Text
                    


НАЦИОНАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПИЩЕВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ДОНЕЦКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ЭКОНОМИКИ И ТОРГОВЛИ ИМЕНИ М. ТУГАН-БАРАНОВСКОГО ТЕХНОЛОГИЯ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ Учебник Под редакцией доктора технических наук, профессора А. И. Украинца Утверждено Министерством образования и науки Украины как учебник для студентов высших учебных заведений Киев Издательский дом «Аскания» 2008
УДК 664(075) ББК 36я7 Т 38 Гриф Министерства образования и науки Украины (Письмо № 1.4/18-Г-65 от 15.01.2007 г.) Рецензенты: В. Р. Кулинченко, д-р техн. наук, проф., НУ ПТ; В. О. Маринченко, д-р техн, наук, проф., НУПТ Коллектив авторов: А. И. Украинец, д-р техн, наук, проф.; В. А. Домарецкий, д-р техн, наук, проф.; Г. Л. Симахина, д-р техн, наук, проф.; А. А. Шубин, д-р техн, наук, проф.; В. А. Сукманов, д-р техн, наук, проф. Технология пищевых продуктов: Учебник / Под ред. д-ра техн, наук, проф. А. И. Украинца. — К.: Издательский дом «Аскания», 2008. — 736 с. ISBN 978-966-96847-0-7. В учебнике приведена структура пищевой промышленности Украины, изложены теоретические основы пищевой технологии и биотехнологии, освещены продукты питания человека, а также адекватное экологически чистое питание и способы водоподготовки. По всем отраслям пищевой промышленности дана характеристика сырья, ас- сортимент готовых пищевых продуктов и технологические процессы их изготов- ления. Рассмотрены технологии основных продуктов и напитков профилактичес- кого назначения. Особое внимание уделено актуальным проблемам энергосбережения в пище- вой промышленности, очистки сточных вод предприятий и экологии, обозначены перспективы развития пищевой технологии всех отраслей и их инновационные проблемы. Для студентов, магистрантов, аспирантов и преподавателей высших учебных заведений, а также специалистов пищевой промышленности, которые проходят послевузовскую переподготовку. УДК 664(075) ББК 36я7 ISBN 978-966-96847-0-7 © Украинец А. И., Домарецкий В. А., Г. А. Симахина и др., 2008 © Издательский дом «Аскания», 2008
Технология пищевых продуктов 3 СОДЕРЖАНИЕ Введение ................................................... 10 Продукты в питании человека и их безвредность................14 Адекватное экологически чистое питание.......................20 Ферментативные процессы при производстве пищевых продуктов ... 24 Раздел 1. Вода и способы водоподготовки в пищевой промышленности ..................................33 § 1.1. Роль воды в организме человека........................33 § 1.2. Примеси воды .........................................35 § 1.3. Показатели качества воды..............................38 § 1.4. Требования к воде для производства пищевых продуктов .41 § 1.5. Способы подготовки воды технологического назначения......46 Раздел 2. Пищевые добавки ...................................52 § 2.1. Классификация пищевых добавок.........................55 § 2.2. Добавки, улучшающие цвет, аромат и вкус продуктов.....56 § 2.3. Добавки, регулирующие консистенцию продуктов ............63 § 2.4. Вещества, способствующие увеличению сроков годности пищевых продуктов..........................................66 § 2.5. Добавки, ускоряющие и облегчающие ведение технологических процессов .................................70 § 2.6. Биологически активные добавки ........................75 § 2.7. Биологически активные добавки к продуктам и напиткам..78 § 2.8. Яичные продукты в качестве биологически активных добавок.87 § 2.9. БАД-«Эноант»..........................................87 Раздел 3. Технология молочных изделий .......................90 § 3.1. Состав и свойства молока .............................91 § 3.2. Механическая и тепловая обработка молока .............95 § 3.3. Технология цельномолочных продуктов...................98 § 3.4. Кисломолочные напитки................................100 § 3.5. Творог кисломолочный ................................102 § 3.6. Сметана .............................................103 § 3.7. Мороженое............................................105 § 3.8. Технология сливочного масла..........................107 § 3.9. Технология натуральных сыров ........................109 § 3.10. Технология молочных консервов .....................ИЗ Раздел 4. Технология этилового спирта.......................117 § 4.1. Основные виды сырья для производства этилового спирта.118 § 4.2. Водно-тепловая обработка зерна и картофеля............120
4 Содержание § 4.3. Сбраживание сусла ...................................123 § 4.4. Выделение спирта из бражки...........................123 § 4.5. Получение спирта-сырца...............................125 § 4.6. Технология ректификованного спирта...................127 § 4.7. Технология технического спирта.......................129 § 4.8. Технология абсолютного спирта........................133 Раздел 5. Технология солода ................................136 § 5.1. Технология солода из зерновых культур................136 § 5.2. Сушка и термическая обработка солода.................142 § 5.3. Технология специальных солодов ......................145 § 5.4. Технология карамельного солода.......................145 § 5.5. Технология темного солода ...........................147 § 5.6. Технология ржаного солода............................148 § 5.7. Технология солода сои.......................148 Раздел 6. Технология пива...................................153 Раздел 7. Технология безалкогольных напитков ...............166 § 7.1. Ассортимент и характеристика безалкогольных напитков.172 § 7.2. Технология сухих безалкогольных напитков....174 § 7.3. Минеральные воды ...........................179 § 7.4. Технология напитков как продуктов брожения ..........182 § 7.5. Технология хлебного кваса............................183 § 7.6. Приготовление безалкогольных напитков на основе хлебного сырья ...................................189 § 7.7. Идентификация и экспертиза безалкогольных напитков ..190 § 7.8. Способы повышения стойкости напитков при хранении ...196 Раздел 8. Технология экстрактов и концентратов из растительного сырья......................................200 § 8.1. Характеристика злаковых культур для производства экстрактов и концентратов ..................................200 § 8.2. Особенности технологии ячменного солода..............205 § 8.3. Особенности технологии ржаного солода................208 § 8.4. Технология пшеничного солода ........................213 § 8.5. Технология экстрактов и концентратов из солода.......215 § 8.6. Технология экстрактов из лекарственных растений......222 Раздел 9. Технология плодово-ягодных вин....................227 § 9.1. Классификация плодово-ягодных вин....................227 § 9.2. Технология плодово-ягодных вин ......................228 § 9.3. Идентификация и экспертиза плодово-ягодных алкогольных напитков ..................................237
Технология пищевых продуктов 5 § 9.4. Техно, [огня осветленных соков........................240 § 9.5. Технология неосветленных соков .......................247 Раздел 10. Технология экстрактов и концентратов из хмеля .............249 § 10.1. Общая характеристика хмеля ...........................249 § 10.2. Химический состав и лечебные свойства хмеля и его компонентов ...........................................250 § 10.3. Физико-химические свойства основных компонентов хмеля .... 257 § 10.4. Заготовка хмеля как расти тельного сырья .............259 § 10.5. Использование хмеля в домашних условиях...............260 § 10.6. Использование хмеля в промышленности .................260 § 10.7. Использование водно-изомеризованного экстракта и эфирного масла хмеля в производственных условиях .............262 § 10.8. Использование хмеля при производстве напитков ........263 § 10.9. Использование компонентов хмеля при курении ..........264 § 10.10. Использование отходов хмеля ..........................264 § 10.11. Способы хранения хмеля и его компонентов .............265 Раздел 11. Технология вин и коньяков..................................269 § 11.1. Сырье для получения вин и коньяков ...................269 § 11.2. Пищевые и лечебные свойства вин ......................275 § 11.3. Технология вина.......................................276 § 11.4. Вклад отечественных ученых в развитие виноделия и подготовку кадров .........................................277 § 11.5. Общие требования к технологии вина....................278 § 11.6. Технология виноградного сусла.........................282 § 11.7. Биотехнологический процесс брожения сусла в виноделии.283 § 11.8. Технология белых столовых вин ........................286 § 11.9. Технология красных столовых вин.......................288 § 11.10. Технология крепких и десертных вин ...................292 § 11.11. Технология шампанских и игристых вин..................293 § 11.12. Технология коньяков...................................302 § 11.13. Оценка качества вин и коньяков .......................307 Раздел 12. Технология хранения зерна .................................313 § 12.1. Характеристика зерна.............................313 § 12.2. Сушка и активное вентилирование зерна.................320 Раздел 13. Технология муки ......................................323 § 13.1. Сырье и ассортимент продукции.........................323 § 13.2. Технология пшеничной муки ............................325 Раздел 14. Технология круп ...........................................329 § 14.1. Ассортимент круп и сырье для их производства ....329 § 14.2. Химический состав круп и нормы выхода продукции .331
6 Содержание § 14.3. Технология быстроразвариваемых продуктов и продуктов диетического питания (хлопья, толокно и др.) . . . 333 Раздел 15. Технология макаронных изделий.................................336 § 15.1. Ассортимент, значение и свойства макаронных изделий ....336 § 15.2. Пищевое сырье для изготовления макаронных изделий..337 § 15.3. Технология макаронных изделий...........................338 § 15.4. Минипредприятия по производству макаронных изделий.349 Раздел 16. Технология хлеба .............................................351 § 16.1. Сырье для производства хлеба, ассортимент изделий ......351 § 16.2. Основные технологические процессы и операции при производстве хлеба.......................................353 Раздел 17. Технология крахмала...........................................357 § 17.1. Развитие крахмалопаточной промышленности в Украине .....357 § 17.2. Основные показатели качества сырья и готовой продукции .358 § 17.3. Технология крахмала ....................................359 § 17.4. Технология крахмальной патоки ..........................362 Раздел 18. Технология мясных изделий.....................................365 § 18.1. Мясожировое производство................................365 § 18.2. Технология первичной переработки убойных животных.......367 § 18.3. Переработка забойных животных ..........................367 § 18.4. Технология первичной переработки птицы..................376 § 18.5. Колбасное производство..................................378 § 18.6. Производство баночных мясных консервов..................389 § 18.7. Оценка качества мяса и мясных продуктов ................394 Раздел 19. Технология кондитерских изделий ..............................397 § 19.1. Сырье и ассортимент кондитерских изделий................397 § 19.2. Технология карамели.....................................399 § 19.3. Технология шоколадных изделий ..........................402 § 19.4. Технология конфет ......................................409 § 19.5. Технология мармелада и пастилы .........................412 § 19.6. Технология мучных кондитерских изделий..................415 Раздел 20. Технология сахара ............................................421 § 20.1. Сырье для производства сахара ..........................421 § 20.2. Технологическая схема свеклосахарного завода............422 Раздел 21. Технология растительного масла ...............................427 § 21.1. Характеристика сырья для производства растительного масла и ассортимент продукции .................427 § 21.2. Технология растительного масла..........................428
Технология пищевых продуктов 7 § 21.3. Рафинирование масла .................................433 § 21.4. Технология маргарина.................................436 Раздел 22. Технология баночных консервов из растительного сырья.....................................440 § 22.1. Сырье для производства консервов, ассортимент продукции и способы консервирования..................................440 § 22.2. Технологические процессы при консервировании.........443 Раздел 23. Технология водки и ликеро-водочных напитков ......448 § 23.1. Технология водки ....................................448 § 23.2. Технология ликеро-водочных напитков .................449 § 23.3. Вода в ликеро-водочном производстве .................451 Раздел 24. Технология пектина и пектинопродуктов лечебно-профилактического назначения ......................455 § 24.1. Технология яблочного пектина.........................459 § 24.2. Технология свекольного пектина.......................461 § 24.3. Технология пектина из соцветия корзинок подсолнуха ..463 § 24.4. Применение пектина в пищевой промышленности..........466 Раздел 25. Технология ферментных препаратов и их применение в пищевой промышленности...................473 § 25.1. Результаты научных исследований в области ферментов.473 § 25.2. Технология ферментных препаратов ...................475 § 25.3. Применение ферментных препаратов в пищевой промышленности ...................................476 Раздел 26. Технология продуктов лечебно-профилактического назначения из сои..........................................481 § 26.1. Соя — уникальное продовольственное растение .481 § 26.2. Содержание питательных веществ и химический состав сои....................................483 § 26.3. Технология соевого пищевого белка............484 § 26.4. Технология основных пищевых продуктов из сои.486 § 26.5. Ферментированные пищевые продукты из сои ...........486 § 26.6. Некоторые пищевые продукты с белком сои.............488 § 26.7. Значение сои для здоровья человека ..........491 Раздел 27. Инновационные проблемы и перспективы развития технологий пищевой промышленности Украины .................497 § 27.1. Современное положение пищевой промышленности Украины и общая стратегия ее развития .............................497
8 Содержание § 27.2. Проблемы ресурсе-, энергосбережения в пищевой промышленности и перспективные источники энергоресурсов.............502 § 27.3. Перспективные методы стабилизации продуктов питания .... 514 § 27.3.1. Методы электромагнитной обработки продуктов питания.........................................515 § 27.3.2. Обработка продуктов питания высоким давлением....523 § 27.3.3. Особенности воздействия высокого давления на микроорганизмы и ферменты...............................562 § 27.3.4. Разновидности технологий обработки пищевых продуктов высоким давлением........................571 § 27.3.5. Технологическое оборудование для обрабо тки продуктов высоким давлением ..............................577 § 27.3.6. Промышленное применение процесса обработки пищевых продуктов высоким давлением.......................581 § 27.4. Инновационные технологии в спиртовой и ликеро-водочной промышленности ...........................................585 § 27.5. Инновационные технологии выращивания свеклы и ее переработки на сахар.................................592 § 27.6. Инновационные технологии в виноделии...............597 § 27.7. Инновационные технологии макаронных изделий........603 § 27.8. Инновационные технологии пива .....................664 § 27.9. Инновационные технологии солода ...................610 § 27.10. Инновационные технологии ферментных препаратов....613 § 27.11. Инновационные технологии мяса и мясных продуктов .615 § 27.12. Инновационные технологии кондитерских изделий ....621 § 27.13. Инновационные технологии крахмалопродуктов .......627 § 27.14. Инновационные технологии пищеконцентратов, хлебопродуктов, комбикормов ........................629 § 27.15. Инновационные технологии пектина..................632 § 27.16. Инновационные технологии продуктов лечебно- профилактического назначения из бобовых культур............634 § 27.17. Инновационные технологии безалкогольных напитков .638 § 27.18. Инновационные технологии молочных продуктов.......646 § 27.19. Перспективы эффективного использования некоторых отходов пищевой промышленности и сточных вод ............................................656 Раздел 28. Экологические требования при производстве пищевых продуктов ........................................660 § 28.1. Введение 660
Технология пищевых продуктов 9 § 28.2. Научно-технический прогресс и экологическая оостаиовка в пищевой промышленности ...................................661 § 28.3. Предотвращение заражения пищевого сырья и продуктов питания вредными веществами.....................664 § 28.4. Виды загрязнения пищевого сырья и продуктов питания вредными веществами, их влияние на организм человека........665 § 28.5. Экологически чистые продукты питания .......672 § 28.6. Принципы контроля и пути снижения вредных веществ в пищевом сырье и продуктах питания ........................674 § 28.7. Основные принципы выведения вредных веществ из организма человека ......................................677 § 28.8. Концепция здорового образа жизни и проблема безвредности пищевых продуктов..............................685 § 28.9. Вредность для здоровья человека некоторого растительного сырья .............................693 § 28.10. Экологические аспекты производства пищевых продуктов.695 § 28.11. Эколого-, ресурсе-, энергосбережение в пищевой промышленности.....................................697 § 28.12. Инновационные технологии очистки сточных вод в пищевой промышленности......................................703 Раздел 29. Основные аспекты экономики в пищевой промышленности...................................714 § 29.1. Рыночные формы хозяйствования в агропромышленном комплексе ...............................714 § 29.2. Ценообразование в пищевой промышленности ...........716 § 29.3. Предпринимательство в пищевой промышленности .......717 § 29.4. Промышленно-производственные фонды и производственная мощность предприятий пищевой промышленности...........718 § 29.5. Оборотные средства производства ....................723 § 29.6. Экономическая эффективность капитальных вложений....724 § 29.7. Себестоимость продукции ............................725 § 29.8. Кадры, производительность и оплата труда, трудоемкость продукции......................................727 § 29.9. Налогообложение и маркетинговая деятельность........730 Литература..................................................734
10 Введение ВВЕДЕНИЕ В XXI веке в Украине произошло заметное улучшение макроэкономи- ческой ситуации в результате роста объемов производства в экспортно- ориентированных областях и областях конечного потребления, к которым относятся сельское хозяйство и пищевая промышленность. По объему про- изводства пищевая промышленность в последнее время уверенно заняла второе место после черной металлургии, оставив позади машиностроение, металлообрабатывающую и электроэнергетическую области. Повышение конкурентоспособности украинской продукции обеспечило повышение спроса у населения на нее с одновременным вытеснением из вну- треннего рынка большей части иностранных товаров. Через торговую сеть реализуется три четверти товаров отечественного производства, а продо- вольственных товаров -- 95%. Снижение конкуренции со стороны импорта оказалось одни.м из главных факторов оживления реальной экономики в пищевой промышленности. Положительный результат в увеличении объемов производства в пище- вой промышленности за последние годы дало улучшение состояния сельского хозяйства. Объемы производства валовой сельскохозяйственной продук- ции во всех категориях хозяйств увеличились на 7,6%. Основным источником удовлетворения потребности общества в продукции сельскохозяйственно- го производства стали частные хозяйства как основа стойкого продовольст- венного обеспечения страны пищевым сырьем. Дальнейшее развитие пищевой и перерабатывающей промышленности предусматривают рациональное использование натуральных растительных ресурсов, совершенствование и разработку новых видов продуктов по со- временным технологиям. Вся территория Украины располагает благопри- ятными природными условиями для произрастания пищевого сырья для всех отраслей пищевой промышленности. Таким образом, население Украины в полной мере обеспечено растительным сырьем, сырьем животного проис- хождения и продукцией, богатой биологически активными веществами, главным образом витаминами, аминокислотами, фенольными соединения- ми, микро- и макроэлементами, простейшими углеводами, пектином, орга- ническими кислотами и др. Однако сохранить большое количество пищево- го сырья в течение определенного времени не представляется возможным. Поэтому необходимо решать актуальную проблему переработки свежесобран- ного урожая растительного сырья в продукты питания по ресурсо- и энер- госберегающей технологии с высокими их качественными показателями. На предприятиях пищевой промышленности различных форм собствен- ности пищевое сырье перерабатывают в муку, хлеб, пиво, хлебобулочные из- делия, соки, экстракты, концентраты, масло и жиры, вина, пивоваренный
Технология пищевых продуктов И солод, безалкогольные напитки, мясные и молочные изделия, пищевые добав- ки, макароны, сахар и другую продукцию. Важным фактором при переработ- ке пищевого сырья является сохранение полезных веществ и соединений для человека в конечных продуктах и напитках. То есть, технологические процессы и режимы при переработке пищевого сырья растительного про- исхождения должны быть оптимальными с точки зрения сохранения био- логически активных и других веществ. А в некоторых технологиях особое' внимание уделяется и их накоплению (вино, сыр, пиво, добавки и др.). Наука о питании (нутрициология) убедительно доказывает, что физио- логически полноценное питание необходимо для нормального роста и раз- вития детского организма, сохранения здоровья взрослого человека, под- держания высокой работоспособности и сопротивления организма инфекционным и другим негативным факторам окружающей среды. Также доказано, что организм человека для своего нормального функ- ционирования обязан ежедневно получать более 500 различных веществ и соединений (нутриентов). Процесс усвоения нутриентов и обмен веществ в организме человека во многом зависит не только от присутствия в организме различных пищевых веществ и химических соединений, но и от того, сколько и каких нутриентов и других веществ и соединений нутриентов в пищевых продуктах, в каких соотношениях поступило в организм. Это свидетельствует о необходимости разнообразия пищевых продуктов в нашем ежедневном рационе. Чтобы ра- ционально использовать все свойства пищевого сырья и готовых продуктов, необходимо знать их химический и биохимический состав, питательную ценность, специальные приемы технологической обработки пищевого сырья при оптимальных параметрах, грамотно составлять с физиологической точки зрения рацион питания и строго придерживаться благоприятного для здо- ровья человека режима питания. Сегодня в условиях повышенной психо- эмоциональной нагрузки и ухудшения экологической обстановки потреб- ность человека в таких продуктах значительно увеличена. Только при таком питании организм человека останется здоровым при всех отрицательных влияниях внешней среды. Пищевая промышленность Украины, сочетая классические технологии с современными, готова про- изводить высококачественные экологически чистые продукты питания, ко- торые обеспечат здоровый образ жизни человека. В соответствии с новой концепцией высшего образования в Украине, кото- рая отвечает международным стандартам, в рамках профессионального на- правления «Пищевая технология и инженерия» предусмотрена подготовка для агропромышленного комплекса бакалавров и магистров технологичес- ких и инженерных специальностей, а также специальностей «Экономика предприятий», «Учет и аудит», «Менеджмент», «Автоматика и автоматиза- ция», «Оборудование предприятий пищевой промышленности» и др.
12 Введение Студенты петехнологических специальностей (механики, экономисты, теплотехники, автоматчики, экологи и др.) после изучения (фундаменталь- ных и инженерных дисциплин должны знать и иметь определенное пред- ставление о технологиях пищевых продуктов, в которых происходят разные физические и биотехнологические изменения, химические и биохимичес- кие преобразования. В соответствии с учебными планами и программами технологических дисциплин студенты должны получить определенные знания о пищевом сырье, количестве и ассортименте пищевых продуктов, которые производят- ся в Украине и ведущих странах мира, удельных затратах сырья, электриче- ской и тепловой энергии на изготовление продукта, нормах потребления пи- щевых продуктов, необходимых для анализа рынка сбыта в Украине и за его пределами. Понимание основ технологических знаний даст возможность учебным заведениям Украины готовить конкурентоспособных широкопрофильных специалистов не только для Украины, но и для других стран, поскольку раньше на таких основах подготовка студентов нетехнологических специ- альностей не осуществлялась. Полученные зо время изучения технологий пищевых продуктов знания являются базой для усовершенствования существующего оборудования и создания новых высокоэффективных машин и аппаратов для пищевой промышленности, а также для изучения всех последующих дисциплин эко- номического, управленческого и обслуживающего направлений. А главное — для воспитательной работы, направленной на повышение авторитета Укра- ины как производителя высококачественных пищевых продуктов, которые отвечают мировым стандартам или превосходят их. Эти знания являются также необходимыми для каждого гражданина, который перерабатывает пищевое сырье, не говоря о государственных слу- жащих, политических и общественных деятелях всех уровней, которые мо- гут получить почти всю информацию о технологиях пищевых продуктов и основах их изготовления. Технология пищевых продуктов состоит из органичного количества тех- нологических операций, которым присущи определенные биологические, физические, химические и биохимические преобразования. Отдельные тех- нологические операции созданы по фундаментальным законам физики, хи- мии, биохимии, биотехнологии, экологии и др. Учебник может быть использован для получения сведений о составе ос- новных пищевых продуктов: муки, круп, хлеба, макарон, овощей, фруктов, мяса, молока и молочных изделий, пива, вина, спирта, ликеро-водочных и без- алкогольных напитков, сладостей, а также о принципах питания, изменения в основных видах сырья, которые происходят во время изготовления продук- тов питания, об основах их переработки, основных правилах потребления.
Технология пищевых продуктов 13 Рядом с существующими классическими технологическими процессами описаны и принципиальные основы высокоэффективных новых технологии, которые ныне разработаны или находятся в стадии разработки как перспек- тивные фундаментальные исследования в области пищевых производств. Эти разработки после завершения и внедрения дадут возможность увеличить прибыли, уменьшить энергозатраты на единицу продукции, снизить себестои- мость и улучшить качес твенные показатели конечных продуктов и напитков. Изучая материалы раздела «Актуальные проблемы пищевой промыш- ленности», студенты, магистранты, аспиранты и специалисты перерабаты- вающих предприятий смогут развивать свое творческое мышление, выби- рать лучшие высокоэффективные технологические схемы и внедрять их как в курсовое и дипломное проектирование, так и в производство. В данном учебнике, который предназначен как для студентов, магист- рантов и аспирантов, так и для работников пищевой промышленности, ос- вещены материалы по составу пищевого сырья и технологическим спосо- бам его переработки в полуфабрикаты и готовую продукцию. Большое внимание уделено актуальным и перспективным проблемам в этом направ- лении, экономическим, экологическим и энергосберегающим аспектам де- ятельности предприятий, которые перерабатывают растительное и живот- ное сырье и выпускают высококачественную продукцию для населения. Объем учебника не даст возможности полностью раскрыть вопросы со- стояния и развития пищевой промышленности Украины, поэтому в конце издания приведен библиографический список литературы, которая даст воз- можность студентам, магистрантам, аспирантам и специалистам пищевой промышленности и НИИ глубже и шире изучить вопросы, которые их ин- тересуют. Издание этого учебника стало возможным благодаря активной поддержке ректората НУПТ, деканата факультета ТБХ, а также спонсорской помощи. Авторы приносят искреннюю и глубокую благодарность за помощь в подготовке и издании этого учебника зав. кафедрой технологии молока и молочных продуктов проф. Скорченко Татьяне Анатольевне, доктору техн, наук, проф. Клименко Михаилу Николаевичу, проректору НУПТ, проф. Яровому Владимиру Леонидовичу, доктору техн, наук, проф. Юрчак Вере Гавриловне, доктору эконом, наук, проф. Мостенской Татьяне Леонидовне, доктору техн, наук, проф. Шияну Петру Леонидовичу, зав. лабораторией НУПТ Бондаренко Людмиле Владимировне, доктору техн, наук, проф. Ма- лежику Ивану Федоровичу, доктору техн, наук, проф. Дробот Вере Ива- новне, канд. техн, наук, доц. Ганчук Виктории Дмитриевне, ст. лаборанту Мачача Евгении Александровне.
