими пастеризації. Розрізняють тривалу (при температурі 63-65 ° C протягом 30-40 хв), коротку (при температурі 85-90 ° C протягом 0,5-1 хв) і миттєву пастеризацію (при температурі 98 ° C протягом декількох секунд) .
Пастеризація не може застосовуватися при консервуванні продуктів, так як герметично закрита тара є сприятливим середовищем для проростання спор анаеробної мікрофлори (наприклад, збудники ботулізму). З метою довготривалого консервування продуктів (особливо забруднених спочатку землею, наприклад, грибів, ягід), а також у медичних та фармацевтичних цілях застосовують дробову пастеризацію – тиндалізацію.
Тиндалізація - спосіб теплової обробки харчових продуктів, запропонований Дж. Тіндалем. Він полягає в дробовому нагріванні рідин (як правило, протягом 1 години) від трьох до п'яти разів з проміжками в 24 ч. За цей час спори бактерій, що вижили при 100 ° С, проростають, і вийшли з них вегетативні клітини бактерій гинуть при подальшому нагріванні.
Стерилізація – одна з основних операцій технологічного процесу виробництва консервів, яку проводять, нагріваючи продукт до температури вище 100 ° С, для придушення життєдіяльності мікроорганізмів або для їх повного знищення.
Підібрати правильний режим, знищити мікроорганізми, здатні викликати псування продукту, забезпечити збереження гарної якості продукту і його харчову цінність – основна мета стерилізації.
При тепловій стерилізації режими визначаються температурою і тривалістю її впливу. При підвищенні температури скорочується тривалість стерилізації, що сприяє збереженню якості продукту. Але дуже високі температури теж можуть привести до погіршення якості деяких видів консервів. Тому необхідно враховувати особливості властивостей консервованого продукту і вибирати оптимальні значення. Температура стерилізації залежить від рН продукту, від специфіки мікроорганізмів, що вражають його. Так, в кислотних продуктах (компоти, томатопродукти, деякі плодово-ягідні соки) основна мікрофлора представлена термонестійкими пліснявими та дріжджовими грибами, температура їх стерилізації не перевищує 100 ºС. Овочеві та м'ясоовочеві консерви, мають рН вище 4,2 і термостійку бактеріальну мікрофлору, стерилізують при високих температурах. Часто режими стерилізації завідомо посилюють, враховуючи можливість наявності спороносних організмів, оскільки спори можуть витримувати високі температури.
Способи стерилізації розрізняються залежно від виду продукту, тари, в яку він розфасований та від температури стерилізації. Існує два основних способи стерилізації - при атмосферному тиску і при тиску вище атмосферного. Відповідно до цього застосовують стерилізаційні апарати, що працюють при атмосферному тиску і тиску вище атмосферного. І ті й інші можуть бути періодичної або безперервної дії.
Ультрапастеризація - процес термічної обробки сирого молока і продуктів його переробки. Ультрапастеризація здійснюється в потоці в закритій системі з витримкою не менше ніж дві секунди одним із таких способів:
а) шляхом контакту оброблюваного продукту з нагрітою поверхнею при температурі від 125 до 140 ºС;
б) шляхом прямого змішування стерильної пари з оброблюваним продуктом при температурі від 135 до 140 ºС. Ультрапастеризація з наступним асептичним пакуванням забезпечує відповідність продукту вимогам промислової стерильності.
Термізація - це теплова обробка молока з метою збільшення тривалості його збереження шляхом зниження загальної бактеріального обсіменіння. Термізацію проводять при температурі 65 ºС протягом 15 сек. для підвищення стійкості сирого молока при зберіганні, а також при виготовленні десертних кисломолочних виробів продовженого термін зберігання.
За принципом роботи теплообмінники поділяються на поверхневі (рекуперативні та регенеративні) та контактні. У рекуперативних апаратах теплоносії рухаються одночасно, а теплообмін відбувається через поверхню теплообміну, що їх розділяє. Саме рекуперативні теплообмінники найбільше поширені в харчовій промисловості. У регенеративних теплообмінних апаратах поверхня теплообміну почергово омивається грійним теплоносієм та нагріваним теплоносієм. Поверхнею теплообміну в регенеративних апаратах служить теплоакумулювальна насадка.
У контактних теплообмінниках передавання теплоти між теплоносіями здійснюється при їх безпосередньому контакті. Контактні теплообмінні апарати, в свою чергу, поділяються на змішувальні та барботажні. В апаратах змішувального типу теплоносії змішуються. У барботажних апаратах один з теплоносіїв рухається через об’єм другого, не змішуючись.
За видом теплоносіїв теплообмінники бувають такі: рідина—рідина, пара-рідина, газ-рідина, пара-пара, пара—газ, газ-газ.
Залежно від зміни агрегатного стану теплообмінні апарати поділяються на: без зміни фазового стану, зі зміною фазового стану одного теплоносія, зі зміною фазового стану обох теплоносіїв.
Класифікувати теплообмінні апарати можна також за технологічним призначенням. Залежно від нього теплообмінники поділяють на підігрівники, охолодники, випарники, конденсатори, тощо.
За призначенням теплообмінні апарати ділять на:
теплообмінники (Т) - нагрівання та охолодження різних середовищ;
холодильники (Х) - охолодження газоподібних і рідких середовищ за допомогою холодоагентів;
конденсатори (К) - конденсація та охолодження пароподібні середовищ холодоагентами;
випарники (І) - нагрівання і випаровування рідких різних засобів.
По конструкції розрізняють:
апарати з нерухомими трубними гратами (тип Н) мають підвищену теплової ефективністю і використовуються для комплектування установок в нафтопереробній, газовій та хімічній промисловості;
апарати з температурним компенсатором на кожусі (тип К) витримують низький тиск всередині труб і невелику трансформацію теплообмінника (до 15 мм), застосовуються в середовищах при різниці температур труб і кожуха не більше 70 ° С;
апарати з плаваючою головкою (тип П) витримують сильні трансформації, підходять для забруднених середовищ при великих різницях температур труб і кожуха;
апарати з U-подібними трубами (тип У) призначені для чистих середовищ, можуть експлуатуватися при великих температурних різницях між трубами і кожухом.
По розташуванню теплообмінники бувають горизонтальними і вертикальними.
По компонуванні - одинарні і здвоєні теплообмінні апарати.
По числу ходів у трубному просторі:
одноходові теплообмінники - теплоносії при переміщенні рухаються в одному напрямку;
багатоходові - теплоносії змінюють свій напрямок за допомогою додаткових перегородок, завдяки чому збільшується ефективність роботи всього теплообмінника.
При тепловій обробці змінюються структурно-механічні, фізико-хімічні та органолептичні властивості продукту, що визначають ступінь кулінарної готовності. Нагрівання викликає в продукті зміни білків, жирів, вуглеводів, вітамінів і мінеральних речовин.
Основними прийомами теплової обробки харчових продуктів є варіння і смаження, застосовувані як самостійні процеси, так і в різних комбінаціях. Кожен з прийомів має кілька різновидів (варіння в середовищі пара, смаження у фритюрі і т.д.). Для реалізації цих прийомів в тепловому обладнанні використовують різні способи нагріву продуктів:
поверхневий,
об'ємний,
комбінований.
При всіх способах нагріву харчових продуктів зовнішній теплообмін супроводжується массопереносом, в результаті якого частина вологи продуктів переходить у зовнішнє середовище. При тепловій обробці продуктів в рідких середовищах разом з вологою також втрачається частина сухих речовин.
Практично всі харчові продукти є капілярно-пористими тілами, в капілярах яких рідина утримується силами поверхневого натягу. При нагріванні продуктів ця рідина починає мігрувати (переміщатися) від нагрітих шарів до більш холодним.
При смаженні продуктів волога з поверхневих шарів частково випаровується, а частково переміщується вглиб до більш холодних ділянок, що призводить до утворення сухої скоринки, в якій відбувається термічний розпад органічних речовин (при температурі понад 100 °С). Чим швидше нагрівається поверхня, тим інтенсивніше відбувається перенесення тепла і вологи і тим швидше утворюється поверхнева кірочка.
Поверхневий нагрів продукту здійснюється теплопровідністю і конвекцією при підводі теплоти до центру продукту через його зовнішню поверхню. При цьому нагрів центральної частини продукту і доведення його до кулінарної готовності відбуваються в основному за рахунок теплопровідності.
Інтенсивність теплообміну залежить від геометричної форми, розмірів і фізичних параметрів оброблюваного продукту, режиму руху (продукту і середовища), температури і фізичних параметрів гріючого середовища. Тривалість процесу теплової обробки при поверхневому нагріванні обумовлена низькою теплопровідністю більшості харчових продуктів.
Об'ємний спосіб підведення тепла до оброблюваного продукту реалізується в апаратах з інфрачервоним (ІЧ), надвисокочастотним (НВЧ), електроконтактним (ЕК) і індукційним нагрівом.
Інфрачервоне випромінювання перетвориться в обсязі оброблюваного продукту в теплоту без безпосереднього контакту між джерелом ІЧ-енергії (генератором) і самим виробом. Носіями ІЧ-енергії є електромагнітні коливання змінного електромагнітного поля, що у продукті.
Інфрачервона енергія в оброблюваному продукті утворюється при переході електронів з одних енергетичних рівнів на інші, а також при коливальному і обертальному рухах атомів і молекул. Переходи електронів, рух атомів і молекул відбуваються при будь-якій температурі, але з її підвищенням інтенсивність ІЧ-випромінювання збільшується.
СВЧ-нагрівання харчових продуктів здійснюється за рахунок перетворення енергії змінного електромагнітного поля надвисокої частоти в теплову енергію, що генерується по всьому об'єму продукту. СВЧ-поле здатне проникати в оброблюваний продукт на значну глибину і здійснювати його об'ємний нагрів незалежно від теплопровідності, тобто застосовуватися для продуктів з різною вологістю. Висока швидкість і високий коефіцієнт корисної дії нагріву роблять його одним з найбільш ефективних способів доведення харчових продуктів до кулінарної готовності.
Електроконтактний нагрів забезпечує швидке підвищення температури продукту по всьому об'єму до необхідної величини за 15-60 с за рахунок пропускання через нього електричного струму. Спосіб застосовується в харчовій промисловості для прогрівання тестових заготовок при випічці хліба, при бланшуванні м'ясопродуктів. Продукція, яку піддають нагріванню, розташовується між електричними контактами. Зазори між поверхнею продукції і контактів можуть викликати «опік» поверхні.
Індукційний нагрів застосовується в сучасних індукційних побутових плитах і на підприємствах громадського харчування. Індукційний нагрів струмопровідних матеріалів, до яких належить більшість металів для наплитного посуду, виникає при їх приміщенні під зовнішнє змінне магнітне поле, створюване індуктором. Індуктор, встановлений під настилом плити, створює вихрові струми, замикаються в обсязі посуду. Продукт обробляють у спеціальному металевому наплитному посуді, яка нагрівається практично миттєво через спрямованої дії електромагнітного поля. При цьому втрати тепла в навколишнє середовище зведені до мінімуму, що скорочує витрати енергії на приготування страви в порівнянні з звичайної електричної плитою на 40%. У таких теплових апаратах настил плити, як правило, виготовляється з керамічних матеріалів і при тепловій обробці залишається практично холодним.
Комбіновані способи нагріву харчових продуктів - це послідовний або паралельний нагрів продукції декількома з відомих способів з метою скорочення часу теплової обробки, підвищення якості кінцевого продукту та ефективності технологічного процесу. Так, комбінована теплова обробка продуктів в СВЧ-поле і ІЧ-променями дозволяє реалізувати переваги обох способів нагрівання і отримувати вироби з підсмаженою хрусткою скоринкою.
Пастеризація — одноразове нагрівання рідин (здебільшого харчових продуктів) до температури, яка нижче за температуру кипіння на нетривалий час (від секунди до 30 хвилин), з метою знищення бактерій, що знаходяться в цих рідинах.
Метод запропонований Луї Пастером у 1860-і роки та названий на його честь. Застосовується переважно у харчовій промисловості для запобігання передчасному псуванню продуктів, які при нагріванні до температури кипіння втрачають свої якості (молоко, пиво, вино, соки тощо). При цьому гинуть вегетативні форми бактерій, але спори бактерій таке нагрівання витримують. Після пастеризації такі продукти рекомендовано зберігати при низьких температурах, з метою запобігання проростанню бактеріальних спор. Показники температури та часу пастеризації залежать від продукту, що обробляється та обладнання. Пастеризація повинна забезпечувати належний бактерицидний ефект (біля 99,98%), крім того потрібно максимально зберегти якості продукту. Метою пастеризації є:
Знищення небажаної мікрофлори, отримання продукту, безпечного для вживання у санітарно-гігієнічному відношенні
В залежності від часу нагрівання розрізняють тривалу пастеризацію (при 63 — 65°С на протязі 30 хвилин), короткочасову (при 72 — 75°С з витримкою 15 — 20 секунд), миттєву (при 85 — 90°С без витримки).
Пастеризація може відбуватися двома шляхами. Перший полягає в тому, що продукт фасується у тару, а потім пастеризується паром. Другий шлях пастеризації — нетривале нагрівання рідини, яка протікає тонким шаром між поверхнями, що гріють, після чого рідина фасується у стерильну тару. Від способу пастеризації залежить будова установки — пастеризатора. У харчовій промисловості поширеніша пастеризація другого типу. Найефективнішими з точки зору енерговитрат та часу обробки є пластинчасті пастеризаційно-охолоджувальні установки. Вони складаються з трьох секцій: пастеризації, рекуперації та охолодження. В секції рекуперації пастеризований нагрітий продукт проходить по пластинам поруч з холодним не пастеризованим та віддає йому частину тепла, що дозволяє економити 80 — 90% електроенергії, що використовується для пастеризації. Відповідно вихідний продукт вже до подачі у секцію охолодження має невисоку температуру, що зменшує витрати електроенергії охолоджувальної апаратури.
Продукт подається у приймальний бак, з якого за допомогою насосу потрапляє у секцію рекуперації теплообмінника, де підігрівається зустрічним потоком пастеризованого продукту. Після цього потрапляє у роторні нагрівачі, де при обертанні на великих обертах проходячи зони розширення та звуження нагрівається до температури пастеризації. Далі продукт проходить через зворотний клапан, секцію рекуперації, секцію охолодження та потрапляє у ємність для зберігання. Якщо температура продукту після секції пастеризації нижче необхідної, спрацьовує зворотний клапан, який спрямовує продукт у секцію рекуперації для повторного нагрівання.
Стерилізація - повне звільнення будь-якого предмета від усіх видів мікроорганізмів, включаючи бактерії та їх спори, гриби, віріони, а також від пріонів білка, що знаходяться на поверхнях, обладнанні, в харчових продуктах. Здійснюється термічним, хімічним, радіаційним, фільтраційним методами.
З давніх часів часткова стерилізація їжі забезпечувалася за рахунок ретельної теплової обробки під час приготування. Нагрівання їжі та води дозволяло знизити число випадків інфекційних захворювань, збільшуючи тривалість життя і працездатного віку. Консервування продуктів у герметичній упаковці стало логічним продовженням цього підходу до збереження їжі.
Методи стерилізації:
термічна: парова і повітряна;
хімічна: газова або хімічними розчинами;
радіаційна стерилізація (стерилізація іонізуючим випромінюванням) - застосовується в промисловому варіанті.
Термічні методи стерилізації.
Переваги термічних методів стерилізації:
надійність;
зручність роботи персоналу.
Стерилізація проводиться в упаковках, що дозволяє зберегти стерильність деякий період часу.
Парова стерилізація.
Здійснюється подачею насиченої водяної пари під тиском в парових стерилізаторах (автоклавах).
Парова стерилізація під тиском вважається найбільш ефективним методом, тому що чим вище тиск, тим вище температура пари, яка стерилізує продукт; бактерицидні властивості пари вище, ніж повітря, тому для стерилізації застосовують пересичений пар.
Режими парової стерилізації - сучасних апаратів
134 ° C - 2,1 атмосфери (2,1 кгс/см2) - 3,5 хвилин - основний режим.
134 ° C - 2,1 атмосфери (2,1 кгс/см2) - 20 хв.
121 ° C - 1,1 атмосфера (1,1 кгс/см2) - 20 хвилин - щадний режим.
Тиндалізація - спосіб стерилізації, запропонований Дж. Тіндалем. Він полягає в дробовому нагріванні продуктів (як правило, протягом 1 години) від трьох до п'яти разів з проміжками в 24 ч. За цей час спори бактерій, що вижили при 100 ° С, проростають, і вийшли з них вегетативні клітини бактерій гинуть при подальшому нагріванні.
Стерилізація іонізуючим випромінюванням.
Радіаційний метод або променеву стерилізацію γ-променями застосовують у спеціальних установках при промисловій стерилізації одноразового застосування - полімерних шприців, систем переливання крові, чашок Петрі, піпеток та інших крихких і термолабільних виробів.
Для стерилізації дистильованої води використовується ультрафіолетове (УФ) (довжина хвилі 253,7 нм). Джерела УФ-випромінювання - ртутні кварцові лампи. Їх потужне бактеріостатичну дія заснована на збігу спектру випускання лампи і спектра поглинання ДНК мікроорганізмів, що може бути причиною їх загибелі при тривалій обробці випромінюванням кварцових ламп. При недостатньо потужній дії УФ в прокаріотичної клітині активізуються процеси репарації і клітина може відновитися.
Охолодження харчових продуктів переслідує одну загальну мету – пониження їх температури до заданої кінцевої, внаслідок чого задержуються біохімічні процеси та розвиток мікроорганізмів. Кінцева температура і швидкість охолодження грають важливу роль в успішному досягненні вказаної мети. При великій різноманітності способів охолодження всі вони можуть бути розділені на три групи за фізичним принципом відведення тепла: теплопровідністю, конвекцією і радіацією; внаслідок фазового перетворення; охолоджування в результаті конвекції і фазового перетворення води.
Розглянемо охолодження на прикладі м’ясної промисловості.
Після первинної обробки м'ясні туші, півтуші і охолоджують в холодильних камерах. Температура і швидкість руху повітря в камері охолодження м'яса мають бути однакові в усіх точках об'єму камери. Відстань між півтушами і тушами на підвісних шляхах 30 … 50 мм; навантаження на 1 погонний метр підвісного шляху для яловичини складає 250 кг, для свинини і баранини 200 кг
Залежно від способу охолодження існує наскільки способів охолодження м'яса:
Збільшення швидкості руху охолоджуючого повітря до 1 … 2 м/с дозволяє в два рази скоротити процес охолодження .
Залежно від часу охолодження і усихання м'яса існує декілька способів охолодження м'яса:
повільне охолодження проводять в камерах охолодження при температурі повітря 0 … +3°С і швидкості його руху 0,1 … 0,3 м/с. При цьому тривалість процесу повільного охолодження для яловичини складає 24 … 36 год. при зниженні температури в товщі стегна з +38 °С до +4 °С. При цьому втрата маси залежить від способу оброблення і угодованої туш. При мокрому обробленні усихання вагається від 1,2% до 2,28% від маси туш, при сухій - від 0,82% до 1,62%;
прискорене охолодження здійснюється при подачі повітря з температурою 0°С із швидкістю руху 0,5 м/с. Тривалість процесу складає до 24 год. Усихання для яловичини 1-й категорії - 1,59%;
швидке охолодження здійснюють в камерах тунельного типу.
При одностадійному методі охолодження температура повітря підтримується на рівні -3°С , швидкість його руху 0,8 м/с. Тривалість процесу складає для яловичини 16 год., для свинини - 13 год. При цьому усихання для яловичини 1-й категорії складає 1,38%.
При двостадійному методі охолодження на першій стадії процес здійснюють до температури в товщі м'язів +10°С . Температура повітря підтримується на рівні -3 … -5 °С. Тривалість першої стадії складає 10 … 12 год. Друга стадія охолодження здійснюється при температурі повітря -1,0 … -1,5 °С і при швидкості його руху 0,1 … 0,2 м/с протягом 8 … 10 год. Охолодження ведуть до температури в товщі м'язів 0 °С. Усихання для яловичини 1-й категорії при двостадійному методі складає 1,2%.
Надшвидке охолодження здійснюють методом душування в камерах тунельного типу в дві стадії. На першій стадії охолодження проводять при температурі повітря -10 … -12°С протягом 6 .. 7 год. при швидкості руху повітря 1 … 2 м/с до температури в товщі стегна +18 … +22°С За цей період температура в поверхневому шарі досягає -1 °С, а усередині стегна: +15 … +18 °С - в яловичини +13 .. +15°С - в свинини. Доохолодження м'яса здійснюють при температурі повітря -1,0 … -1,5°С , при швидкості рухи повітря 0,1 … 0,2 м/с протягом 10 … 12 ч для яловичини і 10 … 15 год. для свинини.
Відносно новим способом охолодження є охолодження м'яса в перенасиченому вологою повітрі. Повітря, що виходить з турбодетандера, розширюється. При цьому температура і тиск повітря знижуються, він переходить в достаток перенасиченості вологою і поступає в камеру для охолодження продуктів. Ступінь перенасичення, швидкість і температуру повітря можна змінювати.
Для скорочення тривалості збільшують швидкість руху охолоджуючого середовища, а також знижують його температуру.
Півтуші після охолодження зберігаються в підвішеному стані на підвісних шляхах в камерах схову, де строго підтримуються задана температура і відносна вологість повітря.
При зберіганні охолодженого м'яса не повинно бути інтенсивної циркуляції повітря, оскільки посилюється випар вологи, що приводить до збільшення втрат маси. Охолоджене м'ясо зберігається при температурі близько 0 °С і відносній вологості 85-90%. Залежно від угодованої м'ясо без зниження якості і яких-небудь вад може зберігатися протягом 7-11 діб.
Заморожування харчових продуктів, спосіб консервації продуктів, що полягає в пониженні температури заморожуваного продукту нижче за точку замерзання його соків. При цьому майже вся вода в продуктах замерзає, практично повністю припиняються життєдіяльність мікрофлори і активність ферментів, унаслідок чого продукти набувають здібності до тривалого збереження їх вихідної якості за умови, що температура весь час залишається на такому ж низькому рівні.
Зазвичай рідина, що міститься в міжклітинному просторі тканин, замерзає швидше, ніж внутріклітинна. Чим швидше замерзають харчові продукти (при інтенсивному підведенні до них агента, що охолоджує), тим більша кількість центрів кристалізації льоду утворюється одночасно, унаслідок чого навіть при майже повному замерзанні в клітках і міжклітинних просторах виходить багато дрібних кристалів льоду, які не можуть істотно пошкодити цілості тонких і ніжних клітинних оболонок тканин продукту. Тому структура тканин мало змінюється, при подальшій дефростації (розморожуванні) перед споживанням такі продукти краще зберігають свої харчові і органолептичні властивості, втрати соку з них незначні.
Заморожування зазвичай продовжується 1—3 діб.
Плиткові скороморозильні апарати складаються з ряду паралельно розташованих порожнистих плит, усередині яких циркулює охолоджений аміак або розсіл.
Заморожування забезпечує запобігання розвитку мікробіоло гічних процесів і різке зменшення швидкості ферментативних і фізико-хімічних реакцій, тому його використовують переважно у разі потреби тривалого зберігання м’яса.
Заморожування здійснюють за температури повітря в камері від —23 до —35 °С протягом 18 — 36 год до досягнення в найтовщій частині туш температури, що не перевищує —8°С. Тривалість по дальшого зберігання м’яса при —18_—25 °С становить від 4 до 18 місяців залежно від температури та виду сировини.
У результаті заморожування волога кристалізується. Кількість вільної вологи в клітинах зменшується, завдяки чому в міру ви мерзання вологи життєдіяльність мікрофлори знижується, а потім і припиняється. За нерівномірного росту кристалів льоду клітини мікроорганізмів можуть руйнуватися. При низькотемпературному зберіганні (—10_ —50 °С) мікроорганізми частково відмирають, змінюються морфологічна структура м’яса і стан його колоїдних систем, інгібують біохімічні процеси, причому чим нижчі швид кість і температура заморожування, тим більшою мірою змінюєть ся якість сировини, яку використовують, при подальшому розмо рожуванні.
Способи заморожування. Мясо і м’ясопродукти заморожують у повітрі, в розчинах солей або деяких органічних сполук, у кипля чих холодоагентах, при контакті з охолоджуваними металевими плитами. Відповідно до використовуваного способу та характерис тики продукту встановлюють швидкість і глибину заморожування.
Заморожування у повітрі є найпоширенішим способом відве дення теплоти від продукту. Інтенсифікація процесу заморожу вання досягається зниженням температури (до —35 °С), підвищен ням швидкості руху повітря (до 4 — 5 м/с), зменшенням товщини продукту. При заморожуванні м’ясних напівфабрикатів, субпро дуктів доцільно інтенсифікувати процес, а при заморожуванні м’ясних туш і відрубів інтенсивність процесу істотно не впливає на їх якість, оскільки внаслідок особливостей утворення кристалів розбіжність у структурі тканин периферійних і внутрішніх зон практично неминуча.
У промисловості використовують одно- і двофазний способи за морожування м’яса.
Випарювання - процес видалення з розчинів розчинника шляхом переведення його в пароподібний стан при температурі кипіння і відведення парів з апарату.
Процес застосовують для отримання нових продуктів і подовження термінів їх зберігання. Основним призначенням теплової обробки продуктів у вакуумі в громадському харчуванні є отримання харчових концентратів при збереженні фізико-хімічних властивостей їх компонентів, тобто збереженні харчової цінності кулінарних виробів.
У вакуумі виробляють теплову обробку продуктів, нестійких до високих температур. Крім того, широке застосування теплова обробка у вакуумі знаходить при згущенні (концентрації) цінних рідких харчових продуктів: бульйонів, молока, крові, соусів та інше з тим щоб зберегти їх високу поживну цінність. Виробництво цих видів продуктів завдяки застосуванню випарювання можливо здійснити на центральних кулінарних комбінатах та забезпечити ними їдальні, буфети, ковбасні цехи, а також підприємства з переробки ферментного сировини. Концентровані продукти простіше транспортувати. Перед реалізацією їх потрібно тільки розбавити кип'яченою водою.
У харчовій технології випарюють, як правило, водні розчини. Випарювання здійснюється як під вакуумом, так і при атмосферному і надмірному тиску. При випаровуванні під вакуумом в апараті створюється вакуум шляхом конденсації вторинної (сокової) пари в спеціальному конденсаторі відсмоктування з нього неконденсованих газів за допомогою вакуум-насоса. Випарювання під вакуумом дозволяє знизити температуру кипіння розчину, що особливо важливо при випаровуванні харчових розчинів, які особливо чутливі до високих температур. Застосування вакууму дозволяє збільшувати рушійну силу теплопередачі і, як наслідок, зменшити площу поверхні випарного апарату, а отже, їх матеріаломісткість.
Широке застосування в останні роки процесу упарювання при виробництві харчових продуктів призвело до створення великої кількості випарних апаратів різної конструкції, їх можна класифікувати за низкою ознак, а саме:
1) по розташуванню поверхні нагрівання-горизонтальні, вертикальні і рідше зустрічаються похилі;
2) за родом теплоносія: з паровим обігрівом, газовим обігрівом, обігрівом високотемпературними теплоносіями (масло, даутерм, вода під високим тиском) з електрообігрівом;
3) за способом підведення теплоносія: з подачею теплоносія всередину трубок (кипіння у великому обсязі), подача пари в парову камеру зовні трубок (кипіння всередині трубок);
4) за режимом циркуляції: природна і штучна (примусова) циркуляція;
5) по кратності циркуляції: однократна і багаторазова;
6) за типом поверхні нагрівання: з паровою сорочкою, змієвикові, з трубчастою поверхнею нагріву різної конфігурації.
Що стосується вимог, які повинні бути пред'явлені до раціональних конструкціям, то вони можуть бути зведені до наступних:
1) простота, компактність, надійність, технологічність конструкції з точки зору зручності і дешевизни виготовлення, монтажу та ремонту, стандартизація вузлів і деталей;
2) задоволення технологічним вимогам: дотримання необхідного режиму (температури, тиску, час перебування), отримання продукту або напівпродукту належної якості і необхідної концентрації, стійкість в роботі при неминучих невеликих коливаннях у відборі екстра-пара, по можливості більш тривала робота між зупинками на очищення при мінімальних відкладеннях осадів на поверхні нагрівання, зручність обслуговування і очищення, регулювання і контролю роботи;
3) інтенсивність тепловіддачі, мала вага і невисока вартість 1 м2 поверхні нагрівання.
Процеси перерозподілу маси між фазами і всередині фаз, спричинені намаганням системи прийти у стан фізико-хімічної рівноваги, називають масообмінними, або дифузійними процеса ми. У харчовій промисловості широко застосовуються процеси масообміну. Найчастіше зустрічаються екстрагування і екстракція, абсорбція і адсорбція, перегонка і ректифікація, розчинення і кристалізація і, нарешті, сушка.
Рушійною силою масообмінних процесів є різниця концентрацій.
Масообмінні процеси прийнято класифікувати за агрегатним станом і характером взаємодії фаз.
В основі уявлень про массопередачі лежить поняття рівноваги фаз. Ця рівновага, наприклад концентрація розчиненого речовини в двох взаємодіючих фазах, залежить від температури і тиску.
Масообмінні процеси дуже поширені в промисловості, де во ни створюють основу багатьох технологічних процесів. Розрізня ють масообмінні процеси:
а) в системі газ (пара) — рідина: абсорбція, ректифікація;
б) в системі газ (пара) —тверде тіло: сушіння, адсорбція газів;
в) в системі рідина — тверде тіло: екстракція з твердих тіл, кристалізація, розчинення;
г) в системі рідина — рідина: рідина екстракція.
Абсорбція — вбирання газів або рідин, а також електромагнітних коливань (світла і звуку) всім об'ємом (на відміну від адсорбції) рідини чи твердого тіла, що є абсорбентом.
Абсорбція — один з видів сорбції рідини.
Абсорбція — основа технологічних процесів вилучення парів води, вуглеводневих компонентів, сірчаних сполук тощо з потоків природного та синтетичного газів, очищення (знешкодження) газових викидів з метою охорони довкілля.
Розрізняють хімічну та фізичну абсорбцію.
При хімічній абсорбції компонент, який абсорбується, зв'язується в рідкій фазі у вигляді хімічної сполуки.
При фізичній абсорбції, розчинення газу не супроводжується хімічною реакцією; поглинання компонента відбувається доти, поки його парціальний тиск у газовій фазі вищий від рівноважного тиску над розчином.
Абсорбція процес вибірковий і оборотний.
Величина абсорбції (як наслідок дії), тобто поглинання, вбирання, всмоктування, визначаються розчинністю певного газу в рідкому розчиннику, а швидкість процесу (дії) — різницею концентрацій у газовій суміші і рідині. Якщо концентрація газу в рідині вища, ніж у газовій суміші, то він виділяється із розчину (десорбція).
Вилучення речовини з розчину всім об'ємом рідкого адсорбенту (екстракція) та із газової суміші розплавами (оклюзія) — процеси аналогічні абсорбції. Часто абсорбція супроводжується утворенням хімічних сполук, (хемосорбція) і поверхневим поглинанням речовини (адсорбція).
