Понятие о технологии пищевых производств. Классификация отраслей пищевой промышленности Слово «технология» объединяет два понятия: «techne» - искусство, ремесло, техника и «logos» – учение, наука. Следовательно, термин «технология» означает учение или науку о способах и средствах переработки материалов. Предметом изучения курса «Введение в технологию продуктов питания» являются пищевые продукты, применяемые в качестве сырья в различных отраслях пищевой промышленности. К таким продуктам относятся: сахар, вода, дрожжи, крахмал и крахмалопродукты, жиры и т.д. Значительная часть этих продуктов является одинаковой для различных отраслей пищевой промышленности.
В настоящее время курс «Введение в технологию продуктов питания» приобретает особую важность в связи с тем, что происходит широкая интеграция отдельных отраслей сельскохозяйственного производства и отраслей, перерабатывающих сельскохозяйственное сырье. На этом свойстве и основана классификация отраслей пищевой промышленности, пищевых производств (по видам сырья, готовой продукции и пр.).
Каждому технологическому процессу и производству свойственны свои особенности и структура технологических линий пищевых производств.
Пищевая технология – это отрасль знания прикладного характера, занимающаяся изучением способов производства продуктов. Современная пищевая промышленность насчитывает несколько десятков отраслей, работающих по оригинальным схемам и на специфическом оборудовании.
Классификация сырья в пищевой промышленности
Основным видом сырья в пищевой промышленности является растительное.
Существуют различные классификации сырья: по консистенции, преобладанию какого-либо химического вещества, целевому назначению и др. В бродильной отрасли сырьеклассифицируют в зависимости от преимущественного содержания в нем какого-либо углевода. Исходя из этого сырье подразделяется на:
· крахмалсодержащее – зерновые злаки, картофель;
· сахаросодержащее – меласса, виноград, сахарная свекла, плоды, ягоды;
· содержащее клетчатку – древесина, сульфитный щелок;
· специфическое – хмель и другое пряно-ароматическое сырье.
При производстве спирта используют ячмень, кукурузу, овес, просо, рожь, пшеницу, картофель, мелассу, сахарную свеклу, древесину, сульфитный щелок.
В виноделии – плоды, ягоды, виноград.
В пивоварении – ячмень, хмель. Кроме этого при приготовлении некоторых сортов пива используют рис, пшеницу, кукурузу и другие злаки.
При производстве хлебопекарных дрожжей – мелассу.
При производстве кваса – рожь.
В производстве безалкогольных напитков – плоды, ягоды.
К растительному сырью, используемому в бродильных производствах, предъявляют следующие технико-экономические требования:
§ оно должно ежегодно воспроизводиться в необходимых количествах;
§ быть доступным и дешевым;
§ сырье должно содержать значительное количество основного компонента (например, углеводов);
§ в случае необходимости хорошо выдерживать хранение.
Оценка зернового сырья, применяемого в пищевой промышленности
Все зерновые культуры различаются по строению, но тем не менее содержат одинаковые анатомические части.
Строение зерна рассмотрим на примере ячменя.
Зерно покрыто плотной мякинной оболочкой. Мякинная оболочка выполняет защитную функцию – предохраняет зерно от повреждения и высыхания. Под мякинной находятся плодовая и семенная оболочки. Семенная оболочка полупроницаема: пропускает воду, но задерживает растворенные в ней вещества и микроорганизмы. Оболочки состоят из веществ, которые нерастворимы в воде и трудно разрушаются механическим или химическим путем. Это: целлюлоза, гемицеллюлоза, которые пропитаны минеральными веществами.
У некоторых зерновых культур мякинная оболочка удаляется при молотьбе. Такие культуры называются голозерными. К ним относятся: рожь, пшеница, кукуруза. Зерновые культуры, у которых мякинная оболочка срослась с зерном и не отделяется при обмолоте, называются пленчатыми (ячмень, овес, просо, рис).
Прилегающий к семенной оболочке слой называется алейроновым. Внутренняя часть зерна, или мучнистое ядро, носит название эндосперм. Является кладовой питательных веществ. Состоит из крупных клеток с находящимися в них зернами крахмала. Промежутки между ними заполнены белком и гемицеллюлозой. Эндосперм составляет основную часть экстракта.
В нижней части зерна расположен зародыш. Это живая часть зерна. Содержит белки, жиры, витамины, ферменты. В нем имеются элементы будущих органов растения: зародышевый листок и корешок. Зародышевый листок – зачаток стеблей. Из зародышевого корешка формируется корневая система.
Часть зародыша, прилегающая к эндосперму, называется щитком. Его основная функция – передача питательных веществ от эндосперма к зародышу.
Химический состав зерна
Химический состав злаков зависит от сорта, почвенно-климатических условий, используемых удобрений, условий выращивания и не является постоянным для данной культуры.
Важная составная часть зерна __ вода. Зерно злаков в среднем содержит 14-15 % воды и 85-86 % сухих веществ.
Сухие вещества представлены углеводами, белками, жирами, минеральными веществами.
К углеводам относятся: крахмал, целлюлоза, гемицеллюлозы, пектиновые и гумми-вещества, растворимые сахара.
Основная масса углеводов приходится на крахмал. Он содержится в эндосперме и алейроновом слое. Крахмальные зерна на 97 % состоят из чистого крахмала (С6Н10О5)п и 3 % примесей – минеральных веществ, остатков фосфорной кислоты, белков. Чистый крахмал представлен двумя полисахаридами: амилозой и амилопектином.
Содержание крахмала (в %) составляет: в пшенице – 60 - 65; ржи – 60-73; ячмене– 55-65; овсе – около 50; просе – около 60; рисе – 75-80 .