14 Продукты в питании человека и их безвредность ПРОДУКТЫ В ПИТАНИИ ЧЕЛОВЕКА И ИХ БЕЗВРЕДНОСТЬ Концепция нормальной жизни человека предусматривает постоянное выполнение правил, направленных на сохранение как индивидуального, так и общественного здоровья. А это - трудоспособность человека, разум- ное отношение к своим достижениям, к природе и социальной среде, а так- же радость жизни. В современный период несбалансированное питание превратилось в со- циальную проблему. В большинстве регионов Украины от лишней массы страдают свыше 30% мужчин, 50% женщин и 12% детей, что имеет прямую связь с ожирением и такими болезнями, как сахарный диабет, гипертониче- ские заболевания, инфаркт миокарда и даже рак. Излишняя калорийность рациона у женщин обусловлена чрезмерным употреблением сахарозы и из- делий из теста, у мужчин — алкоголя. Каждый человек должен исключать нарушения структуры питания, то есть регламентировать пищевую ценность продукта по содержимому бел- ков, углеводов, биологически активных веществ, минеральных солей и т. п. В период жизнедеятельности организм человека не только выполняет физическую и умственную работу, в нем постоянно проходят процессы по- строения и дополнения клеток и тканей тела. А для этого организму нужен «строительный» материал, который поступает только при полноценном питании. Следует отметить, что некоторые биологически активные вещест- ва (гормоны, коферменты и прочие) в организме человека образуются из таких специфических веществ, как витамины. Таким образом, питание представляет собой чрезвычайно сложный про- цесс поступления, переваривания, всасывания и ассимиляции в организме человека самых разных веществ и соединений пищевых продуктов. Главным условием нормальной жизнедеятельности человека является обеспечение своевременного поступления в организм пищевых продуктов в оптимальном количестве. При этом должны выполняться такие обязательные условия: - экологически чистая и рациональная технология пищевых продуктов, при которой максимально сохраняются пищевые вещества и не получают- ся вредные соединения; - выполнение санитарно-гигиенических правил и норм изготовления и сохранение продуктов питания; - экологически чистая технология пищевого сырья (зерновых и бобо- вых культур, овощей, фруктов, ягод, мяса, молока, рыбы и др.). Нормальное питание человека характеризуется балансом поступления энергии в организм соответственно затратам. Даже при недостаточной кало- рийности продуктов, которые поступают в организм, последний использует
Технология пищевых продуктов 15 пищевые вещества самого организма, а при продолжении такого процесса питания уменьшается масса скелетных мышц. При чрезмерном питании часть жиров и углеводов накапливается в виде подкожного жира, что сопровож- дается ожирением. А поэтому для обеспечения основного обмена и баланса энергии в организм должно поступать оптимальное количество незамени- мых веществ как по химическому составу, так и по пищевой ценности. При употреблении пищевые продукты и напитки не должны оказывать канцерогенное, токсичное и мутагенное действие на организм человека. Критерии безопасности включают допустимые границы концентрации, со- гласно Государственным стандартам, минеральных, химических и биологи- ческих соединений. Это пестициды, токсичные элементы, нитраты и нитриты, антибиотики, микотоксины, гормональные препараты, вредные микроорга- низмы, вирусы и прочие. При усовершенствовании действующих или раз- работке новых технологий пищевых продуктов и напитков следует всегда ориентироваться на медико-биологические нормативы. Развитие теории и практики адекватного питания дает возможность ус- тановить, какие сельскохозяйственные культуры и в каком соотношении необходимо выращивать для соответствующих пищевых продуктов. В связи с этим необходимо увеличить часть продуктов, которые имеют балластные вещества и белки растительного происхождения (например, соевые продукты). Если человек отказывается от продуктов растительного происхождения, он теряет биологически активные вещества, многие из которых имеют антиги- поксические, антигипертонические, антиаллергические, антимутагенные, ан- тилучевые и прочие свойства. Кроме того, рафинированная пища - постоянная причина многих распространенных сердечно-сосудистых заболеваний, хро- нического бронхита, эмфиземы легких и др. Поэтому с целью профилактики этих заболеваний необходимо уменьшить употребление легкоусваиваемых и рафинированных углеводов и увеличить часть свежей растительной пищи. Чрезвычайно важным вопросом в физиологии питания является опти- мальное соотношение растительных и животных продуктов. Потребление только растительной пищи, как и только животной имеет ряд отрицатель- ных факторов для здоровья человека. Ценность животной пищи в том, что она содержит значительное количество незаменимых кислот, а также пол- ноценных животных белков, из которых организм человека строит гормо- ны, ткани, ферменты и др. Но чрезмерное употребление мясных продуктов, в особенности жиров, приводит к перегрузке организма пуриновыми осно- вами и другими веществами, которые нарушают обменные процессы и по- вышают в крови содержание холестерина. С другой стороны, без доброкачественной растительной пищи в соответст- вующих количествах невозможно правильное физиологически полноценное
16 Продукты в питании человека и их безвредность питание. Сегодня многие люди страдают от недостатка или некачественной растительной пищи. Ощущается острый дефицит крайне необходимых для организма биологически активных веществ, которые находятся в продук- тах растительного происхождения. Это витамины, макро- и микроэлементы, органические кислоты, фитонциды, пектиновые вещества, клетчатка и др. В современных экологических условиях значительно увеличилось зна- чение в питании человека овощей, фруктов и ягод. В целом они помогают человеку бороться с неблагоприятными факторами, которые интенсивно действуют на организм. Это гипомнезия (снижение физической нагрузки, перенапряжение нервной! системы, витаминная недостаточность, повыше- ние окисления внутреннего клеточного жира и др.). В целом овощи, фрук- ты и ягоды тормозят развитие атеросклероза и гипертонической болезни, регулируют нормальное пищеварение. Ценность продуктов растительного происхождения еще и в том, что они содержат почти все питательные и биологически активные вещества, необхо- димые для нормального функционирования систем и органов человека. Во- да, которая находится г? овощах, фруктах и ягодах (до 90%) с растворимыми в ней минеральными солями, быстро выводится из организма вместе с про- дуктами обмена. Кроме того, растительные продукты содержат эфирные мас- ла, которые имеют дезинфицирующее и антисептическое действие, в них мно- го органических кислот, которые стимулируют выделение пищеварительных соков и улучшают кишечную перистальтику. Дубильные вещества разного происхождения, которые есть в овощах, фруктах и ягодах, имеют противо- воспалительное действие, а клетчатка предупреждает появление атероскле- роза. В растительных продуктах много растворимых углеводов и крахмала, которые с помощью ферментов организма легко усваиваются. Пектиновые вещества и фитонциды имеют обеззараживающее действие. Пектиновые ве- щества вдобавок помогают выводить из организма радионуклиды. Чисто растительные диеты с лечебно-профилактической целью назна- чают при гипертонических заболеваниях, почечной и сердечно-сосудистой недостаточности, ожирении и подагре. Вообще вегетарианская пища обес- печивает быстрое уменьшение количества азотных шлаков при болезнях почек и снижение артериального давления. Очень важным аспектом питания населения является проблема безвред- ности пищевых продуктов. Известно, что большинство химических соеди- нений в зависимости от их количества и качественных показателей могут иметь как положительное, так и отрицательное воздействие на организм че- ловека. При анализе безопасности питания существует такое понятие, как «критерий риска». Абсолютная безопасность питания невозможна по при- чине отсутствия таких компонентов пищевых продуктов, которые бы не бы- ли вредными для той или иной группы населения.
Технология пищевых продуктов 17 В Государственных стандартах принято 5 классов кригериев риска: риск микробного происхождения: - риск вирусного происхождения; - риск от загрязнения окружающей среды; риск естественного происхождения; - риск от нестандартных добавок и красителей пищевых продуктов и напитков. Определенные требования выдвигаются к питанию новорожденных де- тей, у которых еще несовершенна система пищеварения. Материнское мо- локо — идеальный продукт, который содержи т все необходимые вещества для жизни и здоровья ребенка. В его состав входят белки, а также жиры с незаменимыми жирными кислотами, углеводы, микро- и макроэлементы. Материнское молоко содержит большое количество антител, ферментов. К сожалению, часто матери ио разным причинам нс имеют возможнос- ти кормить ребенка грудью. В связи с этим нужны специальные продук- ты — заменители женского молока. Их основой является коровье молоко, которое по своему составу несколько отличается от женского. Потребность детей от 1 до 13 лет в белках составляет от 50 до 93 г в сутки, жирах — от 53 до 93 г, в углеводах — от 212 до 370 г, энергетической ценнос- ти — от 540 до 2700 ккал, а кормящих матерей — до 3000 ккал. В этот пери- од повышена потребность в белке: для беременных — 100 г, для кормящих матерей — 112 г, а также в углеводах, витаминах, минеральных веществах. За исключением материнского молока, в природе не существует продук- та, который содержал бы все необходимые для человека компоненты. По- этому рацион должен быть разнообразным. Можно привести множество примеров, когда люди страдали разными болезнями только потому, что еда была однотипной. Чрезвычайно важным является химический состав пищевых продуктов и режим питания молодежи в школьные и студенческие годы. Более серьез- ные проблемы, связанные с питанием, возникают у пожилых людей. И если бы они всегда обращали внимание на современные научные рекомендации, то могли бы не только улучшить свое здоровье, но и повысить трудоспособ- ность и достичь активного долголетия. Каждый человек в любом возрасте должен понимать основные положе- ния процесса обмена веществ и придерживаться их в повседневной жизни. Нужна культура питания, которая включает строгое соблюдение научных рекомендаций на всех этапах производства и обработки пищевых продук- тов при соблюдении гигиенических и биологических правил. Важнейшим аспектом питания населения является проблема безвред- ности пищевых продуктов и напитков. Она наиболее существенна и вместе с тем недостаточно изучена. Такое положение связано с тем, что большинство 2-8-913
18 Продукты в питании человека и их безвредность соединений в зависимости от их количества могут иметь как положительное, так и отри нательное воздействие на организм человека. Кроме этого, влияет также их соотношение в пищевых продуктах и ассортимент последних. Главным потенциальным источником опасности пищевых продуктов является микробное заражение и дисбаланс питательных веществ. Таким образом, обязательным условием при разработке новых пищевых продуктов и напитков является соблюдение научно обоснованных соотно- шений питательных веществ в продукте. При этом необходимо выходить из суточного рациона и местоположения нового продукта в нем. Наибольшую опасность в пищевых продуктах представляет болезне- творная микрофлора. К ней относятся много видов патогенных и условно- патогенных микроорганизмов. К патогенным микроорганизмам относят те, которые непосредственно вызывают заболевания, а к условно-патогенным — микроорганизмы, кото- рые могут стать болезнетворными (патогенными) при определенных усло- виях окружающей среды, внутренней экологии желудочно-кишечного тракта и т. д. По своим признакам и происхождению пищевые заболевания делятся на две группы: пищевые отравления и пищевые инфекции. Пищевые отравления микробного происхождения подразделяют в свою очередь на пищевые интоксикации (токсикозы) и пищевые токсикоинфек- ции. К токсикозам относятся ботулизм (возбудитель Clostridium botulinum), стафилококковая интоксикация (возбудитель относят к роду Staphylococ- cus) и грибковые интоксикации (возбудитель — грибки рода Fusarium). По- следняя составляет особую опасность для напитков из зерновых культур, в которых фузариум хорошо развивается с образованием термостабильно- го токсина. Токсикоинфекции бывают паратифозного характера, возбудители, вы- званные условно-патогенными бактериями, к которым также относятся микроорганизмы нормальной микрофлоры кишечника человека. Это па- лочка протея Proteus vulgaris, кишечная палочка Escherichia coli, бактерии Clostridium perfringens и т. д. Пищевыми инфекциями являются заболева- ния, при которых пищевой продукт служит передающим источником пато- генных микробов, которые находятся, но не развиваются в нем. Инфекции возникают только при наличии живых клеток микробов. К пищевым ин- фекциям относят брюшной тиф и наратифы (возбудитель рода Salmonella), туберкулез (возбудитель палочка Mucobacterium tuberculosis), бактериаль- ную дизентерию (палочка рода Shigella), сибирскую язву (возбудитель — палочка Bacillus anthracis) и др. Особенно актуальной является придача полезной микрофлоре пище- вых продуктов (при ее наличии) антагонистических свойств по отношению к вредной болезнетворной микрофлоре. Такими пищевыми продуктами
Технология пищевых продуктов 19 могут быть безалкогольные напитки брожения, в частности наиболее рас- пространенный их представитель — хлебный квас. Это практически един- ственная группа напитков, которая предусматривает не только использова- ние исключительно натурального сырья, но и полезных и незаменимых для организма человека микроорганизмов, которые находятся в готовой про- дукции в жизнеспособном состоянии и известны своим антагонизмом к по- сторенпей микрофлоре. Обеспечение безвредности пищевых продуктов должно быть определя- ющим требованием при их разработке и производстве. При этом следует тщательно проанализировать состав и технологию с целью исключения воз- можной опасности. Опыт производства пищевых продуктов свидетельст- вует, что пренебрежение этими требованиями приводит к нивелированию полезных свойств даже полноценных но содержанию биологически актив- ных веществ продуктов. Еще в большей степени это касается продуктов ле- чебно-профилактического назначения. 2*
20 Адекватное экологически чистое питание АДЕКВАТНОЕ ЭКОЛОГИЧЕСКИ ЧИСТОЕ ПИТАНИЕ Всем известно, что здоровье людей можно значительно улучшить, нала- див здоровый образ жизни и умное оздорови тельное питание. Рецепт умно- го питания зависит в основном от таких факторов, как сос тояние окружаю- щей среды, индивидуальных особенностей организма человека и его здоровья, профессии и условий работы, возрас та и форм отдыха. А поэтому умное оздоровительное питание следует строить с учетом всех этих особен- ностей. Человеку нужны оздоровительные экологически чистые продукты и напитки специального назначения. К сожалению, реклама новых и существующих продуктов и напитков не сопровождается достаточным научным обоснованием, часто остаются не- известными их рецептурный состав, допускается фальсификация. Потому употребление таких продуктов и напитков может привести к ухудшению здоровья человека, а нс к его улучшению. В современных условиях жизни совершенствуется такое направление в питании человека, как теория адекватного питания и проблемы идеаль- ной пищи. В соответствии с этим, для нормальной) жизнедеятельности орга- низма человека и оптимального усвоения пищи необходимым есть не толь- ко поток разных компонентов продуктов из пищеварительного канала во внутреннюю среду организма (теория сбалансированного питания), но и до- полнительное поступление эндогенного (использование организмом чело- века веществ, которые входят в состав самого организма) и экзогенного (составная часть обмена веществ, которая связана с поступлением пита- тельных веществ в желудочно-кишечный тракт человека с продуктами) по- токов физиологически и биологически активных веществ. Большое значение для жизнедеятельности человека имеют балластные вещества в питании как факторы нормализации функций желудочно-ки- шечного тракта. К сожалению, теория сбалансированного питания населе- ния большое внимание уделяет использованию рафинированных, бедных растительными волокнами продуктов. В последнее время определяется положительная тенденция создания и вы- пуска спектра пищевых продуктов и напитков заданного качества — низкокало- рийных, со сниженным содержанием животного жира, легкоусваиваемых уг- леводов и кухонной соли, обогащенных белками, витаминами, минеральными и балластными веществами. Необходимо значительно увеличить объемы про- изводства таких продуктов и напитков, а также расширить их ассортимент. Существующая теория адекватного питания дополнила теорию сбалан- сированного питания такими новыми принципами: - нормальное питание обеспечивается не только веществами, которые не- обходимы организму и успешно им усваиваются, а и балластными веществами;
Технология пищевых продуктов 21 - микрофлора желудочно-кишечного тракта — это необходимый ком- понент и залог здорового существования организма; - организм способен синтезировать новые соединения. Организм человека постоянно изменяется, адаптируясь к изменениям условий существования в окружающей среде. Соответственно изменяются процессы метаболизма (преобразование веществ и энергии, которые со- ставляют основу жизнедеятельности организмов). В XX в. особое внимание приобрел научно-технический прогресс как основной фактор изменения условий окружающей среды. Значительные выбросы в атмосферу отходов промышленности и разных видов транспор- та, тяжелые последствия техногенных катастроф (аварии на атомных стан- циях) и т. п. Все это результат легкомысленного. а временами варварского отношения человека к природе. С другой стороны, для нормального суще- ствования человек нуждается в обезвреживании токсичных веществ, кото- рые поступают в организм. Все это требует применения медицинских, нату- ральных и других препаратов и включения в рацион питания биологически активных веществ с оптимальным эффектом. Важнейший путь исправления такой ситуации — это организация рацио- нального питания населения и обеспечение его профилактическими про- дуктами питания и напитками. Таким образом изменение окружающей среды, увеличение количества вредных факторов окружающей среды обуслав- ливает потребление таких веществ, которые повысили бы резистентность (противодействие, сопротивляемость) организма их влиянию. Это и есть рациональное питание, которое обеспечивает постоянство внутренней сре- ды организма и поддерживает ее жизненные проявления (рост, развитие, деятельность разных органов и систем) на высоком уровне при разнообраз- ных условиях работы, быта и отдыха. В современных условиях окружаю- щей среды все профилактические продукты питания являются обязатель- ной составной рационального питания. Основные факторы риска здоровья населения сегодня в Украине таковы: 1) загрязнение продуктов питания и напитков тяжелыми металлами, пестицидами и другими вредными для людей и животных соединениями; 2) фоновое влияние различных доз радиации; 3) разбалансированность рациона питания и дефицит отдельных ком- понентов в продуктах и напитках: 4) постоянный стресс, вызванный влиянием различных социальных и эко- номических факторов. Профилактика заболеваний и реабилитация больных характеризуется такими условиями: - устранение метаболических нарушений; - нормализация процессов обмена веществ в организме;
22 Адекватное экологически чистое питание - нормализация иммунного статуса: выведение' из организма радионуклидов, тяжёлых металлов и других токсичных соединений; - укрепление антиоксидантной системы; - нормализация микрофлоры кишечника. Сегодня почти во всех регионах Украины люди проживают в плохих экологических условиях, находятся под влиянием разных неблагоприят- ных факторов природного или социально-экономического происхождения. Принципы экологического и лечебно-профилактического питания в таких условиях включают в себя: - рациональное питание (количественно и качественно полноценны]! рацион, сбалансированность компонентов продуктов и напитков, а также режим питания), что обеспечит высокую резистентность к влиянию посто- ронних вредных веществ; - ограничение употребления продуктов, вещества которых отрицатель- но влияют на организм человека; - обязательное поступление в организм человека белков за счет молока и молочных продуктов, яиц, рыбы; - содержание пищевых волокон в рационе (не меньше 25 г в сутки). Одним из важных путей решения проблемы обеспечения населения не- обходимым питанием в необходимом количестве, не изменяя сбалансиро- ванности рациона, есть разработка рецептуры и технологии функциональ- ных продуктов и напитков, какие должны вмещать гарантированное количество определенных веществ и соединений в оптимальном (для про- явления нужного эффекта) соотношении. Функциональные продукты питания составляют основу оздоровительно- го и профилактического питания, целью которого есть повышение сопротив- ляемости организма к определенному вредному фактору окружающей сре- ды, ограничение накопления токсинов в организме и ускорение их вывода. Одним из следствий хронического влияния на организм соответствую- щих доз радиации является активация процесса свободнорадикального окисления в организме человека. Угнетению активности этого процесса способствуют вещества с антиоксидантной активностью. Такая активность присуща полифенольным веществам, витаминам А и С, токоферолам, [3-ка- ротину, мелатонину, К сожалению, потребление населением Украины пищевых продуктов не отвечает основам сбалансированного и адекватного питания. Часто нару- шается рациональное соотношение незаменимых для жизнедеятельности человека веществ, не соблюдаются санитарные нормы качества промыш- ленного сырья и пищевых продуктов. В стандартах качества пищевые про- дукты не должны оказывать канцерогенного, токсического, мутагенного или
Технология пищевых продуктов 23 какого-либо другого вредного воздействия на здоровье человека при потреб- лении их в общепринятом количестве. Критерии безопасности включают предельно допустимые концентрации загрязнителей минеральной, химичес- кой и биологической природы (пестицидов, токсических элементов, нитратов и нитритов, антибиотиков, микотоксинов, гормональных препаратов и др.), а также микробиологические показатели. При разработке новых техноло- гий продуктов необходимо всегда ориентироваться на медико-биологичес- кие нормативы. Практические вопросы в отношении питания человека до этого времени основывались на теории сбалансированного питания, кото- рая играла важную роль в развитии принципов здорового образа жизни, а также в организации рационального питания как результата внедрения теории сбалансированного питания. На ее основе разработаны рационы для разных групп населения, а также целый комплекс технологий сельско- хозяйственных продуктов. Сегодня обязательным условием развития рынка функциональных про- дуктов и напитков является проверенная и понятная информация для потре- бителей относительно состава и физиологического действия таких продуктов и напитков. Все это будет содействовать устранению спекуляций и фальси- фикаций как со стороны производителей, так и со стороны торговцев про- дуктами и напитками специального назначения.
24 Ферментативные процессы при производстве пищевых продуктов ФЕРМЕНТАТИВНЫЕ ПРОЦЕССЫ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ Чрезвычайно важная роль отводится химическим и биохимическим преобразованиям при производстве пива. вина, спирта, хлеба, кондитер- ских изделий, расти тельных масел, дрожжей!, глюкозы и фруктозы, разных жиров, инвертного сахара и др., а также при сохранении растительного сы- рья и готовых продуктов. Скорость этих преобразований имеет большое значение в интенсифика- ции технологий пищевых продуктов. Влияние разных факторов, условий и параметров на скорость химических и биохимических преобразований называется химической кинетикой, которая характеризуется изменением концентрации одного из реагирующих веществ за единицу времени. При расчетах скорости реакции следует рассматривать одно или несколько из исходных (начальных) веществ, концен трация которых в процессе химиче- ских и биохимических преобразований! увеличивается или уменьшается. Основными факторами, которые влияют на скорость всех химических и биохимических реакций при переработке нишевого сырья, есть концент- рация реагирующих веществ, температура и присутствие катализатора (ферментов и др.). Увеличение концентрации взаимодействующих веществ — один из наи- более универсальных приемов интенсификации технологических процессов в пищевой промышленности. Например, увеличение концентрации сахара в сусле до 50% и проводка его сбраживания в спиртовой промышленности разрешит снизить себестоимость этилового спирта на 30...40%. Температура — тоже важный фактор, который определяет скорость хи- мических и биохимических реакций в пищевых технологиях. Объясняется влияние температуры и концентрации реагирующих веществ на скорость реакций теорией активных столкновений, согласно которой химическое взаимодействие между молекулами разных компонентов возможно только при эффективном их столкновении. Т. е., в химическую реакцию вступают только те молекулы, которые имеют соответствующую энергию. Молеку- лы, которые имеют такую энергию, называются активными. Избыточная энергия молекул называется энергией активации и зависит как от природы вступающих в реакцию веществ, так и от температуры среды. Для протекания химических и биохимических реакций в пищевых тех- нологиях необходимо разорвать межмолекулярные связи реагирующих ве- ществ. Если при столкновении молекулы имеют большую энергию и ее до- статочно для разрыва связей, тогда химическая реакция произойдет, а если энергия молекул будет меньше необходимой, то столкновение будет неэф- фективным и реакция не наступит.
Технология пищевых продуктов 25 При повышении температуры среды количество активных молекул уве- личивается и одновременно увеличивается число столкновении между ни- ми, в результате возрастает скорость химических реакций. При увеличении концентрации реагирующих веществ общее число эффективных столкно- вений молекул также увеличивается, как следствие — скорость реакции уве- личивается. Большое значение для ускорения химических и биохимических реак- ций имеет катализатор. Его присутствие в пищевом сырье, которое перера- батывается на продукты питания, ускоряет реакции в тысячи раз. При этом реакции могут происходить и при низких температурах, которые удобны с экономической точки зрения. В пищевых технологиях большое количество гомогенных реакций ката- лизируются действием ионов Н и ВОН . К таким реакциям относятся инверсия сахарозы, гидролиз сложных эфиров, в том числе жиров. Ионы металлов катализируют реакции окисле- ния и гидролиза. Например, ионы меди катализируют окисление аскорби- новой кислоты, а потому оборудование и аппараты для переработки пло- дов, ягод и овощей не следует изготавлять из меди и ее сплавов. Окисление пищевых жиров ускоряется под действием ионов железа, меди, марганца, а потому жир не нужно хранить в металлической таре. Большинство каталитических реакций в присутствии катализатора носят положительный характер, т. е. такой катализатор значительно уско- ряет химические и биохимические реакции. Но в пищевых технологиях встречается и отрицательный катализ, когда катализатор снижает скорость реакций. Такой катализатор называется ингибитором. А когда ингибитор тормозит процесс окисления, тогда его называют антиоксидантом, или ан- тиокислителем. Хранение и переработка пищевого сырья, а также хранение готовых продуктов питания связано, в основном, с реакциями гидролиза и окисли- тельно-восстановительными реакциями (меланоидинообразования, суль- фитация, окисление и др.). Гидролиз характеризуется разложением сложных веществ (белков, жи- ров, углеводов) на более простые под действием кислот и щелочей с присо- единением молекулы воды. Так, сахароза при нагревании с кислотами (молочной, лимонной, вин- ной) гидролизуется и образует инвертный сахар смесь глюкозы и фрук- тозы в равных пропорциях. С12 Н22О11 + Н2О = С6Н12Об + СбН12Об. Характерная особенность сахарозы в том, что скорость реакции ее гид- ролиза в тысячу раз больше, чем скорость реакции гидролиза мальтозы или лактозы.