Для реалізації абсорбції використовують спеціальні пристрої — абсорбери; абсорбційне очищення газів провадиться у скруберах — апаратах зі зрошенням водою, суспензією або спеціальним розчином.
Абсорбція зумовлена ван-дер-ваальсовими, або електростатичними, силами притягання частинок адсорбованої речовини до частинок адсорбенту.
Оборотність процесу фізичної абсорбції створює сприятливі умови для послідовного проведення процесів абсорбції (поглинання речовини абсорбентом) та десорбції (вилучення з абсорбенту поглиненої речовини). Абсорбція широко застосовується в абсорбційній техніці, лежить в основі очищення, розділення газів та рідин тощо.
У харчовій промисловості вуглекислим газом насичують безалкогольні напої, пиво і деякі сорти вин. У спиртовому і виноробному виробництвах з газів, що виділяються при бродінні, вловлюють спиртові пари шляхом поглинання їх водою.
У крохмальної виробництві отриманий з сірчистого газу розчин використовують для замочки кукурудзи, а в цукробуряковому виробництві цукровий розчин обробляють вуглекислим газом, а потім отриманий сироп - сірчистим газом.
Розчинність газів в рідинах залежить від властивостей газу і рідини, від температури і парционального тиску разчинного газу (компоненту) в газовій суміші.
Абсорбція здійснюється у масообмінних апаратах, в яких абсорбент і абсорбат приходять у тісний контакт.
Основні типи абсорберів за конструктивними принципами наступні: поверхневі, барботажні (дзвонові і тарілкові), плівкові (каскадні, трубчасті, насадочні), механічні, розпилювальні.
Адсо́рбція (від лат. ad — на, при і лат. sorbeo — поглинаю) — вибіркове поглинання речовини з газового чи рідкого середовища поверхневим шаром твердого тіла (адсорбенту) чи рідини. Компонент що поглинається, який вміщується в суцільному середовищі (газі, рідині), називають адсорбтивом, а той що вміщується в адсорбенті — адсорбатом. Наприклад, активоване вугілля адсорбує гази. Це явище треба відрізняти від абсорбції.
Розрізняють фізичну адсорбцію і хемосорбцію.
Фізична адсорбція зумовлена ван-дер-ваальсовими, або електростатичними, силами притягання частинок адсорбованої речовини до частинок адсорбенту.
При хемосорбції молекули поглинутої речовини вступають у хімічну реакцію з молекулами адсорбенту.
Оборотність процесу фізичної адсорбції створює сприятливі умови для послідовного проведення процесів адсорбції (поглинання речовини адсорбентом) та десорбції (вилучення з адсорбенту поглиненої речовини). Адсорбція широко застосовується в адсорбційній техніці, лежить в основі очистки, розділення газів та рідин тощо.
Адсорбція — основа технологічних процесів тонкого очищення газових та інших потоків при невисокому початковому вмісті в них цільового.
Адсорбція газів на твердих поверхнях використовується в деяких галузях харчової промисловості, а саме масложирової (наприклад, у виробництві маргарину) і в бродильної (наприклад, у виробництві дріжджів) для очищення технологічних газових потоків з метою запобігання викидів шкідливих речовин в атмосферу. Поглинання парів води відбувається на пористих речовинах, які виконують роль твердого адсорбенту. Подібні процеси спостерігаються щодо цукру, солі і сухарів.
Адсорбційний спосіб регулювання газового складу сховищ швидкопсувних продуктів дозволяє в кілька разів скоротити втрати і збільшити терміни зберігання.
Адсорбція різних харчових кислот, лимонної зокрема, знижує в порівнянні з водою поверхневий натяг більшості прохолодних напоїв.
Адсорбція речовин на поверхні розділу рідина - газ сприяє стійкості пін. Подібний процес має місце в бродильної промисловості при виробництві дріжджів і деяких інших напівпродуктів.
Посилення змочування водою різних поверхонь широко використовується в промисловості як супутнього процесу при митті обладнання, підготовці сировини, обробці напівфабрикатів тощо.
Адсорбція на межі тверде тіло - рідина широко застосовується при очищенні рідин (наприклад, дифузійного соку при виробництві цукру, олії та соків) від домішок.
Екстрагуванням називають вилучення з твердої або рідкої складної речовини одного чи кількох її компонентів за допомо гою розчинника з вибірковою розчинністю. Під вибірковою роз чинністю розуміють здатність рідини розчиняти лише той компо нент (компоненти), які треба добути.
У процесі екстракції, як і в інших масообмінних процесах, бе руть участь три речовини (дві розподіляючі і третя розподіляєма):
перша, з якої добувають цільовий компонент;
друга (розчинник), за допомогою якої добувають цільовий компонент (компоненти), так званий екстрагент;
третя, яка переходить з одної фази в другу, так звана екстра гована речовина.
Апарат, в якому відбувається екстракція, називають екстрак тором.
Залежно від фазового стану першої розподільної речовини процес поділяють на: екстракцію в системі "тверде тіло — ріди на", коли ця перша розподільна речовина тверде тіло, і екст ракцію в системі "рідина — рідина", коли вона рідка.
У технології мають місце обидва види екстракції, проте знач ного поширення набула екстракція в системі "тверде тіло — ріди на". В ряді виробництв екстракція є одним з основних техно логічних процесів. Це добування цукру з буряків, олії з насіння со няшників, бавовнику, сої, ефірної олії, екстрагування ферментів з культур плісеневих грибів. Важливу роль процес екстракції в сис темі тверде тіло — рідина відіграє у виробництві вина, пива, крох малю, лікеро-горілчаних виробів, розчинної кави і чаю.
Рідинну екстракцію застосовують у виробництвах, пов'яза них з одержанням спирту, вина, олії, бензолу, ацетону, оцтової кислоти, тощо. У найзагальнішому вигляді процес екстракції складається з чотирьох стадій:
1) проникнення розчинника в шпари частинок рослинної си ровини;
2) розчинення цільового компонента (компонентів);
3) перенесення екстрагованої речовини всередині частинки сировини до поверхні поділу фаз;
4) перенесення екстрагованої речовини в рідкій фазі від по верхні поділу фаз і розподіл її у всій масі екстрагенту.
Під час екстрагування розчинних речовин з тканини сирови ни звичайно не всі чотири стадії мають місце або не всі відігра ють істотну роль. Наприклад, у найпотужнішому харчовому ви робництві — цукробуряковому — екстракція відбувається з рос линної тканини, у якій екстрагована речовина перебуває у рідкій фазі, тобто в розчиненому вже стані. Екстракція у більшості інших виробництв, які за обсягом перероблюваного матеріалу значно менші цукробурякового, хоча і має усі чотири зазначені раніше стадії процесу, проте тривалість перших двох стадій не значна порівняно з тривалістю двох останніх.
Швидкість екстракції, як і будь-якого іншого процесу техно логії, прямо пропорційна рушійній силі і обернено пропорційна опору. Рушійна сила і характер її зміни під час екстракції зале жать від типу відносного руху частинок та екстрагенту (виду про цесу): прямотечії, протитечії і т. д., а також від співвідношення витрати мас екстрагенту і твердих частинок..
Апарати для екстрагування з твердих тіл. У промисловості застосовують різноманітні типи екстракторів. Класифікують їх за різними ознаками. За режимом роботи їх поділяють на напів-безперервні і безперервні; за видом процесу на протитечійні, із замкнутим періодичним процесом, з комбінованим процесом; за видом циркуляції на екстрактори з одноразовим проходженням фаз і рециркуляцією екстрагенту; за конструкцією на колонні, ро таційні, стрічкові, ковшові, двошнекові нахилені, з киплячим ша ром, батарейні.
Процеси сушіння широко застосовують у харчовій технології для зневоднення різноманітних вологих матеріалів (твердих, пастоподібних, рідких) на різних стадіях їх переробки (сировина, напівфабрикати, готові вироби).
Вологу з матеріалів можна видалити різними способами:
механічним,
фізико-хімічним і
тепловим.
При механічному способі вологу відтискують у пресах або в центрифугах. Фізико-хімічний спосіб ґрунтується на застосуванні вологовідбірних засобів і використовується переважно в лабораторній практиці. Зневоднювальними засобами є сірчана кислота, хлористий кальцій, силікагель. При тепловому способі волога випаровується з поверхні матеріалу і дифундує в навколишнє повітря, яке виносить вологу із сушарки. Із цього випливає, що сушінням називають термічний процес видалення вологи з матеріалів внаслідок її випаровування і дифузії.
За способом підведення тепла до висушувати матеріалу розрізняють наступні види сушіння:
конвективна сушка - шляхом безпосереднього зіткнення матеріалу, що висушується, з сушильним агентом, в якості якого зазвичай застосовують нагріте повітря або топкові гази (як правило, в суміші з повітрям);
контактна сушка - шляхом передачі тепла від теплоносія до матеріалу через розділяє їх стінку;
радіаційна сушка - шляхом передачі тепла інфрачервоними променями;
діелектрична сушка - шляхом нагрівання в полі струмів високої частоти;
сублімаційна сушка - сушіння в замороженому стані при глибокому вакуумі.
Сушіння є суміщеним тепловим і дифузійним процесом, при якому волога дифундує із середніх шарів матеріалу до його поверхні, переходить крізь примежову плівку, а потім дифундує всередину газової фази, виносячи при цьому з матеріалу значну кількість теплової енергії.
Розрізняють природне і штучне сушіння. Природне відбувається на відкритому повітрі без штучного нагрівання і відведення сушильного агенту (повітря). Прикладом природного сушіння може бути сушіння солі у відкритих морських водоймищах. Цей спосіб сушіння характеризується значною тривалістю, причому процес не регулюється, а одержуваний кінцевий матеріал ще досить вологий.
У харчовій технології майже всюди застосовують штучне сушіння, тобто сушіння нагрітим сушильним агентом (нагріте повітря, димові гази), який після поглинання ним вологи з матеріалу відводять за допомогою спеціальних витяжних пристроїв (вентиляторів). Для більшості харчових виробництв сушіння є одним із основних процесів, мета якого — підвищення стійкості матеріалів під час зберігання, поліпшення якісних показників, консервування, зменшення маси з метою транспортування. У цукробуряковому вироб ництві сушать цукор-пісок, цукор-рафінад, а також відходи виробництва — жом. У спиртовому виробництві сушать відходи виробництва — барду, харчові та кормові дріжджі. Помітну роль сушіння відіграє у пивоварному виробництві, де сушать солод, відходи виробництва. У крохмале-патоковому виробництві сушать основний продукт — крохмаль. Сушіння використовують для одержання сухого молока, сухих фруктів і овочів. У хлібопекарському, макаронному і кондитерському виробництві сушать хліб для одержання сухарів, макарони, кондитерські вироби деяких видів.
Методи сушіння вологих матеріалів розрізняються переважно способом підведення теплоти й зумовлені фізико-хімічними властивостями цих матеріалів, а також формою їх зв'язку з вологою. Найпоширенішим є метод конвективного сушіння, що характеризується безпосереднім контактом матеріалу з потоком нагрітого газу (повітря, димових газів). Волога випаровується за допомогою теплоти нагрітого газу, який одночасно поглинає і виносить із сушарки утворену водяну пару.
Значно рідше, але теж застосовують у харчових виробництвах контактний (кондуктивний) метод сушіння, при якому теплота від теплоносія (звичайно водяної пари) до матеріалу передається через металеву стінку, що розділяє їх.
Для сушіння різних харчових продуктів у тонкому шарі застосовують терморадіаційний метод, при якому теплота передається інфрачервоним промінням.
Сублімаційна сушка процес видалення розчинника з заморожених розчинів, гелів, суспензій і біологічних об'єктів, заснований на сублімації затверділого розчинника (льоду) без утворення макрокількостей рідкої фази.
Сублімація використовується в харчовій промисловості: так, наприклад, сублімовану кави отримують із замороженого кавового екстракту через зневоднення вакуумом. Фрукти після сублімування важать в кілька разів менше та відновлюються у воді. Сублімовані продукти значно перевершують сушені по харчовій цінності, так як сублімації піддається тільки вода, а при термічному випаровуванні губляться багато корисних речовин. Перед сублімацією харчових продуктів використовується швидке заморожування (від -100 до -190 ° C), що призводить до утворення дрібних кристалів, які не руйнують клітинні мембрани.
Кристалізація — це масообмінний процес утворення твердої фази у вигляді кристалів з розчинів, розплавів, газів чи пари.
Кристал — це тверде тіло, в якому молекули простих елементів або сполук розміщені в певному порядку і об'єднані між собою завдяки їх молекулярному спорідненню, утворюючи кристалічну решітку.
В умовах промислової кристалізації кристали однієї речовини можуть різнитися між собою величиною і зовнішнім виглядом, проте кути між відповідними гранями цих кристалів залишаються однаковими. Деякі речовини кристалізуються із включенням у кристалічну решітку молекул води, утворюючи кристалогідрати. Включення в кристалічну решітку окремих молекул іншої речовини називають інклю зією. А механічне включення міжкристального розчину в тріщини кристала з подальшим його заростанням називають оклюзією.
У харчовій промисловості кристалізація речовин здійснюється здебільшого із пересичених розчинів. За допомогою кристалізації одержують цу кор, глюкозу, лактозу, фруктозу, лимонну кислоту, соду тощо.
У промисловості використовують такі основні способи кристалізації із розчинів:
ізогідричний, коли вміст розчинника залишається постійним, наприклад кристалізація охолодженням;
ізотермічний, коли кристалізація здійснюється випарюванням розчинника, а температура кипіння розчину (суспензії) в певному інтервалі концентрації залишається постійною;
виморожування, тобто охолодження розчину до температури, нижчої за точку замерзання, коли частина розчинника кристалізується і вилучається;
висолювання, коли кристалізація відбувається завдяки створенню пересичення введенням у розчин речовин, які знижують розчинність речовин, що кристалізуються;
хімічний, коли речовина кристалізується внаслідок хімічної реакції;
комбінований спосіб, коли кристалізація відбувається завдяки спільній дії декількох факторів.
Кристалізація — це один із найефективніших методів очищення речовин. Так, у цукровому виробництві на стадії очищення соку і сиропу вилучається тільки третина нецукрів, решта їх вилучається на стадії кристалізації цукрози, залишаючись у міжкристальному розчині. Щоб отримати кристалічні речовини більш високої чистоти, застосовують розчинення їх та повторну кри сталізацію.
Важливою якісною характеристикою кристалів є гранулометричний склад їх, що характеризується розміром кристалів та їхньою однорідністю.
Зворотний кристалізації процес — розчинення, при якому молекули твердої фази розподіляються між молекулами розчинника, здійснюючи перехід твердої речовини в розчинений стан.
У промислових умовах кристалізація часто супроводжується розчиненням внаслідок наявності полів концентрації та температури. В харчовій промисловості розчинення застосовують як самостійний процес у багатьох виробництвах.
За однакових умов процес розчинення речовин проходить здебільшого з більшою швидкістю, ніж процес їх кристалізації. Таке явище можна пояснити складністю кристалізації та створенням упорядкованої структури кристалів.
Для виробництва харчових продуктів людина використовує мікробіологічні процеси вже з давніх давен. Відомо, що наші далекі пращури в доісторичні часи вміли випікати хліб, варити квас, пиво, виробляти сири, вино та інші продукти. Наукове розуміння сутності мікробіологічних перетворень прийшло лише в XIX ст. завдяки фундаментальним роботам геніального французького мікробіолога Луї Пастера. Технології виробництва, які базуються на використанні направленого мікробіологічного та біохімічного синтезу, отримали назву Біотехнологій.
В даний час біотехнології набувають все більшого поширення. За їх допомогою виробляють харчові продукти, білкові препарати і амінокислоти, вітаміни, ферменти і антибіотики, кислоти, спирти, засоби захисту рослин, кормові та технічні продукти. Перевагами біотехнологій є те, що мікроорганізми мають найвищу серед живих істот швидкість росту і розмноження.
Мікробіологічні процеси відбуваються переважно при відносно низьких температурах (до 70°С), атмосферному тиску, в простому за конструкцією обладнанні, завдяки чому технологічні процеси в біотехнологіях не складні, на їх організацію і проведення не потрібно значних капіталовкладень. Значною перевагою біотехнологій є також те, що субстратом для них можуть бути відходи переробки рослинної та тваринної сировини (деревина, солома, очерет, лузга, сироватка, барда, меляса, стічні води, відходи нафтопереробки), природний газ, мул та інші.
Мікроорганізми — це бактерії та мікроскопічні гриби, що надзвичайно поширені в природі. Величезна кількість їх населяє ґрунти, водойми, повітря. Це так звані "дикі" форми (банальна мікрофлора). Крім них, багато видів отримано методами селекції або штучно методами мутаційної генетики та генної інженерії. їх називають "культурною" або "корисною" мікрофлорою. Якщо мікробіологічні процеси збуджуються банальною мікрофлорою і протікають самоплинно, їх називають природними. Такі процеси доволі часто мають місце при зберіганні продовольчої сировини. Якщо ж процеси ініціюються чистими культурами або ж для певних видів дикої мікрофлори створюються оптимальні умови і процеси відбуваються керовано — їх називають направленими або біотехнологічними.
Біотехнологічні процеси за їх збудниками та сутністю поділяють на процеси бродіння та дозрівання. В харчових виробництвах широко використовують обидва.
Бродіння — це біохімічне перетворення вуглеводів субстрату під дією ферментів мікроорганізмів, які культивуються на даному субстраті. В залежності від виду продуцента і домінуючого метаболіта розрізняють спиртове, молочнокисле, оцтовокисле, маслянокисле, лимоннокисле, ацетонобутилове та інші види бродіння.
Більшість традиційних та нових біотехнологій засновані на використанні процесів бродіння, гідролізу та синтезу. Особливо широкого розповсюдження набули бродильні виробництва: виробництво етилового спирту, виноградних та плодово-ягідних вин, пивоваріння, хлібовипічка, молочнопереробне та інші харчові виробництва, основу технології яких складає процес бродіння.
Дозрівання — це складний біотехнологічний процес, в якому беруть участь ферменти сировини або внесені ферментні препарати і мікробіологічні процеси. При дозріванні зміни відбуваються не тільки у вуглеводних, а й у білкових, жирових сполуках, органічних кислотах тощо.
Дозрівання як біотехнологічний процес, переважно є складовою частиною технологій виробництва деяких харчових продуктів, тобто він є часткою, стадією інших технологічних процесів. Такі стадії мають місце в технологіях виготовлення вина, пива, кисломолочних продуктів. Вони завершують технологічний процес і відбуваються при зберіганні цих продуктів. Проте в деяких виробництвах, таких як виготовлення сирів, сирокопчених ковбас, м'ясокопченостей, солоної, пряної риби, рибних пресервів тощо процес дозрівання є вирішальним етапом технології, завдяки якому формуються основні функціональні та якісні характеристики продукту: смак, запах, консистенція, колір, структура та інші.
Сутність процесу дозрівання полягає в сукупній дії ферментів самої сировини або доданих до неї і ферментів мікрофлори, яка бере участь в дозріванні продукту. Так, при дозріванні вина під дією ферментів сировини в ньому відбуваються складні окислювально-відновні та гідролітичні процеси. Паралельно з ними протікають автолітичні процеси дріжджових клітин. Продукти автолізу і метаболіти взаємодіють з компонентами вина і внаслідок цього формуються колір, смак, аромат, прозорість та інші характеристики вина.
При виробництві сирів стадія дозрівання обумовлена дією ферментів молока, сичжного ферменту, молочнокислої та іншої мікрофлори. Під їх впливом у сирній масі проходять процеси гідролізу білків, молочного жиру, молочнокисле та пропіоновокисле бродіння. В залежності від складу сировини, від температурного режиму та інших виробничих умов ці процеси можуть протікати за різними механізмами і утворювати різні кінцеві продукти. Саме цим пояснюється така велика номенклатура сирної продукції і суттєві відмінності в її споживчих характеристиках.
Мікробіологічні процеси використовують з різною метою: для виробництва певних продуктів, для утилізації відходів, для очищення стічних вод та повітря, для консервування. В найбільших масштабах мікробіологічний синтез здійснюють для виробництва потрібної продукції. Любий біотехнологічний процес складається з двох етапів: культивування мікроорганізмів та виділення і очищення цільових продуктів.
Бродіння (також зброджування, ферментація) – це анаеробний метаболічний розпад молекул (наприклад, глюкози) за допомогою мікроорганізмів. Найчастіше, кажучи про бродіння, мають на увазі перетворення цукру на спирт за допомогою дріжджів, але, наприклад, при виробництві кефіру використовується бродіння за допомогою інших бактерій.
Спиртове бродіння — ферментативний процес неповного окислення гексоз з утворенням спирту.
Молочнокисле бродіння — процес анаеробного окислення вуглеводів, кінцевим продуктом при якому виступає молочна кислота
Метанове бродіння — метод біотехнології, здатний перетворювати більшість полімерних та інших органічних матеріалів на метан і вуглекислий газ за анаеробними умовами.
Пропіоновокисле бродіння — шлях анаеробного окиснення вуглеводів, що здійснюється бактеріями родини Propionibacteriaceae, кінцевими продуктами є пропіонова та оцтова кислоти, а також вуглекислий газ.
Маслянокисле бродіння — шлях анаеробного окиснення вуглеводів, що здійснюється бактеріями родів Clostridium, Butyrivibrio, Eubacterium та Fusobacterium, кінцевими продуктами є масляна та оцтова кислоти, етанол, ацетон, ізопропанол, бутанол, а також вуглекислий газ і водень.
Лимоннокисле бродіння — окислення вуглеводів, деяких спиртів і органічних кислот до лимонної кислоти плісневими грибами з родів Aspergillus і Penicillum.
Оцтове бродіння – це процес окиснення оцтовими бактеріями етилового спирту воцтову кислоту, який проходить у 2 стадії.
Спиртове бродіння протікає під впливом мікроорганізмів і відіграє важливу роль у виробництві спирту, вина, хлібобулочних виробів. Поряд з основними продуктами, які одержують під час спиртового бродіння, спирту і диоксидом карбону, в результаті бродіння утворюються такі сполуки, як гліцерин, янтарна кислота, оцтова кислота, ізоаміловий та ізопропіловий спирти та інші. Ці продукти суттєво впливають на смак і аромат харчових продуктів.
Молочнокисле бродіння відбувається під час одержання кефіру та інших молочнокислих продуктів, сиру, квашенні капусти. Відомі дві групи молочнокислих бактерій. У першу з них входять гомоферментативні бактерії, які утворять тільки молочну кислоту. Молочнокислі бактерії другої групи (гетероферментативні бактерії) утворюють, крім молочної, ще й оцтову кислоту, а також етиловий спирт (нерідко в досить значних кількостях), вуглекислий газ, мурашину кислоту та інші продукти. Співвідношення між цими продуктами залежить від багатьох умов (температура, рН середовища та інш.). Найчастіше це обумовлено спільною діяльністю молочнокислих бактерій із дріжджами. Такого роду спільні «закваски» часто створюються штучно і широко використовуються при випіканні хлібу, у виробництві хлібного квасу і ряду молочнокислих продуктів (сир, кефір, кисляк, кумис тощо).Широко застосовується молочнокисле бродіння у виробництві молочної кислоти, яка використовується у ряді галузей харчової промисловості.
В результаті маслянокислого бродіння утворюється масляна кислота. Цей процес відбувається під час тривалого зберігання харчових продуктів. Масляна кислота має гіркий присмак. Накопичення цієї кислоти у складі продуктів погіршує їх смакові якості.
Лимоннокисле бродіння відбувається під дією пліснявих грибків. Промислове одержання лимонної кислоти відбувається шляхом зброджування грибом Aspergillus niger розчину сахарози.
Спиртове бродіння — біохімічний процес ферментації, при якому цукри, такі як глюкоза і фруктоза, розкладаються під дією ферментів з виділенням енергії і утворенням етилового спирту та вуглекислого газу. Дозволяє отримати два моль АТФ на моль глюкози в анаеробних умовах. Загальне рівняння спиртового бродіння:
C6H12O6 + 2 АДФ + 2 Фн → 2 C2H5OH + 2 CO2 + 2 АТФ + 2 H2O
Цей метаболічний шлях характерний для багатьох грибів (дріжджів, дріжджеподібних і деяких цвілевих грибків), водоростей, найпростіших та деяких бактерій. Спиртове бродіння здавна використовується людиною у процесі хлібопекарства (спричиняє «сходження» дріжджового тіста) та виготовлення алкогольних напоїв.
Однією із нових галузей застосування цього метаболічного шляху є виробництво етанолу як відновного і відносно недорого біопалива.
Під час спиртового бродіння розщеплення глюкози починається гліколітичним шляхом.
У гліколітичних реакціях глюкоза розщеплюється і окиснюється до двох молекул пірувату, відбувається сусбтратне фосфорилювання двох молекул АДФ із утворенням АТФ, а також відновлюються до НАДH дві молекули НАД+. За аеробних умов НАДH знову окиснюється віддаючи електрони через ряд посередників на молекулярний кисень, і тоді знову може бути використаний у процесі гліколізу. В анаеробних умовах регенерація НАД+ відбувається у кінцевих етапах бродіння, під час яких акцептором електронів є сам піруват або його похідні: у випадку спиртового бродіння — ацетальдегід.
Ацетальдегід утворюється із пірувату шляхом декарбоксилювання (відщеплення вуглекислого газу), яке каталізується піруватдекарбоксилазою. Цей фермент потребує присутності іонів Mg2+ та містить ковалентно приєднаний кофермент тіамінпірофосфат.
Наступним кроком є відновлення ацетальдегіду до етилового спирту завдяки перенесенню гідрид іона із НАДH, утвореного у гліколізі. Реакція відбувається за участі ферменту алкогольдегідрогенази, що містить в активному центрі іон цинку, який поляризує карбонільну групу субстрату полегшуючи приєднання гідриду.
Отже кінцевими продуктами спиртового бродіння на одну молекулу глюкози є дві молекули етилового спирту, дві молекули CO2, та дві молекули АТФ. В підсумку не відбувається ні окиснення ні відновлення глюкози (співвідношення C:H однакове для вихідних речовин (глюкоза) і продуктів (етанол + вуглекислий газ) і становить 1:2).
Метаболічний шлях спиртового бродіння наявний у багатьох організмів, зокрема грибів (дріжджів, дріжджеподібних та деяких цвілевих грибів), водоростей, найпростіших, бактерій, деяких рослин. У частини анаеробних організмів він є основним шляхом отримання енергії, тоді як багато факультативних анаеробів, наприклад, пекарські дріжджі, використовують його як альтернативу диханню тільки за відсутності кисню.
72. Молочнокисле бродіння, його хімізм, значення та застосування.
Молочнокисле бродіння — процес анаеробного окислення вуглеводів, кінцевим продуктом при якому виступає молочна кислота. Назва отримала по характерному продукту — молочної кислоти. Для молочнокислих бактерій є основним шляхом катаболізму вуглеводів і основним джерелом енергії у вигляді АТФ. Також молочнокисле бродіння відбувається в тканинах тварин у відсутності кисню при великих навантаженнях.
Молочнокисле бродіння цукрових розчинів найкраще протікає під дією чистих культур молочнокислих бактерій (Bacillus Delbrückii) при температурі 34-45 ° С, з добавкою необхідних для життя бактерій мінеральних речовин, а також крейди або карбонату цинку. Останні добавки вводяться для нейтралізації вільної кислоти, так як за значної концентрації кислоти бактерії гинуть і бродіння припиняється.
Молочнокисле бродіння є одним з процесів, що протікають при виготовленні масла (з кислого молока), при дозріванні сиру, квашенні капусти, за силосування кормів та ін.
Рівняння процесу молочнокислого бродіння має вигляд:
C6H12O6 → 2CH3CH(OH)COOH + 21,8·104 Дж.
Для молочнокислого бродіння, як і для спиртового, доведено існування особливого ензиму, зимази молочнокислого бродіння, що може викликати бродіння і без живих бактерій (Бухнер і Мейзенгеймер).
Молочнокисле бродіння використовується для консервації продуктів харчування (за рахунок інгібування росту мікроорганізмів молочною кислотою і зниження рН) з метою тривалого збереження (приклад — квашення овочів, сирокопчення), приготуванні кисломолочних продуктів (кефіру , ряжанки , йогурту, сметани), силосуванні рослинної маси, а також біотехнологічного способу виробництва молочної кислоти.
Розглянемо прикладі молочної промисловості.
Добре організовані технохімічний та мікробіологічний контролі на всіх стадіях технологічного процесу від приймання сировини до випуску готової продукції є однією з важливіших передумов виробництва високоякісної продукції, правильного ведення технологічного процесу, оптимального використання сировини та матеріалів.
Інформацію про правильність ведення технологічного процесу зобов’язана надавати служба технохімічного контролю на підставі аналізів і показників контрольно-вимірювальних приладів.
Ретельний ТХК (технохімічний контроль) і МБК (мікробіологічний контроль) сировини, напівфабрикатів, та готової продукції сприяє не тільки підвищенню якості молочних продуктів, а й скороченню втрат у виробництві, зниженню собівартості, запобігає випуску нестандартної та низькоякісної продукції, що є однією з головних вимог підвищення ефективності виробництва на певному підприємстві та в промисловості в цілому.
Головною метою ТХК та МБК є встановлення єдиної системи технохімічного, органолептичного та мікробіологічного контролю і забезпечення випуску продукції згідно з вимогами стандартів, технічних умов та інструкцій.
Технохімічний та мікробіологічний контроль здійснюють відділи технічного контролю (ВТК), які є самостійними структурними підрозділами підприємства. Керівник ВТК підпорядковується безпосередньо директору підприємства. Головним обов’язком ВТК є здійснення контролю продукції, що випускається підприємством, щодо суворої відповідності її вимогам стандартів, технічних умов, державних правил, санітарних норм.
За відсутності в структурі підприємства самостійного ВТК його права, обов’язки і відповідальність покладаються керівником підприємства на лабораторії або осіб, які здійснюють ТХК і МБК (лаборантів, майстрів).
Робота ВТК (лабораторії) здійснюється у відповідності до положення про відділи технічного контролю згідно з діючими інструкціями і схемами технохімічного і мікробіологічного контролю, санітарними правилами тощо.
Співробітники лабораторії у своїй роботі керуються організаційно-методичною та нормативною документацією на сировину, готову продукцію та методи їх контролю.
Однією з основних умов правильної організації ТХК і МБК є старанне ведення лабораторної документації, журналів, затверджених форм, а також виявлення і облік усіх позитивних і негативних сторін виробництва, своєчасний аналіз причин порушення нормального ходу технологічного процесу, зниження виходу продукції, порушень стандартів.
Нормативну документацію необхідно утримувати у суворому порядку, у спеціальних папках із зазначенням термінів її дії, не допускати використання у роботі застарілих документів.
Усі лабораторні журнали потрібно пронумеровувати, прошнуровувати, підписувати у начальника ВТК або зав. лабораторією та скріплювати печаткою. Записи у журналі вести чітко і розбірливо, виправлення слід візувати особою, відповідальною за ведення журналу. Форми журналів та порядок їх ведення передбачені інструкціями по технохімічному і мікробіологічному контролю на підприємствах молочної промисловості.