Целлюлоза (клетчатка) – полисахарид. Входит в состав оболочек и клеточных стенок. В воде не растворима. Стойка к действию ферментов. При проращивании зерна не изменяется, при затирании полностью переходит в дробину. Голозерные культуры содержат целлюлозы 2-3%, пленчатые –6-14% .
Гемицеллюлозы и гумми-вещества – высокомолекулярные полисахариды, содержатся, в основном, в периферийных частях зерна, ближе к оболочкам. Состоят из гексозанов (глюканы, галактаны, маннаны) и пентозанов (арабана, ксилана). Мономерами их являются глюкоза, галактоза, манноза, арабиноза и ксилоза. Дрожжами сбраживается только глюкоза и манноза. Гемицеллюлозы в воде нерастворимы, но растворяются в разбавленных щелочах.
Гумми-вещества не отличаются от гемицеллюлоз по строению, но имеют меньшую молекулярную массу. Поэтому растворяются в горячей воде и дают вязкие растворы. Меньше всего гемицеллюлоз содержится в рисе и просе (около 2 %), больше всего - в овсе – 13 %. В остальных зерновых культурах – 7-11 %.
Слизи содержатся в зернах некоторых злаков. Это – полисахариды, в большинстве случаев растворимы в воде. Состоят в основном из пентозанов. Больше всего содержится во ржи (до 3 %).
Левулезаны – полисахариды, которые состоят из остатков фруктозы. Содержатся в зернах ржи, пшеницы, овса в количестве 2-3 %.
Пектиновые вещества – входят в состав клеточных стенок. Содержание их составляет 1-2 %. При гидролизе дают галактуроновую кислоту и метиловый спирт.
В зерне злаков (преимущественно в зародыше) содержатся также свободные сахара в количестве от 2 до 5%. Преобладает сахароза. Кроме этого содержатся фруктоза, рафиноза, глюкоза. Сахара используются зародышем в качестве питательных веществ.
Азотистые вещества – подразделяются на белковый и небелковый азот. Белковый азот входит в состав белков и полипептидов. Существует зависимость: чем больше белка в зерне, тем меньше крахмала. Количество белка в зерновых составляет от 7 до 20 %. Больше всего белка в пшенице, меньше всего в кукурузе и рисе (7-9 %). Белковые вещества сосредоточены в зародыше, эндосперме и алейроновом слое. Это резервные белки, ферменты. Белки делятся на простые и сложные.
Простые белки:
альбумины – растворимы в воде;
глобулины - растворимы в солях;
проламины – растворимы в спирте;
глютелины – растворимы в щелочах.
Сложные белки – протеиды, наряду с белковой частью имеют небелковую группу.
Небелковый азот – аминный (представлен аминокислотами); аммиачный (соли органических кислот); минеральный (соли азотной кислоты); амидный (представлен амидами). Аминокислоты и другие формы небелкового азота являются питанием для дрожжей.
Суммарное содержание всех форм азота представляет собой общий азот. Азотистые вещества, которые при водной экстракции зерна переходят в раствор, называют растворимым азотом.
Жиры – содержатся, в основном, в зародыше и алейроновом слое. Используются зародышем как питательные вещества. Больше всего жира в овсе и кукурузе (до 5 %). В остальных зерновых культурах 2-3 %. Жир отрицательно влияет на сохранность зерна (прогоркает).
Минеральные вещества – содержатся от 1,5 до 6 %. Меньше всего во ржи. Больше всего в рисе. В основном это фосфаты.
Витамины – играют роль в поддержания жизненных процессов роста, брожения, в образовании ферментов. Содержатся в алейроновом слое и зародыше. Это витамины группы В, РР, биотин.
В зерне содержатся также ферменты, но их мало и находятся они в связанном состоянии.
Оценка зернового сырья
Качество зерновых культур оценивают по показателям общего и специального (технологического) значения.
Общие показатели – влажность, засоренность, зараженность. Влияют на сохранность зерновой массы.
Влажность – важнейший показатель, с увеличением влажности снижается содержание сухих веществ в сырье, зерно плохо хранится, плесневеет, теряет всхожесть. По влажности зерно делят на четыре состояния:
ü сухое – до 14 %;
ü средней сухости– 14,5-15,5 %;
ü влажное – 15,5-17 %;
ü сырое – более 17 %.
Влага, которая находится в зерне, бывает свободная (которая перемещается из клетки в клетку и участвует в биохимических процессах) и связанная (с белками, крахмалом, она не перемещается из клетки в клетку и не участвует в биохимических процессах). С повышением влажности появляется свободная влага, которая активизирует гидролитические и дыхательные ферменты, происходит распад сухих веществ зерна. Влажность зерна, при которой появляется свободная влага, называется критической. Она находится в пределах 14,5-15,5 %. Для нормального процесса хранения зерно должно иметь влажность меньше критической.
Засоренность – наличие примесей в зерне. Примеси делят на сорные, вредные, зерновые. Наличие их в зерне нежелательно, так как затрудняет очистку, ухудшает хранение зерна.
Зараженность. Зерно может быть заражено насекомыми-вредителями (клещом, молью, долгоносиком, клопом-черепашкой и др.). Наиболее опасен долгоносик, образующий скрытую зараженность. Зерно, поврежденное долгоносиком, не принимают на хранение и переработку.
Зерновые культуры на спирт могут перерабатываться и в дефектном виде. Различают четыре степени дефектности зерна:
1 – зерно с солодовым запахом, подвергшееся самосогреванию;
2 – зерно с плесневело-затхлым запахом;
3 – зерно с гнилостно-затхлым запахом, подвергшееся разложению;
4 – зерно с изменившейся почерневшей оболочкой.
|