26 Ферментативные процессы при производстве пищевых продуктов Инвертный сахар, т. е. смесь глюкозы и фруктозы, имеет такие характер- ные особенности, как гигроскопичность и антикристаллизация. Антикрис- таллизационные свойства инвертного сахара дают возможность широко ис- пользовать его при производстве карамели и других продуктов и напитков. Замена сахара глюкозой и фруктозой в пищевых продуктах имеет лечебно- профилактический характер для человека. Важная роль в пищевой технологии принадлежит гидролизу крахмала, который при кипячении с кислотами превращается в глюкозу. К промежу- точным продуктам в процессе гидролиза крахмала относят такие полисаха- риды, как декстрины. Чрезвычайно сложным окислительно-восстановительным процессом в пищевых технологиях является меланоидинообразование, когда низко- молекулярные продукты распада белков (пептиды, аминокислоты) вступа- ют в реакцию с сахарами (фруктозой, глюкозой, мальтозой). В результате такой реакции аминокислоты и сахара раскладываются, образовывая тем- ноокрашенные продукты, которые называются меланоидинами. Образование меланоидинов — основная причина потемнения пищевых продуктов в процессе их изготовления, особенно при сушении и термической обработке. Чрезвычайно интенсивно эта реакция протекает при температу- рах выше оптимальных (при выпекании хлебобулочных и мучных конди- терских изделий, в процессе уваривания сахарных растворов, при сушении и термической обработке карамельного солода в пивоварении, в процессе тепловой обработки вин, при изготовлении фруктово-ягодных пюре, соков, повидла и др.). Для изготовления ряда пищевых продуктов и полуфабрикатов создают специальные условия для реакции меланоидинообразования. Это — полу- чение пшеничного хлеба с приятным вкусом и ароматом, темного, кара- мельного и ржаного солода. При производстве ржаного солода, который используется при изготовле- нии хлебного кваса, в процессе проращивания ржи зерно подлежит специ- альной биотехнологической обработке — ферментации под действием про- теолитических, амилолитических и цитолитических ферментов. При этом проходит интенсивный гидролиз белков, углеводов и других веществ. В ре- зультате таких реакций в солоде накапливаются аминокислоты и сахара, которые при повышенной температуре образовывают меланоидины, что придаёт будущему напитку или другим продуктам приятный вкус, аромат и цвет. Большую роль при сохранении жиров, масел и жиросодержащих продук- тов играет процесс окисления, который связан с химическими преобразова- ниями под действием света, кислорода и ферментов. При отсутствии кислоро- да процесс окисления не происходит. А присутствие в жирах кислорода
Технология пищевых продуктов 27 и солеи металлов как катализаторов значительно увеличивает скорость окисления. В то же время присутствие в жирах и жиросодержащих продук- тах антиоксидантов снижает скорость их окисления. Наиболее активным натуральным антиоксидантом является витамин Е. Все биохимические и биотехнологические процессы в пищевых техно- логиях происходят при помощи ферментов — биологически активных естест- венных катализаторов белкового происхождения. Это — получение хлеба и хлебобулочных изделий, вина, пива, спирта, чая, аминокисло]’, органичес- ких кислот, витаминов, антибиотиков и др. Ферментативные процессы иг- рают также важную роль при хранении пищевого сырья и готовой продукции (зерновых и бобовых культур, плодов, ягод, овощей, жира, жиросодержа- щих продуктов и др.). Кинетика биохимических процессов зависит от ряда факторов: концен- трации фермента и субстрата, биохимической природы реагирующих ве- ществ, температуры и реакции среды pH, присутствия активаторов и инги- биторов. Скорость биохимических процессов при переработке пищевого сырья зависит, в основном, от природы субстрата и его атакоспособности, т. е. податливости к действию ферментов, которая зависит от состава и струк- туры субстрата. Например, атакоспособность амилолитических ферментов крахмала, полученного из разных зерновых культур, неодинаковая. Она увеличивает- ся с уменьшением размеров крахмальных зерен, т. е. при механическом дей- ствии на структуру зерен крахмала. Но действие амилаз на крахмал незна- чительно по сравнению с их действием на клейстеризованный крахмал. Поэтому в тех областях пищевой промышленности, где крахмал является источником образования сахаров за счет расщепления его амилолитичес- кими ферментами, зерно или муку клейстеризуют путем разваривания. Та- кая технологическая обработка применяется в хлебопекарной, паточной и спиртовой промышленностях. Атакуемость белка протеолитическими ферментами зависит от строения белковой молекулы. Чем крепче структура белка, тем меньше эффектив- ность атакуемое™ ферментов. Наиболее интенсивное влияние на активность ферментов и скорость биохимических процессов в пищевом сырье имеют температура и реакция среды. С повышением температуры активность ферментов возрастает и до- стигает максимума при оптимальной температуре для каждого отдельно взятого фермента. Температурный оптимум для ферментов растительного происхождения составляет около 40...50° С. Снижение активности фермен- та при повышении температуры связано с процессами денатурации белка, так как фермент — это органический естественный катализатор белкового происхождения. Полное прекращение действия фермента происходит при
28 Ферментативные процессы при производстве пищевых продуктов температурах, близких к 100' С. что не имеет отношения к термофильным ферментам, которые выдерживают короткое нагревание', равное' температу- ре выше 100° С. Кроме тоге), каждый фермент проявляет свою активтюсть ь соответству- ющих границах значения pH. Зона наиболынеЕ! активности фермента назы- вается оптимальной зоной pH. Разные е|)ерменты значительно отличаются оптимальным для их действия значением pH. Одни имеют высокую актив- ность в кислой среде, вторые — в нейтральной, третьи — в щелочной. На- пример, пепсин в желудочном соке имеет оптимум действия при pH = 2,0, а амилаза — при pH = 4,7...5,2. Следует отметить, что оптимальное значение pH для активного действия фермента зависит также от химического соста- ва субстрата. В биотехнологических процессах пищевых технологий важную рол!> играют и ингибиторы ферментов, которые снижают их активность. Дейст- вие ингибиторов характеризуется блокированием сульфгидрильных свя- зей фермента и превращением их в дисульфидные группы. Ингибирование фермента может проходить также под действием белковых нераствори- мых осадков. Это соединения солей тяжелых металлов (ртути, свинца, вольфрама), разных кислот и др. Окись углевода СО ингибирует ряд окис- лительно-восстановительных ферментов, в состав которых входит железо или медь. Ферменты обеспечивают последовательность многих сложных биохи- мических превращений в клетках животных, пищевого растительного сы- рья, полуфабрикатов и микроорганизмов. Все ферменты по своей структуре делятся на две группы: ферменты, в состав которых входят только белки, — однокомпонентные, ферменты, в со- став которых входят белковое и органическое вещества небелковой приро- ды. Последние ферменты являются двукомпонентными и служат основной массой всех ферментов. Важными биологически активными веществами многих ферментов есть витамины и их производные. В состав многих ферментов входят металлы как кофакторы, которые предоставляют им активность. Например, кофак- тором ot-амилазы выступает кальций. Ряд ферментов усиливает свою ак- тивность в присутствии магния, цинка, марганца, меди и молибдена. Все ферменты как естественные катализаторы ускоряют реакции в био- технологических процессах пищевых технологий в Юб.ЗО11 раз. Это намно- го больше, чем активность химических катализаторов. Важной особеннос- тью ферментов является то, что они катализируют преобразование лишь одного вещества. К преимуществу ферментов над химическими катализа- торами следует отнести то обстоятельство, что они действуют при относи- тельно низких температурах (от 20 до 70° С) и нормальном давлении.
Технология пищевых продуктов 29 Таким образом, все биохимические процессы, которые протекают при производстве пищевых продуктов и их хранении, связаны с действием как своих ферментов пищевого сырья, гак и с действием ферментов, которые производятся микроорганизмами и используются в виде ферментных пре- паратов. В сырье ферменты находятся в свободном или связанном виде. Напри- мер, при проращивании зерновых культур активность ферментов повыша- ется, что связано с процессами их освобождения. Применение ферментных препаратов в пищевой промышленности раз- решает интенсифицировать биотехнологические процессы, улучшить каче- ство готовой продукции, увеличить ее выход и сэкономить энергоресурсы. Чрезвычайно большая роль в технологии пищевых продуктов принад- лежит микроорганизмам, с помощью которых вырабатываются ферменты, пищевые и кормовые белки, витамины, аминокислоты, антибиотики, орга- нические кислоты, липиды, гормоны, препараты для сельского хозяйства и т. д. Кроме того, в пищевой промышленности микроорганизмы использу- ются для получения целого ряда пищевых продуктов и напитков. Так, ал- когольные и безалкогольные напитки — вино, коньяк, пиво, спирт, фермен- тированные безалкогольные напитки, получают при помощи дрожжей и молочнокислых бактерий. В хлебопекарной промышленности использу- ют дрожжи и бактерии, в молочной промышленности — молочнокислые бактерии и т. и. В бродильной промышленности основным биологическим процессом является брожение, которое сопровождается такими микроорганизмами, как дрожжи. Брожение — это преобразование углеводов и органических со- единений в ряд новых веществ под действием ферментов, которые проду- цируются микроорганизмами. К основным группам микроорганизмов, которые используются в разных областях пищевой промышленности, относятся бактерии, дрожжи и плес- невые грибы. Дрожжи широко применяются как возбудители брожения при произ- водстве пива, спирта, вина, хлебного кваса, ферментированных напитков, а также в хлебопекарной промышленности для разрыхления теста. Для пи- щевой промышленности большое значение имеют дрожжи — сахаромице- ты, которые образовывают споры и делятся на несколько родов. Род делит- ся на виды, а отдельные разновидности видов делятся на расы. В каждой отрасли промышленности используют соответствующие расы дрожжей. Культурные дрожжи, которые применяются в бродильной промышлен- ности, принадлежат к семейству сахаромицетов Saccharomyces cerevisiae, оптимальный температурный режим для их размножения находится в пре- делах 25...30° С.
30 Ферментативные процессы при производстве пищевых продуктов При температуре 40° С размножение дрожжей останавливается и клет- ки отмирают. Низкие температуры дрожжи переносят хорошо, ио при этом их размножение останавливается. Дрожжи делятся на две группы: верхового и низового брожения. Каж- дая группа имеет несколько отдельных рас. Дрожжи верхового брожения на стадии интенсивного брожения концентрируются на поверхности среды в виде толстого пласта иены и остаются в таком состоянии до истечения брожения. Потом они оседают без образования плотного слоя. Дрожжи ни- зового брожения, оболочка которых клейкая, быстро слипаются и оседают на дно бродильного аппарата. К культурным дрожжам низового брожения принадлежит большинство пивных и виновных дрожжей, а к дрожжам верхо- вого брожения - хлебопекарные, спиртовые и некоторые пивные дрожжи. Некоторые расы дрожжей способны сбродить высокие концентрации сахара — до 60% и выдерживать высокие концентрации спирта — до 16%. Для развития, размножения и роста микроорганизмов нужна энергия, методы добывания которой бывают самые разные. Большинство микроорганизмов живут за счет энергии, которая образует- ся при окислении разных соединений кислородом. Такие микроорганизмы называются аэробами. Но есть и такие микроорганизмы, которые добывают энергию без участия кислорода, а лишь за счет окислительно-восстанови- тельных реакций между органическими и неорганическими соединениями, которые находятся в субстрате. Такие микроорганизмы называются ана- эробными. Кислород подавляет их развитие. Существуют также промежуточные микроорганизмы. Это факультатив- ные аэробы и анаэробы. Известны факультативные микроорганизмы (дрожжи), которые способны в зависимости от условий развития переклю- чаться из аэробного на анаэробный тип получения энергии для своего раз- вития. Анаэробные микроорганизмы, к которым принадлежат бактерии и некоторые дрожжи, получают энергию для своей жизнедеятельности, в основном, в процессе брожения. Примером такого типа получения энергии может быть спиртовое бро- жение, которое осуществляется дрожжами в анаэробных условиях: С6Н12О6 = 2С2Н5ОН + 2СО2 + 118 кДж. Молочнокислые бактерии, которые являются факультативными ана- эробами, без участия кислорода осуществляют молочнокислое брожение, которое характеризуется преобразованием молекулы глюкозы в две моле- кулы молочной кислоты с выделением энергии: С6Н12О6 = 2СН3СНОНСООН + 75 кДж. Для интенсивного развития микроорганизмов, эффективного их раз- множения и осуществления биосинтеза какого-нибудь вещества, необходи- мы такие оптимальные условия: - состав и концентрация веществ питания;
Технология пищевых продуктов 31 - присутствие активаторов и ингибиторов: - оптимальная температура; - оптимальное давление; - оптимальное значение pH; - интенсивное перемешивание среды; - оптимальное освещение и др. Для своего развития микроорганизмам нужен целый ряд необходимых элементов и соединений. К ним относятся: углевод, азот, фосфор, макро- и мик- роэлементы, биологически активные вещества, а также соли К, Мп, Fe и др. Если на клетки микроорганизмов действуют высокие концентрации ве- ществ или вредных соединений (токсичных, радиоактивных и др.) в пита- тельной среде, тогда происходит плазмолиз клетки - доля воды выделяется из клеток и протоплазма отделяется от клеточной оболочки. Таким обра- зом жизнедеятельность клетки прекращается частично или полностью. Для микробиологических процессов большое значение имеет реакция среды (pH). Каждая культура микроорганизмов характеризуется своим оп- тимальным значением pH, максимумом или минимумом. Также большое значение для жизнедеятельности микроорганизмов имеет кислород. Для аэробных микроорганизмов он жизненно необходим, а для анаэробных является тормозом их развития. Для факультативно-анаэроб- ных микроорганизмов, например дрожжей, этот фактор не имеет заметного значения. Потребление кислорода клетками зависит от их концентрации в пита- тельной среде. Чем значение концентрации клеток выше, тем более необхо- димо усиление аэрации. Большое значение для развития микроорганизмов имеет окислительно- восстановительный потенциал, который выражается в милливольтах или отрицательным логарифмом давления молекулярного водорода гН2. Таким образом, степень аэробности или анаэробности характеризуется величиной окислительно-восстановительного потенциала. Индекс гН2 аналогичен pH, но pH отображает степень кислотности или щелочности, а гН? — степень аэробности. Факультативно аэробные и анаэробные микроорганизмы раз- виваются в широком диапазоне гН2 - от 0 до 30. Чрезвычайно большое значение для развития и роста микроорганизмов имеет температура среды. Большинство микроорганизмов, которые приме- няются в пищевой промышленности, являются мезофиллами, их развитие проходит при оптимальной температуре 25...35° С. Психрофильные мик- роорганизмы растут при температуре среды О...15°С, а термофильные — от 55 до 75° С. Нормальное функционирование микроорганизмов с оптимальным обменом веществ, ростом и размножением происходит только тогда, когда в клетке
32 Ферментативные процессы при производстве пищевых продуктов есть достаточное количество воды и она находится в свободной среде с рас- крытыми питательными веществами и соединениями. При уменьшении со- держания воды снижается интенсивность биохимических реакций. Вода является не только реакционной средой и растворителем веществ: при вза- имодействии с водой происходит множество биохимических реакций при участии гидролитических ферментов, в результате которых образовывают- ся новые вещества с новыми свойствами и характеристиками. Таким образом, когда в среде присутствует водный раствор и питатель- ные вещества, а также сохраняются оптимальные значения температуры, pH, количества кислорода и др., внутри клеток микроорганизмов и на их поверхности начинаются ферментативные процессы, т. е. обмен веществ с окружающей средой. Из веществ, которые поступают в клетку, образовы- ваются новые структурные элементы и внутриклеточные вещества, проис- ходит ассимиляция. Одновременно происходят процессы распада ве- ществ - диссимиляция. Рост и размножение клеток проходит тогда, когда первые процессы преобладают над вторыми. В результате роста и размно- жения клеток в среде увеличивается биомасса. Количество биомассы определяется сухой массой клеток в единице объема (мг/л, г/л, кг/м3), а если клетки имеют одинаковые размеры, тогда — чис- лом клеток в единице объема (млн/мл, млрд/мл). Для многоразового использования в пищевой промышленности фермент- ных препаратов и микроорганизмов (дрожжей, молочнокислых бактерий и др.) и перехода на беспрерывные биотехнологические процессы необхо- димо совершенствовать и внедрять в производство систему их иммобили- зации на экологически чистых носителях.
Технология пищевых продуктов 33 Раздел 1. ВОДА И СПОСОБЫ ВОДОПОДГОТОВКИ В ПИЩЕВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ § 1.1. Роль воды в организме человека Свойствами воды и ее качеством в большей степени обусловлена как технология пищевых продуктов, так и их органолептические и физико-хи- мические показатели. Поэтому качеству воды в производстве пищевых продуктов отводится особое внимание. Еще большее внимание отводится качеству воды при употреблении ее человеком. В организме человека содержится в среднем 65-70% воды, то есть 2/3 мас- сы тела. Вода входит в состав всех органов и тканей человека, а основное ее сосредоточение приходится на мускулы, кожу и печенку. В мускулах со- держится около половины всей воды, которая входит в состав человеческо- го организма. Вода постоянно принимает участие во всех биохимических процессах, которые происходят в тканях мускулов. Ни один жизненньпЗ процесс в организме человека не происходит без воды. Вода — прекрасный растворитель для многих веществ и соединений жи- вого организма и среда, в которой происходит большинство химических ре- акций, связанных с обменом веществ. Обмен веществ организма человека характеризируется водным обменом, суть которого заключается во всасы- вании воды из желудка и кишечника, распределении ее между тканями ор- ганизма и выделении через почки, легкие и кожу. Без воды не может происходить теплорегуляция организма человека. При высокой температуре окружающей среды перегревание организма че- ловека предотвращается выделением избыточного тепла вместе с потом. С водой из человеческого организма выводятся ненужные продукты об- мена, токсины, канцерогены, а иногда и вредные микробы. В организме че- ловека, как и в организмах животных и растительных тканях, находится свободная вода (вода плазмы, крови, лимфы, межклеточной жидкости) и вода, связанная с другими веществами, так называемая гидратационная. Для человека неблагоприятно как избыточное, так и недостаточное поступ- ление воды в организм. При избыточном поступлении воды в организм возрастает функцио- нальная нагрузка на почки и сердце, происходит «вымывание» из организ- ма необходимых ему солей и других веществ. Недостаточное поступление воды в организм приводит к осложнениям работы сердца (в результате по- вышения вязкости крови) и задержке в организме токсинов, в частности от- равляющих конечных продуктов азотистого обмена. Организм человека очень чувствителен к нарушению водного баланса в целом. При потере 3-8-913
34 Раздел 1 воды в количестве уже 7% от массы тела возможна частичная потеря созна- ния. Потеря организмом около 10% воды вызывает нарушение глотального рефлекса, галлюцинации, глухоту и потерю сознания. При потере организ- мом более 12% влаги может наступить смерть. Колебание содержания воды в клетках и тканях человеческого организма приводит к изменению их функций. Без еды человек может прожить более месяца, а без воды — не- сколько дней. Физиологическая потребность человека в воде в нормальных условиях составляет в среднем 2,5 л/сутки и может изменяться в зависимости от ус- ловий окружающей среды, уровня обменных процессов и характера мус- кульной и умственной работ. Так, при интенсивной физической нагрузке потребность в воде может увеличиваться до 4 л в сутки и больше, а при вы- сокой температуре окружающей среды — до 3,5 л. Потребляемая человеком вода распределяется следующим образом: 40% приходится на питьевую во- ду, около 50% — воду с напитками и 10% — на воду, которая образуется в са- мом организме в процессе обмена веществ. В результате окисления органических соединений каждые 100 кал энер- гии образуют около 12 мл воды; при окислении 100 г белков — 41 мл, 100 г углеводов — 55 мл, 100 г жиров — 107 мл воды. При нормальных условиях из организма за сутки выводится приблизи- тельно 2,5 л воды: через почки — около 50%, легкие — 13%, кишечник — 5%, остальное (около 32%) выделяется кожей (с потом и в результате дыха- ния). При изменении условий, в которых находится организм, эти соотно- шения также изменяются. При работе в горячих цехах предприятий пище- вой промышленности, в жаркую погоду или в сауне количество воды, которое выводится через кожу, может достигать 6-8 л за 8-10 часов. Несмотря на большие масштабы водного обмена, содержание воды в клет- ках организма остается достаточно постоянной величиной. Количество вы- деляемой воды изменяется в четкой зависимости от количества воды, кото- рая поступает в организм. В целом, количество употребленной воды регулируется центральной нервной системой. Так, повышение осмотического давления крови и лим- фы рефлекторно вызывает возбуждение определенных центров головного мозга, что, в свою очередь, вызывает чувство жажды, которое необходимо удовлетворить. Поддержание центральной нервной системой водного обмена в организ- ме осуществляется при помощи желез внутренней секреции (гипофиз, щи- товидная железа, надпочечная железа, поджелудочная железа) и действием на органы выделения (почки, половые органы, кишечник) и дыхания.
Технология пищевых продуктов 35 § 1.2. Примеси воды Природная вода содержит большое количество различных примесей. В одном см: питьевой воды содержится приблизительно 10 тыс. млрд моле- кул примесей, которые поступают в воду на разных этапах се природного круговорота. При конденсации влаги в атмосфере и выпадении воды в виде дождя и снега в ней растворяются кислород, азот, диоксид углерода, а так- же составные вещества различных дымовых и отработанных газов. Прохо- дя сквозь почву, вода встречается с составными частями пород (солями, си- ликатами) и органическими веществами, механически растворяя их. В присутствии кислорода неметаллы преобразуются в минеральные и дру- гие кислоты (угольную, азотную, серную, фосфорную). Кислоты, взаимо- действуя с широко распространенными в природе известняками и другими породами, создают бикарбонаты кальция, магния, железа, которые хорошо растворяются в воде. Силикаты, из-за малой растворимости, поступают в воду в меньшем количестве. При фильтрации воды сквозь почву происхо- дит ионообменная адсорбция, почвенные комплексы хорошо задерживают фосфаты; происходит обмен ионов Na', адсорбированных почвой, на ионы К . Вот почему в воде поверхностных источников концентрация ионов Na' в среднем в 10 раз превышает концентрацию ионов К . Минеральный со- став поверхностных вод (рек, озер, других водоемов) зависит от характера почв, из которых собираются речные воды, а также от метеорологических условий и времени года. В весенний паводковый период вода содержит ми- нимальное количество солей при значительном содержании взвешенных частиц, которые увлекаются потоками талых вод из поверхности почвы. В природную воду рек могут попадать разные промышленные и бытовые стоки, которые тоже вносят в нее примеси. По химическому составу примеси природных вод делятся на минераль- ные и органические. К минеральным примесям относятся азот, кислород, углерод, сера в виде аммиака, метана, сероводорода; разные соли, кислоты и их основы, которые в водном растворе в значительной степени диссоции- рованы на ионы. Наиболее часто в природных водах встречаются катионы: Na+, Ю, Саф Mg2, NH4, Fe2', Мп2', Си2', Ni2‘, Al2' и анионы: НСО2 , Cl , SO4, HSiO3, NO3~, СО3, HS , I , NO2, HSO4. В наибольшем количестве в воде со- держатся ионы Са2' и Mg2, что определяет ее жесткость. При применении природной воды для технологических нужд пищевой промышленности не- обходимо учитывать способность этих катионов образовывать труднораст- воримые соединения с анионами пищевого сырья. В значительных количествах природные воды могут содержать ионы Na’ и К*, которые в отличии от ионов Са2' и Mg2', с анионами пищевого сырья не образуют труднорастворимых соединений. Ионы железа в природной з*
36 Раздел 1 воде могут быть в форме (Fe2 ) и окисленной (Fe$ ) форме. В подземных водах /Kc.ic.io обычно находится в ионной форме в виде Fe' . которая в присутствии рас творенного кислорода окисляется до Fe ' и гидролизируется в труднорас- творимый гидроксид, который образует коллоидны!) раствор или тонкодис- персную суспензию. В поверхностных водах железо может входить в состав органических веществ, в присутствии которых развиваются железобактерии. Основными составными солевых компонентов воды являются НСО3, СО2 и гидратированный диоксид углерода Н2СО3 (угольная кислота). Fix соотно- шения в водном растворе подчиняются закономерностям диссоциации и за- висят от pH. При pH = 4,3 весь диоксид углерода, который содержится в воде, представлен С02 и Н2СО3. С повышением pH часть С02 уменьшается с од- новременным повышением части НСО3; при pH = 8,35 практически весь диок- сид углерода находится в форме НСО3, а при pH = 12 — только в форме С03’ . Для поддержания в растворе определенной концентрации НСО3 необ- ходимо присутствие в воде эквивалентного количества С02. Это равнове- сие может смещаться при контакте водного раствора с воздухом или в про- цессе сатурации (насыщения С02) раствора. В результате содержание С02 может стать больше или меньше величины, которая отвечает равновесному содержанию в системе НСО3 — С02. В присутствии Са2' избыток С03 пре- допределяет выпадение из раствора твердой фазы СаСО3, а недостаток ионов С03 — растворение СаСО3. Хлорид-ионы (CF) не образуют с катионами труднорастворимых солей. Сульфат-ионы (S04 ) образуют труднорастворимую соль только с Са2\ При высокой температуре концентрации органических примесей и отсут- ствии кислорода сера аниона S04 может восстанавливаться до S2 . В этом случае вода приобретает неприятный запах сероводорода (H2S). Распространенными в природных водах являются кислотные соедине- ния кремния. Эти кислоты при обычных для вод значениях pH малораство- римы и способны образовывать коллоидные растворы (растворимость H2SiO3 при 20° С — 0,15 г/кг). В воде в очень малых концентрациях (до 10 5 г/кг) содержатся бром, мы- шьяк, молибден, свинец и некоторые другие микроэлементы. Состав мине- ральных примесей природных вод принято характеризировать по превосхо- дящему аниону. В гидрокарбонатных водах превосходящими являются анионы НСО , в сульфатных — SO4 , в хлоридных — С1 . Большая часть вод Украины относится к гидрокарбонатным. Как правило, они содержат более 25 мг/1000 г ионов НСО3 при содержании остатка ионов менее 25 мг/1000 г. Органические примеси попадают в воду в результате отмирания объек- тов растительного и животного мира, а также с бытовыми и производствен- ными отходами, сточными водами предприятий пищевой промышленности. В результате вымывания почвы и торфяников в открытые водоемы попадают
I Технология пищевых продуктов 37 гумусовые вещества, в том числе гуминовые кислоты и их соли. Такая вода имеет желтый цвет. Содержание отдельных соединений гуминовых веществ может существенно влиять на процесс очистки воды. Органические примеси являются главной причиной ненриятного цвета, вкуса и запаха воды. Примеси природных вод отличаются по степени дисперсности. В зави- симости от размера частиц растворы бывают истинные (диаметр частиц < 10 7 см), коллоидные (диаметр частиц 10 '—10 ’ см) и суспензии (диаметр частиц 10 5 см). Истинные растворы представляют собой гомогенные сис- темы, в которых частицы распределены в воде в виде отдельных молекул и ионов. Коллоидные растворы — гетерогенные, в них частицы распределены в виде агломератов из большого количества молекул и поверхностью разде- ления между твердой фазой и водой. По причине мелких размеров колло- идных частиц они не выделяются из воды в осадок силой тяжести и не те- ряют способность к диффузии. Коллоидным растворам свойственно рассеивание света, которое вызывает опалесценцию воды. Грубодисперсные частицы (взвешенные частицы) имеют большую мас- су, чем коллоидные, и практически нс способны к диффузии. Со временем эти примеси выпадают в осадок или всплывают на поверхность. Такие при- меси предопределяют мутность воды. В природных водах во взвешенном состоянии находятся ил, песок, частицы растений. Природная вода содержит также различные газы природного происхож- дения, растворимость которых в воде зависит от их химической природы температуры, степени минерализации воды и давления, под которым газ находится над водой. Хорошо растворимы в воде СО2 и H2S, которые, как правило, образуют с водой угольную и сероводородную кислоты. Плохо растворяются СН4, N2, О2, Н2, Аг, Не. Они практически не вступают с водой в химическое взаимодействие и находятся в ней в молекулярно-дисперс- ном состоянии. С повышением температуры и увеличением состава мине- ральных веществ растворимость газов уменьшается. При постоянной тем- пературе растворимость газов, согласно закону Генри, изменяется прямо пропорционально давлению. Поэтому, как правило, чем глубже осущест- вляют водозабор артезианских скважин, тем больше вода насыщена газами. При выходе такой воды на поверхность, когда упругость газа в воде стано- вится больше, чем в атмосфере, наблюдают его интенсивное выделение. Та- кой газ называют спонтанным, а воду — газирующей. Природную воду, кроме минеральных и органических веществ, загряз- няют примеси биологического характера. Вода содержит разные микроорга- низмы. В ней могут находится плесень, бактерии, дрожжи, грибы, водорос- ли, инфузории, яйца гельминтов и др. Развиваясь в воде, микроорганизмы могут уменьшать в ней содержание органических веществ, минерализируя их, что содействует ее очищению.