Основні завдання і функції ВТК (лабораторії) такі:
перевірка та контроль якості сировини, тари, основних та допоміжних матеріалів;
контроль технологічних процесів оброблення молочної сировини і виробництва молочних продуктів;
контроль якості готової продукції, тари, упаковки, маркування та порядку випуску продукції з підприємства;
контроль умов, режимів та термінів зберігання сировини, матеріалів та готової продукції в камерах зберігання та складах;
контроль режимів та якості миття, дезінфекції тари та устаткування;
контроль реактивів, що використовуються для проведення лабораторних аналізів;
контроль мийних та дезінфекційних засобів і приготування хімічних розчинів;
розгляд претензій на продукцію підприємства, з’ясування причин випуску недоброякісної продукції, виявлення винуватців;
участь у розробці та здійсненні заходів для підвищення якості продукції, запобігання та усунення причин випуску недоброякісних продуктів;
розробка разом із спеціалістами підприємств нових, сучасніших способів оброблення сировини, параметрів і режимів технологічних процесів, нових видів продуктів тощо;
видача на підставі результатів приймання і лабораторних аналізів висновку про придатність сировини, напівфабрикатів, для подальшого перероблення;
оформлення у встановленому порядку документації на прийняту й забраковану продукцію, актів, інших документів та претензій на недоброякісну сировину та матеріали, що надходять на підприємство;
контроль норм витрат і виходу готової продукції.
Головним завданням МБК є забезпечення випуску мікробіологічнобезпечної продукції високої якості, стабільного складу і властивостей, що зберігаються протягом гарантованого терміну зберігання.
Мікробіологічний контроль виробництва молочних продуктів зводиться до контролю якості сирого молока, вершків, готової продукції, допоміжних матеріалів, технологічного процесу, санітарно-гігієнічного стану виробництва та повітря виробничих приміщень.
За результатами МБК можна судити про санітарно-гігієнічний стан підприємства, спрямованість мікробіологічних процесів у технології молочних продуктів, дію корисних мікроорганізмів та мікробіологічні причини виникнення вад продуктів.
Результати мікробіологічних досліджень якості готової продукції на відміну від результатів фізико-хімічних досліджень через тривалість проведення аналізів не можуть бути використанні для затримки випуску певної молочної продукції, але дозволяє усунути прояви мікробіологічної недоброякісності в наступних партіях і виявити можливі причини виникнення вад.
При пакуванні різного роду харчових продуктів основною вимогою, що висуваються до паковання і способу пакування, є захист і збереження якості упакованого продукту протягом певного часу (до моменту його споживання).
Для цих цілей використовують різні прийоми і способи, з яких найбільш широке розповсюдження отримали пакування в термоусадкові плівки і плівки, що легко розтягуються (стретч), асептичне пакування, пакування у вакуумі та в газовому середовищі та ряд інших.
Пакування в термоусадкові плівки
При упаковці різного роду харчових продуктів основною вимогою, що пред'являються до паковання і способу пакування, є захист і збереження якості упакованого продукту протягом певного часу (до моменту його споживання).
Для цих цілей використовують різні прийоми і способи, з яких найбільш широке розповсюдження отримали пакування в термоусадкові плівки і плівки, що легко розтягуються, асептичне пакування, пакування у вакуумі та в газовому середовищі та ряд інших.
Термоусадковими називаються полімерні плівки, здатні скорочуватися під впливом температури, що перевищує температуру розм'якшення полімеру. Отримують такі плівки розтягуванням полімерного матеріалу в високоеластичному нагрітому стані і подальшим охолодженням.
До переваг упаковки в термоусадкової плівки в порівнянні з традиційними плівковими упаковками належать зменшення об'єму упаковки за рахунок щільного обтягування товару, відносно менша маса плівок. Пакування в термоусадкову плівку часто буває дешевше і привабливіше на вигляд, ніж звичайний ящик з картону. Цей вид паковання дає певні переваги для роздрібної торгівлі: зменшення кількості пакувального матеріалу і площі в торговому залі, займаної товаром у міру його реалізації. Пакування в термоусадкову плівку захищає товар від впливу навколишнього середовища.
Пакування у стретч-плівки
Останнім часом велике значення в якості упаковки набуває пакування в розтягуючі плівки (стретч-плівки), використання яких розширює можливості застосування полімерних матеріалів.
Розтягуючі плівки виробляють з модифікованого поліетилену низької щільності, лінійного поліетилену, полівінілхлориду, сополімерів винилиденхлорида і иономеров.
Переваги пакування в плівку, що розтягується в порівнянні з пакуванням в термоусадкову плівку полягає в наступному:
- економія енергії (відсутність операції в усадочною камері);
- економія матеріалу (застосування більш тонких плівок);
- економія виробничої площі;
- використання плівки стандартної ширини;
- використання подвійний плівки (можливість загортання піддонів з вантажем, попередньо упакованими в термоусадкову плівку, уникаючи при цьому можливого зварювання або ламінування плівок окремих упаковок).
На практиці ці два способи не тільки конкурують, а й доповнюють один одного. У тому випадку, коли пакування піддонів з приблизно однаковими вантажами надходять з досить великими інтервалами, краща розтягується плівка. Коли важлива швидкість, а розміри вантажів дуже різні, краща пакування в термоусадкову плівку.
Асептична пакування
В області пакувальної технології найбільший розвиток в даний час отримало асептично пакування харчових продуктів. Ця технологія широко використовується для рідких продуктів (молоко та молочні продукти - більше 65%, різні соки - більше 25%, пасти, супи тощо -10%).
Найбільш поширена схема асептичного паковання харчових продуктів включає три стадії:
- стерилізація пакувального матеріалу;
- термічна обробка харчового продукту;
- розфасовка і запечатування упаковки.
При асептичному пакуванні продукт і паковання стерилізуються роздільно, потім паковання заповнюється і закупорюється в стерильних умовах. Найбільш широке поширення отримав хімічний метод стерилізації розчинами пероксиду водню, а також SO2, озоном, сумішшю Н2О2 і оцтової кислоти, використовують і фізичні методи: термічний, УФ-або ІЧ-опромінення. Стерилізація проводиться в спеціальній камері обробкою Н2О2 паковання протягом певного часу. Після сушіння паковання надходить у зону заповнення стерилізованим продуктом. Заливка продукту відбувається з дна паковання, що дозволяє уникнути спінювання. Після заповнення верх паковання промивається струменем інертного газу, виробляється теплова зварювання низу (донної частини). Пакування перевертається і спрямовується на остаточне запаковування в плівку або в транспортну коробочну тару.
Пакування під вакуумом
У процесі зберігання багатьох харчових продуктів відбуваються хімічні і мікробіологічні зміни, важливу роль в яких грають кисень, світло і температура в сукупності.
Найбільш доступним є пакувування, при якому кисень видаляється за допомогою вакууму. Для цих цілей використовують, головним чином, полімерні плівки: ПВХ, ПВХД, ПП, Евал, ПА тощо, а також комбіновані матеріали з високими бар'єрними властивостями.
При вакуум-пакуванні м'яса м'ясо вміщують в полімерний пакет, горловину якого вводять в зазор між затискачами зварювального апарату, продувають повітря в зазор так, щоб повітряний потік охоплював з двох сторін зовнішню сторону горловин і здійснюють процес ежекції, в результаті якого повітря з пакету видаляється, після чого упаковку герметизують термозваркою. Для вакуумного паковування використовують частіше термоусадкові плівки, термоформувальні матеріали та skin-упаковки.
Поширені також термоформовані упаковки для свіжого м'яса у вигляді лотка з термопласту (ПЗ, ПВХ, ПС) або спіненого матеріалу, наприклад, пінополістирол, на якому розміщують продукт, а зверху приварюється плівка, з-під якої попередньо викачується повітря і створюється відповідний вакуум.
Скін-паковання є окремим випадком блістерного паковання. Її особливість полягає в тому, що пластикова оболонка щільно облягає товар. Виробляється таке пакування методом вакуумного обтягування. Для скін-паковання найкраще підходить некрейдований картон, обов'язково пропускає повітря. На підкладці розташовують виріб і на всю площу аркуша накладають попередньо розігріту апаратом плівку. В якості підкладки (нижнього матеріалу) можна також використовувати термозварювальні плівки. Повітря з упакованого простору між плівкою і підкладкою відкачується. Після охолодження плівка міцно приклеюється до поверхні підкладки і щільно облягає упакований виріб. При необхідності з листа вирізають окремі упаковки.
Упаковка в газовому середовищі
Для пакування свіжих овочів, фруктів, харчових продуктів, кулінарних, хлібобулочних, кондитерських виробів тощо використовують герметичне паковання з регульованим і модифікованим складом газового середовища.
Газоподібна суміш будь-якого складу всередині паковання призводить до різкого зниження швидкості процесу "дихання" продукту (газообмін з навколишнім середовищем), уповільнення росту мікроорганізмів і пригнічення процесу гниття, викликаного ензиматичними спорами, наслідком чого є збільшення терміну зберігання продукту в кілька разів. Розрізняють такі способи паковування в газовому середовищі:
- у середовищі інертного газу (N2, СО2, Аr);
- у регульованому газовому середовищі (РГС), коли склад газової суміші повинен змінюватися тільки в заданих межах, що вимагає значних капіталовкладень в устаткування і великих витрат на забезпечення оптимальних умов зберігання продукції;
- в модифікованому газовому середовищі (MAP), коли в початковий період в якості навколишнього середовища використовується звичайне повітря, а потім в залежності від природи зберігаються продуктів і фізичних умов навколишнього середовища, встановлюються модифіковані умови зберігання, але в досить широких межах за складом газу.
Захисні полімерні покриття на продуктах харчування
Значний внесок у вирішення проблеми збереження харчової продукції поряд з відомими і широко використовуваними прийомами може внести і вносить такий нетрадиційний спосіб упаковки як створення захисних покриттів на продуктах харчування.
Захисні покриття, що формуються безпосередньо на поверхні харчових продуктів, часто забезпечують більш надійний захист продукту харчування (у порівнянні з упаковкою в полімерну плівку) від окисної і мікробного псування за рахунок відсутності прошарку повітря між продуктом і плівкою, роблять технологію пакування та зберігання більш сучасною та раціональної. Перевагами такого способу захисту харчової продукції є використання екологічно безпечних водних систем (на основі полівінілового спирту, латексів синтетичних каучуків або сополімерів винилиденхлорида, природних полісахаридів), порівняльна простота технічних рішень, пов'язаних з нанесенням на поверхню продукту поліфункціональних покриттів без застосування високих температур, що негативно впливають на властивості продукту, забезпечення щільного і повсюдного облягання поверхні продукту, за рахунок чого гарантується відсутність мікропорожнин - областей потенційного розвитку небажаної мікрофлори. При цьому є можливість варіювання функцій утворюваного покриття шляхом введення добавок різної природи, що забезпечують формування антимікробних, водостійких, їстівних і інших покриттів.
Перш за все маркування продукту повинно містити інформацію на державній - українській мові. Згідно з вимогами технічного регламенту, серед переліку обов’язкової інформації, яка повинна вказуватись на етикетці харчового продукту:
його назва та склад;
кількість харчового продукту у встановлених одиницях виміру;
часові характеристики придатності;
умови зберігання;
умови та рекомендації використання, якщо харчовий продукт потребує особливих умов використання;
назва та повна адреса і номер телефону виробника, фактична адреса знаходження (об’єкту) виробництва, а для імпортованих харчових продуктів назва та повна адреса і номер телефону імпортера, а також контактні дані підприємства, яке здійснює функції щодо прийняття претензій від споживача, у разі якщо цим підприємством не є виробник;
номер партії виробництва;
інформація про наявність чи відсутність у складі харчового продукту генетично модифікованих організмів;
інформація щодо місця походження для харчових продуктів, які лише упаковані або розфасовані в Україні;
поживна (харчова) цінність із позначенням кількості білків, вуглеводів та жирів у встановлених одиницях виміру на 100 г (100 мл) харчового продукту та енергетичної цінності (калорійності) вираженої в кДж та/або ккал на 100 г (100 мл) харчового продукту;
застереження щодо споживання харчового продукту певними категоріями споживачів (дітьми, вагітними жінками, літніми людьми, спортсменами та алергіками), якщо такий продукт може негативно впливати на їх здоров’я при його споживанні;
позначення знаку для товарів і послуг, за яким харчовий продукт реалізується (за наявності);
позначення нормативного документа, згідно з яким виготовлений харчовий продукт вітчизняного виробництва.
Щодо переліку інгредієнтів, то їх повинні зазначати у порядку зменшення їхньої масової частки, яка була використана в процесі виробництва або приготування харчового продукту.
Зазначення складу харчового продукту в маркуванні є необов’язковим для харчових продуктів, що складаються виключно з одного інгредієнта, у разі, якщо назва продукту співпадає з назвою інгредієнта або якщо назва продукту дозволяє однозначно визначити цей інгредієнт.
Маркування харчових продуктів має містити детальну інформацію про наявність у складі підсолоджувачів.
Обов’язково зазначають в маркуванні харчового продукту інгредієнти, назва яких зазначена у назві чи на малюнку, чи на зображенні паковання. Кількість окремого інгредієнта (класу інгредієнтів), виражена у відсотках, має відповідати його кількості, яка використана під час виробництва або приготування харчового продукту (зокрема, «Майонез 67%»; «Масло вершкове 72,5%»; «Молоко коров‘яче питне 2,5%»; «Спред солодковершковий 40%»).
Інформацію щодо часових характеристик придатності виробник може подавати вказуючи дату випуску та кінцеву дату споживання, або дату випуску та строк придатності. Однак, зазначення інформації про часові характеристики придатності харчового продукту у його маркуванні не є необхідним для:
свіжих фруктів, ягід і овочів, картоплі, які не очищені від шкірки, не нарізані або не оброблені жодним способом (за винятком зародків насіння і стручкових плодів (наприклад, пагонів бобових);
оцту;
кухонної солі, окрім йодованої;
цукру у твердій формі;
кондитерських виробів, що складаються майже цілком з ароматизованого цукру та цукру, обробленого за допомогою барвників, які постачаються виключно закладам ресторанного господарства;
м’якого морозива, яке виготовляється у закладах ресторанного господарства і одразу ж реалізується.
Водночас повинні зазначатися умови зберігання харчового продукту, за яких він зберігає свої властивості впродовж строку придатності. В маркуванні харчових продуктів, які можуть змінювати свої властивості після відкривання герметичного паковання, повинен вказуватись термін зберігання після відкривання герметичного паковання.
Ще одним важливим моментом, коли йдеться про харчові продукти, є рекомендації з вживання або приготування харчових продуктів. Адже харчова продукція повинна містити інформацію щодо правильного застосування цього продукту так, щоб цей харчовий продукт був використаний його споживачем за призначенням.
Шрифт, яким подається інформація на етикетці, відповідно до вимог ТР не повинен бути меншим ніж 1,8 мм. Якщо ж маркування неможливо виконати шрифтом такого розміру, то допускається 0,8 мм.
Якщо на пакованні харчових продуктів невеликих розмірів (площа однієї сторони не перевищує 10 см2) неможливо нанести повністю необхідний текст інформації щодо продукту, тоді інформацію, що характеризує харчовий продукт необхідно розташовувати на листку-вкладиші, який додають до кожної індивідуальної або групової одиниці паковання.
Окрім цього технічного регламенту, який визначає загальні вимоги до маркування (етикетування) розфасованих харчових продуктів, діє національний стандарт ДСТУ 4518:2008 "Продукти харчові. Маркування для споживачів. Загальні правила", який повинен бути переглянутим.
Галузі харчової промисловості, переробні рослинна сировина, діляться на дві групи:
- галузі, зайняті первинною переробкою сировини. Наприклад, борошномельна, круп'яна, цукрова, крахмалопатокова, консервна, спиртова, тютюнова, чайна (первинна переробка тютюнового та чайного листа), олієдобувна, первинного виноробства тощо;
- галузі, зайняті вторинною переробкою сировини, наприклад, хлібопекарська, макаронна, кондитерська, цукрорафінадна, дріжджова, пивоварна, жиропереробна (виробництво маргарину, мила, оліфи, парфумерних виробів), чаєрозважувальна, тютюнова, вторинного виноробства тощо.
Асортимент продукції, що виробляється на харчових підприємствах, дуже великий. Так, тільки найменувань кондитерських виробів налічується кілька тисяч. Звідси зрозуміло, що використовується велика різноманітність сировини. Тому доцільно її розділити на окремі групи за найбільш істотними ознаками.
Харчову сировину класифікують:
- за консистенцією: соковита сировина - цукровий буряк, картопля, всі види плодоовочевої сировини; рідка сировина - вода, рослинна олія, патока тощо; суха сировина - зернобобові;
- за переважанням в ній будь-якої хімічної речовини: вуглеводовмісна сировина - зерно злаків, картопля, буряк, плоди, ягоди; олійна сировина - насіння олійних культур, плоди оливкового дерева тощо;
- білкова сировина: насіння бобових культур тощо;
- ефіроолійна сировина: насіння ефіроолійних культур, пелюстки троянд, гераней та інших квітів.
За способами використання основні відходи, одержувані на підприємствах харчової промисловості, розбиті нами на три головні групи:
відходи, що використовуються як корми для худоби;
відходи, які є сировиною для інших галузей промисловості;
відходи, що служать сировиною для вторинної переробки на тому ж підприємстві, де вони отримані.
Перша група – відходи, одержувані на підприємствах харчової промисловості та використовуються безпосередньо для згодовування худобі; до неї входять такі види відходів:
3ерно-картопляна барда.
Мелясова барда.
Кормова патока (меляса) бурякоцукрового виробництва, у сільському господарстві є дуже добрим кормом для худоби.
Зернові відходи, тобто відходи, одержувані при підробці зерна, безпосередньо йдуть на корм худобі.
Мезга картопляна, що містить при виході з крохмального виробництва 94% вологи.
Сокові води, що містять 99% вологи.
Макуха, крупна і дрібна мезга і частково екстракт, одержувані при переробці кукурудзи на крохмаль, використовуються у виробництві кормів.
Макуха масложирового виробництва реалізується на корм худобі в пресованому вигляді з вмістом вологи 40%.
Виноградні вичавки частково використовуються на корм худобі.
Пивна дробина – хороший корм для худоби в сирому н сухому вигляді.
Солодові паростки – високопродуктивний корм для сільськогосподарських тварин.
Білковий відстій, одержуваний у пивоварінні, володіє гірким смаком і може використовуватися тільки в суміші з іншими кормами.
Стулки стручків і бадилля в консервній промисловості.
Стрижні качанів і листя кукурудзи використовуються на корм худобі.
Обрізки моркви, буряка, цукрової кукурудзи, капусти, кабачків, баклажанів та цибулі можуть бути використані на корм худобі.
Відходи гороху використовуються в якості кормів.
Свіжий буряковий жом, вихід якого становить 85–90% за вагою буряків, містить 6,65% сухих речовин і є добрим кормом для худоби.
Друга група – це відходи, які є сировиною для інших галузей промисловості.
Фуз, одержуваний у виробництві рослинного масла, являє собою суміш олії з частинками ядра насіння, оболонками, білками, фарбувальними та іншими речовинами.
Соапсток являє собою суміш жиру, мила, фосфатидів, фарбувальних і інших речовин.
Червоний саломас є висококислотних темним жиром.
Жир від регенерації каталізатора виходить в результаті відділення жиру від каталізаторів при регенерації.
Жир в вибільні глині представляє собою відхід після відбілення жирів і складається з глини, жиру, забруднень і фарбувальних речовин.
Жир від зачистки апаратури підприємств олієдобувних і олієжиропереробної промисловості.
Всі перераховані відходи після відповідної обробки шляхом виділення жирних кислот і їх дистиляції з успіхом можуть бути використані для виробництва мила, стеарину, олеїну, оліфи.
Зародок кукурудзи після переробки кукурудзи на крохмаль.
Насіння томатів.
Кісточки абрикосів, слив та інших плодів використовуються в кондитерській промисловості та для отримання рослинного масла.
Пивні дріжджі.
Сокові води можна використовувати для виробництва кормових пресованих дріжджів, багатих вітамінами і білками.
Дріжджі спиртових заводів. Вони володіють хорошими пекарськими властивостями; випікається на них хліб має нормальну якість.
Гліцерин, який представляє собою продукт спиртового бродіння.
Зерно-картопляна барда служить сировиною для отримання кормових концентратів, дріжджів і клейової пасти.
Зола бардяна, одержувана при спалюванні мелясової барди.
Сивушні масла – відхід при ректифікації спирту-сирцю – містять вищі спирти, що використовуються для виготовлення ефірів, вживаних у якості розчинників для виробництва лаків та есенцій.
Лушпиння від олієнасіння служить для одержання ряду різних продуктів. Після оцукрювання вуглеводів н подальшого їх зброджування з соняшникового лушпиння можна отримати етиловий спирт, кормові дріжджі і в якості побічних продуктів – фурфурол, оцтову кислоту та інші продукти.
Виноградні вичавки, сульфітовані опади і вінас служать сировиною для отримання таких цінних продуктів, як винна кислота, етиловий спирт, виноградне масло, танін.
Бурякова меляса (меляса), одержувана при переробці буряків на цукор, містить 77–79% сухих речовин н використовується у виробництві спирту, дріжджів, лимонної та молочної кислот і гліцерину, а також на вироблення сахара1 шляхом сепарації.
Дефекаційний шлам, якого виходить 8–12%, від ваги перероблюваних буряків, містить 40–50% сухих речовин і є хорошим добривом і сировиною для виробництва вапна, необхідного цукровим заводам.
Витерки багатьох сортів яблук, кількість яких досягає 12%, використовуються для отримання пектину.
Буряковий жом, крім вироблення клею, може бути використаний також для виробництва пектину.
Сирий жом, отримуваний з шипшини після вилучення з нього вітамінів групи Р, служить для виробництва каротиноїдних пігменту (харчового барвника) для підфарбовування маргарину.
Відходи цибулі можуть служити в якості сировини для отримання барвників.
Третя група – відходи, використовувані вдруге на даному виробництві.
Гази, що виділяються при бродінні, містять 99–99,5% вуглекислоти, використовуються в пивоварінні для виробничих цілей як на заводі–виробнику, так і в інших галузях промисловості.
Барда ацетоно–бутилового виробництва використовується замість води в розварниках спиртового виробництва, що сприяє підвищенню виходів спирту.
Лушпиння від олієнасіння використовується як паливо.
Свіжі відходи при приготуванні фаршированих томатів використовуються для отримання концентрованих томатних продуктів.
Відходи плодів використовуються для отримання джему.
У цю ж групу відходів можуть бути включені і деякі відходи інших груп: картопляна барда, мезга, фузи, кормові дріжджі, мелясова барда.
Харчова промисловість України є високорозвинута галузь, що швидко розвивається і оснащується передовими технологіями та технікою. На підприємствах харчової промисловості широко застосовуються безперервні процеси, механізовані основні трудомісткі операції, відбувається перехід від машин-автоматів до автоматизованих ліній, автоматизується контроль і управління виробництвом.
Невід’ємною частиною науково-технічного прогресу є підвищення якості та біологічної цінності харчових продуктів. У цьому велика роль належить технологіям виробництва харчових продуктів і процесам переробки сільськогосподарської сировини. Вони базуються на сучасних методах матеріальних розрахунків, зниженні витрат і відходів тощо. Створення нових технологій є рушійною силою в галузі, сприяє створенню більш досконалої технологічної бази, правильному обґрунтуванню процесів. Крім того, в сучасних умовах відбувається інтеграція окремих галузей сільськогосподарського виробництва та галузей, що переробляють сільськогосподарську сировину.
Більшість технологічних процесів харчових виробництв пов'язана зі зберіганням сировини та підготовкою її до виробництва. Режими та засоби зберігання сировини, умови проведення процесів, апаратурне оснащення основних операцій відіграють важливу роль у технології харчових виробництв.
Подальший розвиток харчової та переробної промисловості передбачають раціональне використання натуральних рослинних ресурсів, вдосконалення та розробку нових видів продуктів за сучасними технологіями. Вся територія України має сприятливі природні чинники для зростання харчової сировини для всіх галузей харчової промисловості. Таким чином, населення України в повній мірі забезпечене рослинною сировиною, сировиною тваринного походження і продукцією, багатою біологічно активними речовинами, головним чином вітамінами, амінокислотами, фенольними сполуками, мікро– та макроелементами, найпростішими вуглеводами, пектином, органічними кислотами тощо. Однак зберегти велику кількість харчової сировини протягом певного часу важко. Тому необхідно вирішувати актуальну проблему переробки свіжозібраного врожаю рослинної сировини в продукти харчування за pecypco– і енергозберігаючої технології з високими їх якісними показниками.
На підприємствах харчової промисловості різних форм власності харчову сировину переробляють на борошно, хліб, пиво, хлібобулочні вироби, соки, екстракти, концентрати, олія та жири, вина, пивоварний солод, безалкогольні напої, м'ясні та молочні вироби, харчові добавки, макарони, цукор та іншу продукцію. Головною задачею при переробці харчової сировини є збереження корисних речовин і сполук для людини в кінцевих продуктах і напоях. Тобто, технологічні процеси та режими при переробці харчової сировини рослинного походження повинні бути оптимальними з точки зору збереження біологічно активних та інших речовин. А в деяких технологіях особлива увага приділяється і їх накопиченню (вино, сир, пиво, добавки тощо).
Консервування – це процес припинення життєдіяльності мікрофлори, яка спричиняє псування продуктів, та гальмує біохімічні процеси, що відбуваються у них під дією ферментів. При консервуванні продукти набувають здатності зберігатися тривалий час і не змінювати свої властивості: харчову і біологічну цінність, смак, зовнішній вигляд. Протягом терміну придатності до зберігання в консервах не відбувається суттєвих перетворень білків, жирів, вуглеводів та інших складових компонентів
Основні технологічні прийоми при консервуванні харчових продуктів направлені на видалення, пригнічення або знищення мікроорганізмів та ферментів.
В основу консервування харчових продуктів покладено чотири принципи: біоз, ценоанабіоз, біоз, анабіоз. Біоз (принцип життя) – ґрунтується на підтримці природного імунітету живих організмів, їх здатності чинити опір розвитку мікроорганізмів.
Анабіоз можна уявити як принцип пригніченого або прихованого життя.
Консервування за принципом анабіозу ґрунтується на пригніченні бактеріальних процесів хімічними чи фізичними методами. При цьому продукт за допомогою різних зовнішніх факторів переводять у стан анабіозу, тобто для усунення псування гальмують мікробіологічні і біохімічні процеси.
До хімічних методів анабіозу належать:
• ацидоанабіоз – зниження рН середовища – застосовується у виробництві кисломолочних продуктів, коли розвиток молочно-кислої мікрофлори спричиняє утворення молочної кислоти, зниження активної кислотності, а відтак і пригнічення життєдіяльності дріжджів і плісняви;
• наркоанабіоз – дія на мікроорганізми певних речовин: кисню, диоксиду вуглецю, азоту. У середовищі інертних газів фасують і зберігають сухе молоко, сухі дитячі молочні суміші.
До фізичних методів анабіозу відносять:
• психроанабіоз або охолодження – зниження температури до 2 ... 10 ºС, за таких умов зменшується активність мікрофлори і ферментів молока.
• кріоанабіоз – або заморожування. Гальмування біохімічних процесів у замороженому стані обумовлене зміною фазового стану води. При заморожуванні молекули води наближаються одна до одної, стає слабким броунівський рух, починається кристалоутворення, підвищується стійкість продукту до мікробного псування.
• осмоанабіоз – штучне підвищення осмотичного тиску.
• ксероанабіоз – видалення з продукту частини вологи, через що мікробіологічні і ферментні процеси не можуть відбуватись інтенсивно.
Абіоз (принцип відсутності життя) полягає у цілковитому знищенні мікроорганізмів та ферментів, що містяться у консервах. Мікробіологічні та біохімічні процеси припиняються. Такі продукти зберігаються досить довго за умови не допущення попадання у них мік-роорганізмів.
Принцип абіозу досягається різними способами: фізико-хімічними (стерилізація, знезаражування ультрафіолетовими променями, ультракороткими хвилями, хімічними речовинами), механічними (бактофугування).
“Холодна” стерилізація передбачає оброблення ультрафіолетовими променями, іонізуючим випромінюванням та хімічними речовинами.
Ультрафіолетові промені, що пригнічують життєдіяльність мікроорганізмів, застосовують для обробки внутрішніх поверхонь металевої тари та пакувальних матеріалів, а також знезаражування приміщень фасувальних відділень молочноконсервних комбінатів.
Застосування іонізуючого опромінювання дозволяє інактивувати ферменти і дезінфікувати харчову сировину. Іонізуюче опромінення молока знижує загальну кількість мікроорганізмів і сприяє йо-го зберіганню при низьких температурах.
Застосування хімічних речовин в якості консервувальних заходів, у молочноконсервній промисловості обмежене. До них висуваються певні вимоги. Хімічні речовини мають бути нешкідливими для здоров’я людини, не повинні утворювати токсичних сполук з продуктами та негативно впливати на їх органолептичну оцінку. Їх можна поділити на антисептики і антибіотики.
Антисептики застосовують у технології згущених молочних консервів з цукром для пригнічення розвитку дріжджів та плісняви. Згідно з нормативною документацією дозволено використовувати такі антисептики: сорбінову кислоту, сорбат калію та натрію.
Консервування хімічними речовинами ґрунтується на їх реакції з протоплазмою бактеріальної клітини. Відбувається дегідратація і зсідання білків, порушення умов життєдіяльності клітин мікроорганізмів.
В молочноконсервній промисловості дозволяється використовувати антибіотик низин при виробництві згущених стерилізованих молочних консервів без цукру. Низин діє на спори мікроорганізмів, що дає можливість пом’якшити режими стерилізації.
Бактофугування полягає у використанні відцентрової сили для видалення із молока бактеріальних клітин і спор. Повного видалення мікроорганізмів бактофугуванням не досягають, тому його доцільно поєднувати з тепловою обробкою.
В молочноконсервній галузі основним способом застосування абіозу є теплова стерилізація.
Консервування молока стерилізацією – це спосіб консервування, що ґрунтується на високотемпературному обробленні молочних сумішей, яке забезпечує відповідність продукту вимогам промислової стерильності. Саме на тепловій стерилізації ґрунтується виробництво згущеного стерилізованого молока без цукру. Дія високих температур сприяє знищенню мікробних клітин в результаті незворотних змін у протоплазмі та інактивації ферментів. При стерилізації знищуються не тільки вегетативні, але й спорові форми, патогенні і токсичні мікроорганізми.
Застосування хімічних речовин в якості консервувальних заходів, у харчовій промисловості обмежене. До них висуваються певні вимоги. Хімічні речовини мають бути нешкідливими для здоров’я людини, не повинні утворювати токсичних сполук з продуктами та негативно впливати на їх органолептичну оцінку. Їх можна поділити на антисептики і антибіотики.
Консервування хімічними речовинами ґрунтується на їх реакції з протоплазмою бактеріальної клітини. Відбувається дегідратація і зсідання білків, порушення умов життєдіяльності клітин мікроорганізмів.