38 Раздел 1 Патогенные (болезнетворные) микроорганизмы могут быть причиной инфекционных заболеваний человека (дизентерия, холера, брюшной тиф. полиомиелит и др.), поэтому питьевую воду обязательно следует очищать биологическим способом. § 1.3. Показатели качества воды Качество воды определяется различными примесями, которые в ней со- держатся. Критерии качества обусловлены характером использования во- ды на предприятиях или в быту. Вода как сырье для производства пищевых продуктов, безалкогольных напитков прежде всего должна отвечать требо- ваниям, что предъявляют к питьевой воде, качество которой принято ха- рактеризнровать рядом физических, химических, биологических, бактери- ологических и токсикологических показателей. Кроме того, в разных отраслях пищевой промышленности существует ряд дополнительных тре- бований. Такие физические показатели качества воды, как мутность и прозрач- ность, обусловлены количеством и степенью дисперсности нерастворимых компонентов воды. Прозрачность характеризуют высотой столба воды, сквозь который можно прочитать стандартный шрифт высотой 3,5 мм. Вы- ражается прозрачность в сантиметрах столба воды, при котором шрифт становится плохо различимым. Если в природной воде присутствует значительное количество посторон- них примесей, определить прозрачность сложно. В этом случае необходимо определить мутность. Исследуемый образец воды сравнивают в одинако- вых условиях с искусственно замутненным измельченным кремнеземом. Мутность выражают в мг/л стандартной примеси, при которой искусствен- но замутненный образец кремнезема подходит к исследуемому. Со временем мутность (прозрачность) воды может изменяться, что вы- звано окислительно-восстановительными реакциями. В пробе вод (1 л), ос- тавленной на 24 часа при температуре 20° С, после легкого взбалтывания не должно быть заметного помутнения. Цвет воде придают гумми-вещества, коллоидные соединения, соли же- леза и других металлов, завись глины и песка (разные оттенки желтого и бурого цвета), водоросли (серо-зеленые, зеленые, темно-бурые и сине-зе- леные оттенки) и некоторые другие примеси. Цвет природной воды опреде- ляют визуально, сравнивая с цветом дистиллированной воды, или более точно — калориметрическим методом, путем сравнения исследуемой воды стандартной платиново-кобальтовой или бихроматно-кобальтовой шка- лой. В последнем случае цвет выражают в градусах цветности.
Технология пищевых продуктов 39 Вкус природной воды может быть соленым при содержании в iieii ХаС 1. горьким — MgSOz,, вяжущим - CaSO? кислым - при большом содержании растворенного диоксида углерода. Металлический вкус воде придают со- единения железа (II) и марганца. Причиной запаха воды природного происхождения являются микроорга- низмы и продукты их обмена. Такой запах бывает болотным, гнилостным, зем- листым, травянистым, плесневым, рыбным, сероводородным или ароматичес- ким. Причиной запаха воды могут быть также примеси стоков промышленных предприятий: фенольные, хлорфенольные, нефтяные, смолистые и др. Характер и интенсивность запаха и вкуса определяют органолептичес- ким методом и оценивают в баллах по пятибалльной шкале. Для оценки ин- тенсивности запаха и вкуса применяют чаще всего способ разведения воды: исследуемую воду разводят лишенной запаха дистиллированной водой до тех пор, пока запах и вкус становятся неощутимыми. Степень разведения и будет характсризировать интенсивность запаха и вкуса. Граничные концентрации солей, которые влияют на вкусовые ощущения, приведены в табл. 1.1. Таблица 1.1 Граничные концентрации солей Соль Концентрация, мг/л Характер вкуса Немного ощутимый вкус Вкус, который воспри- нимается как плохой NaCl 150 500 Соленый MgCl2 100 400 Горький MgSO4 200 500 Горький CaSO4 70 150 Вяжущий KC1 350 700 Горький FeSO4 1,5 5,0 Железа MnCl2 2,0 4,0 Болотный FeCl2 0,3 0,5 Болотный Физико-химические показатели качества воды характеризуются темпе- ратурой, окисленностью, щелочностью, жесткостью и сухим остатком. Если температура воды открытых водоемов значительно изменяется в зависимости от сезона (от 0,1 до 30° С и выше), вода подземных источни- ков отличается постоянством температуры. В технологическом процессе в зависимости от начальной температуры воду подогревают или охлаждают. При этом следует учитывать, что температура влияет на состояние приме- сей, которые в воде содержатся.
40 Раздел 1 Сухой остаток даез представление об общем содержании нелетучих примесей воды и являет собой массу вещества, высушенного при темпера- туре 105° С (мг), которая осталась после выпаривания 1 л воды. Сухой ос- таток после высушивания и термической обработки представлен минераль- ными веществами. Важным гигиеническим и технологическим показателем, который опре- деляет общую степень загрязненности воды, является перманганатная окисленность. Она определяется расходом кислорода (в мг), необходимого для окисления примесей воды при кипячении ее с перманганатом калия. Этот показатель характеризует содержание в воде органических соедине- ний, железа (II), нитратов, сульфитов и других примесей. Показатель концентрации ионов водорода (pH) характеризует реакцию воды (кислая, нейтральная, щелочная). Этот показатель зависит от соотно- шения в воде Н , ОН , НСО3 и некоторых других неорганических и орга- нических веществ. Щелочность представляет собой сумму концентраций всех анионов сла- бых кислот и гидроксилпонов. Величина щелочности характеризует спо- собность воды связывать слабые кислоты. В обычных природных водах ще- лочность зависит, в основном, от количества ионов НСО3. Жесткость воды обусловлена содержанием солей кальция и магния в ней и выражается в миллиграмм-эквивалентах на 1 л воды (мг-экв/л). 1 мг-экв/л соответствует содержанию 20,04 мг Са2 или 12,16 мг Mg2 в 1 л воды. В пищевой промышленности различают временную (карбонатную), по- стоянную, общую, а также кальциевую и магниевую жесткость воды. Временная жесткость воды обусловлена наличием в ней гидрокарбона- тов. При кипячении воды они переходят в нерастворимые карбонаты, кото- рые выпадают в осадок практически полностью (до 1,4 г на 100 г воды), осо- бенно при выделении СО2. Карбонат магния выделяется не полностью и очень медленно, а при охлаждении воды может снова перейти в раствори- мое состояние. Постоянная жесткость характеризуется присутствием в воде кальцие- вых и магниевых солей серной, соляной, азотной и других кислот. При ки- пячении эти соли остаются растворимыми и в осадок не выпадают. Общая жесткость представляет собой сумму временной и постоянной жесткости. По ее значениям природные воды классифицированы, мг-экв/л: <1,5 — очень мягкие; 3-4,5 — средней жесткости; 4,5-6 — достаточно жест- кие; 6-10 — жесткие; >10 — очень жесткие. Токсикологические показатели качества воды характеризуют безопас- ность химического состава воды. По происхождению токсические вещества бывают: - встречающиеся в природной воде;
Технология пищевых продуктов 41 - добавленные в воду в виде реагентов в процессе обработки: - занесенные в воду в результате промышленного, сельскохозяйствен- ного, бытового и другого загрязнения источников водоснабжения. К токсическим веществам относятся соединения, которые содержат: алю- миний (остаточный! после обработки воды способом коагуляции), бериллий, молибден, мышьяк, нитраты, нитриты, полиакриламид (остаточный), свинец, селен, стронций, фтор, радиоактивные элементы (уран, радий, стронций-90) и некоторые другие. Воздействие токсических веществ на организм человека различно. Оно приводит от частичного нарушения обмена веществ к полному блокирова- нию жизненно важных систем и функций. Бактериологические и биологические показатели качества воды харак- теризуют такую водную среду, в которой развиваются различные микроорга- низмы, в том числе те, что способны вызва ть заболевания человека. Поэтому биологические и бактериологические показатели являются очень важными при оценке качества воды. Исходя из бактериологических показателей, определяют общее количе- ство бактерий и, в основном, содержание кишечной палочки (Bact. coli) по коли-титру и коли-индексу. Общее количество бактерий выражается количеством бактерий в 1 мл воды. Коли-титр — это объем (в мл) воды, в котором выявлена 1 клетка Bact. coli. Коли-индекс — это количество клеток кишечной палочки в 1 л воды. Кишечные палочки не являются патогенными микроорганизмами и в зна- чительной мере присутствуют в кишечнике здорового человека. Но они яв- ляются спутниками вредных микроорганизмов, выявить которые достаточ- но трудно по сравнению с Bact. coli. Поэтому анализ воды на коли-титр и коли-индекс является незаменимым при определении наличия патоген- ных и условно-патогенных микроорганизмов. Биологические показатели определяются при водозаборе из открытых водоемов. § 1.4. Требования к воде для производства пищевых продуктов Воду, которую используют при производстве пищевых продуктов, в за- висимости от назначения подразделяют на технологическую и техническую. К воде технологического назначения относится вода, которая является незаменимым сырьем и входит в состав многих пищевых продуктов и на- питков, а также вода, которая непосредственно контактирует с пищевым сырьем и полупродуктами в технологическом процессе.
42 Раздел 1 К воде технического назначения относится вода, которую используют для обеспечения технологического процесса на всех стадиях производства пищевых продуктов и функционирования предприятия в целом. Такая во- да не имеет непосредственного контакта с сырьем, полупродуктами и гото- вой продукцией, а используется главным образом для охлаждения полуфа- брикатов и продуктов, мойки производственных и других помещений и т. д. Требования к воде технологического назначения Воду технологического назначения можно раздели ть на воду как сырье и воду, которая может контактировать с сырьем и полуфабрикатами в про- цессе приготовления пищевых продуктов и напитков (мытье продуктовых трубопроводов, аппаратов и оборудования). Основное требование к технологической воде - ее соответствие госу- дарственному стандарту на питьевую воду. Ниже приведены основные по- казатели качества воды. Показатели Норма 1 2 Органолептические показатели Занах при 20° С и при нагревании до 60° С, баллы, не более Вкус и привкус при 20° С, баллы, не более Цвет, град., не более Мутность по стандартной шкале, мг/л, не более 2 2 20 1,5 Физико-химические показатели, которые влияют на органолептические свойства пищевых продуктов Водородный показатель, pH, не более Сухой остаток, мг/л, не более Общая жесткость, мг-экв/л, не более Хлориды, мг/л, не более Сульфаты, мг/л, не более Железо, мг/л, не более Марганец, мг/л, не более Медь, мг/л, не более Цинк, мг/л, не более Полифосфаты остаточные, мг/л, не более 6,0-9,0 1000 7 350 500 0,3 0,1 5,0 5,0 3,5 Бактериологические показатели Общее количество бактерий в 1 мл воды, не более Коли-титр, не менее Коли-индекс, не более 100 300 3 Токсикологические показатели (граничные значения), мг/л Алюминий остаточный 0,5
Технология пищевых продуктов 43 1 ) Берил, ши 0.0002 Мышьяк 0,05 Молибден 0,25 Нитраты 45.0 Полиакриламид остаточный 2.0 Свинец 0,03 Селен 0,001 Стронций! 7,0 Фтор (в зависимости от климатического района) 0,7-1,5 Уран природный и уран-238 1,7 Радий 226, Бк/л 4,44 Стронций-90. Бк/л 14,8 В результате промышленного, сельскохозяйственного и бытового загряз- нения в питьевой воде могут находиться другие химические вещества и со- единения (токсические, радиоактивные и др.). В таком случае, для опреде- ления их максимально допустимого содержания пользуются формулой: G с2 Сп + +... + — 1, ГДКХ гдк2 гдкп где Сх, С2, Сп — концентрации соответствующих химических веществ в исследуемой воде, мг/л; ГДКХ, ГДК2, ГДКп — их предельно допустимые концентрации, мг/л соглас- но государственных стандартов. Приведенной формулой пользуются отдельно по каждой группе веществ по их одинаковому лимитирующему признаку вредности. Кроме указанных требований, технологическая вода не должна содержать за- метных глазом включений водных организмов и иметь на поверхности пленку. К воде как сырью для производства пищевых продуктов и напитков предъявляют более высокие требования, чем к питьевой. Это обусловлено необходимостью получения продуктов и напитков с высокими и стабиль- ными органолептическими показателями, увеличением срока хранения, а также технологическими особенностями. Такая технологическая вода долж- на быть совсем прозрачной, без цвета, приятной на вкус и не иметь запаха. При отстаивании на протяжении суток в стакане при 20° С вода не должна да- вать осадка. Реакция воды должна быть близкой к нейтральной (pH = 6,2-7,3). Для производства продуктов и напитков жесткая вода и вода с высокой щелочностью непригодна. При ее использовании происходит нейтрализа- ция кислот продуктов и напитка, что приводит к их перерасходу для прида- ния необходимой кислотности. Кроме того, в результате взаимодействия
44 Раздел 1 ионов кальция и магния с составными компонентами сырья может образовы- ваться нежелательный вкус и осадок. Наилучшей является вода с минималь- ной жесткостью. Отрицательное влияние Са’ и Mg2 на вкус может прояв- ляться при концентрации, которая превышает порог чувствительности. Отрицательно влияют на качество продуктов и напитков ионы железа и марганца. При их повышенной концентрации продукты и напитки приоб- ретают неприятный вкус, тормозится инверсия сахарозы, происходит их взаимодействие с дубильными и пектиновыми веществами, изменяется цвет, возникает помутнение некоторых напитков. Высокие требования предъявляют к технологической воде относительно ее микробиологической чистоты, что непосредственно влияет на стойкость и качество продуктов и напитков. Вода не должна содержать патогенных и условно-патогенных микроорганизмов. Ниже приведены требования к технологической воде, разработанные ведущи- ми мировыми компаниями-изготовителями пищевых продуктов и напитков. Показатели Норма Органолептические показатели Запах при 20° С и при подогревании до 60° С, баллы, не более Привкус при 20° С, баллы, не более Цвет по платиново-кобальтовой шкале, град., не более Мутность по стандартной шкале, мг/л, не более 0 0 Без цвета (10) Отсутствует (1,0) Физико-химические показатели Сухой остаток, мг/л, не более Общая жесткость, мг-экв/л, не более Общая щелочность, мг-экв/л, не более Активный хлор, мг/л, не более После хлорирования После дехлорирования Железо (Fe2/ Fe3+), мг/л, не более Марганец (Мп2+), мг/л, не более Алюминий (А13+), мг/л, не более 500 (850) 0,2-0,7 (2,0) 1,7 (1,5) 6,0 0 0(0,1) 0,1 0,1 Бактериологические показатели Общее количество бактерий в 1 мл воды, не более Бактерии кишечной группы в 100 мл воды 25 (75) 0 Примечание. В скобках приведены нормы для отечественных напитков. Требования к воде технического назначения Техническая вода используется для охлаждения (через поверхность тепло- обмена) в паропромышленном и холодильном хозяйстве и как способ мойки (за исключением частей аппаратов, оборудования и сооружений, которые непо- средственно контактируют с сырьем, полупродуктами и готовой продукцией).
Технология пищевых продуктов 45 Вода для охлаждения не должна давать отложений и вызывать коррозию теплообменников и аппаратов. Основные требования к воде для охлажде- ния полуфабрикатов и продуктов: низкая температура, малая карбонатная жесткость, минимальное количество зависших частиц, в ней не должны соз- даваться благоприятные условия для развития биологического и другого нароста. Вода для парокотельного хозяйства не должна содержать примесей, ко- торые способны вызвать отложение накипи, создавать пенистость котло- вой воды, вынесение солей с паром и коррозию металла. Образование наки- пи может вызвать малую теплопроводность, что приведет к ухудшению теплопередачи, перерасходу топлива, перегреву и разрыву наиболее тепло- нагруженных кипятильных и экранных труб. Кроме того, накипь нарушает циркуляцию воды в котле и даже может полностью закупорить трубы. Образуется накипь в результате термического распада гидрокарбонатов. Беспрерывное выпаривание приводит к увеличению концентраций раство- римых в воде солей и выпадению их с отложением на стенках котла. Из таких солей наиболее вредны те, растворимость которых с повышением темпера- туры уменьшается. Эти соли с отрицательным термическим коэффициен- том растворимости (сульфат кальция, силикаты кальция и магния, карбонат кальция) осаждаются на стенках паровых котлов, создавая котельный ка- мень, который особенно быстро откладывается на наиболее нагретых по- верхностях. Для предупреждения коррозии металла паровых котлов вода должна иметь определенную щелочность (присутствие щелочи в воде существенно уменьшает растворимость соединений железа). Гидроксид железа (II), ко- торый образуется в воде при коррозии, быстро выделяется из раствора и осаждается на поверхности металла, образуя плотную защитную пленку. А поэтому рекомендуется поддерживать минимальное содержание щелочи в питательной воде в пределах 25 50 мг/дм3. Особенно нежелательна в воде для питания котлов кремниевая кислота (H2SiO3), которая способна образовывать плотную накипь с очень низкой теплопроводностью. Коррозия паросилового оборудования носит электро- химический характер и приводит к порче металла, что может быть послед- ствием действия растворенного в воде кислорода, минеральных и органи- ческих кислот, разновидности структуры металла, а также результатом контакта разнородных металлов. Присутствие кислорода в воде, которая используется для питания паро- вых котлов низкого давления, не должно быть выше 3 мг/дм3, а в воде для котлов среднего и высокого давления присутствие кислорода недопустимо.
46 Раздел 1 § 1.5. Способы подготовки воды технологического назначения Предприятия по производству пищевых продуктов и безалкогольных напитков пользуются водой в основном из централизованных систем водо- снабжения или из собственных артезианских и других скважин. В первом случае, вода уже доведена до норм стандартной питьевой на специальных водоиодготовительных станциях. Во втором случае, вода может не соответ- ствовать питьевой. Достичь высоких органолептических и стабильных фи- зико-химических показателей пищевых продуктов и напитков, используя такую воду, невозможно. Для приведения состава воды к соответствующим требованиям производства пищевых продуктов и безалкогольных напитков используют разные способы дополнительной обработки. Практически не существует универсального единого способа обработки, который подошел бы к воде с любым первоначальным качеством. Это обусловлено тем, что в пределах общих требований к технологической воде существуют очень большие расхождения ее состава, что зависит от географического места во- дозабора и его глубины. Характер и степень соответствия качества воды установленным требо- ваниям определяет выбор способа водоподготовки. Если при этом могут быть использованы другие способы обработки, то их выбор определяется на основании технико-экономических расчетов. Разные по химической и физической характеристике примеси в воде подразделяются на четыре группы. Основой водоподготовки для каждой группы являются такие процессы, которые наиболее активно влияют на данную дисперсную систему. К первой группе загрязнений воды относятся взвешенные примеси в пре- делах от тонкой взвеси до крупных частиц (размер частиц более 10 5 см). К этой группе относятся также бактериальные взвеси и другие микробио- логические загрязнения. Удаления этих примесей можно достичь путем специального осветления, используя безреагентные и реагентные способы. Осветление и частичное обесцвечивание воды безреагентным способом осуществляется длительным ее отстаиванием, которое занимает от 1-2 су- ток до 1-2 и больше месяцев. Такой способ используется относительно ред- ко и в основном для предварительного очищения воды, которая содержит большое количество грубодисперсных примесей. В настоящее время в пищевой промышленности для безреагентного удале- ния грубодисперсных примесей используют фильтрование или центрифу- гирование. Реагентный метод осветления и обесцвечивания воды основан на исполь- зовании коагулянтов и флокулянтов. Такая обработка воды называется
Технология пищевых продуктов 47 коагуляцией, в результате которой в воде образуются хлопья из взвешен- ных и коллоидных частиц. После осаждения основной массы взвесей дальнейшие процессы освет- ления и обесцвечивания воды завершают фильтрованием, при котором во- ду пропускают через слой зернистого материала (песок, антрацит или диок- сид кремния) с гранулами разной величины. Процесс осветления и обесцвечивания воды является одним из наибо- лее распространенных при водоподготовке в пищевой промышленности. При таком процессе вода одновременно освобождается от значительного количества микроорганизмов (при фильтровании задерживаются 98-99% всех бактерий), то есть частично обеззараживается. Полное обеззараживание рассматривают как самостоятельный процесс обработки воды. При этом используют два основных способа — реагентный и безреагентный. При реагентном способе подготовки воды используют химические ве- щества, которые вызывают гибель микроорганизмов (дезинфеканты). Та- кими реагентами являются окислители (хлор, озон и др.), а также соли не- которых металлов (в основном серебра). К безреагентным способам обеззараживания воды относятся ультрафи- олетовое излучение, ультразвуковая, магнитная и сверхвысокочастотная (СВЧ) обработки, а также действие высокой температуры, гамма-лучей, другие физические факторы. Вторая группа примесей воды включает коллоидные вещества, фульво- кислоты, высокомолекулярные соединения природного происхождения, микроорганизмы. К ней относятся разные типы гидрофильных и гидро- фобных систем с размером частиц от 10 5 до 10 7 см. Для удаления их из во- ды используют обработку хлором, озоном и другими окислителями с по- следующей коагуляцией. В результате уменьшается цветность воды, разрушаются гидрофильные коллоиды, возникают необходимые условия для коагуляции гидрофобных примесей, уничтожаются вредные микроор- ганизмы. Удаление коллоидных примесей и обесцвечивание воды происходит при помощи коагулянтов. Степень и скорость гидролиза коагулянтов в воде зависит от ее pH, солевого состава и температуры. Особенно чувствительный к этим факторам алюминиевый коагулянт, наименее чувствительный — же- лезный коагулянт. Использование смешанного коагулянта дает возмож- ность удалять более широкий спектр загрязнений; при этом коагулянт име- ет преимущества каждого из компонентов и дает возможность проводить коагуляцию воды в более широком интервале pH и температуры. Исполь- зование вместе с коагулянтами небольших добавок флокулянтов (активная кремниевая кислота, полиакриламид и др.) способствует повышению
48 Раздел 1 эффекта коагуляции, а именно, ускоряет образование хлопьев, улучшает их структуру, приводит к быстрому и эффективному осветлению воды. К третьей группе примесей воды относятся растворы молекулярной степени дисперсности. Это растворимые в воде газы, органические вещест- ва биологического происхождения. В основном к ним относятся неэлектро- литы или слабые электролиты с размером частиц 10 7-10 4 смм. Для их уда- ления наиболее эффективной является аэрация, окисление и адсорбция. Растворенные в воде газы, летучие органические вещества (.четкие неф- тепродукты, некоторые органические сернистые соединения и т. и.) свободно удаляются аэрацией, а также обработкой воды соответствующими химиче- скими реагентами. Для удаления сероводорода воду в основном обрабаты- вают хлором, для связывания избытка угольной кислоты — раствором из- вестняка, мелом или фильтрацией сквозь мраморную крошку. При избытке кислорода его удаляют фильтрованием сквозь железную стружку, обработ- кой сульфитом натрия и другими реагентами. Растворенные в воде одно- атомные и многоатомные фенолы, гуминовые вещества и фульвокислоты разлагаются под воздействием различных сильных окислителей. Множество загрязнений, которые относятся к третьей группе, удаляют из воды с помощью активированного угля и диоксида кремния. Этот способ очистки основан на том, что примеси воды вступают в молекулярное взаи- модействие с поверхностью угля, где происходят окислительно-восстанови- тельные реакции. На активированном угле хорошо сорбируются гидрофоб- ные соединения, к которым относятся углеводороды нефти, ароматические углеводороды и их производные, хлорированные углеводороды и другие малорастворимые в воде соединения. Для освобождения воды от низкомолекулярных соединений используют мелкопористый уголь, для удаления веществ с более крупными молекулами (сульфокислоты и гуминовые вещества) используют крупнопористый уголь. Удаление запахов и привкусов производят физическими способами, в зависимости от их происхождения. Неприятные запахи и привкусы при- родного происхождения (продукты жизнедеятельности микроорганизмов и их отмирания) удаляют обработкой воды медным купоросом. Аналогич- ные результаты можно получить действием сильных окислителей (озон, хлор) или различных адсорбентов. К четвертой группе примесей воды относятся электролиты (менее 1(Р см), удаление которых основано на связывании ионов в малорастворимые и сла- бодиссоциированные соединения. Для удаления примесей четвертой группы широко используют ионообменные реакции на поверхности ионообменных смол. Эти процессы используются в случаях, когда ионы, которые удаляют, необходимо удержать на нерастворимом материале, заменяя их ионами, ко- торые не опасны для дальнейшего использования технологической воды.
Технология пищевых продуктов 49 Воду можно освободить от нежелательных ионов и путем ее выпарива- ния в специальных теплообменниках, переведением в твердую фазу (вымо- раживание, получение газогидратов) или добавлением растворителя, который не смешивается с водой для образования двух фаз, используя неравномер- ность распределения ионов между этими фазами, т. е. экстракцию. Умягчение воды, то есть удаление из нее катионов кальция и магния, ко- торые обуславливают общую жесткость воды, происходит термическими, реагентными, ионообменными и электрохимическими способами. Термические методы умягчения воды основаны на переводе гидрокар- бонатов кальция и магния в малорастворимые карбонаты, которые полно- стью осаждаются при кипячении. Реагентными методами умягчения воды растворимые соли кальция и магния с помощью химических реактивов пе- реводятся в нерастворимые соединения образуя взвеси, которые удаляют- ся отстаиванием и фильтрованием. Наиболее распространенный способ та- кого умягчения воды — известняково-содовый. Умягчение воды ионообменным способом производят фильтрованием через Na или Н -катионит, при этом ионы Са и Mg , которые находятся в воде, обмениваются на ионы Na пли Н . В последнее время широко внедряется новый способ обработки воды, который основан на се пропускании через магнитное поле. В результате та- кой обработки осадок из воды выпадает в виде мелких кристалликов по- движного шлама, который не концентрируется на поверхности нагревания. В целом, обессоливания воды можно достичь термической обработкой, электрохимическим путем, методом ионного обмена, газогидратным спосо- бом, экстракцией, обратимым осмосом и др. При наличии в воде железа в виде гидрокарбоната его удаляют с помо- щью аэрации с последующим отстаиванием и фильтрованием. Коллоидные органические соединения железа удаляются хлорированием с последующей обработкой коагулянтами. Если вода содержит железо в виде некарбонатных солей, осуществляют ее фильтрование через Н-, Na*-, Са*-катиониты. Соединения марганца (II) окисляют кислородом, переводя его в марга- нец (III). Марганец (II) также удаляется фильтрованием сквозь песок или пиролюзит с предварительной обработкой воды известью для повышения основности, обработкой железными коагулянтами или фильтрованием сквозь Мп3*-катионит. Для удаления тяжелых металлов (свинца, меди и др.), а также ядовитых и отравляющих веществ, которые имеют высокое токсическое действие, ис- пользуют подобранные комбинированные способы очистки, основанные на процессах дистилляции, фильтрования, коагуляции, окисления, осажде- ния, адсорбции, ионного обмена, а также на процессах метаболизма специ- альных иммобилизованных микроорганизмов. 4 - 8-913
50 Раздел 1 Зная особенности, которые характеризуют каждую группу примесей, мож- но найти эффективные способы их удаления, изменить их ионный состав и освободиться от микроорганизмов. Самым эффективным способом подготовки технологической воды в пи- щевой промышленности является мембранный. Мембранным разделением называют процесс выделения определенного компонента или компонентов из смеси с помощью полупроникаемой мем- браны. При таком разделении смесь делится на концентрат и пермиат. Кон- центрат содержит компоненты, которые удерживаются мембраной, а пер- миат — компоненты, которые проходят сквозь нее. Способность мембраны задерживать составляющие концентрата называется селективностью. Движущей силой переноса вещества сквозь мембрану является разница потенциалов: - гидростатического давления (микрофильтрация, ультрафильтрация, обратный осмос); - концентрации (диффузионное разделение газовых смесей, испарение сквозь мембрану, осмос, диализ): - электрических потенциалов (электродиализ). В пищевой промышленности в основном используют мембранные уста- новки, в которых движущей силой является разница гидростатического давления до и после мембраны. В зависимости от диаметра пор мембра- ны различают обратный осмос (0,5...5 нм), ультрафильтрацию (5...50 нм) и микрофильтрацию (50... 10000 нм). Таким образом, при обратном осмосе фильтрование происходит на уровне ионов и недиссоциированных моле- кул, при ультрафильтрации — высокомолекулярных соединений и колло- идов, а при микрофильтрации — коллоидных соединений и микроорга- низмов. Явление осмоса характеризуется самопроизвольным переходом воды сквозь полупроницаемую мембрану и задержкой растворенных веществ (ионы солей). Давление, при котором наступает равновесие, называется ос- мотическим. При этом, если в растворе давление становится больше осмо- тического, то перенос растворителя будет происходить в обратном направ- лении. В этом случае речь идет, об обратном осмосе. Мембраны должны удовлетворять таким требованиям: иметь высокую разделяющую способность (селективность), удельную продуктивность (проницаемость), химическую стойкость, достаточную механическую прочность и быть безопасными для организма человека. При использовании обратноосмотических мембран можно практически полностью освободится от растворенных в воде веществ (если их неболь- шое количество). Однако обычная питьевая вода имеет достаточно высокое содержание солей, поэтому использование мембран целесообразно только
1 Технология пищевых продуктов 51 после предварительной водоподготовки общепринятыми способами (реа- гентный, ионообменный и др.). Использование установок с мембранами на уровне микрофильтрации позволяет освободится от грубой взвеси и некоторых видов вредных мик- роорганизмов. Контрольные вопросы: 1. Какова роль воды в организме человека? 2. Какие бывают примеси в воде? 3. Основные показатели качества воды. 4. Какие предъявляются требования к воде при производстве пищевых про- дуктов? 5. Основные способы подготовки воды технологического назначения. 6. Как удалить из воды тяжелые металлы и отравляющие вещества? 4*
52 Раздел 2 Раздел 2. ПИЩЕВЫЕ ДОБАВКИ К пищевым добавкам относят природные или синтетические экологиче- ски чистые вещества, которые специально добавляют в пищевые продукты и напитки для выполнения определенных биотехнологических функций. Основными целями введения пищевых добавок в продукты и напитки является: 1. Создание новых или совершенствование уже существующих техноло- гий подготовки и переработки пищевого сырья, а также изготовления, фа- совки, транспортировки и хранения продуктов питания. 2. Увеличение стабильности и стойкости пищевых продуктов и напит- ков к различным видам ухудшения их качественных показателей. 3. Создание и сохранение структуры продуктов питания. 4. Изменение в лучшую сторону или сохранение органолептических свойств и внешнего вида пищевых продуктов и напитков. Все пищевые добавки не должны маскировать последствий использова- ния нестандартного сырья, проведения технологических процессов в анти- санитарных условиях и нарушения технологической дисциплины. Пищевые добавки делятся на 4 группы: 1. Добавки, регулирующие вкус и аромат пищевых продуктов и напит- ков (усилители вкуса и аромата, ароматизаторы, подсластители, замените- ли соли и сахара, кислоты, подкислители) или улучшающие цвет пищевых продуктов и напитков (стабилизаторы окраски, красители, отбеливатели). 2. Добавки, регулирующие консистенцию и формирующие текстуру продуктов (гелеобразователи, загустители, пенообразователи, эмульгато- ры, наполнители и т. д.). 3. Добавки, повышающие сохранность продуктов питания и увеличива- ющие сроки их хранения (консерванты, защитные газы, антиокислители и их уплотнители, влагоудерживающие агенты, антислеживающие агенты, пленкообразователи, стабилизаторы). 4. Добавки, облегчающие и ускоряющие ход технологических и биотех- нологических процессов (ферментные препараты, разрыхлители, экстра- генты, осветлители, осушители, пеногасители, хлебопекарные и кондитерс- кие улучшители и др.). Большинство пищевых добавок имеют комплексные технологические функции, которые проявляются в зависимости от особенностей пищевой системы. Приведенная классификация основана на технологических функциях пищевых добавок, к которым не относят вещества и соединения, повышаю- щие пищевую ценность продуктов питания, например витамины, макро- элементы, аминокислоты.
Технология пищевых продуктов 53 К пищевым добавкам также относят «непищевые вещества», добавляе- мые в продукты питания, как правило, в небольших количествах для улуч- шения внешнего вида, вкусовых качеств, текстуры или для увеличения сро- ков хранения. Средн основных причин широкого использования пищевых добавок в про- изводстве продуктов питания следует назвать: 1. Современное, па мировом уровне, развитие торговли, приводящее к необходимости перевозки продуктов питания (в том числе скоропортя- щихся и быстро черствеющих) на большие расстояния. 2. Непрерывно повышающиеся требования современного потребителя к качеству и ассортименту продуктов питания при сохранении невысокой стоимости. 3. Создание новых видов пищевых продуктов и напитков, отвечающим современным требованиям науки о питании. 4. Разработка новой и совершенствование уже существующей техноло- гии новых и традиционных продуктов питания. Стандартизация пищевых добавок характеризуется такими требованиями: 1. Данная конкретная добавка должна быть проверена на безопасность для человека. 2. Добавка может быть рекомендована в рамках ее установленной безо- пасности и технологической необходимости при условии, что применение этого вещества не введет потребителя в заблуждение относительно типа и состава пищевого продукта и напитка, в которые оно внесено. 3. Для данной добавки должны быть установлены критерии чистоты, необходимые для достижения определенного уровня качества продуктов питания. При определении целесообразности и эффективности применения пи- щевой добавки как при производстве традиционных пищевых продуктов и напитков, где она ранее не использовалась, так и при создании техноло- гии новых пищевых продуктов и напитков, обязательно необходимо учи- тывать особенности пищевых систем, в которые вносится пищевая добавка, правильно определить этап и способ ее внесения, оценить экономическую и социальную эффективность ее использования. Следует отметить, что концепция рационального питания, одобреная экспертами ФАО/ВОЗ и принятая в Украине и Российской Федерации, предполагает необходимость поступления в организм среднестатистичес- кого человека (здоровый мужчина работоспособного возраста весом около 70 кг) определенного количества компонентов пищи. К ним относятся органические соединения и минеральные вещества, которые непосредст- венно или в преобразованном виде относятся к разрешенным к применению
54 Раздел 2 в пищевой промышленности Украины и РФ пищевым добавкам (их более 250). Из них более 200 пищевых добавок являются непосредственными учас т- никами обменных физиологических процессов, субстратами и регулятора- ми метаболизма. Это -- белки, витамины, аминокислоты, олигопептиды и производные их соединений, эфиры глицерина, фосфатиды и жирные кислоты, усвояемые красители, сложные и простые углеводы, минералы. В процессе метаболизма в организме человека, прежде всего пластическом и энергетическом видах обмена, остальные пищевые добавки не принима- ют активного участия. Большая часть таких добавок выводится из организ- ма после окисления, восстановления и гидролиза. Для оценки экологической безопасности пищевых добавок следует учи- тывать такие критерии: острая токсичность; метаболизм и токсикокинети- ка; генотоксичность и матагенность (способность вызывать в организме че- ловека наследственные изменения): репродуктивная токсичность, включая тератогенность, то есть способность вызывать аномалии в развитии плода и влияние на способность к воспроизведению потомства; субхроническая токсичность; хроническая токсичность, канцерогенность (способность вы- зывать раковые опухоли). Известно, что любое вещество может быть как безвредным, так и токсич- ным, что зависит от способа и количества его применения. Очень важную роль при этом играют: доза (количество вещества, поступающего в орга- низм); длительность потребления; режим поступления; пути поступления в организм человека. О токсичности пищевых добавок судят по клиничес- ким результатам их воздействия на живой организм подопытных животных. С целью гигиенической регламентации пищевых добавок на основе ток- сипатологических критериев международными организациями ООН (ВОЗ, ФАО и др.), а также органами здравоохранения отдельных госу- дарств приняты такие величины: 1 ДСП - допустимое суточное поступление: количество вещества, вы- ражаемое в миллиграммах на 1 кг массы тела в сутки, ежедневное поступ- ление которого в организм в течение всей жизни не оказывает негативного влияния на здоровье человека. 2 ПДК — предельно допустимая концентрация, то есть, предельно до- пустимое, с точки зрения безопасности для здоровья человека, количество пищевой добавки в продукте питания, выражаемое в миллиграммах на 1 кг продукта, которое регламентируется законом. ПДК характеризуется такой концентрацией, которая при ежедневном воздействии в течение длительного времени не вызывает у настоящего и последующих поколений заболеваний или отклонений в состоянии здо- ровья, обнаруживаемых современными методами медицинских исследо- ваний.
Технология пищевых продуктов 55 Расче! и обоснование предельно допустимой концентрации пищевой добавки в пищевых продуктах (ПДК, в мг кг) следует проводить по формуле: ПДК = ДСП • м р где ДСП — допустимое суточное поступление в миллиграммах на 1 кг мас- сы тела в сутки; М - средняя масса тела человека, кг; Р — количество продукта в суточном рационе (кг), в котором может содержаться регламентируемая пищевая добавка. При применении человеком пищевых добавок следует руководство- ваться принципом: «Запрещено все, что не разрешено». А поэтому исполь- зование в кулинарии, пищевой промышленности и т. п. пищевых добавок запрещено, если они нс прошли соответствующую проверку и не получили одобрения соответствующих органов. Международный опыт организации и проведения системных токсико- лого-гигиенических исследований пищевых добавок обобщен в специаль- ном документе ВОЗ «Принципы оценки безопасности пищевых добавок и контаминантов в продуктах питания». Очень важной проблемой при гигиенической регламентации пищевых добавок в продуктах питания является комбинационная токсикология и возможные химические взаимодействия между различными компонента- ми, что может вызвать нежелательный эффект. Следовательно, внесение различных добавок (особенно красителей) в пищевые продукты требует дополнительных исследований химического состава смеси. § 2.1. Классификация пищевых добавок Группировка пищевых добавок с учетом основ их классификации про- водится по технологическим фракциям и состоит из 5 групп: 1. Добавки, улучшающие цвет, аромат и вкус пищевых продуктов и на- питков. 2. Добавки, регулирующие консистенцию продуктов и напитков. 3. Добавки, способствующие увеличению сроков годности. 4. Добавки, ускоряющие и облегчающие ведение технологических про- цессов. 5. Добавки как вспомогательные материалы.
56 Раздел 2 § 2.2. Добавки, улучшающие цвет, аромат и вкус продуктов Известно, что главным критерием выбора продуктов и напитков потре- бителем является их цвет, аромат и вкус. Потребитель от каждого пищевого продукта и напитка ожидает аппетитного внешнего вида и, особенно, арома- та, а также привычного приятного вкуса. Веками человечество улучшало внешний вид, аромат и вкус своих пищевых продуктов и напитков, добавляя к ним соль, пряности, уксус и т. д. В дальнейшем, с развитием высокотехно- логического промышленного производства пищевых продуктов и напитков появилась необходимость добавлять к ним вещества, которые значительно улучшают такие показатели их качества, как цвет, аромат и вкус. Доказано, что цвето-, аромо- и вкусообразующие вещества, которые ес- тественным образом находятся в пищевом сырье, являются весьма нестой- кими. При определенных условиях промышленной переработки (высокая температура, холод, давление, вакуум и т. д.) и длительном хранении они часто улетучиваются и разрушаются. Исходя из этого, в пищевые продук- ты и напитки нужно добавлять аналогичные им вещества извне. Этим приемом следует пользоваться при создании технологии новых продуктов или для расширения ассортимента традиционных продовольст- венных товаров (кондитерских кремов, безалкогольных, слабоалкогольных и алкогольных напитков). Красители. Огромное значение для потребителя имеет цвет пищевого продукта и напитка. Этот показатель характеризует не только свежесть и ка- чество продукта, но и необходимые параметры его узнаваемости. Известно, что за цвет продукта и напитка отвечают присутствующие в них красители, которые могут содержаться естественным образом (морковь, свекла, яичный желток, тыква и др.) или могут быть добавлены в процессе технологической переработки. Добавленные красители восстанавливают природную окраску, утраченную в процессе обработки соответствующего пищевого сырья и хра- нения. Красители повышают интенсивность природной окраски; окрашива- ют бесцветные продукты и безалкогольные напитки, придавая им привлека- тельный вид и цветовое разнообразие. Все красители делятся на органические и неорганические; на жироводо- растворимые и пигменты (нерастворимые ни в воде, ни в жире). Красителями не считаются природно окрашенные пищевые продукты, также как и натуральные соки (особенно томатный, шпинат, молотые сухие свекла, морковь, тыква и т. п.). Подразделяются красители на натуральные и синтетические. Выделяют натуральные красители физическими способами из растительных и животных
Технология пищевых продуктов 57 источников или подвергают их химической модификации для улучшения технологических и потребительских свойств. Целый ряд красителей полу- чают не только их выделением из природного сырья, но и синтетически. Например. [3-каротин, полученный из моркови, по своему молекулярному строению соответствует [3-каротину, полученному микробиологическим или химическим путем. Следует отметить, что натуральный [3-каротин на- много дороже микробиологического или химического и поэтому редко ис- пользуется в пищевой промышленности как краситель. Для натуральных пищевых красителей сырьем могут быть цветы, ягоды, листья, корнеплоды, овощи, фрукты и т. д., а также отходы переработки рас- тительного сырья на консервных и винодельческих заводах. Содержание красящих веществ в растительном сырье зависит от клима- тических условий произрастания, состава почвы и времени сбора плодов и ягод. Современные технологические процессы позволяют получать пре- параты натуральных пищевых красителей с заданными свойствами и стан- дартным содержанием основного красящего вещества. По химическим и биохимическим свойствам красящие вещества природ- ного происхождения чаще всего относятся к флавоноидам (флавоны, антоци- аны, флавонолы) и каротиноидам. Кроме того, широко распространены в приро- де хлорофилл, бетанин, рибофлавин, кармин, пигменты (сахарный колер) и др. К синтетическим пищевым красителям относятся органические соеди- нения, которые не встречаются в природе и являются искусственными. Они подразделяются на азокрасители, триарилметановые, ксантановые, хиноли- новые, индигоидные. Все они относятся к натриевым солям. Синтетические пищевые красители прекрасно растворяются в воде, что позволяет вносить их в продукт или напиток в виде водных растворов или растворов в жидких компонентах продукта. Для окрашивания драже используют пигменты. Синтетические пищевые красители дешевле натуральных. Они менее чувствительны к условиям технологической переработки и хранения, дают яркие и легко воспроизводимые цвета. Применяют красители при произ- водстве различных кондитерских изделий, безалкогольных, слабоалко- гольных и алкогольных напитков, мясных продуктов, консервов, рыбных продуктов, продуктов быстрого приготовления, чипсов, соусов и т. д. Отбеливатели. Отбеливающие вещества предотвращают и устраняют нежелательное окрашивание продукта и напитка, вызванное химической реак- цией между его компонентами. По своей химической природе отбеливате- ли относятся к окислителям или восстановителям. Химическое действие окислителей основано на выделении ими активного кислорода или хлора, которые взаимодействуют с нежелательными красящими веществами про- дукта, превращая их в неокрашенные соединения.
58 Раздел 2 Химические действия восстановителей (диоксида серы, сульфатов) за- ключаются в замедлении процессов ферментативного и неферментативно- го побурения. Окислители проявляют и другое действие, являясь, прежде всего, консервантами. Восстановители — антиокислителями. Применяются отбеливающие вещества при отбеливании муки, зерна, крахмала, орехов, бобовых культур, желатина, рыбных консервов, маринадов, крабового мяса, тресковых пород рыб, кишек, отдельных сортов сыра и т. и. Стабилизаторы окраски. Функции стабилизаторов окраски заключа- ются в сохранении природной окраски пищевых продуктов и напитков при их переработке и хранении или замедлении нежелательного изменения ок- раски. Изменение окраски пищевого продукта и напитка при переработке и хранении могут вызывать кислород, окислительно-восстановительные процессы, кислоты и основания, гидролиз, полимеризация или другие хи- мические реакции, а также действия различных ферментов. Применяются стабилизаторы окраски при производстве мясопродуктов, колбасных изделий, продуктов переработки фруктов, овощей и ягод (консер- вы, сухофрукты, соки, пульпы, пюре, свежеизмельчеиные фрукты, ягоды и овощи и т. и.), сухих молочных продуктов, яичного порошка, плавленых сыров, вина, сока белого винограда и полупродуктов сахарного производства. Пищевые продукты и напитки, окраску которых необходимо стабилизиро- вать, и, соответственно, стабилизаторы окраски делятся на три большие группы: Группа А. В мясной промышленности стабилизаторы окраски необхо- димы для стабилизации красного цвета мясопродуктов. Так обработка мяса нитритом натрия приводит к образованию нитрозомиоглобина, который обеспечивает нужный цвет при хранении, варке и запекании. При добавле- нии таких восстановителей, как аскорбиновая кислота, ее соли и эфиры не только ускоряют процесс образования красного цвета, но и увеличивают срок хранения продукта. Группа Б. Растительное пищевое сырье, которое содержит хлорофилл, при переработке склонно к вымыванию зеленой окраски. Если добавлять при этом небольшое количество ионов меди, окраска возвращается. Для со- хранения зеленой окраски подвергаемых термообработке овощей, фруктов и ягод часто используют монофосфат натрия, который также поддерживает оптимальную для сохранения окраски кислотность среды (pH = 6,8...7,0). Для этих целей предпочтительно использовать смесь карбоната магния с фосфатом натрия. Группа В. Известно, что ряд продуктов и напитков из растительного сырья склонны к ферментативному и неферментативному побурению. Фер- ментативное побурение вызывают вещества коричневого цвета, образую- щиеся в ходе реакций катализируемыми ферментами. Для предотвращения
Технология пищевых продуктов 59 ферментативного иобурения необходимо инактивировать иди разрушить со- ответствующие ферменты. При этом используют: добавку ингибиторов (ас- корбиновая кислота, диоксид серы или сульфиты): повышение кислотнос- ти среды добавкой кислот или ферментацией; связывание ионов металлов. Необходимым условием ферментативной реакции является наличие кофакторов, роль которых выполняют свободные ионы металлов Си, Fe, Са, Zn и Mg. Если эти ионы перевести в растворимые комплексы, фермен- ты работать не будут. Неферментативньгм побурением называют целую группу реакций, которая включает образование карбонильных полупродуктов, а также полимерных ко- ричневых пигментов. К этой группе принадлежит реакция меланоидинооб- разования — взаимодействие редуцирующих сахаров с аминокислотами. Известно, что диоксид серы, сернистая кислота и ее соли предотвраща- ют как ферментативные, так и неферментативные потемнения пищевых продуктов и напитков. Они действуют более эффективно, потому что, в от- личии от других восстановителей, обладают способностью очень быстро проникать сквозь клеточную мембрану. Пищевые ароматизаторы. Это — добавки, вносимые в пищевой продукт или напиток для улучшения их аромата и вкуса. Пищевые ароматизаторы представляют собой вкусоароматические вещества или их смесь с раство- рителем или сухим наполнителем. В состав ароматизатора входит традиционное пищевое сырье и пищевые добавки, в том числе и концентрированные. Соки, сиропы, варенья, вина, коньяки, ликеры, а также пряности (свежие, сухие и механически обработан- ные) не относятся к ароматизаторам, так как указанное сырье может приме- няться как пищевой продукт или напиток — типичный ингредиент пищи (его нельзя считать добавкой). Все ароматизаторы подразделяются на натуральные, идентично нату- ральные и искусственные. Натуральные ароматизаторы включают в себя натуральные ароматические компоненты, то есть химические соединения или их смеси, выделенные из натурального сырья с применением физичес- ких методов, а также полученные с помощью биотехнологии. Разновиднос- тью натуральных ароматизаторов являются эссенции — водно-спиртовые вытяжки или дистилляты летучих веществ из растительного сырья. Идентичные натуральным ароматизаторы имеют в своем составе минимум один искусственный компонент, идентичный натуральному, и могут содержать несколько натуральных компонентов. Идентичные натуральные компонен- ты — это химические соединения, идентифицированные в сырье растительно- го или животного происхождения, но полученные химическим синтезом или выделенные из натурального сырья с применением химических методов.