Для консервування харчових продуктів дозволяється застосовувати обмежена кількість антибіотиків, тому що вони можуть змінювати нормальну мікрофлору кишок, підвищувати здатність організму реагувати на вплив зовнішніх факторів і т. д. В молочноконсервній промисловості дозволяється використовувати антибіотик низин при виробництві згущених стерилізованих молочних консервів без цукру. Низин діє на спори мікроорганізмів, що дає можливість пом’якшити режими стерилізації. Біоміцин додають у лід (5 г на 1 т льоду) при зберіганні риби. При цьому залишкову кількість його в сирому продукті має бути не більше 0,25 мг / кг. Біоміцин спільно з ністатин допускається застосовувати для зберігання м’яса (туш) при дальні перевезення у вагонах-рефрижераторах. Туші при цьому зрошуються розчином біоміцин (100 мг / л) і нистатина (200 мг / л).
Воду, використовувану під час виробництва харчових продуктів, за призначенням поділяють на технологічну і технічну. До води технологічного призначення належить вода, що є незамінною сировиною та входить до складу багатьох харчових продуктів і напоїв, а також вода, що безпосередньо контактує з харчовою сировиною й напівпродуктами у технологічному процесі. До води технічного призначення відносять воду, яку використовують для забезпечення технологічного процесу на всіх стадіях виробництва харчових продуктів і функціонування підприємства загалом. Така вода не має безпосереднього контакту із сировиною, напівфабрикатами та готового продукцією, а використовується, головним чином, для охолодження напівфабрикатів та продуктів і миття виробничих та інших приміщень тощо. Вимоги до води технологічного призначення. Воду технологічного призначення можна розділити на воду як сировину і воду, що може контактувати із сировиною та напівфабрикатами в процесі приготування харчових продуктів і напоїв (миття продуктових трубопроводів, апаратів і устаткування).Основна вимога до технологічної води — її відповідність державному стандарту на питну воду.
До води як сировини для виробництва харчових продуктів і напоїв ставлять вищі вимоги, ніж до питної. Це зумовлено необхідністю одержання продуктів і напоїв з високими і стабільними органолептичними показниками, збільшенням терміну зберігання, а також технологічними особливостями. Така технологічна вода повинна бути зовсім прозорою, без кольору, приємною за смаком і не мати запаху. При відстоюванні протягом доби в склянці за 20° С вода не повинна давати осад. Реакція води повинна бути близькою до нейтральної (рН 6,2-7,3). Для виробництва продуктів і напоїв жорстка вода та вода з високою лужністю непридатна. При її використанні відбувається нейтралізація кислот продуктів і напоїв, що спричинює їх перевитрати для досягнення необхідної кислотності. Крім того, як результат взаємодії іонів кальцію та магнію зі складними компонентами сировини може утворюватися небажаний смак і осад. Найкращою є вода з мінімальною жорсткістю. Негативний вплив Са2+ й Мg2+ на смак може виявитися за концентрації, що перевищує поріг чутливості. Негативно позначаються на якості продуктів і напоїв іони заліза та марганцю. За їх підвищеної концентрації продукти й напої набувають неприємного смаку, гальмується інверсія цукрози, відбувається їх взаємодія з дубильними й пектиновими речовинами, змінюється колір, виникає помутніння деяких напоїв. Високі вимоги пред’являють до технологічної води стосовно її мікробіологічної чистоти, що безпосередньо впливає на стійкість і якість продуктів і напоїв. Вода не повинна містити патогенних і умовно патогенних мікроорганізмів.
Більшість харчових продуктів рослинного і тваринного походження не можуть довго зберігатися у свіжому вигляді. З часом у них виникають небажані зміни, внаслідок чого погіршуються смакові якості та харчова цінність. У ряді випадків вони стають зовсім непридатними для вживання в їжу.
Псування харчових продуктів найчастіше викликається мікроорганізмами, під впливом яких відбувається розпад складних хімічних речовин на більш прості сполуки, більшість яких має неприємний смак і запах, а деякі з них — отруйні. Крім того, деякі мікроорганізми, розвиваючись у харчових продуктах, виділяють у процесі життєдіяльності сильнодіючі бактерійні отрути (токсини). Так, наприклад, мікроб ботулізму виділяє токсин — найсильнішу біологічну отруту на землі. Тому дуже важливою умовою в процесі заготівлі овочів і плодів про запас є старанне миття та обчищання їх. Не можна також вживати несвіжі продукти і пошкоджені плоди та овочі.
Іншим фактором, який призводить до псування харчових продуктів, є ферменти. Вони не припиняють своєї дії і після забою тварин, а також після збирання плодів, ягід і овочів.
Проте не всі мікроби роблять шкоду. Наприклад, молочнокислі мікроби, використовуючи для своєї життєдіяльності цукри плодів і овочів, сприяють бродінню з утворенням молочної кислоти. На цій властивості мікробів ґрунтується квашення і соління.
Припинити або затримати життєдіяльність мікроорганізмів, також зруйнувати ферменти і тим самим запобігти псуванню харчових продуктів можна тим або іншим способом консервування.
Стерилізація молочної сировини поряд з інактивацією мікроорганізмів призводить різною мірою до інтенсифікації хімічних реакцій, що відбуваються з його компонентами при нагріванні. Певні незворотні фізико-хімічні зміни компонентів молока, викликані нагріванням, призводять до змін його смаку, кольору, запаху, харчової та біологічної цінності. Ці зміни є небажаними як з точки зору погіршення технологічних властивостей молока, так і погіршення його споживчих властивостей. Способи і режими стерилізації повинні бути підібрані таким чином, щоб забезпечити знищення мікроорганізмів, інактивувати ферменти при мінімальній зміні смаку, кольору, харчової та біологічної цінності молочної сировини.
Відомо, що із збільшенням температури потрібно менше часу для досягнення одного і того ж ефекту стерилізації. При нагріванні вище 100 ° С зі збільшенням температури на кожні 10 ° С швидкість руйнування термофільних мікроорганізмів від нагрівання зростає в 11 разів, а мезофільних – в 30 разів, у той час як інтенсивність побуріння молока, за якою побічно судять про зміни його компонентів, зростає всього лише в 2,5–3 рази. Це пояснюється тим, що швидкість руйнування мікроорганізмів як більш чутливих до тепла вище швидкості хімічних реакцій.
Найсильніші зміни під час стерилізації зазнають сироваткові білки, ферменти і окремі вітаміни. Казеїн і істинно розчинні компоненти молока змінюються незначно.
Білки. Білки з високим вмістом водневих і легко розщеплюваних ковалентних зв'язків особливо схильні до змін при нагріванні. Найбільшою кількістю таких зв'язків володіють сироваткові білки.
За ступенем реакції на нагрівання найбільш термолабільними є імуноглобуліни, альбумін сироватки крові, β-лактоглобулін і α-лактальбуміну.
Залежно від умов нагрівання веде до часткової або повної денатурації сироваткових білків, до реакцій між сироватковими білками і фракціями казеїну, а також між сироватковими білками і іншими компонентами молочної сировини.
При тепловій денатурації молекула білка з глобули (нативний стан) переходить в розгорнутий (денатурований) стан.
Максимальна активізація сульфгідрильних груп досягається при температурах близько 110 ° С. Тому при виробництві вершкового масла температуру пастеризації вершків бажано встановлювати вище 105 ° С, щоб зменшити небезпеку самоокислення жиру в готовому маслі при зберіганні.
Вивільнення сульфгідрильних груп при тепловій денатурації сироваткових білків, утворення комплексів з ними, а також утворення летких сірчистих сполук надає молоку присмак пастеризації, а при збільшенні кількості вільних сульфгідрильних груп з підвищенням інтенсивності нагріву - присмак перепастерізації. При звичайних режимах пастеризації молока, прийнятих у молочній промисловості, ці специфічні запах і смак виражені слабо, зникають зазвичай через 2 - 3 дні і не вважаються вадою. Стерилізована при високих температурах молочна сировина володіє в тій чи іншій мірі (залежно від температури і тривалості її впливу) цими присмаками.
Денатурація і агрегування сироваткових білків при стерилізації та УВТ-обробці призводять до посилення білизни і непрозорості молока. Цьому ж сприяє руйнування β-каротину та інших пігментів. На ступінь денатурації сироваткових білків більше впливає тривалість витримки, ніж температура нагрівання.
Казеїн в порівнянні з сироватковими білками більш термостійкий: він витримує без коагуляції нагрівання до 140 ° С протягом 10-20 хв. Теплова стабільність казеїну залежить від величини рН, концентрації іонів кальцію і ступеня денатурації сироваткових білків. Вона зменшується при зниженні рН, збільшенні концентрації іонів водню і ступеня денатурації сироваткових білків.
Незважаючи на високу термостабільність, казеїн при нагріванні зазнає фізико-хімічних змін, що впливає на його технологічні властивості і харчову цінність. При нагріванні молока відбувається гідроліз пептидних зв'язків казеїну, дефосфорилювання, комплексоутворення з сироватковими білками і лактозою і т. д.
Молочний цукор. Унаслідок розпаду термолабільних білків відбуваються кількісні та якісні зміни; вільні амінокислоти активно взаємодіють з іншими компонентами молока, зокрема з лактозою. При цьому відбувається реакція Майара, або реакція меланоідиноутворення, в результаті чого утворюються сполуки коричневого кольору – меланоїдини.
Стерилізація молочної сировини викликає не тільки утворення меланоідинів, але і розпад лактози з утворенням вуглекислого газу і кислот – мурашиної, молочної, оцтової та ін. При цьому кислотність молока збільшується на 2-3 ° Т, що необхідно враховувати при визначенні можливості його використання при виробництві стерилізованого молока.
Ліпіди. Тригліцериди молочного жиру в процесі нагрівання майже не змінюються, але при тривалій витримці частина їх гідролізується. При цьому зростає кількість дигліцеридів, а ненасичені жирні кислоти частково окислюються до альдегідів і кетонів.
Теплова обробка по-різному впливає на вміст вільних жирних кислот. Вільні леткі жирні кислоти (мурашина, оцтова, пропіонова, масляна, капронова та ін.) утворюються в результаті теплової обробки вершків і створюють приємний смак і запах вершкового масла, але їх вміст при цьому не повинен перевищувати 30 - 40 мг / кг, в іншому випадку якість продукту буде погіршуватися (особливо при накопиченні масляної кислоти). Більш помітних змін при тепловій обробці піддаються оболонки жирових кульок. Навіть при низьких температурах пастеризації білки і фосфоліпіди переходять з поверхні жирових кульок в плазму молока. Однак ступінь дестабілізації оболонок жирових кульок невелика, оскільки вони відновлюються за рахунок адсорбції казеїну і сироваткових білків.
Ферменти. Білкові компоненти ферментів молочної сировини близькі за будовою, структурою та властивостями до сироватковим білкам. Вони так само, як і сироваткові білки, термолабільні і денатурують при нагріванні. У результаті відбувається інактивація ферментів. Разом з тим, деякі ферменти відрізняються високою теплостійкістю. Найбільш чутливі до нагрівання альдолаза, нативна ліпаза, каталаза і лужна фосфатаза.
Вітаміни. Вітаміни є одними з найбільш чутливих до нагрівання компонентів молочної сировини. У процесі пастеризації вітаміни руйнуються менше, ніж у процесі стерилізації, але і в тому і іншому випадку ступінь їх руйнування залежить більше від тривалості нагрівання, ніж від температури, а також від способу теплової обробки.
Водорозчинні вітаміни більш схильні до руйнування від нагрівання, ніж жиророзчинні. Тривала стерилізація руйнує майже на 100% вітаміни С і В12, на 25-59% - вітаміни А, В1, В6 і на 10% вітамін В2. Втрати вітамінів С і В12 можна зменшити шляхом проведення деаерації молочної сировини перед стерилізацією.
Мінеральні речовини. При нагріванні молочної сировини порушується співвідношення між розчинним і колоїдним фосфатом кальцію. Розчинний кальцій переходить в колоїдний стан, причому підвищується кислотність молока. Однак помітне зниження рН настає лише при дуже високих температурах.
Частина колоїдного кальцію відкладається на поверхні теплового обладнання разом з денатурованими сироватковими білками, утворюючи жорсткий осад, так званий «молочний камінь», що важко піддається розчиненню при митті.
Інша частина колоїдного кальцію осідає поряд з денатурованими сироватковими білками на казеїнових міцелах, блокуючи активні центри, що знаходяться на їх поверхні, і знижуючи тим самим здатність казеїну до сичужного зсідання. Для відновлення здатності пастеризованого молока до сичужного зсідання в нього перед внесенням сичужного ферменту при виробництві сирів додають розчинні солі кальцію у вигляді СаСl2.
Перша група – відходи, одержувані на підприємствах харчової промисловості та використовуються безпосередньо для згодовування худобі; до неї входять такі види відходів:
3ерно-картопляна барда.
Мелясова барда.
Кормова патока (меляса) бурякоцукрового виробництва, у сільському господарстві є дуже добрим кормом для худоби.
Зернові відходи, тобто відходи, одержувані при підробці зерна, безпосередньо йдуть на корм худобі.
Мезга картопляна, що містить при виході з крохмального виробництва 94% вологи.
Сокові води, що містять 99% вологи.
Макуха, крупна і дрібна мезга і частково екстракт, одержувані при переробці кукурудзи на крохмаль, використовуються у виробництві кормів.
Макуха масложирового виробництва реалізується на корм худобі в пресованому вигляді з вмістом вологи 40%.
Виноградні вичавки частково використовуються на корм худобі.
Пивна дробина – хороший корм для худоби в сирому н сухому вигляді.
Солодові паростки – високопродуктивний корм для сільськогосподарських тварин.
Білковий відстій, одержуваний у пивоварінні, володіє гірким смаком і може використовуватися тільки в суміші з іншими кормами.
Стулки стручків і бадилля в консервній промисловості.
Стрижні качанів і листя кукурудзи використовуються на корм худобі.
Обрізки моркви, буряка, цукрової кукурудзи, капусти, кабачків, баклажанів та цибулі можуть бути використані на корм худобі.
Відходи гороху використовуються в якості кормів.
Свіжий буряковий жом, вихід якого становить 85–90% за вагою буряків, містить 6,65% сухих речовин і є добрим кормом для худоби.
Друга група – це відходи, які є сировиною для інших галузей промисловості.
Фуз, одержуваний у виробництві рослинного масла, являє собою суміш олії з частинками ядра насіння, оболонками, білками, фарбувальними та іншими речовинами.
Соапсток являє собою суміш жиру, мила, фосфатидів, фарбувальних і інших речовин.
Червоний саломас є висококислотних темним жиром.
Жир від регенерації каталізатора виходить в результаті відділення жиру від каталізаторів при регенерації.
Жир в вибільні глині представляє собою відхід після відбілення жирів і складається з глини, жиру, забруднень і фарбувальних речовин.
Жир від зачистки апаратури підприємств олієдобувних і олієжиропереробної промисловості.
Всі перераховані відходи після відповідної обробки шляхом виділення жирних кислот і їх дистиляції з успіхом можуть бути використані для виробництва мила, стеарину, олеїну, оліфи.
Зародок кукурудзи після переробки кукурудзи на крохмаль.
Насіння томатів.
Кісточки абрикосів, слив та інших плодів використовуються в кондитерській промисловості та для отримання рослинного масла.
Пивні дріжджі.
Сокові води можна використовувати для виробництва кормових пресованих дріжджів, багатих вітамінами і білками.
Дріжджі спиртових заводів. Вони володіють хорошими пекарськими властивостями; випікається на них хліб має нормальну якість.
Гліцерин, який представляє собою продукт спиртового бродіння.
Зерно-картопляна барда служить сировиною для отримання кормових концентратів, дріжджів і клейової пасти.
Зола бардяна, одержувана при спалюванні мелясової барди.
Сивушні масла – відхід при ректифікації спирту-сирцю – містять вищі спирти, що використовуються для виготовлення ефірів, вживаних у якості розчинників для виробництва лаків та есенцій.
Лушпиння від олієнасіння служить для одержання ряду різних продуктів. Після оцукрювання вуглеводів н подальшого їх зброджування з соняшникового лушпиння можна отримати етиловий спирт, кормові дріжджі і в якості побічних продуктів – фурфурол, оцтову кислоту та інші продукти.
Виноградні вичавки, сульфітовані опади і вінас служать сировиною для отримання таких цінних продуктів, як винна кислота, етиловий спирт, виноградне масло, танін.
Бурякова меляса (меляса), одержувана при переробці буряків на цукор, містить 77–79% сухих речовин н використовується у виробництві спирту, дріжджів, лимонної та молочної кислот і гліцерину, а також на вироблення сахара1 шляхом сепарації.
Дефекаційний шлам, якого виходить 8–12%, від ваги перероблюваних буряків, містить 40–50% сухих речовин і є хорошим добривом і сировиною для виробництва вапна, необхідного цукровим заводам.
Витерки багатьох сортів яблук, кількість яких досягає 12%, використовуються для отримання пектину.
Буряковий жом, крім вироблення клею, може бути використаний також для виробництва пектину.
Сирий жом, отримуваний з шипшини після вилучення з нього вітамінів групи Р, служить для виробництва каротиноїдних пігменту (харчового барвника) для підфарбовування маргарину.
Відходи цибулі можуть служити в якості сировини для отримання барвників.
Третя група – відходи, використовувані вдруге на даному виробництві.
Гази, що виділяються при бродінні, містять 99–99,5% вуглекислоти, використовуються в пивоварінні для виробничих цілей як на заводі–виробнику, так і в інших галузях промисловості.
Барда ацетоно–бутилового виробництва використовується замість води в розварниках спиртового виробництва, що сприяє підвищенню виходів спирту.
Лушпиння від олієнасіння використовується як паливо.
Свіжі відходи при приготуванні фаршированих томатів використовуються для отримання концентрованих томатних продуктів.
Відходи плодів використовуються для отримання джему.
У цю ж групу відходів можуть бути включені і деякі відходи інших груп: картопляна барда, мезга, фузи, кормові дріжджі, мелясова барда.
Вимірювальні методи - методи визначення (вимірювання) дійсних значень показників якості харчових продуктів за допомогою технічних пристроїв. Вони широко застосовуються для встановлення хімічного складу, фізико-хімічних показників, доброякісності, фізичних та інших властивостей харчових продуктів. На відміну від органолептичних показників фізико-хімічні показники специфічні і характерні для продуктів однорідних груп. Тому ці показники більш численні, що вимагає застосування різноманітних вимірювальних методів для їх визначення. Залежно від способів отримання результатів ці методи підрозділяють на фізичні, фізико-хімічні та хімічні, біохімічні, мікробіологічні, фізіологічні. При дослідженні якості харчових продуктів рідко використовують всі методи аналізу; частіше обмежуються тими, які відповідають меті дослідження.
Здійснюють їх за допомогою приладів і хімічних реактивів, тому отримані результати висловлюють конкретними величинами, відрізняються великою точністю. Однак про якість харчових продуктів не можна судити тільки за результатами лабораторних досліджень, об'єктивна оцінка буде отримана тільки тоді, коли вони будуть доповнені органолептичними аналізом.
Вимірювальні методи взаємопов'язані з органолептичними методами, доповнюють, але не замінюють їх. Це обумовлено тим, що перевага вимірювальних методів - об'єктивність оцінки, вираз результатів у загальноприйнятих одиницях виміру, порівнянність і відтворюваність результатів - усувають недоліки органолептичних методів. У зв'язку з цим поєднання методів цих двох груп дозволяє провести найбільш повну експертну оцінку продуктів.
До фізико-хімічних методів відносяться:
поляриметрія;
рефрактометрія;
фотоколориметричний метод;
спектральний метод;
хроматографія;
потенціометричний метод;
кондуктометричний метод;
реологічні методи;
мікроскопування.
Органолептичний метод ґрунтується на аналізі сприйняття органів чуття: зору, слуху, нюху, дотику і смаку. При цьому органи чуття людини служать приймачами відповідних відчуттів, а показники визначаються шляхом аналізу цих відчуттів на підставі наявного досвіду і виражаються в балах. Точність і достовірність цих показників залежить від здібностей, кваліфікації і навичок осіб, їх визначальних, але метод не виключає можливості використання деяких технічних засобів. За допомогою органолептичного методу визначаються показники якості харчових продуктів, естетичні показники, деякі ергономічні показники. Різновидом органолептичного методу є сенсорний, дегустаційний та інші методи. Сенсорний аналіз застосовується для оцінки якості продуктів харчування. У результаті сенсорного аналізу визначають колір, смак, запах, консистенцію харчових продуктів.
Дегустаційний метод передбачає апробування харчових продуктів. Результати дегустації залежать від кваліфікації експерта, дотримання умов дегустації: не можна курити, використовувати пахучі речовини, в тому числі парфумерію.
Органолептичний метод - це метод визначення показників якості з допомогою органів чуття - зору, нюху, слуху, дотику, смаку.
У визначенні якості харчових продуктів важливу роль відіграє значення (зорові відчуття). Спочатку оглядають продукт зовні і перевіряють супровідні документи. При оцінці продукту визначають спочатку зовнішній вигляд, форму, колір, блиск, прозорість та інші властивості.
За допомогою нюху визначають такі властивості продукту, як запах і аромат.
Дотикальними відчуттями визначають консистенцію, температуру, особливості фізичної структури продукту, ступінь його подрібнення та інші властивості.
Смак і смакові відчуття мають найбільше значення при оцінці якості продукту. Розрізняють чотири основних смаку: гіркий, солодкий, кислий, солоний.
Звуковими і слуховими відчуттями користуються при оцінці зрілості кавунів, при визначенні насиченості шампанського вуглекислим газом.
До недоліків органолептичних методів відносяться суб'єктивізм оцінки, відносний вираз її результатів в безрозмірних величинах (колір - зелений, червоний тощо; смак - солодкий виражений, маловиражений, позбавлений смаку тощо), несумісність і недостатня відтворюваність результатів.
Органолептичний метод заснований на використанні інформації, одержуваної в результаті аналізу сприйнятті органів чуття: зору, слуху, нюху, дотику і смаку. При цьому органи чуття людини служать приймачами для отримання відповідних відчуттів, а значення показників перебувають шляхом аналізу отриманих відчуттів на основі наявного досвіду і виражаються в балах. Точність і достовірність цих значень залежать від здібностей, кваліфікації і навичок осіб, їх визначають. Цей метод не виключає можливості використання деяких технічних засобів (лупа, мікрофон тощо).
Більшість напоїв (кисломолочні, пиво, безалкогольні напої, соки) – це продукти бродіння, чи продукти, котрі мають у своєму вмісті цукор. В зав’язку з цим вони являються поживним середовищем для мікроорганізмів: дріжджів, молочнокислих бактерій, плісені. Тому без фізико-хімічної обробки термін зберігання більшості харчових рідин не перевищуватиме і доби.
Однією з найважливіших умов довгострокового зберігання є асептичний стан тари (пляшок, кегів) і засобів закорковування. Важливою умовою є вимога фасування в асептичних умовах.
Розглянемо тару, як предмет асептичної обробки. Джерелом інфікування найчастіше є пляшка, і меншою мірою корок. Відомо, що майже всі пляшкомийні машини вітчизняного та закордонного виробництва виконані із здійсненням з останнім ополіскуванням пляшок водопровідною або артезіанською водою. Відповідно до чинних стандартів така вода може мати складові мікробіологічні забруднення, зокрема і кишкові палички. Використання мікробіологічних фільтрів для очищення вхідного потоку води тут практично неможливе через значні витрати останньої (в середньому до 1л. на пляшку). За підрахунками батарея з кількістю картриджів сучасних фільтрів, визначених з урахуванням погодинної пропускної здатності, спроможна відпрацювати 8-16 годин. З урахуванням вартості фільтрувальних елементів і незручності експлуатації таке вирішення проблем є економічно недоцільним.
Зручнішою в експлуатації є обробка вхідного потоку води бактерицидними ультрафіолетовими лампами, однак їхнім недоліком є відсутність повної гарантії в досягненні летальних ефектів. Проте, в будь-якому разі, асептична обробка води дає позитивний ефект.
Відповідно до вимірів виконаних у виробничих умовах, частка рівня мікробних забруднень у залишковій рідинній фазі для пляшок становить 85-90% (для 10-15% припадає на повітря).
Альтернативою всім попередньо запропонованим способам є теплова пастеризація. В цьому випадку для обробки води використовується гаряче напій, а сама обробка відбувається в пастеризаторі напою в потоці. При цьому цілком достатньою буде пропускна здатність системи з коефіцієнтом рекуперації теплової енергії до 90-95%.
Важливо, що теплова пастеризація води забезпечує повну гарантію асептичної обробки. Проте така гарантія відсутня в газовій фазі, що міститься в пляшках, і для компенсації цього недоліку здійснюється вакуумування пляшок вже на фасувальному автоматі. Іншою причиною, що вказує на необхідність вакуумування пляшок, є обмеження кількості кисню в газовій фазі пляшок, з якою напій контактує під час фасування.
Важливо наголосити, що від самого початку вакуумування і до виходу заповненої пляшки з фасувального автомата її внутрішній об’єм ізольовано від зовнішнього середовища. Результатом такої обробки є асептична підготовка пляшок та їх охолодження. Таким чином, реалізується вся тріада вимог, за якої пастеризований продукт фасується в асептичних умовах в асептичну тару. Незважаючи на ускладнення конструкції фасувального автомата (і підвищення його вартості), таке вирішення завдання підготовки тари і забезпечення умов асептичного фасування слід вважати раціональним і обґрунтованим. Однак економічна доцільність зазначеної технології, очевидно, має нижню межу продуктивності.
Функціональні харчові продукти – це продукти, які мають спрямований фізіологічний вплив на організм людини при їх регулярному споживанні. Функціональні харчові продукти, поряд з харчовим та фізіологічним значенням, приносять і терапевтичну користь організму, який їх споживає.
Функціональні продукти – це продукти, що містять у своєму складі фізіологічно (біологічно) активні інгредієнти, котрі відновлюють дефіцит незамінних компонентів у харчуванні людини, сприяють підтриманню і поліпшенню стану здоров’я та зниженню ризику виникнення певних захворювань.
Існує систематизація функціональних харчових продуктів.
|
Група 1. Харчова продукція масового споживання |
Група 2. Продукти дитячого харчування |
Група 3. Продукти дієтичного і лікувально-профілактичного призначення |
Група 4. Продукти харчування для спеціальних груп населення |
|
1.1. Натуральні харчові продукти загального споживання для всіх груп населення 1.2. Консервовані продукти тривалого зберігання для загального споживання 1.3. Штучно-структуровані харчові продукти з добавками і збагачувача- ми замість натуральних для загального споживання |
2.1. Замінники жіночого молока для дітей грудного віку 2.2. Суміші, каші та інші продукти для дітей ясельного віку 2.3. Білково- вітамінні та інші продукти харчування для школярів (дитячі садки, інтернати тощо) 2.4. Сніданки і обіди в наборі, збалансовані за білково- вітамінним, мінеральним та іншими складами для школярів |
3.1. Продукти для людей із серцево-судинними захворюваннями 3.2. Продукти харчування для людей з онкологічними захворюваннями 3.3.Спеціальні продукти для людей, хворих цукровим діабетом 3.4. Продукти для хворих на шлунково-кишкові захворювання 3.5. Продукти для людей з алергічними захворюваннями і астмою 3.6. Продукти з радіопротекторними властивостями, збагачені антиоксидантами, для осіб, які піддані радіаційному опроміненню 3.7. Продукти для людей з ознаками дистрофії або ожиріння |
4.1. Харчові високобілкові продукти для людей з інтенсивним м’язовим навантаженням 4.2. Продуктові набори для військовослужбовців з урахуванням норм споживання харчової продукції 4.3. Продукти харчування для груп людей, які знаходяться в екстремальних умовах (космонавти, підводники) 4.4. Білково-вітамінні та інші види харчових продуктів для різних категорій спортсменів |
Функціональні харчові продукти ділять на три групи:
1. Натуральні харчові продукти, які від природи містять велику кількість біологічно активних речовин (вівсяні висівки, фрукти, овочі).
2. Харчові продукти, в яких рівень біологічно активних речовин технологічно збільшується (знежирене молоко, соки, фруктове пюре, хліб з висівками та ін.).
3. Харчові продукти, збагачені нетиповим для них набором біологічно активних речовин (напої, цукерки з антиоксидантами, соки з ехінацеєю).
В останні роки створюють продукти із збільшеним набором функціональних інгредієнтів.
Функціональні інгредієнти, що реалізуються сьогодні на світовому ринку:
Згідно з міжнародною практикою, продукти, які піддаються збагаченню, можна умовно поділити на дев’ять груп:
Функції мінеральних елементів в організмі надзвичайно різноманітні і пов'язані з їх формою та станом. Основні з них такі:
- участь у побудові опорних тканин організму;
- підтримання гомеостазу внутрішнього середовища;
- підтримання рівноваги клітинних мембран;
- активація біохімічних реакцій шляхом впливу на ферментні системи;
- прямий або опосередкований вплив на функцію ендокринних залоз;
- вплив на симбіотичну мікрофлору ШКТ.
При розроблені нових продуктів з підвищенням вмістом мінеральних сполук необхідно враховувати їх біологічну, а значить фізіологічну роль. На цій підставі збагачення традиційних харчових продуктів доцільно проводити саме життєво необхідними (біогенними, біотичними елементи) – Са, Р, К, СІ, Na, Mg, Fe, Cu, Co, Zn, Mn, Mo, І, Se, S. З них перших 7 відносяться до макроелементів, тобто таких, які містяться в організмі у значних кількостях, (від 0,09 до 1% до маси тіла), а Fe, Zn, Cu, Mn, I, Mo – відносять до мікроелементів, тобто таких, що містяться у невеликих кількостях (від 0,001%). Co, Se – відносять до ультрамікроелементів, їх кількість в організмі 0,000001…0,000009%.
Таким чином, група біотичних елементів включає до себе всі макроелементи, частину мікро- та ультрамікроелементи.
Харчовий раціон, що не містить того чи іншого біотичного елементу або містить його у недостатній концентрації, викликає певні негативні біохімічні зміни у тканинах організму, які називаються мікроелементозами.
Мікроелементозів та викликаних ними функціональних змін можна уникнути або ліквідувати їх шляхом додавання необхідних мінеральних елементів до харчових продуктів.
Мінеральні сполуки можуть взаємодіяти як між собою, так і з іншими біологічними сполуками харчових продуктів. Ця взаємодія буває двох типів: синергізм (посилення дії) та антагонізм (ослаблення дії). Важливим є той факт, що така взаємодія відбувається і в самому продукті, і в травному каналі людини, і в процесі тканинного та клітинного метаболізму.
З практичної точки зору і з точки зору розроблення нових продуктів, особливо оздоровчої і профілактичної дії, знання усіх цих закономірностей дає можливість як конструювати такі продукти, які повністю забезпечать організм людини необхідними мінеральними сполуками, так і уникнути небажаних форм взаємодії.
Існуючі технології внесення мікродобавок в збагачувані продукти базуються в основному на процесі змішування мікронутрієнтів з харчовим носієм. Оскільки мікронутрієнти є мінорними компонентами рецептурної маси, основною проблемою стає забезпечення рівномірного розподілу мікрокількостей добавки за масою збагачуваного продукту.
Залежно від природи змішування компонентів існують різні типи змішування: тверда речовина - тверда речовина, або сухе змішування; тверда речовина - рідина, або напилення, набризкування; рідина - рідина, або розчинення, диспергування.
Найбільш простим методом збагачення сухих продуктів (борошно злакових культур і зернові продукти, сухе молоко, порошкоподібні суміші для напоїв) є сухе змішування, здійснюване або в спеціальних змішувачах, або поетапно методом поступового розведення. Подібний спосіб широко використовувався в нашій країні при вітамінізації пшеничного борошна вищого і першого сортів.
Ефективність змішування залежить від властивостей інгредієнтів, таких як розмір і форма, щільність, гігроскопічність, електростатичні властивості частинок, і співвідношення компонентів. Щоб забезпечити однорідне і гомогенне змішування в технологічному процесі виробництва, упаковування, зберігання та реалізації збагаченого продукту, необхідно, щоб всі мікроінгредієнти добавок мали близький гранулометричний склад і подібні фізико-хімічні властивості.
В даний час у харчовій промисловості використовуються різні типи змішувачів, вибір яких залежить, головним чином, від способу змішування - порційного, безперервного або комбінованого.
При порціонному перемішуванні певна кількість збагачувальної добавки завантажується в ємність змішувача і перемішується зі збагачуваним продуктом. Рекомендоване співвідношення збагачувальної добавки та збагачуваного продукту за масою становить від 1: 10 до 1: 1 000.
Збагачення кухонної солі, цукру, екструдованих зернових пластівців може здійснюватися шляхом наприскування на поверхню продукту розчинів мікронутрієнтів (для солі - сполук йоду, для цукру, зернових продуктів - розчинів вітамінів). Найчастіше цей метод використовується при йодування солі, коли розчинений збагачувач розпорошується на безперервний потік солі.
При збагаченні питного молока, напоїв, фруктових соків, а також при виробництві хлібобулочних, макаронних і борошняних кондитерських виробів застосовують спосіб розчинення, або диспергування мікронутрієнтів в рідкій фазі (воді, молоці, соку і т. д. ). Для приготування розчинів мікронутрієнтів та їх подальшого дозування на підприємствах використовується спеціальне обладнання.
Для збагачення маргаринів та рослинних олій використовують жиророзчинні вітаміни, попередньо розчинені в олії. Змішування здійснюють у вертикальних змішувачах, забезпечених пропелерної мішалкою. Ефективність змішування залежить від фізико-хімічних характеристик збагачуваного жирового продукту (в'язкість, текучість, гомогенність) і від співвідношення компонентів, що змішуються.
Стабільність вітамінів А, С і групи В, здатних піддаватися окислювальному руйнуванню, підвищується при додаванні відповідних антиоксидантів. З цією ж метою рекомендується звести до мінімуму контакт мікронутрієнтів з киснем повітря та іонами металів змінної валентності (залізо, мідь та ін.).
Для збагачення круп (кукурудзяної, вівсяної, рисової і ін.) часто використовують методи внесення збагачувальних добавок у складі спеціальних покриттів. Ці методи засновані на введенні в крупи окремих збагачених мікронутріентами зерен, виготовлених з рисового борошна або кукурудзяного тіста і покритих захисними плівками на основі полімерних форм крохмалю і клітковини. При іншому способі збагачення круп порошкоподібними сумішами вітамінів використовується принцип адгезії (або налипання).
З мінеральних речовин у сучасних умовах для збагачення харчових продуктів найчастіше використовують залізо, кальцій і йод, дефіцит яких найбільш поширений і небезпечний.
Збагачення харчових продуктів залізом являє собою складну задачу як в технологічному, так і в гігієнічному відношенні.
Будучи металом змінної валентності, залізо легко каталізує окислювальні процеси, зокрема, окислення аскорбінової кислоти і процеси пероксидного окислення, прискорюючи тим самим прогіркнення жирів. Особливо активні в цьому відношенні легкозасвоювані, швидкорозчинні солі заліза, тобто саме ті його форми, які в технологічному відношенні були б найбільш зручні для рівномірного внесення заліза в збагачувані ним продукти.
Поганорозчинні солі заліза в цьому відношенні більш безпечні, але водночас і значно менш зручні технологічно, оскільки для їх рівномірного розподілу по масі збагачуваного продукту необхідні більш складні в апаратурному і технологічному відношенні способи сухого змішування.
Найбільш широко для збагачення харчових продуктів використовують сульфат двовалентного заліза, ортофосфат заліза, натрієву сіль пірофосфату заліза і елементарне залізо.
З органічних джерел заліза найбільш часто використовуються фумарат, глюконат і лактат заліза.
В останні десятиліття все більш широке застосування знаходять порошки елементарного заліза для збагачення борошна з різних зернових культур (пшениці, кукурудзи), зернових сніданків та інших продуктів.
Дефіцит кальцію істотно підвищує ризик і тяжкість остеопорозу і кісткових переломів, у тому числі шийки стегна, особливо у жінок у постклімактеричному віці. Поряд з цим, недостатнє споживання цього мінерального елементу підсилює карієс, сприяє розвитку гіпертонічної хвороби і раку прямої кишки.
Заповнення кальцієвого дефіциту і тим більше досягнення оптимальної забезпеченості організму цим елементом за рахунок звичайних продуктів харчування вкрай важко, особливо для людей, що не переносять молоко і молочні продукти, які є практично єдиним, якщо не вважати сої, більш-менш багатим його джерелом.
Саме ця обставина настійно диктує необхідність створення харчових продуктів, збагачених цим важливим макроелементом.
З цією метою добавки кальцію зазвичай вводять в борошно і хлібобулочні вироби. В останні роки широке поширення набуло збагачення кальцієм плодових соків і напоїв на молочній основі, зокрема йогуртів.
Для збагачення борошна та хлібобулочних виробів найчастіше використовують карбонат кальцію або більш дорогі фосфати кальцію, зокрема трикальцій-фосфат.
Для збагачення плодово-ягідних соків і напоїв краще використовувати добре розчинний лактат кальцію, недоліком якого є його відносно висока ціна і більш низький вміст кальцію.
При виборі добавки для йодування солі або інших продуктів, як правило, враховують фізико-хімічні властивості сполуки йоду і чистоту самої солі. Так, наприклад, йодид калію, широко використовувався для йодування солі в колишньому СРСР, є нестабільною речовиною, він легко руйнується, особливо якщо сіль зберігається в умовах підвищеної вологості і температури, при впливі кисню повітря і прямих сонячних променів. Втрати йодиду калію при зберіганні солі особливо зростають, якщо вона містить мікродомішки металів змінної валентності. Для підвищення збереження йоду в цьому випадку використовуються стабілізатори (тіосульфат натрію, гідроксид кальцію) і осушувачі (вуглекислий магній, вуглекислий кальцій).
В даний час в більшості країн світу, в тому числі і в нашій країні, при збагаченні солі та інших продуктів йодом перевага віддається високостабільному йодату калію KJO3. Він стійкий до окислення і не вимагає додаткового введення стабілізаторів при збагаченні солі. Оскільки KJO3 має меншу розчинність, ніж KJ, він повільніше мігрує зі збагаченої солі в пакувальний матеріал.
Способи збагачення харчових продуктів сполуками заліза, кальцію, йоду базуються в основному на процесі змішування мікронутрієнтів з харчовим носієм. Оскільки мікронутрієнти є мінорними компонентами рецептурної маси, основною проблемою стає забезпечення рівномірного розподілу мікрокількостей добавки за масою збагачуваного продукту.
Залежно від природи змішування компонентів існують різні типи змішування: тверда речовина - тверда речовина, або сухе змішування; тверда речовина - рідина, або напилення, набризкування; рідина - рідина, або розчинення, диспергування.
Найбільш простим методом збагачення сухих продуктів (борошно злакових культур і зернові продукти, сухе молоко, порошкоподібні суміші для напоїв) є сухе змішування, здійснюване або в спеціальних змішувачах, або поетапно методом поступового розведення.
В даний час у харчовій промисловості використовуються різні типи змішувачів, вибір яких залежить, головним чином, від способу змішування - порційного, безперервного або комбінованого.
При порціонному перемішуванні певна кількість збагачувальної добавки завантажується в ємність змішувача і перемішується зі збагачуваним продуктом. Рекомендоване співвідношення збагачувальної добавки та збагачуваного продукту за масою становить від 1: 10 до 1: 1 000.
Збагачення кухонної солі, цукру, екструдованих зернових пластівців може здійснюватися шляхом наприскування на поверхню продукту розчинів мікронутрієнтів (для солі - сполук йоду, для цукру, зернових продуктів - розчинів вітамінів). Найчастіше цей метод використовується при йодування солі, коли розчинений збагачувач розпорошується на безперервний потік солі.
Продукти харчування є джерелом пластичних, енергетичних та захисних речовин, які проявляють лікувальні, фармакологічні, захисні, нейтралізуючі, профілактичні та інші властивості.
Бактерицидні та антивірусні властивості. їх проявляють речовини, що сприяють зниженню забруднення продуктів вірусами чи бактеріями, гальмують їх розвиток, підвищують опірність організму до них. До таких речовини належать:
♦ фітонциди, ефірні олії;
♦ речовини, що стимулюють фагоцитоз (повноцінні білки, вітамін С);
♦ речовини, що підвищують опірність клітин до дії вірусів (повноцінні білки, холін);
♦ речовини, що стимулюють вироблення інтерферону.
Антитоксичні властивості мають речовини, що підтримують де-токсикаційну функцію печінки щодо знешкодження токсичних речовин:
o повноцінні білки (вживання у кількості 10-20 %);
o сірковмісні амінокислоти (d, l-метіонін, l-цистеїн), l-триптофан, l-глутамінова кислота;
o лецитин, бетаїн;
o U, В15, В12, Вс, холін, пантотенова кислота, убіхінон. Антихолестеринові властивості мають речовини, що запобігають
всмоктуванню та виведенню холестерину з організму, утворюють з холестерином розчинні сполуки, що покращують еластичність судин та шкіри:
o вітаміни групи В, інозит;
o харчові волокна;
o β-ситостерин;
o магній;
o ксиліт, сорбіт;
o ПНЖК, ВНЖК.
Нейтралізуючі властивості мають речовини, що нейтралізують та знешкоджують шкідливі чинники зовнішнього та внутрішнього середовища, вільні радикали, радіонукліди, токсичні елементи:
o специфічні і неспецифічні сорбенти;
o гепатопротекторні речовини (запобігають ушкодженню печінки - помірні кількості заліза, білки та незамінні амінокислоти, холін, лецитин та інші фосфоліпіди);
o ліпотропні речовини;
o кровотворні нутрієнти.
Ліпотропні властивості проявляють речовини, що запобігають жировому переродженню (інфільтрації) печінки:
o вітаміноактивні речовини: В2, В6, С, Р, холін, інозит;
o сірковмісні амінокислоти: d, l-метіонін, l-цистеїн;
o мінеральні речовини: калій (непрямо), йод;
o ПНЖК (при оптимальному їх співвідношенні та захищеності вітаміном Е).
Антиоксидантні властивості мають речовини, що протидіють утворенню вільних радикалів, оксидативних та пероксидних іонів та сполук:
o вітаміни: А, Е, С, Р, β-каротин, U;
o мінеральні речовини Сu, Мn, Zn, Fе;
o сірковмісні амінокислоти - донори -SН і -СНЗ-груп;
o фенольні сполуки рослин;
o лецитин, кефалін;
o цитринова кислота.
Антиканцерогенні, антимутагенні властивості.
Антиканцерогени - речовини, що запобігають утворенню злоякісних пухлин. Антимутагени - речовини, що запобігають мутаціям гену клітин. Ці властивості проявляють:
♦ харчові волокна - знижують депонування та прискорюють виведення канцерогенів і мутагенів;
♦ вітамін С, танін - інгібітори нітрозації;
♦ вітамін А - інгібітор мікросомального окислення та активатор імунного захисту;
♦ фенольні сполуки - антиоксиданти;
♦ інгібітори протеаз;
♦ оптимальні кількості Мg, Мn, Zn, Со, Мо, Сu, Fе, вітаміни групи В. Інсулінознижуючі властивості мають речовини, що заощаджують
інсуліносекреторну функцію підшлункової залози:
♦ інулін (топінамбур);
♦ мінеральні речовини: Zn, Сr;
♦ фруктоза;
♦ полісахариди некрохмальних овочів і плодів.
Кровотворні властивості мають речовини, що стимулюють кровотворення:
♦ вітаміни: Б1; Ві2, Вс;
♦ мінеральні речовини Бе, Си, Со, Ni.
Антиатерогенні та антигерогенні властивості.
Антиатерогени - речовини, що запобігають розвитку атеросклерозу.
Антигерогени - речовини, що запобігають старінню організму. Ці властивості проявляють:
♦ вітаміноактивні речовини РР, В2, С, Р, холін;
♦ ПНЖК і ВПНЖК при оптимальному співвідношенні між родинами ώ6 і ώ3 за умови надійного захисту вітаміном Е.
Антирадіаційні властивості запобігають негативному впливу зовнішнього іонізуючого опромінення та радіонуклідів. Це сукупність антиоксидантних, ліпотропних, антитоксичних, кровотворних, адсорбційних, антиканцерогенних, антимутагенних, антиатерогенних, антигерогенних, відновлюючих, захисних і стимулюючих властивостей.
Діуретичні властивості мають речовини, що сприяють виведенню вологи через нирки. Ці властивості мають продукти з великим вмістом калію (К : Na ≥ 3).
Регуляторні властивості (апетит, моторика ШКТ) мають речовини, що мають специфічну активність і можуть регулювати метаболічні процеси в організмі:
♦ екстрактивні речовини м'яса, риби;
♦ органічні кислоти, ефірні олії;
♦ прянощі, спеції;
♦ смакові приправи, глютамат Na і глютамінова кислота;
♦ харчові волокна.
Адсорбційні властивості забезпечують речовини, що мають високу сорбційну (поглинальну) здатність і сприяють виведенню із організму токсичних речовин:
♦ харчові волокна, пектини, клітковина, целюлоза, метилцелюлоза;
♦ альгінати, агар-агар;
♦ цільові біологічно активні добавки (БАД).
Сукупність властивостей, що відображають здатність продукту забезпечувати потреби організму людини у харчових речовинах, його органолептичні показники та безпечність, обумовлюють якість продуктів харчування. Вона визначається харчовою, біологічною та енергетичною цінністю.
Харчова цінність - загальне поняття, яке включає енергетичну цінність продукту, вміст у ньому харчових речовин і ступінь їх засвоєння організмом, органолептичні властивості та нешкідливість.
Біологічна цінність - відображає перш за все якість білків у продукті, їх амінокислотний склад, перетравлюваність та засвоюваність організмом. У більш широкому понятті біологічна цінність включає вміст у продукті інших життєво необхідних речовин (вітамінів, мікроелементів, незамінних жирних кислот [35]).
Енергетична цінність - визначається кількістю енергії, що звільняється внаслідок біохімічного окислення білків, жирів, вуглеводів і органічних кислот.
В Україні випускаються функціональні продукти переважно чотирьох груп: зернові сніданки, молочні продукти, маргарини і безалкогольні напої.
|
Природні Злакові |
Молочні продукти |
Рослинні жири |
Натуральні соки і напої |
|
Харчові волокна Вітаміни А, В, Е, Кальцій Фітоелементи |
Кальцій Рибофлавін Молочнокислі штами ацидофілін і біфідум, лактобактерій Пептиди Лінолева кислота |
Лінолева кислота Ліноленова кислота ω-3 жирні кислоти Вітаміни |
Вітаміни С і В β-каротин Розчинні харчові волокна Фітоелементи |
Функціональна дія продуктів на основі злакових залежить від вмісту в них розчинних і нерозчинних харчових волокон, які сприяють зниженню ризику серцево-судинних захворювань, зменшують рівень холестерину, а також стабілізують травні функції організму, попереджуючи захворювання шлунково-кишкового тракту.
Молочні продукти — цінне джерело таких функціональних інгредієнтів, як кальцій і рибофлавін. Їх функціональні властивості можуть бути підвищені додаванням вітамінів А, D, Е, β-каротину і мінеральних речовин, а також харчових волокон, наприклад пектину, біфідобактерій.
Функціональні молочні продукти можуть бути ефективні з метою попередження серцево-судинних, онкологічних, шлунково-кишкових захворювань, остеопорозу.
Маргарин і рослинні олії — основні джерела ненасичених жирних кислот сприяють попередженню серцево-судинних захворювань. Для підсилення функціональної дії до їх рецептури можуть бути включені такі інгредієнти як вітамін D, деякі тригліцериди, структуровані ліпіди. Ці продукти з пониженою енергетичною цінністю також ефективні для попередження ожиріння.
Напої можна вважати достатньо технологічними для створення нових видів продуктів функціонального харчування. Крім того, фруктові й овочеві соки, як важлива група безалкогольних напоїв, містять вітамін С, β-каротин і деякі вітаміни групи В. Введення в них нових функціональних інгредієнтів не складне. Збагачені вітамінами, мікроелементами, харчовими волокнами напої можна використовувати для попередження серцево-судинних, шлунково-кишкових, онкологічних захворювань, а також інтоксикацій різного виду.
Найбільш ефективно використовуються сім основних груп функціональних інгредієнтів: харчові волокна (розчинні й нерозчинні); вітаміни А, В, D; мінеральні речовини, у тому числі кальцій, залізо; продукти з поліненасиченими сполуками (рослинні олії, риб’ячий жир, ω-3 жирні кислоти); антиоксиданти (β-каротин, аскорбінова кислота, токоферол); пребіотики (фруктоолігосахариди, інулін, лактоза, молочна кислота); пробіотики, які включають біфідобактерії, лактобактерії, дріжджі.
Функціональні інгредієнти частіше всього використовуються для кількох груп харчових продуктів:
молочні продукти;
жирові продукти;
продукти на зерновій основі;
безалкогольні напої.
Саме ці чотири групи продуктів і вважаються найбільш технологічними для створення функціонального харчування.
У структурі сучасного харчування функціональні харчові продукти займають проміжне місце між звичайними й продуктами лікувального спрямування, що входять до складу лікувальної дієти.
|
Продукти масового споживання |
Функціональні продукти (фізіологічно функціональні продукти) |
Продукти лікувального харчування |
|
— харчові продукти, призначені для харчування основних груп населення, вироблені за традиційною технологією |
— харчові продукти, призначені для харчування основних груп населення, корисні для здоров’я |
— харчові продукти спеціального при- значення (для окремих груп населення) як лікувального прийому в комплексній терапії захворювань, що характеризуються зміненим хімічним складом і фізичними властивостями |
До цієї ж групи відносять і продукти лікувально-профілактичного харчування, які призначені для осіб, що піддаються дії несприятливих факторів виробничого середовища.
У створенні функціонального продукту одним із основних етапів є вибір і обґрунтування функціональних інгредієнтів, які формують його нові властивості, пов’язані із здатністю виробів проявляти фізіологічну дію.
Наступний аспект пов’язаний з потенційною можливістю функціональних інгредієнтів змінювати споживні властивості харчового продукту, який не повинен відрізнятися від традиційних. Тому їх вибір і обґрунтування мають здійснюватися з урахуванням сукупності споживних властивостей і цільової фізіологічної дії функціонального продукту, що створюється.
При розгляді заходів профілактики радіоактивного забруднення навколишнього природного середовища, продовольчої сировини та продуктів харчування, виділяють наступні два першочергові напрямки:
- охорона атмосферного шару Землі як природного екрану, що оберігає від згубного космічного впливу радіоактивних частинок;
- дотримання техніки безпеки при видобутку, використання та зберігання радіоактивних елементів.
При екологічно-благополучному стані середовища перебування на протязі усього життя людина отримує сумарну дозу опромінення від природних джерел на рівні 250-400 мбер. Опромінення в 10 рад чи не викликають яких-небудь змін в органах і тканинах людини, незначні зміни в складі крові спостерігаються при одноразових дозах 25-75 рад, променева хвороба - при опроміненні понад 100 рад. Потрапляючи до організму людини, радіоактивні елементи розподіляються в тканинах і неоднаковою мірою виводяться з організму.
Важливим чинником запобігання накопичення радіонуклідів у організмі людей, що працюють або проживають на територіях, забруднених аварійними викидами, є вживання певних харчових продуктів, що особливо важливо для захисту організму від довготривалих радіонуклідів (наприклад, стронцій-90), які здатні мігрувати по харчових ланцюгах, накопичуватися в органах і тканинах, піддавати хронічному опроміненню кістковий мозок і кісткову тканину, підвищувати ризик розвитку злоякісних новоутворень. Так, збагачення раціону рибною масою, ламінарією, кістковим борошном, кальцієм, фтором та ін. сприяє зменшенню ризику виникнення онкологічних захворювань. Практичний інтерес представляють незасвоювані вуглеводи, які застосовуються для збагачення харчових продуктів лікувально-профілактичного призначення. Важливе значення в профілактиці радіоактивного впливу має також β-каротин та харчові продукти з високим вмістом цього провітаміну.
У зонах радіоактивного забруднення навколишнього природного середовища населення може піддаватися зовнішньому і внутрішньому опроміненню. Радіонукліди, акумулюючись в продуктах рослинного і тваринного походження, разом з їжею можуть потрапляти в організм людини (навіть ті радіонукліди, які потрапляють через органи дихання, частково затримуються у верхніх дихальних шляхах, звідки можуть потрапляти в шлунок). Виведення радіонуклідів, які у крові, значною мірою відбувається через кишечник, де вони пов'язуються з пектинами. До того ж пектини, як і інші харчові волокна, що містяться в рослинних продуктах, покращують перистальтику кишечника і, тим самим, сприяють якнайшвидшому виведенню радіонуклідів та інших чужорідних речовин, з організму.
Зменшення поступлення радіонуклідів в організм з їжею можна досягти шляхом зменшення їх кількості в продуктах харчування за допомогою різних технологічних та кулінарних обробок харчової сировини. За рахунок обробки харчової сировини – ретельного миття, чистки продуктів, відділення малоцінних частин можливо видалити від 20 до 60 % радіонуклідів. Так, перед миттям деяких овочів необхідно видаляти верхні більш забруднені листя ( капуста, цибуля ріпчаста та інші ). Картоплю та коренеплоди обов’язково миють двічі: перед очисткою від шкурки та після.
Найбільш ефективним методом кулінарної обробки сировини в умовах підвищеного забруднення радіонуклідними речовинами є варіння, при якому значна частина радіонуклідів переходить у відвар. Використовувати такий відвар в їжу нецілеспрямовано. Для отримання відвару необхідно варити продукт у воді 10 хв. Потім воду злити і продовжувати варку у новій порції води.
Харчові волокна (суміш полісахаридів та лігніну) відносять до пребіотиків, які не перетравлюються ендогенними секретами шлунково-кишкового тракту людини.
Вони поділяються на три групи:
1. Харчові волокна, які ферментуються бактеріями: пектин (овочі, фрукти); камеді — водорозчинні клейкі полісахариди, які складаються з глюкози, галактози, манози, арабінози, рамнози та їх уронових кислот; слизі — полісахариди із насіння льону, морських водоростей; геміцелюлоза (злакові, кукурудза).
2. Харчові волокна, які частково ферментуються бактеріями: целюлоза, геміцелюлоза.
3. Неферментовані волокна: лігнін.
Вміст харчових волокон у продуктах неоднаковий. Середня кількість (1—1,9 г/100 г продукту) міститься у моркві, солодкому перці, петрушці, редисі, гарбузах, дині, чорносливі, лимоні, апельсинах, брусниці, квасолі, гречаній та перловій крупах, житньому хлібі. Більш високий вміст (2—3 г/100 г продукту) виявлений у часнику, журавлині, червоній та чорній смородині, чорноплідній горобині, хлібі з білково-висівкового борошна. Більш як 3 г/100 г продукту харчових волокон міститься у кропі, куразі, полуниці, малині, чаї (4,5 г/100 г), вівсяному борошні (7,7 г/100 г), пшеничних висівках (8,2 г/100 г), сушеній шипшині (10 г/100 г), смажених зернах кави (12,8 г/100 г), вівсяних висівках (14 г/100 г).
Добова потреба у харчових волокнах дорослої людини становить 20—35 г, але реально середньостатистичний європеєць отримує їх не більше 13 г. Недостатність харчових волокон у раціонах призводить до ряду патологічних станів, так або інакше пов’язаних з порушенням мікрофлори кишечнику. З дефіцитом харчових волокон у раціоні пов’язують розвиток таких хвороб, як рак товстої кишки, жовчнокам’яна хвороба, цукровий діабет, ожиріння, ішемічна хвороба серця, тромбоз судин нижніх кінцівок та ін.
Згідно з особливостями фізіологічної дії харчових волокон, вони класифікуються як ті, що впливають на: обмін ліпідів (харчові волокна пшеничних висівок, трав, виноградних вичавок, пектини, целюлоза, лігнін); обмін вуглеводів (харчові волокна трав, пектини, β-глюкани тощо); обмін амінокислот і білків (глюкоманани); обмін мінеральних та інших речовин (харчові волокна пшеничних висівок, буряку тощо).
Властивості харчових волокон. Біологічна цінність харчових волокон обумовлена їх фізико-хімічними властивостями. Надзвичайно важливу роль відіграють харчові волокна у функціонуванні товстої кишки.
Основними властивостями харчових волокон є:
• здатність утримувати воду — перше місце займають волокна пшеничних висівок, далі йдуть волокна моркви і яблук, баклажанів, капусти, груш, зеленого горошку та ін.;
• адсорбційний ефект — зв’язують і виводять з організму жовчні кислоти, адсорбують різноманітні метаболіти, токсини, електроліти, важкі метали та інші ксенобіотики;
• джерело енергії — 50 % харчових волокон під дією бактерій розпадається до жирних кислот, діоксиду вуглецю, водню й метану;
• антиканцерогенна дія — зв’язують рецептори та естрогени епітелію молочної залози й товстої кишки, блокуючи проліферацію клітин під дією естрогенів;
• позитивно впливають на обмін ліпідів — забезпечують профілактику серцево-судинних захворювань та ожиріння;
• нормалізують мікрофлору кишечника — знижується ризик захворювання дисбактеріозом;
• уповільнюють гідроліз вуглеводів, нормалізують рівень глюкози в крові (знижується ризик захворювання на діабет);
• нормалізують проходження хімусу кишечником (знижують ризик онкологічних захворювань, запорів, геморою, дивертикульозу);
• проявляють пребіотичну дію (сприяють бактеріальному синтезу вітамінів В1, В2, В6, РР).
Широке використання в якості пакувальних матеріалів знаходять полімерні матеріали. До них пред'являються специфічні вимоги виходячи з напрями їх використання.
Полімерні матеріали, що контактують з харчовими продуктами, повинні мати необхідні експлуатаційні властивості (хімічна стійкість, проникність тощо) і відповідати гігієнічним вимогам, які розробляються і затверджуються органами державного санітарно-епідеміологічного нагляду в результаті токсикологічних та інших спеціальних досліджень. Полімерні матеріали не повинні змінювати органолептичні властивості продукту, виділяти хімічні речовини, що роблять шкідливий вплив на організм людини. Добавки та низькомолекулярні домішки з полімерів за певних умов можуть легко переходити в харчові продукти і негативно впливати на здоров'я людини. Тому в рецептуру полімерного матеріалу не повинні входити токсичні речовини.
Використання добавок регламентується гігієнічними нормативами: ДКМ - допустима кількість міграції, ДМ - максимально допустима добова доза (мг / л). Полімерні матеріали застосовують для пакування продуктів залежно від їх хімічної природи і фізичної структури. Наприклад, поліетилен використовується для упаковки вологовмісних продуктів і обмежено – жировмісних; поліамід придатний тільки для жирових продуктів. Для упаковки продуктів харчування в даний час використовують полімерні матеріали, хімічні речовини яких можуть мігрувати в харчовий продукт, і вміст їх регламентується документами (величина ДКМ).
Полівінілхлорид й сополімери вінілхлориду характеризуються великою міцністю, але вузьким діапазоном робочих температур і низькою пластичністю.
Плівка з непластифікованого полівінілхлориду застосовується для виготовлення жорсткої тари і бочок для упаковки тваринних жирів, з пластифікованих - для упаковки рибних продуктів; термозбіжна плівка типу «саран» - в якості вакуум-упаковки тушок птахів, м'ясних та інших продуктів неправильної конфігурації.
З полівінілового спирту виготовляють ковбасні оболонки. Використовують його і для покриттів ємностей під вина і в якості желеутворювача в кондитерському виробництві.
Новаль застосовують для покриття твердих сичужних сирів.
Полістирол і сополімери стиролу використовують як пакувальної тари для сирів, молочних і м'ясних продуктів; для виготовлення деталей холодильників, лотків, посуду, підносів.
Поліаміди стійки до мастил, жирів, лугів, дії цвілі та бактерій, що визначає напрями їх застосування.
Полімерні матеріали на основі епоксидних смол застосовуються в консервній промисловості для виготовлення лаків, клеїв, білково-стійких емалей, а також для виготовлення покриттів металевих ємностей під пиво, соки, вина.
Поліолефіни: поліетилен і інші полімери цієї групи.
Найбільш широке застосування знаходять плівки поліетилену. Вони використовуються для пакування та зберігання продукції широкого асортименту харчової промисловості, громадського харчування і торгівлі; для зберігання гігроскопічних продуктів: солі, цукру, сухого молока, харчових концентратів; для упаковки замороженої плодоовочевої продукції; для упаковки одноразового використання (молока, вершків, сиру та інших продуктів, жирність яких не перевищує 48%) для виготовлення мішків-вкладишів в жорстку тару при зберіганні і транспортуванні солоної риби в тузлуці, сульфітованих продуктів, овочевих солінь і квашень.
Поліхлоровані біфеніли (ПХБ) і діоксини (ПХД) - дуже небезпечні і вельми стійкі забруднювачі навколишнього середовища. ПХЛ являють собою складну суміш хлорованих ізомерів дифенілу і використовуються переважно як діелектриків в електротехнічній промисловості.
Джерелом зараження харчових продуктів є пакувальні матеріали, виготовлені з переробленого паперу, що містить ПХД.
Високохлоровані ПХД менше всмоктуються з шлунково-кишкового тракту, але тривалий час утримуються в шкірі і жирової тканини. Виведення ПХБ з організму відбувається в основному через шлунково-кишковий тракт, і лише незначна частина виділяється через нирки.
Синтетичні полімерні матеріали з часом змінюються старіють. Під впливом підвищених температур, кисню повітря, ультрафіолетових променів і т.д. хімічні та механічні властивості погіршуються і під час складних процесів, що протікають при цьому в матеріалі утворюються різні низькомолекулярні речовини, що володіють хорошою розчинність і тому здатні проникати в харчові продукти і, отже, надавати токсичну дію на людину. Нерідко полімерні матеріали виділяють також пахучі речовини, що виключає їх використання у харчовій промисловості та в побуті.
До групи речовин, що поліпшують смак і аромат харчових продуктів, відносять:
ароматизатори,
підсилювачі смаку та аромату,
інтенсивні підсолоджувачі,
цукрозамінники,
регулятори кислотності,
солоні речовини.