60 Раздел 2 Искусственные ароматизаторы в своем составе имеют минимум один искусственный компонент, а также могут содержать натуральные и иден- тичные натуральные компоненты. В целом, это химические соединения, не идентифицированные до настоящего времени в сырье растительного или животного происхождения и полученные путем химического синтеза. Применение всех видов ароматизаторов позволяет: 1. Создать технологию широкого ассортимента пищевых продуктов, от- личающихся ио вкусу и аромату, на основе однотипной продукции: леден- цовой карамели, мармелада, безалкогольных и слабоалкогольных напит- ков, желе, мороженого, йогуртов, жевательной резинки и др. 2. Восстановить вкус и аромат, частично утерянный при хранении или переработке - замораживании, пастеризации, стерилизации, консервации, концентрировании. 3. Стабилизировать вкусоароматические характеристики пищевой продукции вне зависимости от ежегодных колебаний качества исходного натурального сырья. 4. Усилить имеющийся у продуктов и напитков натуральный вкус и аромат. 5. Придать аромат продукции на основе некоторых ценных в питатель- ном отношении, но лишенных аромата видов сырья (продуктам переработ- ки сои и др.). 6. Придать аромат продукции, получаемой с использованием технологи- ческих процессов, при которых не происходит естественного образования аромата (приготовление пищи в микроволновых печах). 7. Избавить пищевые продукты и напитки от неприятных привкусов. Категорически не допускается использование ароматизаторов любых видов для маскировки изменения аромата пищевых продуктов, обуслов- ленного их порчей или недоброкачественностью сырья. Выпускаются ароматизаторы в виде жидких, сухих и пастообразных продуктов. Получают ароматизаторы в результате физических (экстрак- ция, дистилляция, растворение, смешение) или химических процессов. Усилители вкуса и аромата. Эти пищевые добавки усиливают (моди- фицируют) восприятие вкуса и аромата путем стимулирования окончаний вкусовых нервов, хотя сами усилители могут не иметь ни собственного за- паха, ни вкуса. В целом, усилители вкуса и аромата позволяют усилить, вос- становить и стабилизировать вкус и аромат или его отдельные составляющие, утрачиваемые при переработке и хранении пищевого продукта, а также смягчить отдельные нежелательные составляющие вкуса и аромата. Рыбонуклеиновые кислоты и их соли усиливают соленый, мясной, рыб- ный и другие гастрономические вкусы и ароматы, хотя сами не пахнут и не
Технология пищевых продуктов 61 имеют вкуса в обычной дозировке. Модификатором вкуса является также поваренная соль. Пищевым продуктам она не только придает соленый вкус, но и обладает свойствами усиливать их сладость, а также маскировать при- вкусы горечи и металла. Области применения усилителей вкуса и аромата: фруктовые соли, кон- дитерские изделия, продукты переработки овощей, фруктов и ягод, мясо- и рыбопродукты, продукты быстрого приготовления и др. Подсластители (интенсивные). К интенсивным подсластителям отно- сят пищевые добавки несахарной природы, применяемые для придания пи- щевому продукту сладкого вкуса. Эти добавки в сотни раз слаще сахара. Подсластители не требуют для усвоения организмом инсулина, не несут энергетической нагрузки, не вызывают кариеса. Они предназначены для производства низкокалорийных и диабетических продуктов питания. Ха- рактеристика вкуса подсластителей не полностью совпадает с профилем вкуса сахара, то есть сладость может наступать позже или раньше, сохра- няться дольше или исчезать почти сразу, иметь более сильные или слабые, чем у сахара, свойства, горьковатый, соленый или другие оттенки вкуса. А поэтому для приближения характеристики сладости в реальных пище- вых продуктах используют соответствующие смеси подсластителей, кото- рые совместно усиливают сладость продуктов и напитков. В процессе выбора подсластителя для продуктов с длительным сроком годности необходимо обращать внимание на его стабильность при хранении. Применяются подсластители при производстве безалкогольных напит- ков, жевательной резинки, соусов, при консервации фруктов и овощей, в молочной, хлебобулочной и кондитерской промышленности, а также при производстве столовых подсластителей для прямой продажи населению. Заменители сахара. Сахарозаменители придают пищевым продуктам и напиткам сладкий вкус, а также выполняют другие технологические функ- ции сахара и могут использоваться при производстве продуктов для больных сахарным диабетом. По своей химической природе сахарозаменители отно- сятся к полиспиртам. Фруктоза также относится к сахарозаменителям. По силе сладости сахарозаменители не очень отличаются от сахара и имеют следующие ориентировочные коэффициенты сладости (КС1): изомальтит — 0,4; ксилит — 0,9; лактит — 0,35; мальтитный сироп — 0,65; манит — 0,6; сор- бит — 0,55. Это позволяет получать продукт, аналогичный продукту с саха- ром не только по сладости, но и по консистенции. Сила сладости сахарозаменителей зависит от концентрации и наличия Других сладких веществ. Смеси сахарозаменителей друг с другом в опти- мальных количествах проявляют эффект организма (взаимного усиления
62 Раздел 2 сладости). В смесях сладких веществ достигается необходимый профиль сладости, достаточно близкий к профилю сладости сахара, чего не обеспе- чивают индивидуальные подсластители. Очень важной! областью использования сахарозамеиителей и их смесей с подсластителями является производство низкокалорийных и диабетиче- ских кондитерских изделий и мороженого. Рассчитывают дозировку сахарозамеиителей по коэффициенту сладо- сти, а затем уточняют по результатам дегустации. Вносят в продукт замени- тели сахара также, как сахар, -- в виде сиропа. Применяют подсластители при производстве безалкогольных напитков, мороженого, консервировании фруктов, ягод и овощей, в хлебопекарной и кондитерской промышленности, а также при прямой продаже населению. Подкислители. В пищевых продуктах и напитках подкислители вызыва- ют приятный кислый вкус. качестве подкислителей используются как органические, так и неорганические кислоты. К органическим кислотам отно- сятся фруктовые кислоты, то есть вещес тва, встречающиеся в соответству- ющих фруктах и ягодах. Это винная, лимонная, яблочная и другие кислоты. По числу атомов водорода (неорганические кислоты) или карбоксиль- ных групп (органические кислоты) различают одно-, двух-, трех- и много- основные кислоты. К пищевым одноосновным кислотам относятся соляная (НС1) и уксусная (СН3СООН); к двухосновным — серная (H2SO4) и янтар- ная (НООССН2СН2СООН); к трехосновным — фосфорная (H3PO/J и ли- монная (НООССН2С(ОН)(СООН)СН2СООН). Пищевой продукт или напиток имеет кислый вкус, когда pH < 4,5. То есть ощущение кислого вкуса пропорционально концентрации ионов водорода. Почти все кислоты, кроме кислого, могут иметь собственный вкус (лимон- ная), а могут обладать чистым кислым вкусом (фосфорная). Вот почему растворы разных кислот с одинаковым pH могут восприниматься по-разно- му, что характеризуется их кислотностью. Значительно влияет на восприятие кислого вкуса пищевого продукта и напитка присутствие буферных соединений, сладких и вкусовых веществ. Чтобы усилить ощущение кислого вкуса, необходимо увеличить вязкость продукта, то есть задержать его во рту и на языке. Применяются подкислители при производстве разных напитков, мари- нованных ягод, фруктов и овощей, фруктовых и ягодных сиропов, марме- ладов, рыбопродуктов, желе, твердой и мягкой карамели, кислых драже, жевательной резинки, фруктового мороженого и т. п. Заменители соли. Это вещества, которые придают продуктам соленый вкус. Обычная соль (хлорид натрия) придает продуктам привычный чис- тый соленый вкус. Однако при заболевании (почек, сердца, гипертонии
Технология пищевых продуктов 63 и т. п.) больным не рекомендуется употреблять соль из-за содержащегося в ней натрия. С целью сохранения для таких больных привычного вкуса знакомых продуктов необходимо использовать заменители соли, не содержащие ионов натрия: кальциевые, калиевые или магниевые соли органических и неорга- нических кислот. Такие соли имеют удовлетворительный соленый вкус, но не типичный вкус хлорида натрия. Используют заменители соли в основном при производстве диетичес- ких продуктов и напитков. § 2.3. Добавки, регулирующие консистенцию продуктов Наряду с цветом, ароматом и вкусом одной из важных узнаваемых ха- рактеристик пищевого продукта и напитка является его консистенция. Продукты и напитки в целом представляют собой коллоидные системы: су- спензии, эмульсии, пены, гели. Для их создания необходимы добавки с та- кими свойствами, как активность, запущенность, желируемость. Эмульгаторы. Это добавки, делающие возможным или облегчающие получение эмульсий и их стабилизирующие. Представляют собой эмуль- сии коллоидные системы из двух или более несмешивающихся фаз с разви- той поверхностью раздела между ними. То есть одна из фаз в виде жидкос- ти образует непрерывную дисперсионную среду, по объему которой дисперсная фаза распределена в виде мелких твердых частиц, капель или пузырьков (<10 1 см). Если дисперсной фазой является масло, что часто встречается в пище- вой промышленности, а дисперсионной средой — вода, то такая эмульсия относится к типу «масло в воде» (М/В) и называется прямой. К такой эмульсии относится майонез. В других случаях, эмульсия «вода в масле» (В/М) называется обратной. К такой эмульсии относится маргарин. Пищевые эмульгаторы представляют собой поверхностно активные ве- щества (ПАВ) — органические соединения, молекулы которых имеют ди- фильное строение, то есть содержат гидрофильные и гидрофобные атом- ные группы. Гидрофильные группы характеризуются полной растворимостью ПАВ в воде, гидрофобные (углеводородные) при высокой молекулярной массе способствуют растворению ПАВ в неполярных сферах. В смеси формиру- ется пограничный слой, благодаря которому снижается поверхностное на- тяжение и становится возможным или облегчается образование эмульсий.
64 Раздел 2 Действие эмульгаторов следует рассматривать шире. Образование про- странственных и электрических барьеров дополнительно стабилизнруе'1 эмульсии, т. е. предотвращает повторное слипание уже сформировавшихся частичек дисперсной фазы и повторное расслоение. Эмульгатор ускоряет образование эмульсий и стабилизирует тот их тип, в дисперсной среде которого он лучше растворим. Все эмульгаторы характеризируются многосторонним действием: они ответственны за взаимное распределение двух нссмешивающихся фаз. за консистенцию пищевого продукта и напитка, их пластичные свойства, вязкость и ощущение наполненности во рту. Применяют эмульгаторы для равномерного распределения нераствори- мых в воде ароматизаторов, эфирных масел, экстрактов и концентратов, пряностей в напитках и пищевых продуктах. Пенообразователи. К пенообразователям относятся эмульгаторы, которые создают условия для равномерной диффузии газообразной фазы в жидкие и твердые пищевые продукты. Пена - это тонкая дисперсия воздуха в жид- кости или твердом теле. Для образования иены используются поверхност- но активные свойства пенообразователей. Применяются пенообразователи при изготовлении кондитерских изделий, молочных коктейлей и пива. Загустители. Это добавки, увеличивающие вязкость пищевых продук- тов и напитков, загущающие их. Одновременно с этим, загустители улуч- шают и сохраняют структуру пищевого продукта, позволяют получать про- дукты с нужной консистенцией. Все это положительно влияет на вкусовое восприятие продукта и напитка. Загустители, благодаря способности уве- личивать вязкость водных сред, стабилизируют дисперсные системы (сус- пензии, эмульсии и пены). Загустители представляют собой гидроколлоиды, молекулы которых являются линейными или разветвленными полимерными цепями, сверну- тыми в клубки. Благодаря своим многочисленным полярным группам, особенно гидрок- сильным, загустители, добавленные в пищевой продукт и напиток, вступа- ют во взаимодействие с имеющейся в них водой. При этом полярные моле- кулы воды располагаются вокруг полярных групп загустителя. Макромолекулы, которые при набухании переходят в вытянутое состо- яние, в наибольшей степени увеличивают вязкость, так как гидродинами- ческое сопротивление вытянутых полимерных цепей является наибольшим. С увеличением длины цепи вязкость продукта возрастает экспотенци- ально. Применяемые в качестве загустителей гидроколлоиды, которые при- надлежат к группе полисахаридов, имеют растительное происхождение.
Технология пищевых продуктов 65 В пищевой промышленности применяют как натуральные полисахариды, так и модифицированные. Подразделяют полисахариды, полученные из растений, на экссудаты, смолы (защитные коллоиды, выделенные растением при повреждениях) и муку семян (резервные полисахариды растений). К модифицированным полисахаридам относят сложные эфиры, целлю- лозу и карбоксилметилцеллюлозу. К микробным полисахаридам относят ксантан. По химическому строению растительные гидроколлоиды подразделя- ются на три группы: 1) кислые полисахариды с остатками уроновой кислоты; 2) кислые полисахариды с остатками серной кислоты; 3) нейтральные полисахариды. В пищевой промышленности в качестве загустителей применяются кис- лые гидроколлоиды с остатками уроновой кислоты (например, трагакант и гуммиарабик), а также нейтральные соединения (например, камедь бобов рожкового дерева и гуар). Эффективность действия гидроколлоидов определяется не только со- ставом пищевого продукта, способом его получения и условиями хранения, но и структурными особенностями их молекул (длина цепи, степень раз- ветвления, наличие гликозидных связей). Большое значение имеет способ приготовления раствора (дисперсии), интенсивность и время перемешива- ния, температура, значение pH, присутствие электролитов, минеральных и гидратирующих веществ, например, сахара, возможность образования комплексов с другими соединениями, процессы распада, вызываемые фер- ментами и микроорганизмами. При совместном использовании двух и более загустителей проявляется синергический эффект: смеси загущают сильнее, чем можно было бы ожи- дать от суммарного действия компонентов. Применяются загустители в продуктах глубокой заморозки, в фрукто- вых наполнителях и других продуктах переработки фруктов и ягод, в фрук- товых и овощных консервах, различных растительных напитках, при изго- товлении диетических низкокалорийных продуктов. Гелеобразователи (желеобразователи и желирующие вещества). К ним относятся вещества (добавки), которые при определенных условиях спо- собны образовывать гели. Гели (желе) представляют собой дисперсные двухкомпонентные системы, в которых дисперсионной средой является жидкость. В пищевых системах это обычно вода, и гель называется гидрогелем. Дисперсной фазой является желеобразователь, полимерные связи которого образуют поперечно сшитую 5-8-913
66 Раздел 2 сетку. В такой сложной системе вода физически связана и полностью теря- ет подвижность. Вот почему консистенция пищевого продукта изменяется. Доказано, что четкого разграничения между гелеобразователями и загу- стителями не существует. Эти группы веществ представляют собой макро- молекулы с гидрофильными соединениями, которые вступают в физичес- кое взаимодействие с имеющейся в продукте водой. Практически гель является закрепленной формой коллоидного раство- ра, золя. Для того чтобы превратить золь в гель, необходимо, чтобы между распределенными в жидкость молекулами начали действовать силы, вызы- вающие межмолекулярную сшивку. Гелеобразователи способны выполнять функции стабилизаторов пены и средств для обработки виноматериалов. Применяются гелеобразователи при производстве фруктовых и ягод- ных наполнителей, мармеладов, желе, варенья, в кондитерской промыш- ленности, при производстве низкокалорийных продуктов, кисломолочных продуктов, молочно-фруктовых напитков, при производстве сгущенного молока и сливок, плавленых сыров и новых продуктов на основе эмульсий. § 2.4. Вещества, способствующие увеличению сроков годности пищевых продуктов Как только человек перешел к оседлому образу жизни, у него появилась потребность сохранять в течение определенного времени продукты пита- ния. Сначала человек это делал с помощью огня и дыма. Потом — с помощью соли, уксуса, в настоящее время — располагает арсеналом веществ, которые способствуют увеличению сроков годности пищевых продуктов и напитков. К этим веществам относятся большие классы пищевых добавок: консерван- ты, антиокислители, стабилизаторы, влагоудерживающие агенты и т. д. Та- кие вещества защищают продукты и напитки от самых разных видов их порчи: микробиологической, окислительной, изменения консистенции, физико-химических свойств, ухудшения органолептических характерис- тик и потери пищевой ценности. Консерванты. К консервантам относятся вещества, которые подавляют развитие микроорганизмов. Это дает возможность предотвратить микроби- ологическую порчу пищевых продуктов, что увеличивает сроки их годнос- ти в несколько раз. Если консерванты лишь предотвращают развитие неже- лательной микрофлоры, то вернуть испорченному продукту приемлемое качество они не могут. Консерванты условно делятся на собственно консерванты и вещества, об- ладающие консервирующим действием (помимо других полезных свойств).
Технология пищевых продуктов 67 Действие собственно консервантов непосредственно направлено на клетки микроорганизмов (замедление ферментативных процессов, синтеза белков, разрушение клеточных мембран и т. и.). Вторые отрицательно влияют на микробы, главным образом за счет снижения pH среды, активности воды или концентрации кислорода. Каждый консервант, соответственно, прояв- ляет антимикробную активность только в отношении части возбудителей порчи пищевых продуктов и напитков, то есть каждый! консервант имеет свой спектр действия. Вот почему эффективным является совместное ис- пользование нескольких консервантов разного спектра действия и сочета- ние консервантов с физическими способами консервирования (сушкой, на- греванием, охлаждением и т. д.). Добавки, обладающие консервирующим действием (сахар, уксус, пова- ренная соль, этиловый спирт, диоксид углерода и т. и.), используют в пище- вой промышленности и кулинарии обычно в количестве нескольких про- центов или десятков процентов. Установлено, что сахар проявляет антимикробное действие, начиная с концентрации примерно 60%. В целом, необходимая концентрация кон- сервирующих веществ определяется вкусовыми характеристиками готово- го продукта и напитка. Вещества, условно отнесенные к консервантам, — сорбиновая и бензой- ная кислоты, низин, диоксид серы и др. — используются в пищевой промы- шленности в гораздо меньшем количестве (менее 0,5%) и практически не влияют на органолептические показатели продукта. Обязательным условием эффективного использования любого консер- ванта является его равномерное распределение в продукте и напитке, луч- ше всего — растворение. Количество и стадия внесения консерванта опре- деляется технологическими регламентами и инструкциями. Выбор самого консерванта и его дозировки во многом зависит от степе- ни бактериальной загрязненности, условий хранения, физико-химических свойств продукта (pH, активность воды и др.), технологии его получения и желаемого срока годности. Защитные (инертные) газы. Инертные газы или их смеси защищают пищевой продукт от воздействия окружающей среды. Использование упа- ковки с защитным газом требует применения газонепроницаемых упако- вочных материалов (полимерные пищевые пленки и т. п.). Технология хранения продуктов и напитков в атмосфере пищевых газов вместо воздуха называется «упаковкой с регулируемой атмосферой». В це- лом, защитные инертные газы замещают воздух и таким образом уберегают пищевые продукты от контакта с кислородом, который участвует в процес- сах окисления компонентов и необходим аэробным микроорганизмам для 5*
68 Раздел 2 дыхания. Использование в пищевой промышленности защитных инертных газов предохраняет пищевые продукты и напитки от окислительной и мик- робиологической порчи. В обработанных защитными газами пищевых продуктах угнетаются толь- ко аэробные микроорганизмы. Однако на развитие патогенных анаэробов, вы- зывающих инфекции и интоксикации, защитные инертные газы не влияют. В качестве защитных газов обычно в пищевой промышленности исполь- зуют азот и диоксид углерода индивидуально или в смеси. Применяются защитные инертные газы при бункерном хранении муки, чая, пряностей, круп; при хранении добавок в потребительской упаковке, сыров, охлажденного светлого мыса и мясопродуктов, птицы, рыбы, ово- щей, фруктов, ягод, грибов, орехов, соков, безалкогольных напитков, хлебо- булочных изделий, полуфабрикатов из теста, жировых продуктов, сухих зав- траков, макаронных изделий, яиц и др. К защитным газам, разрешенным к применению в производстве пищевых продуктов и напитков, относятся: диоксид углерода, азот, аргон, гелий, оксид азота. Их чистота должна соответствовать существующим стандартам. Антиокислители. Это вещества (антиоксиданты, ингибиторы окисле- ния), которые замедляют процесс окисления пищевых продуктов и напит- ков, предохраняя главным образом фрукты, овощи, ягоды и продукты их переработки от потемнения. Они замедляют ферментативное окисление вина, пива и безалкогольных напитков и, тем самым, увеличивают сроки их годности в несколько раз. Антиокислители не допускают химических реакций кислорода воздуха с компонентами пищевого продукта, прерывая реакцию окисления (дезак- тивируя активные радикалы) или разрушая уже образовавшиеся перекиси. Чем выше дозировка антиоксидантов, тем больше срок годности продукта. Однако поднимать концентрацию антиокислителя выше 0,02% по техноло- гическим и гигиеническим соображениям нецелесообразно. Сам процесс окисления продукта является самоускоряющимся. А по- этому, чем раньше к продукту или напитку добавлен антиокислитель, тем большей эффективности от него можно ожидать. Следует отметить, что ес- ли скорость окисления продукта уже достигла своего порогового значения, добавлять антиоксидант бесполезно. Обязательным условием эффективно- го применения антиокислителей является обеспечение их полного раство- рения или диспергирования в продукте. Области применения стандартных антиокислителей (аскорбиновая кислота, аскорбат натрия, аскорбат кальция, аскорбат калия, сульфат ка- лия, фосфатиды и др.): пивоварение, виноделие, безалкогольная промыш- ленность, масложировая, консервная и кондитерская промышленности.
Технология пищевых продуктов 69 Синергисты антиокислителей. К ним относятся вещества, которые не обладают антиокислительным действием, но усиливают эффективность ан- тиокислителей. Это в основном кислоты и комплексообразователи, которые являются донорами водорода, необходимого для регенерации антиокисли- телей. В целом, действие комилексообразователей основано на связывании (перевода в неактивную форму ионов металлов, катализирующих окисление). Применяются синергисты совместно с антиокислителями в безалкоголь- ной промышленности, пивоварении, виноделии, производстве спиртосо- держащих кондитерских изделий и сыров. Стабилизаторы замутнения. Это вещества (добавки), которые сохраня- ют во взвешенном состоянии мелкодисперсные частицы замутненных жид- костей, представляющие собой суспензии частиц мути в жидкости пищевого продукта. Цель стабилизаторов замутнения заключается в предотвраще- нии осаждения частиц мути на дно или на поверхность жидкости. В безалкогольных и слабоалкогольных напитках замутняющими частица- ми могут быть мельчайшие частицы мякоти фруктов, ягод и овощей, эфир- ные масла или другие аналогичные вещества. Эффективными стабилизато- рами замутнения могут быть загустители, которые увеличивают вязкость жидкой фазы, тем самым затрудняя перемещение по ней частичек мути, то есть стабилизируя систему. Например, стабилизирующее действие кислого полисахарида на фрук- товый или ягодный соки с мякотью основано на нейтрализации образую- щимися при диссоциации отрицательно заряженными молекулами полиса- харида положительного заряда поверхности замутняющих частиц. Таким образом сокращается возможное взаимодействие между заряженными час- тицами замутнителя, способное вызвать флоакуляцию. Пищевые волокна (пектин) аналогично другим загустителям увеличи- вают вязкость замутненных напитков (например, ягодных, фруктовых и овощных соков), а также, обладая собственными отрицательными заряда- ми, нейтрализируют, подобно кислому полисахариду, положительный за- ряд на поверхности замутненных частиц. Все это эффективно предотвра- щает распад суспензии. В безалкогольной промышленности, ароматизации прохладительных напитков используют эфирные масла, полученные в основном из кожуры цитрусовых, которые имеют плотность меньше единицы. Они стремятся подняться на поверхность напитка и образовать там жирные пятна. Подбирая соответствующие эмульгаторы, можно увеличить плотность частиц масла, тем самым предотвратив расслоение напитка. Дозировка таких эмульгато- ров составляет 0,02...0,5%. Их действие можно усилить добавкой пектина.
70 Раздел 2 § 2.5. Добавки, ускоряющие и облегчающие ведение технологических процессов Такие вещества добавляются к продукту или напитку в процессе их про- изводства для достижения определенных технологических целей, ускоре- ния технологических процессов, облегчения их ведения (иногда без них осуществление технологического процесса вообще невозможно). В целом, значительная часть добавок, ускоряющих и облегчающих веде- ние технологических процессов, остается в пищевом продукте и напитке до его использования и употребления вместе с ними в пищу. Имеются и такие технологические добавки, которые разрушаются в процессе получения продукта. К ним относятся вещества, способствующие жизнедеятельности полезных микроорганизмов. Регуляторы кислотности. Это вещества, поддерживающие и устанавлива- ющие в пищевом продукте определенное значение pl I. Добавка пищевых кислот снижает pH продукта, добавление щелочей — увеличивает, а добавка буфер- ных веществ поддерживает pH на определенном заданном уровне. Компоненты буферной смеси всегда находятся в состоянии химического или биохимичес- кого равновесия. В такой системе значение pH слабо меняется при концентри- ровании, разбавлении и введении относительно небольшого количества ве- ществ, которые взаимодействуют с одним из компонентов буферной системы. В производстве пищевых продуктов и напитков чаще всего компонента- ми буферной системы являются слабая кислота (основание) и ее соль с сильным основанием (кислотой). В процессе добавки солей слабых кис- лот (ацетата натрия) или оснований (хлорида аммония) можно нейтрали- зовать сильнокислые и сильнощелочные растворы, то есть сделать их сла- бокислыми и слабощелочными. В современном и перспективном производстве пищевых продуктов и на- питков установление и поддержание определенного оптимального значения pH имеет очень большое значение. Низкое значение pH способствует про- длению сроков годности продукта, так как создает неблагоприятные усло- вия для развития микроорганизмов и усиливает действие консервантов. Эмульгирующие соли. В производстве к ним относят вещества, добав- ление которых способствует образованию эмульсий, однако эмульгаторами являются не сами эти вещества, а продукты их взаимодействия с белковы- ми молекулами субстрата. Средства для капсулирования. Это вещества, добавление которых в про- дукт способствует образованию защитного обволакивающего слоя в форме капсул или микрокапсул на поверхности пищевых компонентов, благодаря чему увеличивается срок годности последних.