Ароматизатор харчовий (ароматизатор) - харчова добавка, що представляє суміш ароматичних речовин або індивідуальне ароматична речовина, вноситься до харчовий продукт для поліпшення його аромату і смаку. До складу ароматизатора можуть входити харчові продукти (соки, цукор, сіль, спеції тощо), наповнювачі (розчинники або носії), інші харчові добавки та речовини, дозволені МОЗ України.
Ароматизатор коптильний (димовий) - харчовий ароматизатор, який отримують на основі очищених димів, застосовуваних у традиційному копченні.
Ароматизатор натуральний - харчовий ароматизатор, ароматичний компонент, якого містить тільки натуральні ароматичні речовини.
Ароматизатор ідентичний натуральному - харчовий ароматизатор, ароматичний компонент, якого містить одне і більш ідентичне натуральним ароматична речовина, може містити також натуральні ароматичні речовини, технологічні (реакційні) і коптильні (димові) ароматизатори.
Ароматизатор штучний - харчовий ароматизатор, до складу, якого входить мінімум один штучний компонент - сполука, що не ідентифікується (що не зустрічається) в даний час в рослинній і тваринній сировині. Ароматизатор може містити додатково натуральні і ідентичні натуральним компоненти. Виробляють шляхом хімічного синтезу.
Підсилювачі смаку та аромату (запаху) - речовини, що підсилюють природний смак або запах харчового продукту.
Найбільшого поширення набули останнім часом натуральні аромати - ефірні масла, екстракти прянощів та сухі порошки рослин.
Ефірні масла - чисті ізолятори ароматів, наявних у вихідній сировині. Отримують холодним пресуванням або гідродистиляцією (перегонкою з водяною парою). Використовують в основному для додавання запаху напоям, майонезу, соусам, кондитерським та іншим виробам.
Екстракти прянощів (олеорезини) містять нелеткі смакові речовини, які не зустрічаються у відповідному ефірній олії (перечное ефірне масло).
Екстракти отримують з пряноароматичної сировини екстракцією леткими розчинниками. Використовуються у виробництві м'ясопродуктів, консервованих плодів, овочів, іншої харчової продукції.
Сухі порошки рослин - сухі концентрати ароматичних речовин, стійкі в процесі виробництва і зберігання харчових продуктів. Отримують шляхом видалення води з вихідного подрібненої сировини або соку розпиленням, сублімацією, іншими сучасними технологіями.
Сфера використання штучних ароматизаторів стає в даний час все більш обмеженою.
До ароматизуючих речовин відносять коптильні рідини, препарати для копчення м'яса і риби. Створено коптильний ароматизатор «Рідкий Дим Плюс» для застосування в якості харчової добавки при виробництві копченостей, м'ясних і рибних консервів, харчових концентратів, сирів, інших білоквмісних продуктів. Основа технології його отримання - гідродистиляція продуктів конденсації коптильного диму або розчинних смол, що утворюються при термолізі деревини в регульованих умовах.
До харчових ароматизаторів не відноситься водоспиртові настої, вуглекислотні екстракти рослинної сировини, плодовоягідні соки (у тому числі концентровані), сиропи, вина, коньяки, лікери, прянощі та інші продукти харчування. Разом з тим ці продукти, а також різні наповнювачі (розчинники та носії), харчові добавки та харчові речовини (гіркоти, тонізуючі добавки, добавки-збагачувачі) дозволяється вводити до складу ароматизаторів при наявності санітарно-епідеміологічного висновку.
За участю у виробництві ароматизаторів рослинного походження, що містить біологічно активні речовини, їх зміст повинен відповідати вимогам СанПіН і декларуватися виробником.
Не допускається використання ароматизаторів при виробництві натуральних продуктів харчування для посилення властивого їм природного аромату (молоко, хліб, какао, кава, чай (крім розчинних), прянощі, спеції та ін.), також не можна за допомогою ароматизаторів усувати зміна аромату у зіпсованих та недоброякісних харчових продуктів.
Підсилювачі смаку та аромату. Їх вносять для посилення, відновлення або стабілізації смаку і аромату, втрачених при виробництві харчового продукту, а також для корекції окремих небажаних складових смаку і аромату.
Область застосування поширюється практично на всі групи харчових продуктів. Відомі: кухонна сіль, глутамінова кислота, інші РНК та їх солі (посилюють гастрономічні смаки і аромати - солоний, м'ясний, рибний тощо); мальтол, етилмальтол (підсилюють сприйняття фруктових, вершкових та інших ароматів головним чином кондитерських виробів).
Надходження в організм глутамінової кислоти та її солей регламентується, враховуючи можливу токсичність великих доз.
Інтенсивні підсолоджувачі і цукрозамінники.
Підсолоджувачі - речовини нецукровою природи, які надають харчовим продуктам і готовій їжі солодкий смак. Підсолоджувачі застосовуються при виготовленні харчових продуктів, страв і кулінарних виробів, що мають низьку енергетичну цінність (не менше ніж на 30% в порівнянні з традиційними продуктами харчування), а також у спеціальній дієтичної продукції, призначеної для осіб, яким рекомендується обмежувати вживання цукру за медичними показниками, оскільки підсолоджувачі не вимагають для свого засвоєння інсуліну.
.
Найбільшу увагу виробників харчової продукції та споживачів приваблюють підсолоджуючі речовини з високим цукровим еквівалентом і які не служать джерелом енергії. В даний час синтезовано або виділено з природної сировини понад 80 підсолоджувачів.
Натуральні підсолоджувачі
Маракуліна - глікопротеїн, білкова частина якого складається з 373 амінокислот, вуглеводна - з арабінозу, ксилози, глюкози, фруктози, інших цукрів. Отримують з плоду африканської рослини Richazdella dulcifika. Відрізняється термостабильностью при pH 3-12; ефект солодощі довго зберігається після прийняття 1-2 мг препарату.
Монелін – білок, що складається з двох неоднорідних поліпептидних ланцюгів, в які входять 50 і 44 амінокислоти. Цукровий еквівалент монеліну – 1500-3000 од. Виділяють підсолоджувач з ягід африканського окультуреного винограду.
Тауматин – саме солодке з відомих речовин. Цукровий еквівалент – 80000-1000000 од. Складається з декількох білків. Легко розчиняється у воді, стабільний при pH 2,5-5,5 і підвищених температурах.
Дігідрохалкони – похідні флавонів-7-глюкозидів. Мають чистий солодкий смак і приємний освіжаючий присмак, відчуття яких тривати до 10 хв. Дігідрохалкони порівняно погано розчиняються у воді, стійкі до кислих середах. Споживання дігідрохалконов в кількості 0,2-1,0 г / кг маси тіла не має шкідливого впливу на організм людини.
Стевіозид – суміш солодких речовин глікозидної структури, що виділяються з листя південноамериканської рослини. Препарат підсолоджувача являє собою білий порошок, добре розчинний у воді, з приємним солодким смаком і фармацевтичним лакричним післясмаком. У 300 разів солодше сахарози, з великим періодом відчуття солодощі. Має високу кислотної стабільністю.
Синтетичні підсолоджувачі.
Отримують в основному з використанням методів органічного синтезу. На відміну від природних синтетичні підсолоджуюча речовини вимагають більш серйозних критеріїв гігієнічної безпеки і встановлення допустимих кількостей споживання.
Всесвітньою організацією охорони здоров'я схвалені до застосування наступні підсолоджувачі: аспартам (цукровий еквівалент – 200 од.), ацесульфам К (130–200 од.), сахарин (300–500 од.), сукралоза (600 од.), цикламат (30 од.). Такі підсолоджувачі в силу високого ступеня солодощі ще називають інтенсивними підсолоджувачами.
Сахарин – являє собою имид ортосульфобензойной кислоти, погано розчинної у воді. Для підсолоджування харчових продуктів застосовують натрієву і калієву солі сахарину. Показано, що 75% надійшов в організм сахарину перетворюється на вуглекислий газ, який повільно всмоктується в кишечнику, що сприяє посиленому росту бактерій, що синтезують вітаміни групи В. Токсична дія не виявлено.
Сахарин в 400-500 разів солодше цукру. Висока солодкість і низька вартість забезпечили його широке поширення в якості харчової добавки. Є його аналоги: СД-100 і СД-450.
Цикламати - солі циклогексиламін-N-сульфонової кислоти. В якості підсолоджувачів використовують тільки натрієву і кальцієву солі. Це білі кристалічні порошки, добре розчинні у воді. Мають гарну температурою, кислотної і лужної стійкістю. Ступінь солодощі цикламат становить 20-30 од.
Цикламати сприяють утворенню пухлин або можуть бути канцерогенами в присутності інших сполук, тому використання цих добавок було заборонено в США, Японії, Великобританії. Тим не менш, цикламати застосовують для підсолоджування продуктів приблизно в 40 країнах світу. Прийнятне добове споживання цикламату становить 11 мг на 1 кг маси тіла.
Ацесульфам К - представник гомологічного ряду оксатіацінондиоксидів. Білий кристалічний порошок, не гігроскопічний, стабільний при зберіганні. Розчинність препарату становить 270 г / л при 20 С, 1000 г / л при 100 ºС.
Водні розчини ацесульфама К характеризуються термо- і кислотостійкістю і вигідно відрізняються за цими показниками від сахарози. Харчові продукти, підсолоджені ацесульфамом К, можна піддавати стерилізації.
Наявні в даний час дані свідчать про відсутність будь-якого шкідливого впливу ацесульфама К на організм людини. Ацесульфам К дозволений для харчових продуктів у Великобританії, Ірландії, Німеччині, Бельгії, інших країнах Західної Європи, Азії та Америки.
Аспартам – метиловий ефір NLL-аспартил-L-фенілаланіну. Білий кристалічний порошок. Розчинність у воді обмежена при 20 ºС-1 г, при 50 ºС - 5 г на 100 мл. Підкислення середовища збільшує розчинність препарату. Він характеризується відносно невисокою стійкістю до впливу pH, температури, умов зберігання, що створює певні проблеми в технології його застосування.
Цукровий еквівалент аспартама становить 160-200 од. Має здатність підсилювати природний смак і аромат харчових продуктів, особливо цитрусових соків і напоїв. Будучи амінокислотою, аспартам повністю метаболізується: в організмі він розщеплюється протеолітичними ферментами на 2 амінокислоти, які беруть участь у побудові нових білків і сполук білкової природи. Комплексні гігієнічні та токсикологічні дослідження, показали нешкідливість аспартама для здоров'я людей.
Цукрозамінники за ступенем солодкості відрізняються від цукру незначно, виконуючи разом з тим його технологічні функції. Цукрозамінники не викликають карієсу і можуть використовуватися в харчуванні хворих на цукровий діабет. Замінники цукру часто використовуються в композиції один з одним, а також спільно з підсолоджувачами. При цьому виявляється ефект взаємного посилення (синергізму) солодкості, що дозволяє знизити дозування і підібрати оптимальні смакові достоїнства для конкретного продукту.
Солоні речовини (солезамінники). Мають важливе значення для людей, вимушених уникати споживання кухонної солі (хлориду натрію). Існує цілий ряд замінників, що представляють собою калієві, кальцієві, магнієві солі органічних і неорганічних кислот, солоних на смак, але не містять натрію. Норми споживання на солезамінники не встановлені. Замінники солі, як і цукру, використовують головним чином в дієтичних і лікувально-профілактичних продуктах харчування. Багато солезамінників не володіють рядом технологічних і інших властивостей, характерних для кухонної солі, зокрема, не проявляють консервуючого ефекту, вологозв’язуючої здатності тощо.
Регулятори кислотності (кислоти, підкислювачі).
Вони використовуються для додання харчовому продукту кислого смаку при pH середовища менше 4,5. Інтенсивність, різні відтінки і тривалість кислого смаку залежать від виду кислоти та особливостей хімічного складу харчової системи.
Серед кислот, регуляторів кислотності найбільшого поширення набули: оцтова, молочна, лимонна, яблучна, винна, янтарна, адицінова, фумарова, фосфорна, сірчана і соляна, а також глюконо-дельта-лактон. Використання даної групи харчових добавок регламентується не в гігієнічному відношенні, а технічною документацією (ТУ і ТІ) на конкретні види харчової продукції.
Оцтова кислота. Отримують шляхом оцтовокислого бродіння. Товарний випуск - у вигляді есенції, яка містить 70-80% оцтової кислоти. Для харчових цілей дозволені наступні солі оцтової кислоти: ацетати калію, натрію, кальцію, амонію. Оцтова кислота і її солі використовуються, як правило, при виробництві овочевих консервів і маринованих продуктів.
Молочна кислота. Є продуктом молочнокислого бродіння цукрів, на чому ґрунтується її виробництво. Комерційні форми випуску - 40%-ий розчин і концентрат. Сама кислота і її солі (лактати натрію, калію, кальцію, магнію, амонію) використовуються окремо або в комбінаціях при виробництві безалкогольних напоїв, кондитерських виробів, кисломолочних продуктів.
Лимонна кислота. Виготовляється шляхом лимоннокислого бродіння цукрів. В якості регуляторів pH використовують її солі-цитрати натрію, калію, кальцію, магнію, амонію - в різних комбінаціях, в тому числі з лимонною кислотою.
Широке використання лимонної кислоти в технології кондитерських, рибних виробів та безалкогольних напоїв обумовлено її м'яким смаком, відсутністю подразнюючої дії на слизову оболонку шлунково-кишкового тракту.
Яблучна кислота. Промислове виробництво засноване на синтезі з малеїнової кислоти. Остання є токсичною сполукою, тому критерієм гігієнічної безпеки синтезованої яблучної кислоти є залишковий вміст в ній малеїнової кислоти.
Яблучна кислота і її солі – малати амонію, натрію, калію і кальцію – володіють менш кислим смаком в порівнянні з лимонної та винної, що визначає їх вибіркове застосування в кондитерському і пивобезалкогольному виробництві.
Винна кислота – продукт переробки винних дріжджів, винного каменю, інших відходів виноробства. Не приймає участі в обмінних процесах організму людини. Під впливом бактерій кишечника руйнується близько 80% надійшла в організм винної кислоти.
Янтарна кислота – побічний продукт при виробництві адипінової кислоти, отримують також з відходів бурштину. Солі янтарної кислоти-сукцинат натрію, калію і кальцію. Різні їх поєднання використовують у виробництві порошкоподібних сумішей для безалкогольних напоїв, концентратів супів і бульйонів тощо.
Адипінова кислота. Промислове виробництво засноване на двохстадійному окисленні циклогексану.
Солі адипінової кислоти-адипінат натрію, калію і амонію-застосовуються в якості регуляторів кислотності при виготовленні сухих десертів і напоїв, начинок і різних інгредієнтів для хлібобулочних та борошняних кондитерських виробів.
Фумарова кислота широко поширена в природі в якості метаболіту багатьох рослин і грибів. Фумарову кислоту та її солі-фумарати - використовують в якості замінників лимонної та винної кислот як більш дешеві.
Ортофосфорна кислота в якості природного інгредієнта міститься в багатьох продуктах харчування у вільному вигляді та у вигляді солей - фосфатів калію, кальцію. Фосфорна кислота і її солі застосовуються у виробництві продуктів, безалкогольних напоїв, кондитерських виробів.
Харчові барвники
Барвники додаються до харчових продуктів для відновлення природного забарвлення, втраченого в процесі обробки або зберігання, підвищення інтенсивності природного забарвлення і фарбування безбарвних продуктів (наприклад, безалкогольних напоїв, мороженого, кондитерських виробів), а також для додання продуктам привабливого вигляду і колірної різноманітності.
Основні групи харчових барвників:
суміші барвників;
синтетичні індивідуальні барвники;
натуральні барвники;
синтетичні.
Синтетичні харчові барвники, на відміну від натуральних, не володіють біологічною активністю і не містять смакових речовин. При цьому вони володіють значними технологічними перевагами в порівнянні з натуральними: менш чутливі до умов технологічної переробки і зберігання; термостійкі; дають яскраві, досить стабільні, кольори; добре розчинні у воді. Інтенсивність забарвлення залежить від дозування розчину. Стабільність і інтенсивність забарвлення залежать також від жирності, ступеня «збитості продукту», вмісту спирту і редукуючих цукрів, використання мезофільних кисломолочних заквасок, мікробіологічних показників.
Тартразин
Колір водного розчину - жовтий. Області застосування: кондитерські вироби, алкогольні і безалкогольні напої, драже, морожене, макарони, молочні вироби, сирі, соуси і кетчупи, пюре, джеми, ліки, миючі засоби.
Понсо 4R
Колір водного розчину: червоний. Області застосування: алкогольні і безалкогольні напої, пудинги, десерти, фруктові консерви, рибо- і м'ясопродукти, кондитерські вироби, морозиво, макарони, молочні вироби, ковбасні вироби і напівфабрикати фаршів, соуси і кетчупи, косметика, фармацевтика, миючі засоби.
Хиноліновий жовтий
Колір водного розчину: лимонно-жовтий. Області застосування: кондитерські і хлібобулочні вироби; алкогольні і безалкогольні напої; морозиво; макарони; драже; молочні, м'ясні і рибні продукти; сирі; соуси і кетчупи; пюре, джеми; косметика; фармацевтика; мийні і чистячі засоби.
Кармуазін (азорубін)
Колір водного розчину: малиново-червоний. Області застосування: ковбасні і кондитерські вироби, напівфабрикати фаршів, соуси і кетчупи, десерти, алкогольні і безалкогольні напої, морозиво, макарони, пудинги, консерви, молочні вироби, для фарбування лікарських і косметичних засобів
Чорний блискучий
Колір водного розчину: синьо-фіолетовий. Області застосування: кондитерські вироби, алкогольні і безалкогольні напої, морозиво, макарони, молочні вироби, ковбасні вироби і напівфабрикати фаршів, соуси і кетчупи, пюре, джеми, косметика, миючі засоби.
Синій блискучий
Колір водного розчину: синій. Області застосування: кондитерські вироби, алкогольні і безалкогольні напої, макарони, десерти, морозиво, молочні вироби, ковбасні вироби і напівфабрикати фаршів, соуси і кетчупи, пюре, джеми, драже, фармацевтика, косметична і миючі засоби.
Індігокармін
Колір водного розчину: синій. Області застосування: кондитерські вироби, алкогольні і безалкогольні напої, морозиво, макарони, молочні вироби, ковбасні вироби і напівфабрикати фаршів, соуси і кетчупи, пюре, джеми, десерти, фармацевтика, косметика.
Жовтий "Сонячний захід"
Колір водного розчину: помаранчевий. Області застосування: алкогольні і безалкогольні напої; кондитерські вироби, морозиво, рибопродукти, креветки, макарони, молочні вироби, сирі, соуси і кетчупи, пюре, джеми.
Натуральні
Натуральні барвники виділяють фізичними способами з рослинних і тваринних джерел. Іноді для поліпшення технологічних і споживацьких властивостей фарбувальні речовини піддають хімічній модифікації. Сировиною для натуральних харчових барвників можуть бути ягоди, квіти, листя, коренеплоди, відходи переробки рослинної сировини і т.д. Вміст фарбувальних речовин в натуральних барвниках і їх відтінок залежить від умов зростання рослин, часу збирання тощо.
Лукаротін (в-каротин)
Лукаротін 30 М - це 30% розчин в-каротина в харчових маслах. Додає продукту забарвлення від жовтого до оранжево-червоного. Лукаротін 30 М є цегляно-червоною маслянистою в'язкою дисперсією, навіть в малих концентраціях володіє сильною фарбувальною дією. Області використовування: плавлені сири, вершкове масло, соуси, маргарин, майонез, морозиво, супи, начинки з крему, кондитерські і хлібобулочні вироби, макарони, напої, біологічно активні добавки (БАД).
Аннато (екстракт зовнішнього шару насіння орлеанового дерева). Каротіноїд. Колір розчину - від оранжевого до червонувато-коричневого. Застосування - маргарини, сирі, десерти, морозиво, лікери, фармацевтика, косметика і ін.
Антоциани (енокрасители, антоцианіни, екстракт шкірки винограду, екстракт з чорної смородини). Одержують з шкірки винограду темних сортів, чорної смородини, чорної бузини, вишні, ожини, чорниці, чорноплідної горобини, сорго тощо. Колір – червоний, при зростанні pH міняється на блакитний, далі на зеленуватий. Застосування – кондитерські вироби, напої, молочні продукти, майонези, фруктові продукти, сирі, фармацевтика, косметика і ін.
Куркумін (екстракт куркуми, турмерик). Одержують з коренів куркуми. Колір порошку: оранжево-жовтий, жовто-коричневий. Застосування - майонези, соуси і салатні заправки, консерви, продукти переробки овочів, кондитерські вироби, напої, морозиво, гірчиця, сумішеві прянощі.
Буряковий червоний (бетанин). Колір - червоний. Одержують з коренів червоного буряка. Застосування - фруктові йогурти і інші молочні продукти, супи, соуси, жувальна гумка, десерти, морозиво, фармацевтика, косметика.
Кармін (кармінова кислота, екстракт кошенілі). Одержують з самок комах виду Dactylopius Coccus costa. Колір - червоний, темно-червоний. Застосування - напої, ковбаси, кондитерські вироби, десерти тощо.
Карамелевий колір (цукровий колір). Одержують шляхом контрольованого нагрівання глюкози, сахарози, фруктоза або декстрози. Колір - від темно-коричневого до майже чорного. Застосування - спиртні напої (простий цукровий колір спиртостійкий), соуси, десерти, кондитерські вироби і ін.
Солодовий екстракт. Одержують із смаженого ячмінного солоду. Колір - темно-коричневий. Застосування – у виробництві безалкогольних напоїв, пива, лікерів, кондитерських виробів, бісквітів, м'ясних продуктів, у випіканні хліба.
Вугілля (вугілля рослинне). Одержують термічною обробкою рослинної сировини (дерева, торфу, целюлози, шкаралупи горіхів і т.д.). Колір - чорний. Застосування - драже, сирні оболонки, у виробництві горілки і цукру, напоїв, сиропів.
Мідні комплекси хлорофілу. Одержують з рослин, трав, водоростей. Колір - від голубувато-зеленого до темно-зеленого. Застосування - овочеві і фруктові консерви, кондитерські вироби, супи, напої, сирі, желе, лікери.
Смакові речовини
Споживання смакових речовин розглядається сучасною наукою як один з оздоровлюючих чинників. Вони використовуються для підвищення активності травлення, оскільки під впливом смакових речовин значно активується секреція травних залоз різних відділів шлунково-кишкового тракту, підвищується ферментативна активність відокремлюваних соків, і як наслідок, поліпшуються процеси переварювання і засвоєння їжі. Смакові речовини. Забезпечуючи високі органолептичні властивості продуктів, сприяють також нормалізації і оздоровленню кишкової мікрофлори, внаслідок автоінтоксикація організму. В даний час це набуває особливого значення із-за розповсюдження дисбактеріозу, що посилюється, практично у всіх груп населення.
До смакових речовин відносять прянощі, підсилювачі смаку, підсолоджувачі, кухонна сіль, харчові кислоти і підлужнюючі сполуки.
Свіжі овочі, м'ясо, риба і інші продукти мають яскравий смак і аромат за рахунок вмісту в них нуклеотидів. В процесі зберігання і промислової переробки кількість нуклеотидів зменшується, що супроводжується втратою смаку і аромату продукту.
Підсилювач смаку і аромату глурінат посилює сприйняття смаку і запаху за рахунок впливу на смакові рецептори рота.
При додаванні в харчові продукти глурінат:
· посилює їх природні смакові властивості, ослаблені в процесі переробки і зберігання;
· маскує окремі негативні складові смаку і запаху;
· значно ушляхетнює смак продуктів;
· дозволяє понизити дозування ароматизаторів, що використовуються (присипок);
· знижує собівартість виробництва (до 7% залежно від виду продукту);
· пом'якшує смак горілки.
Особливості дії: глурінату створює приємне відчуття на губах, додає м'якість смаку овочів, м'яса, риби тощо. Гармонізує смак спецій як кожної окремо, так і суміші різних спецій між собою. Витримує стандартні умови термообробки.
Ароматизатори
Ароматизатори харчові -- це харчові добавки, які додають продуктам харчування необхідні смакові і ароматичні характеристики. Вони застосовуються в харчовій промисловості для відновлення або посилення органолептичних властивостей, оскільки запах і смак можуть бути загублений при зберіганні і виробництві продуктів.
Перевагами застосування ароматизаторів в порівнянні з рослинними видами сировини є мікробіологічна чистота, стабільність при зберіганні, тривалі терміни придатності, мінімальні витрати при зберіганні і транспортуванні, а також можливість точного, легко відтворного дозування.
Існують ароматизатори різного напряму: гастрономічний, молочно-вершковий, алкогольний, безалкогольний, ванільний, фруктово-ягідний, горіховий і шоколадно-кавовий і інші.
Натуральні ароматизатори витягуються з матеріалів рослинного або тваринного походження. Сухі порошки рослин (наприклад, часнику) одержують видаленням води з початкової подрібненої рослини або вичавленого соку шляхом розпиленості або сублімації. Виробництво харчових продуктів з використанням тільки натуральних ароматизаторів обмежено через високу вартість початкової сировини, через обмеженість сировинних ресурсів. Натуральні ароматизатори мають недостатньо стабільний аромат.
Ідентичні натуральним ароматизатори по складу основних ароматичних компонентів і їх хімічній структурі повністю відповідають натуральним. При цьому частина компонентів або всі одержують штучним шляхом. Для більшості ідентичних натуральним ароматизаторів характерна висока стабільність, інтенсивність і відносна дешевизна. Хімічним синтезом одержують, наприклад, ванілін. Він повністю відповідає ваніліну, що міститься в стручках ванілі, але на ароматизацію продукту ваніліну вимагається приблизно в 40 разів менше ніж дорогій натуральній ванілі.
Штучні ароматизатори містять щонайменше одну штучну речовину, якої в природі не існує. Його одержують хімічним синтезом. Штучні ароматизатори відрізняються високою стабільністю, інтенсивністю і дешевизною. Штучним ароматизатором, наприклад, є етилованілін.
Агрегатний стан: рідкі, порошкоподібні, пасти.
Області застосування: хлібобулочні вироби, масложирова промисловість, кондитерські вироби, алкогольні і безалкогольні напої, молочні продукти, морозиво, чіпси і снеки, концентрати, продукти швидкого приготування, м'ясопродукти, маргарини, соуси, майонези, йогурти, переробка риби, сухі напої тощо.
Сенсорний аналіз - це оцінка якості, що проведена експертами, у яких попередньо перевірили органи відчуття, зір, що гарантують точність і відтворення результатів.
Сенсорна оцінка порівняно з органолептичної, є об'єктивною. Сенсорна оцінка проводиться спеціально відібраними висококваліфікованими експертами. Її результати можуть бути об'єктивно репродуковані і статистично опрацьовані.
Сенсорний аналіз являє собою табличний стадійний процес: сприйняття, усвідомлення, фіксація, запам'ятовування, репродукція, оцінювання.
Сенсорна оцінка проводиться за допомогою органів почуттів людини - це найбільш поширений спосіб перевірки якості харчових продуктів. Сучасні методи лабораторного аналізу більш трудомісткий в порівнянні з органолептичними оцінкою, і дозволяють характеризувати загальні ознаки якості продуктів. Сенсорний контроль дозволяє оперативно і цілеспрямовано впливати на всі стадії харчових виробництв.
Справжні методичні вказівки розроблені на підставі нормативно-технічної та технологічної документації, досліджень в даній області, а також вітчизняного та зарубіжного досвіду оцінки якості харчових продуктів.
Методичні вказівки встановлюють порядок організації, проведення та оформлення результатів органолептичного аналізу продукції громадського харчування.
Методика проведення органолептичного аналізу продукції є обов'язковою і єдиною для використання безпосередньо; на харчових підприємствах, в тому числі службою контролю якості, для фахівців харчових лабораторій, що здійснюють контроль якості харчової продукції, а також для інших організацій, у тому числі територіальних органів Держстандарту, Держсаннагляду та правоохоронних органів.
Методика проведення органолептичного аналізу продукції встановлює основні вимоги до приміщення, приладам, що використовуються, до матеріалів і фахівцям.
Загальні положення
Органолептичний аналіз є дослідженням якості продукції за допомогою органів чуття - зору, нюху, смаку, дотику (сенсорний аналіз).
На харчових підприємствах харчування органолептичний метод контролю якості продуктів використовується при систематичній перевірці їх якості службою контролю якості, а також при лабораторному дослідженні якості продукції.
При дотриманні науково-обґрунтованих правил результати органолептичної оцінки якості продукції за точністю і відтворюваності рівноцінні результатами, отриманими при використанні інструментальних методів контролю.
Органолептичний метод контролю дозволяє швидко і просто оцінити якість сировини, напівфабрикатів і кулінарної продукції, знайти порушення рецептури, технології приготування та оформлення страв, що в свою чергу дає можливість вжити заходів до оперативного усунення знайдених недоліків.
Точність, відтворюваність і можливість порівняння результатів органолептичного аналізу залежать від виконання певних вимог, а саме:
• порядку і умов проведення аналізу;
• кваліфікації та навички фахівців (оцінювачів);
• системи оцінки результатів аналізу.
Вибір показників якості при органолептичному аналізі залежить від виду продукції та її особливостей. Основними показниками кулінарної продукції є: зовнішній вигляд, колір, запах, консистенція, смак.
Зовнішній вигляд - комплексний показник, який характеризує загальне зорове враження від страви (вироби), включає ряд таких одиничних показників, як форма, стан поверхні, однорідність за розміром, якість оформлення тощо.
Колір (забарвлення) - показник зовнішнього вигляду, що буде характеризувати враження, викликане відображеним світловим променем видимого кольору.
Запах - показник якості, який визначається за допомогою органів нюху. Запах є відчуттям, що виникає при порушенні рецепторів нюху, розташованих у верхній частині носових порожнин. Інтенсивність запаху залежить від кількості летких речовин, що виділяються з продуктів, і їх хімічної природи.
Консистенція - показник якості страв і кулінарних виробів, який характеризує суму властивостей продукту, відтворюваних зорово, дотичне, аналізаторами пальців рук, шкірою і чутливими м'язами рота.
При оцінці "консистенції" визначають агрегатний стан продукту (рідке, тверде тощо), ступінь його однорідності (однорідна, пластівчасту, сирна), механічні властивості (крихкість, в'язкість, пружність, пластичність).
Консистенція різних груп страв і виробів характеризується звичайно кількома словесними визначеннями. Наприклад, консистенція продукту - однорідна, пишна, пухка тощо.
Смак - найважливіший показник якості харчової продукції, що робить вирішальний вплив на оцінку її якості.
Смак обумовлюється відчуттями, що виникають при порушенні смакових рецепторів, розташованих у смакових сосках слизової оболонки мови.
Смак викликають речовини, розчинні у воді або слині. На смакові відчуття впливають консистенція і запах страв і виробів.
Комплексне враження власне смаку, а також запаху і дотику при розподілі продукту в порожнині рота характеризує його смакоту.
При оцінці смаку характеризують його якісні ознаки (гіркий, кислий, солодкий, солоний смак) і інтенсивність.
Крім перерахованих основних показників якості харчової продукції, для деяких груп виробів вводять додаткові показники: прозорість, вид на розрізі, забарвлення кірки і стан м'якушки тощо.
Умови проведення органолептичного аналізу
При проведенні органолептичного аналізу якості продукції громадського харчування необхідно дотримуватися певних вимог, у тому числі: до приміщення, приладів і матеріалів та фахівців у галузі органолептичного аналізу.
Вимоги до приміщення
У лабораторних умовах органолептичний аналіз слід проводити в спеціально обладнаному приміщенні, яке має забезпечити оптимальні умови для аналізу, в тому числі:
• середня площа приміщення повинна становити 13-20 м2 (залежно від кількості одночасно працюючих оцінювачів);
• мати постійну температуру +18-20 ° С і відносну вологість повітря - 70-75%, оскільки вразливість органів смаку знижується при температурі вище З6 ° С щодо кислого і гіркого смаків і при температурі нижче 15 ° С щодо солоного смаку;
• бути ізольованим від сторонніх запахів, які можуть проникнути з сусідніх приміщень і зовні, а також від шуму та інших факторів, що відволікають увагу оцінювача при проведенні органолептичного аналізу.
Приміщення в міру можливості повинно бути розташоване в північній стороні будівлі. Приміщення має бути добре і рівномірно освітлено; освітлення може бути природним і штучним. Штучне світло не повинен змінювати натуральну забарвлення продукту, що особливо важливо при виявленні відмінностей у відтінках кольору. Незалежно від денного світла приміщення повинно мати стельове люмінесцентне освітлення, що забезпечує хорошу освітленість в межах 100-200 люкс.
Для забезпечення рівномірного, розсіяного світла стіни повинні бути білого, кремового або світло-сірого кольору.
На підприємствах громадського харчування для проведення органолептичного аналізу слід використовувати кімнату (кабінет) начальника цеху (зав. виробництвом), кімнату персоналу або в окремих випадках - холодний цех.
Необхідні прилади та матеріали
Для проведення органолептичного аналізу необхідно використовувати: кухарську голку, ложки з нержавіючої сталі для відбору проб рідких продуктів; ножі, виделки з нержавіючої сталі для відбору проб продуктів з щільною консистенцією; чайник з окропом для ополіскування приладів; тарілки або блюда для відбору проб; черпаки для відбору проб з котлів; стакани з холодним чаєм (чорним, байховий) або водою; хліб пшеничний з борошна вищого, 1-го чи 2-го сортів; блокнот і олівець для записів.
Вимоги до фахівців
Сенсорний аналіз продукції громадського харчування повинні здійснювати професійно підготовлені фахівці, що мають певні навички, які знають методику проведення органолептичного аналізу і систему оцінки якості, у тому числі фахівці харчових лабораторій і працівники харчових підприємств, працівники служби контролю якості.
Харчова цінність - загальне поняття, що включає енергоцінність продукту, вміст у ньому харчових речовин і ступінь їх засвоєння організмом, органолептичні якості, доброякісність (нешкідливість).
Харчова цінність передусім характеризується хімічним складом харчового продукту з урахуванням споживання його у загальноприйнятій кількості.
Біологічна цінність продукту характеризується вмістом в ньому усіх незамінних компонентів: насамперед незамінних амінокислот, ПНЖК, вітамінів, мікро- і макроелементів.
Енергетична цінність - кількість енергії (кДж, ккал), що звільняється в організмі внаслідок біохімічного окислення харчових речовин.
Розглянемо питання на прикладі молочної промисловості.
Харчова і біологічна цінність молока.
Білки - найбільш біологічно цінний компонент молока.
Білки молока володіють ліпотропними властивостями, регулюючи жировий обмін, підвищують збалансованість їжі і засвоєння інших білків.
Молочний жир є джерелом енергії для біохімічних процесів в організмі.
Молочний цукор (лактоза) є джерелом енергії для біохімічних процесів в організмі, сприяє засвоєнню кальцію, фосфору, магнію, барію.
Мінеральні речовини молока грають значну роль у пластичних процесах формування нових клітин тканин, ферментів, вітамінів, гормонів, а також у мінеральному обміні речовин організму.
Біологічна цінність молока доповнюється наявністю майже всього комплексу відомих і необхідних для організму людини вітамінів, вміст яких змінюється в залежності від раціону годівлі тварин; як правило, підвищено в літній період при утриманні худоби на зелених пасовищах.
1 л молока задовольняє добову потребу дорослої людини у тваринному жирі, кальції, фосфорі; на 53% - у тваринному білку; на 35%—біологічно активних незамінних жирних кислотах і у вітамінах А, С, тіаміні; на 12,6% - в. фосфоліпідах і на 26% - в енергії. Енергетична цінність молока складає 2720• 103 Дж/кг.
Наявність усіх компонентів в оптимальному сполученні і легкозасвоюваній формі робить молоко винятково цінним, незамінним продуктом для дієтичного і лікувального харчування, особливо при шлунково-кишкових захворюваннях, хворобі серця і кровоносних судин, печінки, нирок, цукровому діабеті, ожирінні, гострих гастритах. Воно повинно щодня споживатися як частина збалансованої дієти для підтримки тонусу і як чинник збільшення тривалості життя.
Виняткове значення молоко має в харчуванні дітей, особливо в перший період їхнього життя. У оболонковому білку жирових кульок міститься значна кількість фосфоліпідів, аргініну і треоніну - амінокислот, що нормалізують процеси росту і розвитку організму. Молоко є основним джерелом легкозасвоюваних фосфору і кальцію для побудови кісткових тканин.
Біологічна цінність молока доповнюється тим, що воно сприяє створенню кислого середовища в кишковому тракті і придушенню розвитку гнильної мікрофлори. Тому молоко і молочні продукти також широко використовуються як лікувальний засіб при інтоксикації організму отруйними продуктами гнильної мікрофлори.
Добова норма споживання молока для дорослої людини - 0,5 л, для дитини - 1 л.
Енергетична цінність визначається кількістю енергії, яку дають харчові речовини продукту: білки, жири, засвоювані вуглеводи, органічні кислоти. Біологічна цінність відображає перш за все якість білків у продукті, їх амінокислотний склад, перетравність і засвоюваність організмом. У більш широкому сенсі в це поняття включають вміст у продукті інших життєво важливих речовин (вітаміни, мікроелементи, незамінні жирні кислоти).
Енергетична цінність молока. При вживанні 1 л молока задовольняється добова потреба дорослої людини в жирі, кальції, фосфорі, на 53% - потреба в білку, на 35% - у вітамінах А, С і тіаміні, на 26% - в енергії. Енергетична цінність 1 л сирого молока становить близько 65 ккал.
Розглянемо на прикладі молочної сировини.
Сьогодні понад 50% сировини не відповідає вимогам переробників. Причини цього найчастіше криються у важкому фінансово-економічному становищі господарств, багато з яких не в змозі обслуговувати доїльного обладнання на належному рівні, своєчасно замінювати застаріле, не мають коштів на купівлю ветеринарних препаратів для лікування і профілактики маститів.
Між тим в сучасних умовах переробники розраховуються за продукцію з урахуванням її якості. При цьому на молокозаводах нерідкі спірні ситуації через розбіжності з оцінки якості молока.
Молоко потрапляє до споживача по ланцюжку: господарство - переробка - прилавок. І хоча якість продукту на кінцевому етапі залежить від налагодженої професійної роботи кожної ланки, все ж головна ланка в цьому ланцюжку - господарство. Необхідність створення оптимальних умов для виробництва високоякісної продукції, починаючи з ферми, диктується тим, що молоко дуже нестабільна за своїми хімічними і фізичними показниками біологічна рідина. І робота з поліпшення якості цього продукту не має сенсу після того, як він зроблений. Насамперед корисні властивості молока визначаються рівнем і типом годівлі корів. Не дарма кажуть: «Молоко у корови на язиці». Встановлено, що корова з надоєм 2500 кг на рік за лактацію виділяє з молоком близько 100 кг жиру, 85 кг білка, 125 кг молочного цукру, 17 кг мінеральних солей - всього близько 320 кг сухих речовин. У високопродуктивних корів, що відрізняються підвищеною інтенсивністю обміну речовин, маса сухих речовин, виділених за лактацію, часто перевищує їх власну. Недостатнє годування в першу чергу відбивається на величині надою. У цей час жирність молока короткочасно може бути підвищеною, але подальший недокорм призведе до її зниження.
Раціони корів, як відомо, повинні бути збалансовані за основними показниками. Недолік або надлишок хоча б одного елемента годування може серйозно відбитися на здоров'ї і продуктивності тварин. Наприклад, недостатнє білкове харчування призводить до зниження вмісту жиру і білка в молоці. Перегодовування білковими кормами пригнічує процеси бродіння в рубці жуйних. У ньому знижується утворення оцтової кислоти, що вважається «попередником» молочного жиру. Крім того, в організмі тварин тривале білкове перегодовування викликає отруєння, атонію, затримання посліду. У гонитві за молоком у господарствах часом забувають про грамотне годуванні сухостійних корів. Нерідкі випадки, коли використовують неякісні корми, що загрожує важкими наслідками для здоров’я тварин. Наприклад, барда і кислі корми призводять до абортів і підвищенню кислотності молозива до 130 ° Т, в результаті чого спостерігаються відмінки диспепсія телят.
При проведенні експерименту в ряді господарств України найкраще за вмістом соматичних клітин та рівнем бактеріального обсіменіння молоко дали корови, яких утримували безприв'язно і доїли в доїльних залах на установці типу «Ялинка». Продукція, отримана на фермі з прив'язним змістом, де тварин доїли в молокопровід на установці типу «Даугава», поступалася за якістю. Незалежно від способу доїння корів, технологічні властивості молока, призначеного для отримання масла, виявились вище при пасовищному утриманні корів.
Чим протяжніший молокопровід, тим більше виявляються втрати. Найбільш сильний вплив, що веде до ліполізу молочного жиру, надають перекачують насоси, зберігання молока в танку-охолоджувачі і, меншою мірою, проходження по молокопроводу. Віддаючи перевагу доїльним залам, слід пам'ятати, що їх висока ефективність досягається в стадах, добре відселекціонованих за технологічними властивостями вим’я. Якщо цього немає, втрати молока можуть скласти не менше 10%.
Важливий показник якості молока - кислотність. Вона може підвищуватися від похибок в годівлі, в тому числі від дачі недоброякісного силосу або його збитків в раціоні, через порушення фосфорно-кальцієвого та білкового обміну тварин, а також у перші дні після отелення. Влітку причиною підвищення кислотності молока може стати використання болотистих пасовищ. Підвищується цей показник і при нестачі в кормі кухонної солі. А знижується (до 6-8 ° Т) при захворюваннях корів маститом, розведенні молока водою, в останні дні лактації тварин. Досить стабільний показник молока - його густина (маса при 20 ° С, укладена в одиниці об'єму).
Густина, яка обумовлюється наявністю в молоці сухих речовин, визначають не раніше ніж через 2 години після доїння. За цей час випаровуються гази з парного молока.
Білки, вуглеводи і солі підвищують густину, а жир знижує. Зниження густини спостерігається у разі різкого погіршення годівлі, а також при фальсифікації молока.
Бактеріальна забрудненість молока найбільш точно відображає санітарні умови його отримання. Тут багато що залежить від чистоти вим’я корови і прилеглих до нього шкірних покривів, а також стерильності доїльних апаратів. Бактеріальна забрудненість молока може збільшитися до 19% при його охолодженні і на 44-45% при перекачуванні і транспортуванні. Чи не пізніше 2 годин після доїння молоко треба охолодити до температури 4 ± 2 ° С. При цьому зберігають його не більше 24 годин. При здачі молока на переробку його температура не повинна бути не вище 10 ° С. Це підтримує бактеріальну стабільність продукту до 10 годин, а при охолодженні до 4-6 ° С - понад 24 годин. Неохолоджене молоко останнього удою, як відомо, не можна змішувати з охолодженим, оскільки при цьому порушується бактерицидна фаза молока і підвищується біохімічна активність мікроорганізмів. Однак не слід охолодження приймати за фактор, що відновлює якість. Важливо врахувати, що при цьому тільки затримується зростання вже наявних в молоці бактерій. Якщо їх вже міститься в продукті більше 500 тис./см3, не можна очікувати, що після охолодження його приймуть I ґатунком. Тому ефект від охолодження молока буде тільки у випадку, якщо воно спочатку відповідає високій якості.
Молочна продуктивність корів при маститах може знизитися на 40%. Інший важливий показник якості молока - вміст у ньому соматичних клітин. Це клітини циліндричного, плоского і кубічного епітелію молочної залози, лейкоцити, еритроцити. У молоці навіть від здорової корови завжди містяться соматичні клітини, які відокремилися з секреторною частини вим’я. Однак при запальному процесі в молочній залозі (маститі) лейкоцити, згідно клітинної теорії запалення, створеної Мечниковим, починають процес фагоцитозу. У результаті посиленої міграції лейкоцитів в осередок запалення їх кількість, а отже, і загальне число соматичних клітин в молоці збільшується. Підвищений вміст соматичних клітин у молоці спостерігається в перші дні після отелення, перед запуском, під час тічки і в період захворювань тварини. Тому треба застосовувати всі необхідні заходи, щоб виключити з отриманої продукції домішка такого молока. Зниження якості незбираного молока в цьому випадку особливо помітно відбивається при виготовленні кисломолочних продуктів і сиру.
Харчові продукти віддзеркалюють стан навколишнього середовища. Останнім часом внаслідок інтенсивного розвитку промисловості та транспорту, хімізації сільського господарства забруднення навколишнього середовища досягло критичного рівня. Більшість території України забруднено іонами важких металів через надмірні викиди промислових підприємств та радіонуклідами після аварії на Чорнобильській АЕС. Ці елементи являють собою неабияку небезпеку для здоров'я людей, особливо дітей. Так, рівень забрудненості радіонуклідами харчових продуктів у порівнянні із 60-ми роками ХХ ст. зріс в 5-20 разів; за останні п'ять-десять років рівень забрудненості нітратами та продуктами їх розпаду збільшився майже в п'ять разів.
Відомо, до 70 % шкідливих речовин людина отримує через харчові продукти та воду, тому забезпечення споживачів доброякісними продуктами сприяє значному покращанню здоров'я населення, збереженню його генофонду.
Серед найнебезпечніших речовин, що потрапляють у харчові продукти внаслідок різноманітних порушень виробничої діяльності людини, виділяють такі: солі важких металів та миш'як (свинець, ртуть, кадмій, миш'як тощо); пестициди (фосфорорганічні і хлорорганічні сполуки); нітрати, нітрити; радіоактивні ізотопи (цезій, стронцій); мікотоксини (афлатоксин В1, М1, патулін, охратоксини тощо); антибіотики; залишки мийних та дезінфікувальних засобів.
Багато з цих речовин змінюють природні властивості харчової сировини, що призводить до порушень технологічних процесів при виробництві харчових продуктів. Як наслідок, вміст сторонніх речовин у харчовій сировині знижує якість і харчову цінність продуктів харчування.
Маючи на меті виробництво безпечних харчових продуктів необхідно знати шляхи контамінації продовольчої сировини та готової продукції шкідливими речовинами та загальні принципи профілактики.
До засобів профілактики відносяться:
хімічні - охорона організму людини, зниження рівнів забруднення довкілля, зниження рівнів міграції сторонніх речовин у рослини, виключення із раціону найбільш забруднених продуктів, розроблення і використання технологічних заходів очистки харчових продуктів;
біологічні - підвищення стійкості організму, раціональне харчування, зниження всмоктування, прискорення виведення, корекція метаболічних порушень, стимуляція функцій окремих органів і систем.
Промислові підприємства своїми стічними водами забруднюють водні басейни, сотні гектари родючих земель залишаються не використаними, внаслідок чого не одержано багато сільськогосподарської сировини, придатної для харчової та переробної промисловості.
Теплові електростанції, заводи, фабрики викидають в атмосферу тони шкідливих газів. Вміст токсичних речовин у вихлопних газах автомобілів значно перевищує загальноприйняті норми. Ось таким повітрям змушені дихати люди, тварини, рослини. Недбайливе ставлення до землі, води, біосфери в цілому призвело до того, що рослинний і тваринний світ став також небезпечним для людини.
У організм людини з їжею і напоями надходить до 80 % шкідливих речовин. До них належать сполуки, що утворилися в процесі технологічної та кулінарної обробки, харчові добавки, а також побічні забруднювачі. Останні діляться на дві основні групи:
екзогенні та ендогенні.
До екзогенних належать сполуки, які потрапили в харчові продукти із зовнішнього середовища. Наприклад, у рослинну продукцію – внаслідок застосування понаднормативних доз мінеральних добрив, пестицидів; у тваринницьку – стимуляторів росту тварин, антибіотиків. До цієї ж групи належать екстракти тари, технологічного обладнання, рештки дезінфекційних або мийних засобів, промислових відходів тощо.
До другої групи відносять ендогенні речовини, що утворюються у сировині й продукції під дією хімічних і фізичних факторів, а також внаслідок взаємодії складових частин та екзогенних речовин.
Основними шляхами забруднення сировини та харчових продуктів є:
аерогенний (безпосередньо або опосередковано через ґрунт) - осадження або вимивання опадами атмосферних викидів;
гідрогенний (через ґрунт) - використання стічних вод або забруднених поверхневих вод з метою зрошення сільськогосподарських угідь;
ґрунтовий - вирощування сільськогосподарських культур на забруднених ґрунтах;
технологічний - використання хімічних засобів захисту рослин, антибіотиків, харчових добавок і консервантів у виробництві продовольчої сировини і продуктів харчування;
контактний - міграція хімічних речовин із тари і пакувальних матеріалів у продукти харчування.
Промислові викиди хімічних та радіоактивних відходів у навколишнє середовище спричиняють забруднення харчових продуктів; неправильне застосування пестицидів та хімічних добрив; використання недосконалої технології та обладнання при виробництві харчових продуктів і, як наслідок, потрапляння шкідливих домішок у кінцевий продукт або утворення шкідливих речовин під час виробничого процесу.
Забруднення харчових продуктів промислового походження – це складні органічні й металоорганічні речовини, які являють собою побічні продукти промислових, хімічних та інших процесів. У інших випадках шкідливі речовини з’являються внаслідок комплексної діяльності людини.
Забруднення, що потрапляють із навколишнього середовища, мають різну хімічну структуру. За фізичними властивостями – це стабільні та стійкі у навколишньому середовищі сполуки, які мають здатність до біокумуляції.
У деяких промислових районах поширені такі канцерогенні речовини як багатоядерні ароматичні вуглеводні, антроцен, фенантрон, бензантрацен, пірен, бензопірен та інші сполуки з конденсованими циклами. Вони є в повітрі, воді, коптильному димі, вихлопних газах. Хоча ці речовини мають різну канцерогенну активність, проте необхідно повсякденно аналізувати продукцію на наявність у ній багатоядерних ароматичних вуглеводів.
При зберіганні сировини, технологічній її обробці утворюються багато шкідливих сполук. Під час виробництва харчових продуктів використовують різні консерванти, барвники, підсолоджувачі, що не завжди корисні для людини. А при приєднанні до них забруднювачів харчових продуктів – загроза для здоров’я людини збільшується.
Чужорідні забруднювачі, які потрапляють у людський організм з продуктами харчування високотоксичні. До них відносять:
металеві забруднення (ртуть, свинець, олово, цинк, мідь тощо);
радіонукліди;
пестициди;
нітрати, нітрити;
діоксини;
метаболіти мікроорганізмів, які розвиваються у харчових продуктах.
Розглянемо на прикладі м’ясної промисловості.
У промисловій практиці м'ясокомбінатів використовують такі способи холодильної обробки:
охолодження і зберігання охолодженого м'яса і м'ясопродуктів при температурах вище кріоскопічних, але близьких до них;
заморожування і зберігання замороженого м'яса і м'ясопродуктів при температурах значно нижче кріоскопічних;
розморожування м'яса з підвищенням температури в товщі стегнової частини напівтуші не нижче 1 ºС в регламентованих умовах.
Охолодження - теплофізичний процес відібрання тваринного тепла, зниження температури м'яса до нижньої межі, в межах якої вода знаходиться в рідкому стані, тобто в доступній для мікроорганізмів формі (мається на увазі зниження температури м'яса від 36-37 ºС до 0-4 ºС в товщі стегнової частини напівтуш).
Мета охолодження - гальмування розвитку мікроорганізмів за рахунок зниження температури м'яса і створення на його поверхні скоринки підсихання, яка ускладнює розвиток мікробів на поверхні і їх проникнення в товщу м'яса.
Найбільш широко в промисловій практиці використовується повітряне охолодження м'яса при блізкріоскопіческіх температурах (0-4 ºС). Тривалість повітряного охолодження можна знизити за рахунок зниження температури повітря та збільшення швидкості його руху (до 3-4 м / сек). Залежно від параметрів охолодження розрізняють одностадійний повільний, прискорений і швидкий способи, а також двохстадійний швидкий і надшвидкий способи повітряного охолодження. При цьому тривалість охолодження яловичої напівтуші може варіювати від 26-28 до 12-16 год. Зберігають охолоджене м'ясо при температурі 0-4 оС не більше 12-16 діб.
Заморожування - теплофізичний процес перетворення на лід міститься в м'ясі вологи в результаті відведення тепла при температурі нижче кріоскопічної. Замороженим вважається м'ясо, температура якого в товщі стегнової частини не вище мінус 8 ºС.
Мета заморожування - запобігання мікробного псування м'яса і підготовка його до тривалого низькотемпературного зберігання.
При визначенні умов заморожування виходять з завдань не тільки запобігання розмноження мікроорганізмів, але й попередження істотних змін властивостей продуктів внаслідок фізичних, фізико-хімічних і біохімічних процесів.
Заморожування та зберігання м'яса в замороженому стані здійснюється в інтервалі температур від мінус 12 до мінус 40 ºС. Верхня температурна межа обумовлена неможливістю розвитку мікроорганізмів при температурі мінус 12 ºС і нижче. Нижня температурна межа визначається технічною можливістю і економічною доцільністю отримання низьких температур у м'ясній промисловості.
Найбільш часто застосовується повітряне заморожування туш і напівтуш. Більш перспективним є блочне заморожування безкісткового м'яса в швидкоморозильних апаратах з використанням рідких тепловідвідних середовищ, що забезпечує інтенсивний тепловідвід і зниження тривалості заморожування.
|
Вид м’яса |
Температура повітря |
Граничні терміни зберігання, міс., не більше |
|
Яловичина в напівтушах |
-12 |
8 |
|
Свинина в напівтушах |
-12 |
3 |
Зміни м'яса при охолодженні і зберіганні в охолодженому вигляді
При охолодженні і зберіганні в охолодженому стані в м'ясі можуть протікати з достатньою інтенсивністю мікробіологічні, біохімічні та фізико-хімічні процеси. У результаті якість охолодженого м'яса і величина його втрат при охолодженні і зберіганні формуються під впливом цих взаємопов'язаних процесів.
Мікробіологічні процеси. Зниження температури м'яса до кріоскопічної (tкр = мінус 1,2 ºС) призводить до гальмування процесів життєдіяльності мікроорганізмів, до порушення обмінних процесів в мікробної клітці. У результаті цього розмноження термофільних мікроорганізмів припиняється, мезофільних сповільнюється. Психрофільні мікроорганізми продовжують розвиватися з меншою активністю. Найбільш стійкі до дії низьких позитивних температур психрофільні аероби (Рseudomonas). Таким чином, охолодження м'яса до температур (0-4 ºС), близьких до точки замерзання тканинної рідини, не виключає можливості мікробного псування м'яса. Глибина і інтенсивність цих змін залежать від властивостей м'ясної сировини та умов зберігання. Утворення слизу на поверхні м'яса при 0 ºС спостерігається через 20-30 діб зберігання, а при 16 ºС - на другу добу зберігання.
Як би правильно не здійснювалися процеси охолодження м'яса і подальшого його зберігання в охолодженому стані, настає момент, коли сировина стає непридатним в їжу через мікробного псування (гниття), тому терміни зберігання охолодженого м'яса обмежуються його мікробним псуванням.
У цьому зв'язку важливим практичним завданням є збільшення термінів зберігання м'яса в охолодженому стані. Для цього створюються заходи, спрямовані на придушення розвитку мікроорганізмів:
зниження первісної мікробного обсіменіння сировини;
швидке охолодження м'яса;
стабільність параметрів при зберіганні м'яса, щоб уникнути зволоження поверхні м'яса;
сортування м'яса за характером автолізу і контроль за термінами зберігання PSE і DFD м'яса;
регулярна санітарна обробка камер охолодження і зберігання м'яса;
використання плівкоутворюючих покриттів, парогазонепроніцаемих пакувальних матеріалів;
зберігання упакованого м'яса в регульованому газовому середовищі;
озонування та ультрафіолетове опромінення холодильних камер тощо.
Біохімічні зміни. При охолодженні і зберіганні м'яса тривають автолітичних ферментативні процеси, що почалися відразу після забою тварини. Інтенсивність і глибина автолітичних змін м'яса залежать від умов охолодження і тривалості зберігання м'яса.
Встановлено, що темп охолодження м'яса визначає не тільки інтенсивність автолітичних змін сировини, а й впливає на характер автолізу білкових систем. При швидкому охолодженні яловичини, баранини, м'яса птиці спостерігається явище холодового скорочення м'язів, що супроводжується наростанням жорсткості м'яса, мало що усувається при подальшому дозріванні в процесі зберігання м'яса. Змінюється стан міофібрил, прискорюється розпад АТФ, утворення актоміозинового комплексу, йде скорочення м'язових волокон, змінюється консистенція м'яса. Відзначено, що якщо при охолодженні яловичини температура м'яса знижується до 10-11 ºС швидше, ніж величина рН змінюється до 6,2, то настає різке скорочення м'язів. Для свинини подібне явище не спостерігається, так як темп охолодження нижче за рахунок наявності шару шпигу, що знижує тепловіддачу від сировини до повітря.
Для попередження різкого скорочення необхідно знизити запаси глікогену й АТФ до охолодження. Найбільш раціональним прийомом може служити електростимуляція туш в забійному цеху.
При низькому темпі охолодження (повільне охолодження) можлива поява такого виду псування м'яса як загар. Під загаром розуміють процес, що відбувається під впливом тканинних ферментів, який слід розглядати як атипово протікає автоліз. Загар виникає при охолодженні м'яса в умовах повільного тепловідведення, обумовленого перевантаженням камер, підвищеною температурою охолоджуючого повітря і його недостатньою циркуляцією. Особливо велика ймовірність загару для туш з добре розвиненою жировою тканиною, яка гальмує теплообмінні процеси і газообмін з навколишнім середовищем. Безпосередньою причиною загару є швидке накопичення кислих продуктів анаеробного гліколізу, обумовлене високою активністю тканинних ферментів.
Ознаки загару схожі з ознаками гнильного розкладу. М'ясо в глибоких шарах набуває неприємного кисло-тухлий запах, непомірно м'яку консистенцію, мідно-червоне або жовто-коричневе забарвлення; реакція середовища - кисла.
Придатність м'яса із загаром для переробки залежить від ступеня його розвитку. Для визначення придатності м'яса із загаром його нарізають на смужки і провітрюють в холодильній камері. Якщо через 24 години витримки неприємний запах не зникає, м'ясо не придатне для переробки і споживання.
При слабовираженому загарі м'ясо використовують для виготовлення варених і ліверних ковбас.
Хімічні зміни за рахунок взаємодії з киснем повітря. У процесі охолодження починаються і при зберіганні виявляються наслідки взаємодії пігменту м'яса з киснем повітря.
При збільшенні кількості метміоглобіну до 70% від загальної кількості пігментів у м'ясі його забарвлення стає сіро-коричневим.
Починаються процеси окислення ліпідів, але вони не заходять глибоко внаслідок обмежених термінів зберігання охолодженого м'яса.
Фізичні зміни, викликані тепло-і масообміном з навколишнім середовищем. Внаслідок цих змін в процесі охолодження і зберігання відбувається зниження маси м'яса за рахунок випаровування вологи з поверхні в навколишнє середовище, формується так звана усушка. Величина усушки залежить від властивостей сировини (виду м'яса, категорії вгодованості, маси, площі поверхні) і умов охолодження і зберігання (спосіб охолодження, температура і швидкість руху повітря). У середньому при охолодженні величина усушки становить близько 1-2% від маси м'яса, що надходить на охолодження.
Боротьба з усиханням - резерв зниження втрат м'ясної сировини. Шляхи зниження усушки м'яса при охолодженні і зберіганні м'яса:
зниження тривалості охолодження м'яса;
підвищення відносної вологості повітря на початковому етапі охолодження до 95-98% з подальшим зниженням до 90-92% для утворення скоринки підсихання;
використання парогазонепроникних пакувальних матеріалів для упаковки м'яса (знижує усушку в кілька разів);
використання харчових самоформуючихся покриттів (знижує усушку на 20%).
Зміни м'яса при заморожуванні і зберіганні в замороженому вигляді
При заморожуванні м'яса в ньому відбуваються фізичні, гістологічні, колоїдно-хімічні, біохімічні та біологічні зміни, що мають важливе значення для його якості.
З усіх процесів, що протікають при заморожуванні м'яса кардинальним, визначальним все інші зміни, є процес кристалоутворення - вимерзання вологи в м'ясі.
Кристалутворення. При досягненні кріоскопічної температури (tкр = -0,6…-1,2 ºС для м'ясної сировини) починається вимерзання води тканинної рідини. У результаті в рідкій фазі зростає концентрація розчинених речовин, що призводить до зниження кріоскопічної температури.
Основна маса вологи в м'ясі (близько 80%) вимерзає в інтервалі температур мінус 2-8 ºС. Але навіть при мінус 30 ºС в м'ясі залишається частина незамерзлою вологи (8-12%).
Кількість вимерзлої вологи залежить від умов заморожування, загального вмісту вологи у продукті, форм і міцності зв'язку вологи з матеріалом, концентрації розчинених речовин.
Утворення кристалів при заморожуванні відбувається в такій послідовності:
переохолодження сировини (зниження активності теплового руху частинок);
утворення зародків кристалів - I фаза кристалоутворення;
виділення прихованої теплоти кристалізації, підвищення температури, призупинення утворення нових зародків;
зростання утворилися кристалів - II фаза кристалоутворення.
Утворення нових центрів кристалоутворення залежить від швидкості тепловідведення від заморожуваного продукту в навколишнє середовище. Розмір і розподіл кристалів льоду в м'ясі залежать від умов заморожування, його властивостей.
Утворення кристалів льоду починається в першу чергу в міжклітинному просторі внаслідок більш низької концентрації розчинних речовин і супроводжується міграцією вологи з клітин. При повільному заморожуванні (швидкість заморожування менше 0,5 см / год.) утворюються великі кристали поза клітин і змінюється первинне співвідношення обсягів міжклітинної і внутрішньоклітинного простору в результаті дифузії вологи і фазового переходу води. Швидке заморожування (швидкість заморожування 1-2 см / год і більше) запобігає значний перерозподіл вологи, що сприяє утворенню дрібних, рівномірно розподілених кристалів.
Беручи до уваги, що максимальне кристалоутворення відбувається в діапазоні від мінус 2 до мінус 8 ºС, перерозподіл води і утворення великих кристалів можна запобігти при швидкому зниженні температури в цьому інтервалі.