Технология пищевых продуктов 71 Средства для капсулированпя защищают продукт от атмосферных воз действий (света, ультрафиолетового излучения, влаги, окисления, высыха- ния), предотвращают реакции между отдельными компонентами пищевого продукта, а также позволяют переводить водорастворимые вещества в мас- лодиспергируемую форму и наоборот. Капсулированию подвергаются твердые, жидкие и газообразные веще- ства, а капсулированные жидкости можно перерабатывать как порошки. В качестве средств для каисулпрования обычно используют различные крахмалы и желатин. Капсулы из крахмала наполняют порошкообразными пищевыми веществами. Различают жесткие и мягкие желатиновые капсулы. Первые наполняют порошкообразными веществами, вторые -- жидкостями и эмульсиями (эфирными маслами или рыбьим жиром). Области применения: для сохранения качества растительных масел, ви- таминов, ферментов, пряностей и их экстрактов, ароматизаторов и арома- тических веществ. Пеногасители и антивспенивающие агенты. Эти вещества (добавки) ны определенных стадиях ряда технологических процессов производства пи- щевых продуктов и напитков предотвращают или снижают образование пе- ны. Пеногасители полностью разрушают уже образовавшуюся пену. В результате применения пеногасителей и антивспенивающих агентов ускоряется и облегчается ведение таких технологических процессов, как фильтрование, перекачка продукта любыми насосами, дозирование и роз- лив жидкостей в бутылки, банки и другую посуду. Антивспенивающие агенты замещают пенообразователи на границе по- верхности раздела газовой и жидкой фаз и, образуя там непроницаемую по- верхностную пленку, повышают при этом поверхностное напряжение. Они не должны растворяться в жидкостях, к которым добавляются. Отрицательно влияют на ценообразование жирные спирты, полисилок- саны, природные жиры и масла, полигликолиевые, моно- и диглицериды, полисорбаты, сложные эфиры сорбитана и жирных кислот. Дозирование этих добавок незначительно (достаточно несколько мил- лиграмм на 1 кг продукта). Доказано, что в конечных продуктах они отсут- ствуют или присутствуют в следовых количествах. Применяются пеногасители и антивспенивающие агенты при производ- стве фруктовых соков и других напитков в упаковках и бутылках, консер- вированных овощей, ягод, сиропов, фруктовых продуктов, варенья, марме- ладов и желе, растворимого кофе, пекарских дрожжей и т. п. Вещества, облегчающие фильтрование. К этим веществам относятся ос- ветлители, адсорбенты и флоакулянты. В целом, это инертные нерастворимые
72 Раздел 2 вещества, повышающие эффективность фильтрования, то есть облетающие' и улучшающие отделение твердых частиц от жидкостей (нива, воды, вина и т. и.) или газов при фильтровании, ускоряющие и делающие возможным удаление нежелательных замутняющих компонентов из жидкостей, преимущественно из таких напитков, которые длительное время должны оставаться прозрачными. Вещества (добавки), облегчающие фильтрование, не должны изменять химический и биохимический состав фильтруемого вещества. Они прида- ют фильтрующему слою необходимую прочность и регулируют оптималь- ный размер пор. Они способны также разрыхлять осадок, образующийся на фильтре, и уменьшать забивание пор фильтра. С помощью осветлителей удаляют мелкодисперсные и коллоидные компоненты, которые невозможно фильтровать. Они связывают мельчай- шие мути и оседают вмес те с ними. Принцип действия и эффективность освет- лителей может быть очень разным: коагуляция или образование труднораст- воримых соединений с ионами металлов. К адсорбентам относятся твердые нерастворимые вещества, которые, благодаря большой удельной поверхности, могут селективно адсорбировать определенные вещества из жидкости и вместе с ними выпадать в осадок или десорбироваться другими веществами и выводиться. Коагуляция - это превращение золя (коллоидного раствора твердого вещества) в гель, сопровождающееся флоакуляцией. Такие превращения могут быть вызваны добавкой коагулянтов (флоакулянтов). К осветлителям следует отнести также вещества, которые образуют с растворимыми металлами и ионами металлов труднорастворимые соеди- нения, выпадающие в осадок, и могут быть отфильтрованы от водных раст- воров. Осветлители в готовом конечном продукте полностью отсутствуют. Вспомогательные фильтрующие материалы добавляются к фильтрую- щей жидкости (например, к пиву) в виде суспензий или образуют дополни- тельный слой на фильтре. При этом в производстве чаще всего используют целлюлозу, кизельгур и перлит. Сам процесс фильтрования может иметь целью не только очистку жид- кости, но и получение твердых веществ. Например, ультрафильтрация яв- ляется методом фракционирования и концентрирования белков с помо- щью полимерных мембран. Экстрагенты. Это жидкости или сжиженные газы, которые способны экстрагировать из растительного сырья определенные его компоненты. Экс- трагент и экстрагируемые вещества при этом во взаимодействие не вступа- ют. В конце процесса экстрагирования экстрагент удаляется перегонкой. Существует три вида экстракции: • жидкостью из твердого вещества;
Технология пищевых продуктов 73 • жидкостью из жидкости; • сжиженным газом из твердого вещества. В качестве жидких экстрагентов в пищевой промышленности чаще все- го применяют этиловый спирт, воду, пищевые растительные масла, гексан и другие углеводороды (в том числе хлорированные). В качестве сжижен- ных газов ~ диоксид углерода, окись азота или пропан. Процесс экстракции проводят в специальных аппаратах — экстракторах самой различной конструкции непрерывного или периодического дейст- вия. В пищевой промышленности экстракция применяется для выделения необходимых компонентов, например ароматических, или для удаления не- желательных горьких веществ. Области применения — самые различные: получение сахара из сахарной свеклы, получение ароматических веществ и эфирных масел из раститель- ного сырья, получение экстрактов пряностей, экстрактов хмеля, натураль- ных красителей, удаление спирта из напитков, никотина из табака, кофеи- на из кофе. Катализаторы гидролиза и инверсии. К ним относятся вещества-добав- ки, которые катализируют расщепление белков, крахмала и сахарозы. Ката- лизаторами гидролиза и инверсии чаще всего являются кислоты: неорга- нические (соляная, серная) и органические (лимонная и др.), щелочи и ферменты. При этом белки можно расщеплять до пептидов, а затем — до аминокислот; крахмал — до декстринов, которые можно расщепить до мальтозы, которая тоже расщепляется до глюкозы; сахарозу — до инвертно- го сахара (глюкозы и фруктозы). Гидролитическое расщепление сахарозы до инвертного сахара называется инвертированием или инверсией. Белковые гидролизаты, аминокислоты, полученные кислым химичес- ким гидролизом белка и добавленные к пищевому продукту, придают ему специфический вкус или усиливают его собственный. В качестве катализа- тора гидролиза используют соляную кислоту. Для пищевой промышленности большое значение имеют продукты рас- щепления углеводов в присутствии разбавленных кислот. В качестве сырья используют крахмалы (картофельный, кукурузный, рисовый, пшеничный). Гидролиз протекает по такой химической реакции: (С6Н10О5)л + (п-1)Н20 —> п.С6Н12О6. В качестве химических катализаторов расщепления углеводов исполь- зуют серную и соляную, а также азотную и уксусную кислоты (дозировка 0,1...0,3% в перерасчете на крахмал). Применяются катализаторы гидролиза при производстве глюкозных, мальтозных, глюко-фруктозных сиропов, декстринов, инвертного сиропа в кондитерском производстве и т. д.
74 Раздел 2 Вещества добавки, способствующие жизнедеятельности полезных ми- кроорганизмов. В ходе биотехнологических процессов при дрожжевом броже- нии получают хлеб, вино, пиво. квас, спирт. Обмен веществ и развитие клеток микроорганизмов невозможно без питания: воды, углерода. азота, минераль- ных веществ, микроэлемен тов, ви таминов, аминокисло т, пиримидина и пурина. Гетеротрофные микроорганизмы требу ют органических источников уг- лерода, которыми являются моносахариды (фруктоза, глюкоза, галактоза и др.), дисахариды (сахароза, лактоза, мальтоза, целлобиоза), трисахариды (раффиноза), полисахариды, олиго- и полипептиды, аминокислоты, а так- же природное сырье: шрот, мука, картофель, свекла, целлюлоза. Сегодня в качестве источника углерода используют гидролизаты крахмала и целлю- лозы. сахарную мелассу, спирт и др. Доказано, что плесневые грибы растут и развиваются преимущественно в сахаросодержащих средах, а микроорганизмы в белоксодержащих. Из минеральных веществ самыми важными для микроорганизмов явля- ются фосфор, сера, калит’], кальцит'), магнии и натрий, а также микроэлемен- ты: кобальт, марганец, медь, цинк, молибден, хром, никель, ванадий, бор, селен, кремний, вольфрам, хлор и йод. Вносятся они в субстрат в виде не- органических солей. Необходимым условием развития микроорганизмов являются витамины, которые входят в состав коферментов (Вь В2, В6, В]2. биотин, фолиевая кислота и др.). Области применения: производство вин. нива, кваса, спирта, кисломо- лочных и хлебобулочных изделий и др. Ферменты и ферментные препараты как добавки. Ферменты — при родные биологические катализаторы белкового происхождения. Они спо- собны значительно ускорять биохимические реакции, протекающие в жи- вотном и растительном мирах. Ферменты по сравнению с небиологическими (химическими) катализа- торами имеют ряд преимуществ: 1. Скорость ферментативного катализа на несколько порядков выше (от 10! до 10Д. 2. Большинство из них отличается исключительно высокой субстрат- ной специфичностью. 3. Ферменты катализируют реакции в мягких условиях (при нормаль- ном давлении, температуре от 20 до 70° С, pH от 4 до 9). Получают ферментные препараты в большинстве случаев с использовани- ем микроорганизмов — активных продуцентов соответствующих ферментов. Ферментные препараты позволяют не только значительно ускорить биотех- нологические процессы, но и увеличить выход готовой продукции, повысить ее качество, экономить ценное сырье, улучшать условия труда на производстве.
Технология пищевых продуктов 75 В технологии пищевых продуктов шчюльзуютоя ферментные препара- ты с ами. юли ] ической. upoieo.in i ической. диполи i плоской и онтической ак тивностью. Области применения: пивоварение, винодельческая и спиртовая про- мышленности. производство фруктовых, ягодных и ОВОЩНЫХ соков, чая, хлебобулочных изделий, дрожжей, сыра, творога, мясо- и рыбопродуктов, переработка крахмала, производство бс'лковых пиролизатов, инвертного сиропа и др. § 2.6. Биологически активные добавки Биологически активные вещества (БАВ) — ото особая группа соединений, которые оказывают выраженный физиологический эффект в минималь- ных количествах. К БАВ относятся алкалоиды (азотосодержащие органи- ческие вещества), гормоны и гормоноподобные соединения, витамины, мик- роэлементы, биогенные амины, нейромедиаторы и вещества, которые имеют фармакологическую активность. На основе биологически активных ве- ществ разрабатываются биологически активные добавки. Биологически активные добавки (БАД) к продуктам и напиткам — это природные или аналогичные природным фармакологические комплексы, необходимые для обеспечения физиологически оптимального функциони- рования человеческого организма, которые человек в современных услови- ях не получает с пищевыми продуктами. БАД по своей природе могут быть продуктами растительного, животно- го, минерального, микробного происхождения или иметь комбинирован- ный состав. Они способны компенсировать дефицит в питании современ- ного человека и расширить рацион необходимыми организму витаминами, микроэлементами, пищевыми волокнами и другими ингредиентами. При потреблении БАД человек получает широкий комплекс нативных природных соединений, и они действуют па его организм намного мягче и продолжительнее, чем синтетические или монолечебные вещества. Они аб- солютно нетоксичны, лучше переносятся организмом, не вызывают ослож- нений и аллергических реакций. БАД часто снимают отрицательные по- следствия, которые возникают в результате использования синтетических лекарственных веществ. В БАД большинство веществ играют важную роль в усилении всасывания веществ основных компонентов, регулируют их ме- таболическую и терапевтическую эффективность. Отличие БАД от продуктов питания в том, что употребление с продуктами необходимых элементов сложно контролировать, поскольку в свежих овощах, фруктах и ягодах может содержаться достаточное количество необходимых
76 Раздел 2 компонентов, но при хранении и гермической обработке их содержание значительно уменьшается. Содержание необходимых человеку комнонеитов в ЬАД строго контро- лируется. отмечается в определенных технологических инструкциях и при хранении не изменяется. Современные продукты питания не способны обеспечить организм необходимыми биологически активными веществами в нужном количестве. При использовании ЬАД это возможно. Нс следует смешивать ЬАД общего назначения с нишевыми добавками, которые являются химическими или природными соединениями и отдель- но не употребляются, а добавляются в нишевые продукты для улучшения их качественных показателей. биологически активные добавки к пищевым продуктам и напи ткам явля- ются важным элементом на пути укрепления здоровья человека, профилакти- ки лечения многих заболеваний. Установлено, что применение ЬАД в пище- вых продуктах и напитках помогает в профилактике диабета, атеросклероза и сердечно-сосудистых заболеваний, рака и других заболеваний, которые оп- ределяют уровень смертности в большинстве развитых стран мира. БАД к пище уже много десятилетий широко используют во всем мире. Благодаря этому, в Японии, где БАД применяют более 50 лет, - наивысший уровень долголетия; в США БАД применяют около 20 лет и продолжитель- ность жизни постоянно увеличивается. По данным института питания РАМН, поливитаминные препараты, ко- торые относятся к БАД, каждый день принимают не более 3% населения Украины и России, в то же время в Европе — не менее 50%, в США — 80%. За последние несколько лет 100 млн американцев начали применять их ре- гулярно. Если в 1977 г. на производство БАД было потрачено 3,7 млрд дол- ларов, то в 1999 г. — около 6 млрд. С позиции взаимодействия между БАД и организмом человека выделя- ют такие основные физиологические функции: • регуляция жирового, углеводного, белкового и минерального обменов; • активизация ферментных систем желудка человека. Следует отметить, что в состав многих БАД входят микроэлементы и витамины, в то же вре- мя магний входит в состав более 300 ферментов, цинк — в более, чем 200 ферментов, а витамин В6 — в более, чем 50 ферментных систем; • функция структурных компонентов для построения клеточных мемб- ран. Пищевые продукты и напитки вместе с БАД — единственный источник полиненасыщенных жирных кислот (ПНЖК), которые являются главным липидным компонентом всех без исключения клеточных мембран в орга- низме человека; • антиоксидантная защита организма; • обеспечение физиологических процессов дыхания;
Технология пищевых продуктов 77 • поддержание электролитного баланса, который зависит исключитель- но от поступления в организм кадия, кальция, натрия и магния; • поддержание кислотно-щелочного равновесия в крови; • гормоноподобное действие; • регуляция репродуктивной функции и физиологических процессов эмбриогенеза: • участие в процессах кроветворения; • с труктурное и функциональное обеспечение опорно-двигатслыюго ап- парата; • регулирование физиологических процессов био трансформации ксе нобиотиков. Основной функцией печени является биотрансформация и вы- ведение из организма большого количества токсических и чужеродных ве- ществ, включая и канцерогенные соединения; • поддержание натуральной желудочно-кишечной микрофлоры. БАД для этой физиологической функции должны содержать пищевые волокна, олигосахариды, пантотеновую кислоту и другие компоненты. БАД бывают разных видов: белки и аминокислоты; полиненасыщенные кислоты (ПНЖК) и фосфолипиды; углеводы, витамины, микроэлементы и их смеси. Большинство передовых врачей и ученых во всем мире доказали, что БАД определенного назначения - это идеальный безопасный и надежный путь укрепления здоровья человека, сохранения долголетия и обеспечения лечения разных заболеваний. БАД к пищевым продуктам и напиткам — это уникальная группа лечеб- ных средств, которые предназначены для применения как здоровыми, так и больными людьми. Регулярное употребление специальных пищевых БАД позволяет; • ликвидировать дефицит незаменимых пищевых веществ; • удовлетворить физиологические потребности в важных пищевых компонентах больного человека; • повысить стойкость организма к действию неблагоприятных факто- ров окружающей среды; • ускорить выведение чужеродных и токсических веществ из организма; • целенаправленно изменять обмен веществ в организме человека, вос- становить нарушенный гомеостаз. Применение БАД (соответственно физиологическим потребностям орга- низма) является эффективной формой первичной и вторичной профилак- тики, а также вспомогательной коррекции многих острых и хронических заболеваний. Для здорового образа жизни необходимы такие основные элементы; 1. Адекватное всестороннее продуманное питание.
78 Раздел 2 2. Режим двигательной активности. 3. Психологическая коррекция. 4. Отсутствие вредных привычек. 5. Регулярное употребление биологически активных добавок, которые являются не только безопасными, по сравнению с лекарствами, но и естест- венными для организма человека. Вместе с тем, не следует принимать БАД в дозах, которые превышают ре- комендованные. § 2.7. Биологически активные добавки к продуктам и напиткам Каждый продукт и напиток имеет свой биохимический и химический состав, который обуславливает соответствующее биологическое воздейст- вие на организм. Если бы человеку была необходима только энергия, то эту потребность можно было бы обеспечить одним крахмалом, сахаром или другими моносоединениями. Но такое обеспечение организма небезопасно для здоровья и жизни человека. Современная наука о питании - нутрициология (от лат. nutrikum — пи- тание и греч. logos — наука) доказала, что для роста, развития, сохранения здоровья, поддержания высокой трудоспособности, сопротивляемости орга- низма инфекционным и другим факторам окружающей среды необходимо экологически чистое, физиологически полноценное питание. Установлено и доказано в клинических условиях, что организм челове- ка для оптимального функционирования должен получать комплекс спе- цифически важных веществ (нутриентов). К ним относятся аминокислоты, витамины, макро- и микроэлементы, органические кислоты, фитокомпо- ненты, пищевые волокна и др. В самой природе не существует продукта или напитка, который бы со- держал все необходимые для человека компоненты (за исключением мате- ринского молока). И только комплексная комбинация разных продуктов и напитков в ежедневном рационе питания может обеспечить организм всем спектром необходимых нутриентов. В первую очередь это относится к таким микрокомпонентам продуктов, как витамины и микроэлементы. Физиологический процесс их усвоения и обмена веществ часто зависит от присутствия других пищевых веществ. И поэтому биологические свойства продуктов и напитков зависят от того, сколько нутриентов в них содержит- ся, в каком количестве и в каких пропорциях. Чтобы организм рационально использовал полезные свойства продуктов и напитков, которые употребляет человек, необходимо знать их химический
Технология пищевых продуктов 79 и биохимический состав, пищевую ценность, специальные и оптимальные приемы их технологической обработки, необходимо правильно составить рацион и придерживаться благоприятного для здоровья режима питания. Но сегодня обстоятельства жизни свидетельствуют о значительных не- достатках в питании. Наблюдается смена структуры питания за счет сокращения употребления наиболее ценных и необходимых продуктов и на- питков — молока и молочных продуктов, овощей и фруктов, рыбы и рыбо- продуктов, разных добавок из растительного сырья, богатых биологически активными веществами. В то же время увеличивается употребление хлебо- булочных изделий, картофеля, животного жира. Употребление натуральных продуктов уменьшается, а консервирован- ных с большим сроком хранения — увеличивается. Это приводит к значи- тельному снижению поступления в организм человека незаменимых мик- ронутриентов. Такая тенденция приводит к тому, что рацион человека, необходимый для покрытия энергозатрат, не может обеспечить жизненно важные суточ- ные физиологические нормы потребления незаменимых нутриентов, в пер- вую очередь витаминов, витаминообразных веществ, минералов, органиче- ских кислот, пищевых волокон и др. Одновременно, в условиях повышенной психоэмоциональной нагруз- ки и ухудшения экологической обстановки, потребность человека в микро- элементах как чрезвычайно важном защитном факторе значительно воз- растает. А поэтому для сохранения здоровья и профилактики заболеваний очень актуальной становится задача разработки рациона питания, который имел бы высокую пищевую ценность и не превышал энергозатраты современно- го человека. Важным аспектом этой проблемы является подбор рациона питания для больных людей с точки зрения комплексного подхода к лече- нию их заболеваний. Решение этой задачи, которая основывается на рекомендациях Всемир- ной организации охраны здоровья и национальных физиологических нор- мах нутриентов для разных категорий населения, диктует необходимость производства и употребления специальных продуктов и напитков с повы- шенной биологической активностью. Правовые аспекты этой проблемы в Украине отображены в Законе «О качестве и безопасности продуктов питания и продовольственного сырья» и в ряде подзаконных актов. Так, со- гласно Постановлению Кабинета Министров № 1187 от 30.07.1998 г., к спе- циальным продуктам питания относятся продукты, которые имеют диети- ческие и лечебно-профилактические свойства, биологически активные пищевые добавки, продукты детского питания и продукты питания для спортсменов.
80 Раздел 2 Продукты питания классифицируют ио таким показа гелям: 1. Диетические продукты — это специальные продукты, которые назна- чаются для замены в питании больных запрещенных по медицинским по- казателям продуктов и отличаются от них химическим и биохимическим составом или физиологическими свойствами. 2. Продукты лечебно-профилактического назначения — продукты пи- тания с соответствующими биологическими свойствами, благодаря которым они способствуют профилактике отрицательного действия факторов окру- жающей среды на организм человека и терапии соматических и инфекцион- ных заболеваний. 3. Продукты детского питания — это продукты, которые назначаются детям с периода рождения до 14 лет и отвечают физиологическим особен- ностям детского организма. 4. Продукты питания для спортсменов — это продукты питания и био- логически активные добавки к продуктам и напиткам, которые использу- ются спортсменами в период подготовки, соревнований или восстановления сил и не могут быть отнесены к фармакологическим методам коррекции ра- ботоспособности. 5. Биологически активные добавки к продуктам и напиткам (БАД) — это концентраты натуральных или идентичных натуральным биологически активных веществ, которые назначаются для непосредственного употребле- ния или введения в состав пищевых продуктов и напитков. БАД получают из растительного, животного или минерального сырья, а также химическим или биохимическим способом. К БАД относятся также бактериальные пре- параты, которые применяются для нормализации микробиоценоза желудка. Опыт показывает, что применение БАД может значительно улучшить состояние здоровья человека, притормозить процессы старения, усилить защитные функции организма, повысить трудоспособность. Однако, к со- жалению, часто лечебно-профилактические свойства БАД оценивают не по результатам клинических исследований, а исходя из их химического и био- химического состава, что не может быть фундаментом для оценки биологи- ческого действия БАД. Тем более, необъективная реклама новых продуктов, напитков и БАД вводит в заблуждение потребителей и приводит к ухудше- нию их здоровья. В рецептурах продуктов и напитков специального назначения, которые производятся в Украине, наиболее широко применяются такие натураль- ные биологически активные добавки полифункционального и диетическо- го назначения, как пектин, витапектин, меламин, спирулина, клетчатка пи- щевая, полисолодовые экстракты, дрожжи и соевые продукты. Пектины относят к пищевым волокнам, это сложные биополимеры углеводной природы, структурным элементом которых являются остатки
Технология пищевых продуктов 81 галактоуроповой кислоты. Наибольшее количество пектинов находится в ово- щах, фр\ кIах и ягодах. Высушенные пектины хорошо растворяются в горя- чей воде. Пектиновые вещества широко применяются во всех отраслях пищевой промышленности в качестве желирующей добавки, так как им свойственно гелеобразование. Следует отметить, что пектины способны образовывать соли, что обуславливает их применение в качестве профилактического средства для выведения ионов металлов. Таким образом, пектины можно использовать для терапии отравлений тяжелыми металлами. Они связыва- ют ионы кобальта, свинца и стронция. Минздравом Украины утверждена доза пектина для лиц, которые рабо- тают в неблагоприятных производственных условиях: 8... 10 г в сутки. Пектиновые вещества применяются также в медицинской практике для ле- чения различных заболеваний желудочно-кишечного тракта. Они способствуют значительному снижению концентрации холестерина в организме, сорби- руют и выводят продукты его метаболизма — желчные кислоты. Изготав- ливают пектины в основном из фруктов методом кислотной или щелочной экстракции, путем ферментативного гидролиза. Витапектин изготавливается в качестве натуральной добавки на основе ви- таминов, антибиотиков и экологически чистого фруктового пектина. Применя- ется витапектин для выведения из организма токсических веществ, радионук- лидов, тяжелых металлов, нормализации обменных процессов и оздоровления населения, которое проживает в зонах экологического загрязнения. Витапектин эффективно влияет на функции кроветворения, мозгового кровообращения, сердечно-сосудистой системы, работу желудка, кишечни- ка, печени, укрепляет капилляры организма, стабилизирует мембраны кле- ток, повышает защитные силы организма. Необычайно эффективным свойст- вом витапектина является его способность восстанавливать деятельность клеток организма, который получил лучевые повреждения, благодаря на- личию хорошо подобранных групп антиоксидантов. Если минеральные и угольные сорбенты вместе с радионуклидами аб- сорбируют важные для организма микроэлементы, то витапектин сам со- держит в своем составе богатый набор микроэлементов и витаминов. Применять витапектин необходимо при интоксикации, лучевых повреж- дениях, при нарушении обмена веществ, снижении иммунитета и работоспо- собности, заболевании пищеварительного тракта, кишечных отравлениях, при реабилитации после инфекционных и хронических заболеваний, при профилактике сердечно-сосудистых, аллергических и профессиональных за- болеваний, связанных с облучением; он предназначен для специалистов, ко- торые работают с радиоактивными веществами, пестицидами, токсинами и тяжелыми металлами. 6-8-913
82 Раздел 2 Производство витапекгина освоено на Киевской фармацевтической фа- брике АО «Фармация». Зародыши зерна пшеницы — эго природный поливитаминный концен- трат, эффективный источник белков, микроэлементов, витаминов, который восстанавливает нормальную жизнедеятельность человека, повышает защит- ные функции организма. Зародыши облегчают перенос физических и умст- венных нагрузок, снимают усталость, очищают организм от радионукли- дов и солей тяжелых металлов, укрепляют иммунитет, предупреждают аллергию. В состав зародышей входят: белки — 30%, жиры — 12%, углеводы — 40%, фитогормоны (регуляторы роста), двенадцать витаминов, богатый ком- плекс микро- и макроэлементов. Цикорий и цикорлат. Корень цикория содержит около 20% инулина и олигофруктоз. Они способны нормализовать липидный обмен, уменьшить риск сердечно-сосудистых заболеваний. Доказано, что инулин имеет анти- канцерогенную активность. Меламин — экстракт бурой морской водоросли (морской капусты), ко- торый содержит 150...300 мг/100 г йода, является необходимым для нор- мального функционирования щитовидной железы. Кроме того, меламин содержит в своем составе калий, кальций, железо, которые принимают уча- стие в выполнении важных функций организма, и биогенные микроэле- менты: ванадий, титан, молибден и др. В сухом остатке меламина содержат- ся также биологически активные углеводы. Спирулина — сине-зеленая тропическая водоросль, которая содержит 50...70% белка, витамины группы В, D, А, С, полиненасыщенные жирные кислоты, минеральные элементы (железо, кальций, магний, калий, натрий, марганец, селен и другие микроэлементы). Применяется спирулина в каче- стве пищевой добавки в питании детей, беременных женщин, спортсменов, а также для лечения заболеваний сердечно-сосудистой и нервной систем, печени, почек, желудка, кишечника, поджелудочной железы, злокачествен- ных опухолей кожи, слизистой оболочки. Спирулина укрепляет нервную систему, активирует синтез гормонов, обеспечивает мышцы гликогеном. Клетчатка пищевая изготавливается из продуктов переработки зерно- вых и других культур. В своем составе содержит целлюлозу, лигнины, пек- тин, витамины А, Е, В2, В6, РР, макро- и микроэлементы. Используется клетчатка пищевая в качестве натурального органического энтеросорбента. По сравнению с угольными сорбентами, она не выводит из организма макро- и микроэлементы. Обеспечивает условия для нормализации кислотно-ще- лочного баланса в кишечнике и желудке, развития природной микрофлоры. Связывает и выводит из организма слизи, шлаки, различного происхожде- ния токсины (тяжелые металлы, пестициды, радионуклиды и т. д.).