Утворення кристалів льоду незалежно від їх розмірів завжди супроводжується перенесенням вологи, який викликається різницею осмотичних тисків поблизу поверхні кристала і на деякому віддаленні від нього. Ця різниця виникає в результаті підвищення концентрації тканинної рідини поблизу поверхні кристала у зв'язку з переходом частини вологи в кристалічний стан. При цьому, чим більше розміри продукту, чим повільніше тепловідвід, тим значніше перенесення вологи. Переміщення вологи в свою чергу впливає на стан білків.
Вплив заморожування на мікроорганізми. Кристалізація вологи є однією з причин загибелі мікроорганізмів при заморожуванні. Заморожування не забезпечує стерильності продукту, так як деякі мікроорганізми пристосовуються до низької температури, переходячи в стан анабіозу.
При заморожуванні і наступному зберіганні відбувається відмирання 90-99% мікробних клітин. Так, число мікробів на поверхні м'яса, що зберігалося при мінус 18 ºС, через 3 місяці зменшилося на 50%, через 6 місяців - на 80%, а через 9 місяців їх залишилося 1-2% від початкової кількості.
Призупинення життєдіяльності і відмирання мікроорганізмів відбувається за двома взаємопов'язаними причинами: 1) порушення обміну речовин і 2) пошкодження структури клітин.
При температурі мінус 10 мінус 12 ºС мікроорганізми не здатні розвиватися, що забезпечує тривале збереження замороженого м'яса.
Зміна структури тканин (гістологічні зміни). Кристалоутворення супроводжується руйнуванням морфологічної структури тканин. Найбільші структурні зміни мають місце при повільному заморожуванні внаслідок утворення великих кристалів льоду, які розширюють міжклітинний простір, руйнують сполучнотканинні прошарки гострими гранями, м'язові волокна деформуються, а іноді руйнуються, що призводить до втрат м'ясного соку при розморожуванні м'яса. Втрачається не тільки волога, а й поживні речовини.
Для збереження морфологічної структури тканин м'яса при заморожуванні і зниження величини можливих втрат при розморожуванні сировини доцільно використовувати способи і режими заморожування, що забезпечують інтенсивний тепловідвід. При цьому дуже важливо правильно вибрати температуру зберігання м'яса і забезпечити її стабільність. Інакше можлива перекристалізація - зміна структури льоду в процесі зберігання, укрупнення кристалів з усіма витікаючими наслідками.
Зміна стану білків. Збільшення концентрації тканинного соку при заморожуванні обумовлює денатурацію і коагуляцію м'язових білків. Більшою мірою цим змінам піддаються міофібрілярні білки, в першу чергу, міозин.
При заморожуванні можливе механічне руйнування білкових ланцюжків за рахунок напружень, що виникають в тканинах при утворенні і зростанні кристалів і перевищують енергію ковалентного зв'язку.
Денатураціонние і агрегаційні перетворення білків при заморожуванні і зберіганні м'яса призводять до зниження їх розчинності, зміни заряду і маси білкових фракцій. Зазначені перетворення білків впливають на їх гідратацію, ВЗЗ м'яса, його консистенцію і соковитість і можуть відбитися на стійкості білків до дії травних ферментів.
Ступінь зниження гідрофільності білків залежить:
від швидкості заморожування м'яса;
глибини автолізу м'яса перед заморожуванням;
умов і тривалості зберігання м'яса.
У максимальному ступені нативні властивості білків м'яса зберігаються при швидкому заморожуванні парного м'яса.
Автолітичні процеси при заморожуванні і наступному зберіганні м'яса тривають з меншою швидкістю, так як діяльність ферментів різко сповільнюється, але не припиняється навіть при дуже низьких температурах.
Чим швидше відбувається заморожування м'яса, тим на більш ранній стадії гальмуються автолітичні процеси, при цьому, треба враховувати розміри продукту. На периферії може бути гальмування автолізу, а в глибинних шарах процеси йдуть з достатньою швидкістю, так як тепловідвід з глибинних шарів навіть при швидкому заморожуванні уповільнений.
Ознаки глибокого гідролізу білків виявляються в процесі зберігання м'яса при мінус 18 ºС, про що свідчить зростання кількості аміно-аміачного азоту в тканинах.
При заморожуванні і зберіганні м'яса не призупиняється гідролітичний розпад жиру, однак різко гальмується з пониженням температури зберігання. Так, кислотне число свинячого шпигу, що зберігався 12 місяців при мінус 18 ºС зросло на 0,2, а при мінус 8 ºС - на 1,6.
Різке гальмування автолітичних процесів забезпечується при швидкому заморожуванні сировини, що має невеликі розміри; це має першорядне значення при холодильному консервуванні ендокринно-ферментної сировини.
Масообмінні і хімічні взаємодії з навколишнім середовищем.
Різниця парціальних тисків водяної пари над поверхнею продукту і в навколишньому середовищі призводить до випаровування вологи (сублімації льоду) з поверхневих шарів. Це супроводжується втратою маси (усиханням) і зниженням якості м'яса. Величина усушки м'яса залежить від його властивостей і умов заморожування і зберігання.
Шляхи зниження усушки при заморожуванні і зберіганні замороженого м'яса:
підвищення швидкості заморожування м'яса;
використання паронепроникних пакувальних матеріалів, щільно прилеглих до продукту;
заморожування упакованого м'яса в блоках (усушка не більше 0,1%);
використання крижаних екранів при штабелюванні м'ясних напівтуш для тривалого зберігання.
Хімічна взаємодія компонентів м'яса з киснем повітря призводить до істотних змін якості м'яса. Глибина цих змін в значній мірі визначається умовами і тривалістю зберігання м'яса.
Окислення міоглобіну киснем, а також збільшення концентрації пігментів в поверхневому шарі внаслідок його пересихання супроводжуються потемніння поверхні напівтуш і появою сіро-коричневого забарвлення, характерної для метміоглобіну.
Зміна запаху і смаку м'яса в процесі зберігання обумовлені головним чином, окисними змінами ліпідів. Утворений на поверхні м'яса губчастий зневоднений шар сприяє збільшенню ступеня контакту м'яса з киснем повітря. У ході окислювальних реакцій утворюються первинні та вторинні продукти окислення жирів, що негативно позначається на органолептичних показниках, його біологічної цінності. При тривалому зберіганні м'яса можливе утворення токсичних продуктів окислення жирів. У зв'язку з цим зміни жирової тканини м'яса під дією кисню повітря грають вирішальну роль для строків зберігання м'яса. Так як інтенсивність цих змін визначається температурою і видом жиру, допустима тривалість зберігання мороженого м'яса також залежить від цих чинників.
Тривалість зберігання замороженого м'яса обмежується окисними змінами ліпідів під дією кисню повітря.
Знизити ступінь цих небажаних змін можна шляхом зниження температури зберігання мороженого м'яса, застосування вакуум-упаковки, використання пакувальних матеріалів з низькою газопроникністю.
Під час зберігання в харчових продуктах протікають фізичні, хімічні, біохімічні, біологічні процеси.
Фізичні процеси виникають в продуктах під дією температури, вологості повітря, газового складу, світла, механічних впливів. До них відносяться процеси сорбції та десорбції парів води і газів, кристалізація цукру і солі, старіння білків, ущільнення сипучих речовин, деформація і порушення цілісності продуктів.
Процес сорбції, тобто поглинання продуктом вологи, відбувається при зберіганні солі,, цукру-піску, борошна, печива, сухарів, вафель тощо. Продукти при цьому розм'якшуються або втрачають сипучість і злежуються.
Процес десорбції обумовлений всиханням продукту. В результаті зменшується маса продукту, погіршується його якість. Десорбції схильні плоди, овочі, хліб, печиво тощо.
Старінням білків при зберіганні продуктів пояснюється найгірша здатність до набрякання борошна.
Деформація таких продуктів, як хліб, макарони, плоди та овочі, призводить до часткової або повної непридатності товару до вживання.
Хімічні процеси, що відбуваються в харчових продуктах, викликаються перетвореннями окремих хімічних речовин, що входять до їх складу, і призводять до утворення і накопичення різних речовин, що погіршують харчову цінність і поживність продуктів. Ці процеси протікають без участі ферменту продукту і мікроорганізмів. Наприклад, при тривалому зберіганні чаю зникає його аромат, погіршуються смак і колір настою; жири в процесі тривалого зберігання гіркнуть.
При тривалому зберіганні харчових продуктів спостерігається також значне зниження вмісту в них вітамінів.
Швидкість хімічних процесів можна уповільнити, знизивши температуру зберігання.
До біохімічних процесів відносять дихання і гідролітичні процеси. Протікають ці процеси під дією ферментів, що знаходяться в самих продуктах.
Дихання - це окислювально-відновний процес, що протікає в живих організмах. Спостерігається дихання при зберіганні зерна, плодів, овочів. При цьому витрачаються запасні речовини продукту: жири, вуглеводи, органічні кислоти. Це призводить до зради ¬ ню маси продукту і погіршення його якості. При інтенсивному диханні в продукті підвищується вологість і починається проростання, наприклад, зерна. Інтенсивність дихання залежить від температури, вологості повітря і його газового складу.
Гідролітичні процеси (гідроліз) протікають, наприклад, при дозріванні плодів. При цьому крохмаль перетворюється на цукор, а протопектин переходить у пектин, внаслідок чого плоди стають солодший і м'якше. При зберіганні продуктів, багатих білками (м'ясо, риба), відбувається гідроліз білків до амінокислот. Це перетворення називається автолізом і обумовлює дозрівання м'яса після забою тварин. Гідроліз жирів у зерні, борошні і крупі викликає збільшення кислотності цих продуктів. Швидкість всіх гідролітичних процесів сповільнюється при зниженій температурі.
Біологічні процеси можуть бути викликані розвитком мікроорганізмів або впливом на продукти кліщів, комах і гризунів. До цих процесів відносять: бродіння, гниття, пліснявіння.
Бродіння - розщеплення вуглеводів продукту під дією ферментів мікроорганізмів. У результаті життєдіяльності мікроорганізмів накопичуються спирт, вуглекислий газ, молочна, оцтова та масляна кислоти.
Розрізняють бродіння спиртове, молочнокисле, маслянокисле, оцтовокисле.
При спиртовому бродінні утворюються спирт, вуглекислий газ. Цьому виду бродіння піддаються плоди, ягоди, повидло, варення тощо
При молочно-кислому бродінні відбувається розкладання Сахаров з утворенням молочної кислоти. При бродінні відбувається зсідання молока, і це явище використовують при виробництві сиру, сметани та інших продуктів.
Маслянокисле бродіння виникає при зберіганні борошна, молочних продуктів, які в результаті стають гіркими з неприємним запахом. Бродіння відбувається під дією маслянокислих бактерій, що зброджують цукор до масляної кислоти.
Оцтовокисле бродіння викликається оцтовокислими бактеріями, що розвиваються в слабкоспиртових рідинах (вино). В результаті продукти мутнішають, набувають кислий смак і ослизнюються.
Гниття - розкладання білкових речовин мікроорганізмами з утворенням аміаку та інших токсичних для людини речовин. Воно настає при порушенні режимів зберігання харчових продуктів (зерно і яйце).
Пліснявіння - результат розвитку на продуктах цвілевих грибів. Цей процес спостерігається при високій відносній вологості повітря. Гриби, розщеплюючи цукру і жири харчових продуктів, надають їм пліснявий смак і запах. Особливо схильні до пліснявіння зерноборошняні продукти, вершкове масло, плоди.
Важливою умовою отримання високоякісних продуктів харчування є дотримання санітарно-гігієнічних вимог на виробництві. Устаткування, апаратура, інвентар піддаються миттю і дезінфекції з метою виключення можливості вторинного обсіменіння і забруднення питного молока і молочних продуктів.
Розглянемо питання на прикладі молочної промисловості.
На характер забруднення технологічного обладнання впливає температура обробки молока. Молоко, оброблене при температурі 70-80 °С, залишає забруднення у вигляді м'якого осаду (денатурований білок, колоїдний фосфат кальцію), при температурі вище 80 °С - твердий осад (молочний камінь). Ці забруднення міцно прилипають до поверхні технологічного устаткування і важко змиваються.
Основні представники мікрофлори на устаткуванні - це бактерії групи кишкових паличок, стафілококи, стрептококи, цвіль, дріжджі, бактеріофаг.
Ефективність миття і дезінфекції залежить від ступеня забруднення поверхонь, від якості і концентрації мийних розчинів, режимів миття і обполіскування, жорсткості води тощо.
Концентрація мийного розчину підбирається залежно від його температури. Так, для температури 60-65 °С оптимальною є концентрація мийного розчину 0,8 %; для температури 40-45 °С оптимальною є концентрація мийного розчину 1,0 %.
Для миття застосовуються лужні хімічні речовини і кислоти, які винні:
- бути безпечними для здоров'я людини;
- мати хороший мийний ефект;
- володіти гарною змочувальною і емульгуючою здатністю;
- викликати набрякання білків;
- добре змиватися водою.
Миття устаткування дозволяє змити забруднення молока (білкові, кальцієві), але не дозволяє знищити мікрофлору. Для знищення мікрофлори застосуються дезінфекція устаткування. При цьому відбувається затримка зростання мікроорганізмів або їх знищення. Як дезінфекційні розчини використовуються речовини, що містять хлор. Температура таких препаратів - 0-10 °С. Препарати, що не містять хлор, дезінфікують при 55-60 °С. Крім того, для дезінфекції часто застосовуються фізичні способи стерилізації:
- обполіскування гарячою водою;
- пропарювання;
- обполіскування киплячою водою;
-обробка ультрафіолетовими променями;
- обробка ультразвуком.
Після миття і дезінфекції залишок мийних і дезінфекційних розчинів видаляється гарячою водою доброякісною в бактеріальному відношенні.
На харчових підприємствах миття здійснюється:
- вручну;
- циркуляційним способом (циркуляція мийного розчину в замкнутому циклі, теж що і CIP миття).
Централізоване миття розташовують в окремому приміщенні і сполучають з цехом системою подаючих і поворотних трубопроводів.
Мийні розчини, при несильній забрудненості устаткування, можна використовувати кілька разів, що значно скорочує витрати на їх придбання.
|
№ |
Етапи безрозбірного миття |
Температура, °С |
Тривалість |
|
1 |
обполіскування водою |
20 |
5-7-10 |
|
2 |
циркуляція розчину каустичної соди |
75±5 |
10-30 |
|
3 |
обполіскування водою з скиданням в каналізацію |
45±5 |
10-70 |
|
4 |
циркуляція розчину кислоти |
65±5 |
10-15-30 |
|
5 |
обполіскування водою з скиданням в каналізацію |
45±5 |
5-7-10 |
|
6 |
нагріваючи гарячою водою до температури стерилізації зі скиданням її в каналізацію |
95±5 |
2 |
|
7 |
стерилізація гарячою водою (циркуляція) |
95±5 |
10-15 |
За технологічним призначенням харчові добавки класифікують так:
Харчові добавки, що забезпечують потрібний зовнішній вигляд та органолептичні властивості продукту:
покращувачі консистенції – загущувачі, драглеутворювачі (агар-агар, каррагінан, пектин, крохмаль і модифіковані крохмалі, целлюлоза та її похідні тощо);
харчові барвники – натуральні рослинного чи тваринного походження (кармін, аннато, шафран, хлорофіл), штучні органічні барвники (амарант, індігокармін, тартразін) та неорганічні мінеральні барвники (оксиди заліза, титана, алюміній, срібло, золото);
ароматизатори – екстракти, приготовані із рослин (соки, настоянки, фруктово-ягідні екстракти), ефірні олії рослинного походження (анісова, кминна, евкаліптова, м’ятна), хімічні сполуки, отримані із природних речовин або синтетичним шляхом (етилванілін, бутилацетат);
смакові речовини – різноманітні наповнювачі, підсолоджувачі (сахарин, цикламат, осладін тощо).
Харчові добавки, які запобігають мікробному або окиснювальному псуванню продуктів (консерванти):
антимікробні засоби – хімічні (пероксид водню, двуокись сірки та її похідні, бензойна кислота і її солі) та біологічні (антибіотик – нізін);
антиокисники – лецитин, аскорбінова кислота, концентрат суміші токоферолів, лимонна кислота.
Харчові добавки, потрібні у технологічному процесі виробництва харчових продуктів:
прискорювачі технологічного процесу – регулятори кислотності (оцтова кислота та її солі, молочна, яблучна кислоти тощо), ферментні препарати (амілази, протеази, ліпази);
фіксатори міоглобіну – нітрити натрію та калію,
технологічні харчові добавки – розпушувачі тіста, піноутворювачі, відбілювачі, піногасники тощо.
Споживчі властивості товару залежать від багатьох факторів, які діють комплексно чи ізольовано. Ці фактори можна поділити на три групи:
· Які безпосередньо впливають на формування споживчих властивостей – властивості сировини і матеріалів, якість технологічних процесів
· Які стимулюють якість споживчих властивостей – ефективність виробництва, матеріальна зацікавленість працівників тощо.
· Які забезпечують зберігання споживчих властивостей при доставці товару від виробника до споживача – умови зберігання, транспортування, реалізації та експлуатації товарів.[22]
На формування споживних властивостей шоколаду впливає, в першу чергу, технологія виробництва.
Шоколадну масу готують із какао тертого, цукрової пудри, какао масла з додаванням ароматизаторів. Багато видів шоколадної маси включають інші речовини, що поліпшують органолептичні властивості, склад і харчову цінність шоколаду: горіхи смажені терті і подрібнені, молоко і вершки сухі, молоко згущене, ізюм, фосфатиди, глюкозу, вафлі подрібнені, коньяк, лікер тощо.[19]
Приготування шоколадних мас починається зі змішування тонко подрібнених напівфабрикатів: нагрітого до температури 55—60° С какао тертого і цукрової пудри — потім до них додають близько половини передбаченого рецептурою какао масла. Якщо не дотриматися умов змішування, то шоколадна маса бути мати неоднорідний склад, що погано вплине на якість готового продукту. Тому для тонкого подрібнення змішаних компонентів і утворення ніжного і приємного смаку шоколадну масу пропускають крізь багатовалкові млини. Одержану порошкоподібну масу вимішують із залишками какао масла у підігрітій місильній машині. Для більш рівномірного розподілу жиру в шоколадній масі, зниження в'язкості і створення міцнішої емульсії додають розчинений у какао маслі соєвий або соняшниковий фосфатидний концентрат, який є одночасно емульгатором і розріджувачем. Після перемішування з ароматизаторами маса для звичайного шоколаду готова і її направляють на формування.[20]
Шоколадну масу для десертних видів шоколаду піддають додатково механічній і тепловій обробці у коншмашинах. Завдяки цьому суттєво поліпшується якість шоколаду, з'являється ніжний смак, приємний і добре виражений аромат.
Готову масу перед формуванням темперують охолодженням до температури початку затвердіння (тобто до 32° С), інтенсивно перемішуючи. Якщо шоколадну масу охолодити при звичайній температурі, Для отримання якісних виробів важливо також стабілізувати температуру відтемперованої шоколадної маси до заповнення нею форм для рівномірного утворення центрів кристалізації стійкої ? – форми какао - масла. Якщо ж темперування було недостатнім, то це призведе до жирового посивіння і утворення із частинок какао тертого і цукру конгломератів, закріплених какао маслом. У виробах воно з’являється не одразу після виготовлення, а пізніше.
Розлитий у форми шоколад надходить на вібротранспортер, завдяки чому він добре заповнює всі заглибини форми і з нього виділяються дрібні пухирці повітря. В результаті шоколад набуває темного кольору, а його поверхня стає блискучою.[21]
Цілий ряд харчових продуктів, до яких відносять кондитерські вироби, цінують і люблять у першу чергу за їхній смак й аромат. Як формуються ці показники кондитерських виробів і що варто враховувати при підборі основної й додаткової сировини у виробництві шоколадних виробів?
Відомо, що смак й аромат харчовим продуктам надається з індивідуальних хімічних сполук, які в комплексі створюють образ харчового продукту. Ці речовини утворюються безпосередньо в продукті протягом технологічного процесу, вносяться у виріб з основними сировинними компонентами або безпосередньо у вигляді багатокомпонентних сумішей - харчових ароматизаторів.
З метою одержання продукту з вираженим, гармонічними стабільними смаком й ароматом, необхідно створити збалансовану комбінацію смакоароматичних з'єднань, що є присутнім у продукті й внесених з додатковою сировиною. Найбільш ефективне рішення поставленого завдання - використання різноманітного асортименту ароматизаторів, які дозволяють виробляти виріб стабільної якості з оригінальними ароматом і смаком.
Шоколад являє собою продукт переробки бобів какао із цукром і різноманітними ароматичними й смаковими речовинами або без останніх. До інгредієнтів, що визначають смак й аромат шоколадних виробів, можна віднести молочні й жирові продукти, какао-боби, ваніль і навіть цукор. Компоненти ці природні й органолептичні властивості їх залежать від багатьох факторів: місця вирощування сировини, сорту, способу обробки й зберігання й ін. Високий зміст ароматичних з'єднань у шоколадній масі не завжди дозволяє додати їй бажаний напрямок смаку.[10]
Основні інгредієнти, що надають шоколадній масі оригінальні виражені смак й аромат, - ферментовані, висушені, обсмажені, терті какао-боби. Какао-боби, що ростуть в різних регіонах, мають різні відтінки смаку й аромату, що обумовлено комбінацією ароматичних з'єднань, що втримуються в какао
Правильне зберігання харчових продуктів забезпечує збереження їх харчової та біологічної цінності, оберігає від псування. При зберіганні харчових продуктів у їх складі та якості відбуваються різні зміни, які можна уповільнити, сильно загальмувати, але повністю уникнути не можна.
Багато продуктів навіть при нетривалому терміні зберігання часто псуються (м'ясо, риба, молоко, більшість овочів, ягід і плодів). Оберегти їх від псування і збільшити терміни зберігання можна за допомогою різних методів (консервуванням, регулюванням різних показників кліматичного режиму зберігання та ін.)
Фактори, що зберігають якість продуктів
Зберігання - це один з етапів руху продукту від виробника до споживача, мета якого - забезпечення стабільності вихідних властивостей продукту або їх зміну з мінімальними втратами. При зберіганні проявляється одна з найважливіших властивостей продуктів - збереженість, завдяки якому можливо доведення продуктів від виробника до споживача незалежно від їх місцезнаходження, якщо терміни зберігання перевищують терміни перевезення.
Режим зберігання - це сукупність умов, при яких продукт зберігає свою якість. Для кожного продукту необхідний певний режим зберігання, що залежить від його складу і властивостей. При правильному режимі не тільки зберігається якість, а й знижуються втрати продуктів.
До факторів, що зберігають якість продуктів, відносяться тара і пакувальні матеріали, умови і терміни транспортування, зберігання і реалізації. Правильна упаковка оберігає продукти від механічних пошкоджень, забруднення та інших впливів навколишнього середовища і суттєво впливає на збереження якості при транспортуванні, зберіганні та реалізації продуктів. Наприклад, какао-порошок, упакований в картонні пачки, зберігається 6 місяців, в жерстяних банках - 12 місяців. Крім того, до тари висувають певні вимоги: вона повинна бути міцною, досить легкою, чистою, сухою, не передавати продуктах сторонніх запахів, присмаків і бути нешкідливою.
Дотримання необхідних умов зберігання і транспортування на всьому шляху просування продуктів від місця виробництва до споживача має велике значення для якості продуктів. Впровадження нових видів тари та упаковки, правильна організація зберігання продуктів у місцях виробництва, використання нових способів транспортування і зберігання сприяють найбільш повному збереженню якості харчових продуктів.
Створення умов зберігання, тобто режиму зберігання залежить від температури, вологості повітря, світла, упаковки та інших факторів, причому важливий не тільки кожен з цих факторів, але і всі вони, разом узяті.
Температура - найбільш значимий показник режиму зберігання.
Для більшості продуктів найбільш сприятливою є температура, близька до 0ºС, так як при цьому сповільнюється розвиток мікроорганізмів і не змінюються фізичні властивості продуктів. При високій температурі продукти, як правило, висихають і втрачають у масі. Для кожного продукту необхідна певна температура зберігання, яка залежить від природи продукту і його властивостей. Температура зберігання повинна бути постійною, небажані різкі перепади температури, при яких відбувається конденсація води на продуктах.
Вологість повітря має велике значення в процесі зберігання. При високій вологості на продуктах можуть розвиватися цвілі, при низькій відбувається висихання.
Освітлення відіграє велику роль при зберіганні продовольчих продуктів. При зберіганні світло негативно впливає на збереженість продуктів - прискорює прогіркнення жирів, підвищує інтенсивність дихання, викликає руйнування фарбувальних речовин і багатьох вітамінів, пофарбовані продукти (вино, лікеро-горілчані вироби) знебарвлюються; овочі під впливом світла проростають, картоплю і коренеплоди зеленіють і набувають гіркий смак з -через накопичення глікозиду.
У той же час світло сповільнює мікробіологічні процеси, перешкоджає розвитку комах. Тому на складах рекомендується розсіяне денне або штучне освітлення.
Склад повітря також грає велику роль при зберіганні продуктів. Висока концентрація вуглекислого газу пригнічує розвиток мікроорганізмів. Кисень повітря обумовлює окислення жирів, ефірних олій, знижує вміст вітамінів, змінює органолептичні властивості продукту.
Вентиляція повітря необхідна для видалення зайвих водяної пари і газів, що утворюються при зберіганні продуктів, сприяє зниженню температури повітря в приміщенні. Розрізняють вентиляцію природну, примусову і активну.
Товарне сусідство при зберіганні харчових продуктів повинно виключати їх взаємне негативний вплив один на одного. Продукти, що сильно пахнуть не можна зберігати з продуктами, легко сприймають запахи. Сухі продукти, такі, як сухе молоко, цукор, сухофрукти, крупи - поруч з продуктами, що містять багато вологи.
Призначенням методів зберігання є збереження споживчих властивостей продуктів без втрат або з мінімальними втратами протягом обумовлених термінів.
Залежно від характеру та спрямованості технологічних операцій розрізняють три групи методів зберігання:
· методи, засновані на регулюванні різних показників кліматичного режиму зберігання;
· методи, засновані на різних способах розміщення. Ці методи поділяються на дві підгрупи - безтарний і тарний. Методи безтарного розміщення залежно від застосовуваних засобів підрозділяють на чотири види: насипний, підвісний, підлоговий і стелажна.
· методи догляду за продуктами, засновані на різних видах і способах обробки. складова частина методів зберігання, в основу яких покладені технологічні операції різних видів обробки продуктів. Цю групу методів підрозділяють за двома класифікаційними ознаками: за видами і за часом обробки. Розрізняють такі види обробки: санітарно-гігієнічна, захисна і спеціальна.
Методи, засновані на регулюванні різних показників кліматичного режиму зберігання. Ця найбільш велика група представлена чотирма підгрупами показників кліматичного режиму, які регулюються за допомогою спеціального устаткування (системи охолодження, зволоження, повітрообміну, створення і підтримки газового середовища) або природних засобів.
Підгрупа методів регулювання температурного режиму зберігання включає два види, які відрізняються напрямком регулювання: методи охолодження або заморожування; методи отеплення.
Методи охолодження або заморожування засновані на застосуванні природного або штучного холоду, який служить засобом охолодження або заморожування.
Природне охолодження або заморожування досягається за допомогою холодного повітря - зовнішнього та складського. Штучний холод застосовують для охолодження і заморожування швидкопсувних харчових продуктів.
Підгрупа методів регулювання вологісного режиму зберігання в залежності від напрямку регулювання відносної вологості повітря (ВВП) підрозділяється на два види: методи зволоження, методи осушення.
Методи зволоження застосовують для продуктів, які необхідно зберігати при ОВВ більше 90%. До них відносяться в основному легко в’янучі свіжі плоди та овочі, а також квашені овочі в дерев'яних бочках. Зволоження повітря відбувається за допомогою спеціального обладнання; зволожувачів-розбризкувачів, зволожувачів в потоці вентиляційного повітря та інших, а також найпростіших засобів - води, снігу, льоду.
Однак при застосуванні цього методу збільшуються витрати на зберігання, так як необхідні додаткові обладнання і витрата електроенергії.
Методи осушення застосовують при зберіганні сухих харчових продуктів, а також непродовольчих продуктів, якщо виникає небезпека підвищення ВВП, зволоження і псування продуктів.
Осушують повітря в неохолоджуваних сховищах за допомогою найпростіших засобів: водопоглинаючої речовин або матеріалів (вапно, крейда, тирса).
Підгрупа методів регулювання повітрообміну підрозділяється на два види залежно від суміщення внутрішнього повітрообміну з подачею повітря ззовні (циркуляція і вентиляція). Залежно від засобів спонукання повітрообмін буває природний і примусовий, причому обидва різновиди можуть здійснюватися як у вигляді циркуляції, так і вентиляції.
Підгрупа методів регулювання газового середовища в залежності від способів створення і підтримки заданого газового складу повітря ділиться на два види: регульована газове середовище (РГС); модифікована газове середовище (МГС).
Лужність визначається в кондитерських виробах методом титрування з візуальною індикацією і потенціометричним титруванням.
За градус титрованої лужності приймають кількість см3 розчину NаОН або Н2SО4, які необхідні для визначення в 100 г продукту. Метод базується на нейтралізації лужних речовин, що містяться в наважці в присутності індикатора бромтимолового синього до появи жовтого забарвлення. Метод ґрунтується на визначенні лужності досліджуваного продукту шляхом титрування досліджуваного розчину сірчаної кислоти або HCL концентрацією 0,1 моль/дм3 в присутності двох електродів індикаторного та електродного порівняння (для визначення кондитерських виробів та напівфабрикатів).
Потенціометричне титрування. Хід аналізу: 10 г продукту поміщають в стакан і приливають 100 см3 дистильованої води. Для прискорення розчинення можна підігріти при t 60 — 70°C, а потім охолодити до 20 ± 5°C. Після чого розчин поміщають в мірну колбу на 200 см3 і доводять до мітки дистильованою водою, добре збовтуючи. Потім наливають в стакан на 50 см3, встановлюють електроди і визначають лужність.
Титрування з візуальною індикацією. Визначення лужності. Зважують 25 г в конічну колбу на 500 см3, додають 500 см3 дистильованої, перемішують, закривають пробкою, залишають на 30 хвилин, збовтуючи через 10 хвилин, фільтрують, відбирають 50 см3 фільтрату, додають 2 – 3 краплі бромтимолового синього і титрують розчином Н2SО4
Або НСl концентрацією0,1 моль/ дм3 до появи жовтого забарвлення.
Х = , градусах
К – поправочний коефіцієнт розчину кислоти,
V – об’єм розчину кислоти, витрачених на титрування, см3,
V1 – об’єм дистильованої води, взятий для розчинення наважки,
V2 – об’єм фільтрату, взятий на титрування,
M — маса наважки, г,
10 – коефіцієнт перерахунку кислоти.
Лужність в градусах порахунку на сухі речовини визначаються за формулою:
Х = ,
X1 – лужність,
W – масова частка вологи в продукті,%
Результати паралельних досліджень вираховують до другого десяткового знаку.