Технология пищевых продуктов 83 Клетчатка пищевая способствует нормализации уровня холестерина, желчных кислот, глюкозы, угнетает развитие гнилостных микробов, норма- лизует моторную функцию кишечника, активизирует вывод из организма пищевых масс, восстанавливает обменные процессы, оптимизирует защитные силы организма, сдерживает процессы старения и предупреждает желчно- каменную болезнь. Полисолодовые экстракты («Золотые зерна», «Надежда». «Целебный», «Витеке») — продукты из проросших зерен, которые применяются в молоч- ной, безалкогольной!, хлебопекарной и кондитерской промышленностях. Разработчиками технологий иолисолодовых экстрактов являются Инсти- тут педиатрии, акушерства и гинекологии, Национальный университет пи- щевых технологий и Киевский завод солодовых экстрактов, который! их вырабатывает из солодов разных злаков и бобовых культур с добавлением настоек лекарственных трав и плодов целебных растений. В состав полисолодовых экстрактов входит 15 незаменимых аминокислот, углеводы (мальтоза, фруктоза и глюкоза), минеральные вещества, особенно важные для развития и нормальной жизнедеятельности организма челове- ка (Са, Zn, Fe, Na, Си, К, Р), витамины (Bb В2, В3, BG, РР, Н, С), ферменты, фитогормоны и микроэлементы. Имея высокую биологическую активность, полисолодовые экстракты нормализуют процессы обмена веществ, повышают содержание гемоглоби- на в крови, понижают уровень холестерина, улучшают умственную и физи- ческую работоспособность, повышают сопротивляемость организма ин- фекциям и выводят радионуклиды из организма. Полисолодовый экстракт «Надежда» изготавливается из проросших зерен пшеницы, овса и ячменя и обогащен настойкой желчегонного лекарст- венного растения — тмина песчаного. В своем составе содержит 15 незаме- нимых аминокислот, углеводы, минеральные вещества, витамины, фермен- ты, фитогормоны и микроэлементы. Применяется в лечебном, лечебно-профилактическом и диетическом питании. Имеет высокую биологическую активность, выраженное желче- гонное действие, которое обеспечивает высокую эффективность при лече- нии и профилактике хронических заболеваний печени, желчного пузыря, органов пищеварения, мочеполовой системы. Натуральный продукт (добавка) лечебно-диетического питания «Золо- тые зерна» — полисолодовый экстракт, изготовленный из проросших зерен пшеницы, овса и ячменя, в своем составе содержит такие вещества природ- ного происхождения: незаменимые аминокислоты, углеводы (мальтозу, мальтотреозу, мальтотетраозу, глюкозу, фруктозу и др.), минеральные ве- щества (Са, Mg, Zn, Fe, Na, Си, К, Р), витамины (Вь В2, В3, В5, РР, Н, С), ферменты, фитогормоны, микроэлементы. 6*
84 Раздел 2 Полисолодовый экстракт «Целебный» имеет ярко выраженные антиги- ноксические свойства. Сотрудниками Института педиатрии, акушерства и гинекологии АМН Ук- раины совместно со специалистами фирмы «Новые микротехнологии» и работниками Киевского завода солодовых экстрактов разработана рецеп- тура и технология нового солодового экстракта-добавки «Витеке». Продукт защищен патентом и предлагается Минздравом Украины к применении) в пищевой промышленности. В состав «Витекса» входят пшеничный, ячменный, овсяный, кукуруз- ный и гороховый солоды. Результаты клинических исследований, прове- денных при участии 5000 пациентов (в том числе детей и беременных жен- щин), показали высокую эффективность этой добавки для профилактики и комплексного лечения заболеваний сердечно-сосудистой и дыхательной! систем, органов пищеварения и мочегонной системы. «Витеке» способствует нормализации липидного обмена и изофермент- ного спектра амилазы поджелудочной железы, имеет антигиноксическое действие, улучшает адаптогенные свойства организма. Он полезен при умст- венных и физических перегрузках, при беременности и снижении потенции. Целесообразность присутствия полисолодовых экстрактов в рационе питания человека доказана экспериментальными и клиническими исследо- ваниями, которые проводились на протяжении многих лет. Кроме того, поли- солодовые экстракты успешно применяются при производстве диетическо- го и лечебно-профилактического питания: хлебобулочных и кондитерских изделий, безалкогольных напитков и различных молочных продуктов. Дрожжи — незаменимая пищевая добавка в виде пищевого белкового концентрата, витаминизированной и ферментативно модифицированной его формы, дрожжевых экстрактов. Белковые концентраты из дрожжей характеризуются наличием до 75% белка, который вмещает все эссенции аминокислоты; в соединении с белка- ми животного происхождения можно получать полноценные белки в виде биологически активной композиции и молочно-дрожжевой композиции. Белковые концентраты содержат 8% минеральных элементов, витамины группы В и другие биологически активные вещества, которые имеют высо- кие функциональные свойства. Они используются отдельно или в составе функциональных добавок в качестве биологически активных консервов и пищевых концентратов. В качестве пищевых добавок предлагается использовать смесь амино- кислот и других веществ, полученных из дрожжей, — сахаромицетов. Соя и соепродукты. Сегодня соя является одной из главных сельскохо- зяйственных культур, которая играет активную роль в сложном процессе кругооборота веществ в природе, а в процессе фотосинтеза в ней образуются
Технология пищевых продуктов 85 экологически чистые вещества, которые удовлетворяют потребность человека в полноценном белке, витаминах и минеральных соединениях. Соя - уни- кальное продовольственное, лекарственное и кормовое растение, которое выращивают на всех континентах мира. Академик УААН А. О. Бабич назвал сою «природной фабрикой продо- вольствия, лекарств и кормов», поскольку она за один вегетационный пе- риод синтезирует все необходимые питательные вещества, полезные как для человека, так и для животных. Продукты питания, добавки к напиткам на основе сои имеют высокое содержание питательных веществ. В семенах сои содержится 38...40% белка, который на 88...95% является водорастворимой фракцией, включая легкорастворимые глобулины (60...80%), альбумины (8...25%) и труднорастворимые глютелины (3...7%). Белок сои используется в основном в качестве сырья для приготовления препаратов, которые стимулируют деятельность центральной нервной сис- темы, применяется для лечения сахарного диабета и лучевой болезни, рака, болезней печени, почек. Соевые белки улучшают состав крови, уменьшают вероятность инфарк- та миокарда, атеросклероза, гипертонии. Незаменимые аминокислоты сои повышают сопротивляемость организма. Кроме того, в семени сои содержится 20...28% жира, который является жизненно важным источником энергии для человека и животных. По пита- тельности соевое масло мало чем уступает коровьему маслу. Ценность мас- ла обусловлена высоким содержанием глицеридов, высокоэнергетических жирных кислот, которые редко встречаются в растениях. В семенах сои содержится 22...35% углеводов, в том числе моносахари- дов — 0,7...2,2%, сахарозы — 3,3... 13%, рафинозы — 3,3...3,7%, гемицеллюло- зы — 1,3...6,5%. Углеводы сои почти полностью усваиваются после ее прора- щивания в оптимальных условиях. При употреблении продуктов и добавок из сои важную роль играет пищевая клетчатка, на которую раньше не обра- щали внимания. Содержание ее в семени составляет около 3%. Рационы питания с низким содержанием клетчатки вызывают повышен- ную вероятность заболевания раком прямой кишки, разные формы расст- ройства функционирования пищеварения. Около 75% всей пищевой клет- чатки содержат соевые добавки, которые получают из семенной оболочки. Соевые семена являются богатым источником фосфатидов, содержание которых колеблется от 1,3 до 2,5%. Фосфатиды принимают активное учас- тие в процессах преобразования жиров в организме человека и животных, способствуют образованию белков и предотвращают их распад, повышают усвоение жиров и белков. Содержание неорганических веществ в зерне сои составляет 4,5...6,8%, в том числе калия 1,61...2,5%, фосфата — 0,51...1,09%, серы — 0,48%,
86 Раздел 2 кальция - 0,35...0.98. магния - 0.11...0.55%. натрия 0.15...0.62%. железа -- 0,01%. Микроэлементы входя т в состав ферментов семян сон. Эго природ- ные биологические активаторы и катализаторы, которые влияют на синтез белков, спиртов и углеводов, ('одержание микроэлементов в сое следую- щее, мг/кг сухих веществ: марганец — 30, медь — 12, бор — 13, цинк — 28. алюминий — 20. барий — 9, хром — 1,5, кобальт — 0,1, стронций — 0,2. Пищевые продукты и добавки из сои разделяются на две основные группы: неферментативные, то есть такие, при изготовлении которых не применяются процессы брожения и проращивания, и ферментативные, ко- торые получают в процессе ферментации основных компонентов сои. Приобретает популярность неферментативный продукт из сои — соевое молоко, которое изготавливается из замоченных и измельченных зерен. Для увеличения срока хранения соевое молоко превращают в сухой поро- шок, как и коровье молоко. Сухое соевое молоко используют в кондитерской промышленности, в качестве наполнителя мясных изделий, а также в произ- водстве разных напитков. Ферментация составных частей сои способствует увеличению срока хранения полученных продуктов и, главное, улучшает их качественные по- казатели. В процессе ферментации, благодаря гидролизу, происходит пре- образование определенного количества белка в аминокислоты, а крахма- ла — в сахара. Наличие новых веществ в продуктах из сои способствует их лучшему усвоению организмом человека. Кроме того, в процессе фер- ментации составных частей сои накапливаются витамины и ферменты. Ферментативные продукты из сои получают в результате деятельности определенных микроорганизмов и их ферментов. Соевые ферментирован- ные продукты легко усваиваются организмом. К этим продуктам и добав- кам относят: соус, соевую пасту, ферментативные целые бобы сои, фермен- тированный мякиш сои и сыр из сои. К современным продуктам и добавкам из сои относят: соевую муку, сое- вый белковый концентрат и соевый белковый изолят. Обезжиренная или полножировая мука из сои — основная белковая до- бавка, которая используется в хлебопекарной промышленности. Применение муки из сои в производстве мясных продуктов обусловлено такими фактора- ми: значительно улучшается качество и питательная ценность продуктов; возрастает интерес потребителей к таким продуктам, которые имеют цен- ные питательные и профилактические свойства. Это пищевые продукты с добавками компонентов из сои: сосиски, начинки для пирожков из фарша говядины, различные мясные консервы. Налаживается производство заменителей мясных продуктов продукта- ми переработки белка сои, которые по структуре, вкусу и цвету очень близ- ки к аналогичным мясопродуктам, а также продуктам детского питания.
Технология пищевых продуктов 87 § 2.8. Яичные продукты в качестве биологически активных добавок Лучшей питательной добавкой являются куриные яйца, которым при- надлежит ведущее место среди продуктов, имеющих высокую пищевую ценность. В состав яичных продуктов входят все биологически активные вещества, необходимые для жизнедеятельности человека. Это витамины (A, D, Е, К, В 12, В,, В3, В5, В6, биотин), аминокислоты (аргинин, гистидин, изолейцин, лизин, метионин, лецитин, валин, тирозин, триптофан, трео- нин), минеральные вещества (натрий, калий, магний, кальций, марганец, железо, медь, цинк, фосфор, хлор, фтор, йод, селен). Основной белок желтка яиц — фосфопротеид витален — является этало- ном биологической ценности но аминокислотному составу среди всех про- дуктов питания. Аминокислотный состав белковых веществ яиц позволяет рассматривать их как пищевые добавки, которые имеют природные радио- протекторные свойства, благодаря высокому содержанию серосодержащей аминокислоты — цистина. Остальные аминокислоты стимулируют жировой обмен в печени и повышают ее антитоксическую функцию. Связыванию ра- дионуклидов и выведению их из организма человека способствует также гли- цин и глутаминовая кислота, содержание которых в яичном порошке велико. Яичный жир, как по абсолютному составу незаменимых жирных кислот, так и по соотношению с другими жирными кислотами, относится к ценным природным жирам. Холестерин яичного желтка выполняет самые разнообразные функции в организме. Это поддержка процессов обмена в клетках, связывание и обезвреживание отравляющих веществ, которые поступают в организм или образуются в нем. В организме человека из холестерина образуется ряд биологически активных веществ: гормоны, витамины группы D и желчные кислоты. Куриные яйца не являются причиной развития атеросклероза, а наоборот, предупреждают его развитие. По содержанию биологически активных веществ, богатству и разнооб- разию химического состава, а также по вкусовым качествам яйца относят- ся к диетическим продуктам и добавкам к продуктам детского питания. § 2.9. БАД-«Эноант» Известны антибактериальные и антивирусные свойства виноградных вин. Антивирусный эффект красного вина сохраняется даже при 1000-крат- ном его разбавлении. Доказано, что в основу полезных свойств вина зало- жена антиоксидантная активность самого винограда. Но красные столовые
88 Раздел 2 виноградные вина содержат 9...14% этилового спирта и поэтому их упо- требление не всегда показано больным и противопоказано детям. II не каж дый здоровый человек захочет или сможет каждый день употреблять 0.5 л красного столового вина. Необходимы биологически активные пищевые добавки, которые имели бы антиоксидантную активность и содержали в своем составе полифенолы винограда. Сегодня установлено, что основной причиной повреждения клеток в орга- низме человека являются структурно-функциональные повреждения био- мембран клеток в результате перекисного окисления липидов, которые возникают при воздействии экологически неблагоприятных факторов хи- мической, физической, биологической природы, стрессовых ситуаций, про- воцирующих процессы свободно радикального окисления. Личные резер- вы антиоксидантной защиты организма человека зависят от структуры питания, физической активности, возраста, сезонных факторов, вредных привычек, хронических заболеваний и т. п. Если свободно радикальное окисление не компенсируется за счет резер- вов личной антиоксидантной защиты, процессы перекисного окисления липидов биомембран организма человека принимают разрушающий лави- ноподобный характер. А разрушение структуры биомембраны неизбежно приведет к нарушению обменных процессов и физиологических функций на уровне клеток, тканей, органов и в целом организма человека. Появля- ются болезни, среди которых следует отметить атеросклероз, ишемию орга- нов, бронхит, бронхиальную астму, ревматизм, сахарный диабет, стресс, ал- лергию, лучевую болезнь, нарушение обмена веществ, онкологические заболевания, иммунную недостаточность, болезни старения организма и др. Чтобы не допустить нарушения антиоксидантного баланса в организме человека, необходимо своевременно компенсировать недостаток личных ре- зервов антиоксидантной защиты за счет внешних источников антиоксидантов. Повышенная потребность в антиоксидантах возникает: • при неблагоприятных условиях проживания; • при особых профессиональных условиях труда (психоэмоциональ- ные перегрузки, стрессовые ситуации, работа в экстремальных условиях, действия ионизирующей радиации и токсических соединений и др.); • при особом физиологическом состоянии организма; • при интенсивной нагрузке или при недостаточной физической актив- ности; • при стрессовом состоянии; • при инфекционных заболеваниях; • при неинфекционных заболеваниях таких, как воспаление легких, бронхиальная астма, атеросклероз, ишемическая болезнь сердца, нейроток- сикоз;
Технология пищевых продуктов 89 • при острых и хронических бытовых и производственных интоксикациях: • при наличии вредных привычек курение, алкоголизм; • при побочном действии лекарств. Доказано, что прием больными биологически активных добавок, кото- рые содержат полифенолы винограда, позволяет поддерживать на соответ- ствующем уровне антиоксидантный статус организма и предупредить воз- никновение перечисленных выше болезней человеческого организма. В БАД «Эноант» содержится вся гамма флавоноидной и нефлавоноид- ной группы полифенолов винограда «Каберне-Совиньон», а также микро- элементы Zn, Си, Mg, Бе и др. Благодаря такому обеспечению, комплексная биологическая активность «Эноанта» — антибактериальная, антивирусная, РР-витаминная, антиоксидантная. Клинические и бактериологические исследования, проведенные на ка- федрах Крымского государственного медицинского университета, доказа- ли, что использование «Эноанта» способствовало улучшению сна, норма- лизации функций нервной системы и почек, уменьшению сердечной боли. Разработчиком «Эноанта» является Институт винограда и вина «Мага- рач» и ДП «Ялтакурорт». Контрольные вопросы: 1. Основные цели введения пищевых добавок в продукты питания. 2. Какие критерии следует рассматривать для оценки экологической безо- пасности пищевых добавок? 3. Какие пищевые добавки улучшают цвет, аромат и вкус продуктов питания? 4. Пищевые добавки, регулирующие консистенцию продуктов. 5. Добавки, способствующие увеличению сроков годности пищевых про- дуктов. 6. Добавки, ускоряющие и облегчающие ведение технологических процессов. 7. Биологически активные добавки и их роль в питании человека. 8. Какие биологические активные добавки применяются с продуктами и напитками? 9. Безопасность пищевых биологически активных добавок. 10. Характеристика специальных пищевых продуктов.
90 Раздел 3 Раздел 3. ТЕХНОЛОГИЯ МОЛОЧНЫХ ИЗДЕЛИЙ Промышленное производство молочных продуктов состоит из таких подотраслей; - производство цельномолочных продуктов (питьевые виды молока, сметана, творог кисломолочный, кисломолочные напитки, мороженое); маслоделие (масло сливочное и кислосливочное традиционного и не- традиционного химического состава); - сыроделие (сыры натуральные — твердые, мягкие, полутвердые, пере- работанные и т. п.); - производство молочных консервов (сгущенные стерилизованные, сгу- щенные с сахаром и сухие молочные консервы); - производство детских молочных продуктов (жидкие, пастообразные продукты, сухие смеси); - переработка вторичного молочного сырья (сухое вторичное сырье, ка- зеин и прочие белковые концентраты, заменители цельного молока, обез- жиренные молочные продукты и т. п.). Соответственно вышеупомянутым отраслям в молочной промышленнос- ти функционируют предприятия разной специализации; молочные заводы и молочные комбинаты, маслозаводы, сырзаводы, молочноконсервные комбинаты, предприятия детского питания, заводы сухого обезжиренного молока, предприятия-производители мороженого и др. Молочные продукты получают путем обработки сырья, во время ко- торой происходят химические, физические, микробиологические и биохи- мические процессы, которые подчиняются основным законам фундамен- тальных наук. Например, основными средствами обработки сырья в производстве питьевых видов молока являются термические процессы, а механическая обработка играет только вспомогательную роль. В произ- водстве кисломолочных продуктов преобладают микробиологические про- цессы; в производстве молочных консервов — физические процессы; в масло- делии основные процессы подчиняются законам физической и коллоидной химии. Цель применения основных процессов — это получение молочных про- дуктов, которые содержат или все компоненты молока, или их часть. В про- изводстве цельного питьевого молока, пастеризованного и стерилизован- ного молока, а также кисломолочных напитков используют все составные компоненты молока. Изготовление питьевых сливок, сметаны, кисломо- лочного сыра, масла, сыра и других продуктов предусматривает раздель- ную переработку жировых и белковых компонентов молока. Производство молочных консервов связано с сохранением всех сухих веществ в молоке после удаления из него влаги.
Технология пищевых продуктов 91 Молочное сырье имеет высокую нишевую и биологическую ценность и относительно высокую стоимость. Поэтому переработка сырья должна быть комплексной с максимальным выходом и минимальными потерями, а также с сохранением естественных свойств. § 3.1. Состав и свойства молока Молоко — это полноценный естественный пищевой продукт, в состав которого входит приблизительно 100 питательных веществ в сбалансиро- ванном соотношении, в том числе незаменимые аминокислоты и жирные кислоты, минеральные соли, витамины, молочный сахар и др. Химический состав коровьего молока существенно изменяется в зави- симости от породы животных, стадии их лактации, возраста, условий корм- ления и содержания, состояния здоровья, времени года и других факторов (табл. 3.1). Таблица 3.1 Химический состав коровьего молока Составные компоненты молока Содержимое, % Среднее значение Границы колебаний Вода 87,5 86-89 Молочный жир 3,4 2,8-5,0 Белки 3,25 2,5-4,0 Молочный сахар (лактоза) 4,5 4,0-5,0 Минеральные вещества 0,7 0,6-0,8 Белки молока. Ценнейшей составной частью молока являются белки, которые содержат все необходимые человеку аминокислоты, в том числе и незаменимые. По степени усваивания и сбалансированности аминокис- лотного состава белки молока относятся к наиболее биологически ценным. Их степень усвояемости составляет 96-98%, показатель чистой утилиза- ции — 82%. Белки молока — это казеин (приблизительно 80% общего содержимого белков), сывороточные белки — альбумин и глобулин (около 16%), низкомо- лекулярные белки и белки оболочек жировых шариков и ферментов (остаток). В молоке казеин находится в виде кальциевой соли (казеината кальция) в трех формах: ос-, (3-, у-, которые отличаются разным содержанием фосфо- ра и кальция и реакционной способностью к действию сычужного фермен- та. Казеин способен выдерживать довольно жесткую тепловую обработку
92 Раздел 3 11 1 it‘р кЫ Ш1( i <';! । it )Д ,iiTк 1 Ш It М |. ПС. it) I II СЫЧ\ /к! Is ‘I t> ф('|).\П Bi i <<. H pH .ilia'iei! Г .! X UK I HlillOII Kill . It) Г1 It)(’ ГП Ml> ioixi pH ! Ji I, < ( 11, i1 ) ) I (-K I IЯ I 11 (' BIB I I ()'I KU ) I- в HUH I Otlpu.lt >BblBUr l It1. 1t'l К I. ЦЮН V It) < J p\'K I p\' • TH ' I! >)б\ t'. iaB. HlBIlt’ I <'I Till l(f 111 icci. \ io ktiinit и iiiiiiiu в.Iв . i1 )M<i. it>4Hы\ hutiii kob и смеганы. t погибши i в i.<i3riinu к cBt'pi ываппю .uit'i возможное i ь iio.ouaib осиковос iropo/Kiiot .it'plli) В ICXHO.IOl ИЯХ KIIC.IO.MO. 1ОЧНО1 () i Bopoi а л сычмжных сыров. Ilpl! BBI хревании сыров казеии под действием прогеодп 1 ических фермой юв спосо- бен расщеп, |Я I вся на . ici ко\ сводимые iticiiiHiiwr nai l и. Альбумин (в основном, а-.1а!<1оадвб\мин) и ообу.нш ((1-. (актоглобх дин), которые cool веки венно сое I ав. щ ю i iiohiii P.O и 0. Гб. относятся к простым бедкам. Они образовывают осадок нри [императоре от 75 С’ и вы- ше (। аб. 1 3 2). 11рп произво. к тве сыра альбумин и i. ioov и ш ос таю i ся в сы воронке. потому их называю! сывороючнымп белками. lao.uma J Влияние температуры на денатурацию альбумина Продолжи- тельное! ь нагревания, мин 1 5 60 Количес ( 65 2 во денатч при г 70 5 10 рированн императ у] 75 38 19 oi оальб\ те, С 80 15 90 .мина ("<>) 85 б 100 95 100 10 3 10 10 55 98 100 30 5 15 30 85 100 - 60 8 20 40 93 100 - Альбумин легко усваивают новорожденные дети за счет образования более нежного сгустка под влиянием кислого желудочного сока, чем и объяс- няется сто повышенное количество в материнском молоке. Глобулин иг- рает чрезвычайно важную биологическую роль, так как он входит в состав иммунных тел и предопределяет бактерицидные свойства свежевыдоенно- го молока. Молочный жир. Молочный жир вместе1 с жирообразными веществами (фосфатидами, стеринами) равномерно диспергирован в волной части мо- лока в виде эмульсии. Жировые шарики эмульсии окружены белково-ле- цитиновыми оболочками, которые препятствуют их агрегированию и коа- лесценции. 1 см! молока содержит до 4 млрд жировых шариков. Молочный жир лучше других животных жиров усваивается организмом человека, это связано с низкой температурой его плавления (25-30° С) и мелкодисперен- рованным состоянием (размеры шариков — 0,5...10 мкм). За счет частичной
Технология пищевых продуктов 93 криста. 1.1 л за ин и мо. iohhoi о жира при i (-мнсра 1'. р, - о >.\pain ж ня <ю. iыпинс г ва мо. к)'1 и их продуктов ( 1 2 ( ) форм п руг; ся ново. 1 ыю i \ < i ал кон с и с о и Ния сметаны и жи])о( одержащих напи i ков. К 6110.101 н чески а к I и иным вещее) вам. ко i орые находя ня в оеспрерыв ной фазе мо.ючиого жира, оi нося i . пщи i ин, содержимое коiорого в мо.юке достигает 0,1 ”<>. и кефалин (до 0,03%). 11з стеронов молока важнейшим яв- ляется ход ее i epi 1 и. Молочный сахар (лаклоза) Чакюза это редуцирующий дисахарид, ко- торый состои! из молекул моносахаридов глюкозы и галактозы. Молочный саха]) приблизите, шно в 3 раз менее слаще сахарозы, но пи- тательная ценность лактозы и сахарозы одинаковая. В организме человека лактоза всасывается медленнее, чем другие сахара, поэтому и доходи! к то. [стому кишечнику, где* под дейеншем молочнокислых бактерий пре- вращается в молочную кислоту. Последняя тормозит вредные гнойные процессы и нормализус! кишечную микрофлору. Лактоза находи!ся в молоке в а- и |3-формах. |3-форма имеет меньшую растворимость. чем л форма. Обе формы могут переходить из одной! в дру- гую. С повышением темпера гуры рас 1 воримое гь лактозы возрастает. До. i- гос нагревание молоки при iемнературе близкой; к 100" С приводит к взаи- модействию альдегидных ipcnii лакюзы с аминогруппами аминокислот, вследствие чего получаются темноокрашениые мслаиоидпновые соедине- ния. Эту способность .молочного сахара используют в технологиях топлено- го молока и ряженки. При более высоких температурах вместе с реакцией меланоидинообразования происходит также карамелизация лактозы, вследствие чего окраска молока становится более интенсивной. Молочный сахар играет чрезвычайно важную роль в производстве мо- лочнокислых продуктов и сыров. Под влиянием молочнокислой микрофло- ры молочный саха]) сбраживается к молочной кислоте. Последняя вызыва- ет коагуляцию казеина с образованием характерных для кисломолочных продуктов органолептических свойств. Минеральные вещес тва молока. Молоко - важный источник минераль- ных вещест в, в особенное । и кальция и фосфора. Последние находятся в мо- локе в лсгкоусвояемой форме в сбалансированных соотношениях, что осо- бенно важно для детского питания. Например, содержание некоторых макроэлементов молока следующее, мг: кальция - 120. магния — 12. ка- лия — 143, фосфора — 93. серы - 34, железа -- 0,2. Соли кальция присутствуют в молоке в коллоидном и связанном с казе- ином состоянии. Чрезмерное содержание солей кальция и магния бывает причиной свертывания молока при тепловой обработке. Витамины. Молоко содержит широкий спектр жиро- и водораствори- мых витаминов - витаминов A, D, Е, группы В, РР, С и др. Витамины очень
94 Раздел 3 чувствительны к теп.ioboii обработке. Гак. в результате пастеризации со- держание в молоке витаминов А. Е. 1%. В2 и РР уменьшается на 10-12%. При мгновенной пастеризации количество витамина С снижается на 50%, а при продолжительной - на 80-90%. К основным ферментам молока, которых насчитывают около 20-ти, от- носят: липазу, пероксидазу, каталазу, фосфатазу, редуктазу и др. На дейст- вии ферментов класса гидролаз, оксиредуктаз и других основываются тех- нологии кисломолочных продуктов и сыров. Но некоторые ферменты, например липаза, протеаза, нежелательны в молочных продуктах, так как ускоряют процессы их порчи. Кроме того, по активности некоторых натив- ных и бактериальных ферментов можно судить об определенном санитар- но-гигиеническом состоянии сырого молока (редуктаза) или об эффектив- ности его тепловой обработки (фосфатаза, пероксидаза). Свойства молока. По вкусу и запаху молоко должно быть чистым, без по- сторонних, нс присущих ему привкусов и запахов; по внешнему виду — од- нородной жидкостью без осадка и хлопьев, белого цвета с желтоватым от- тенком. По физико-химическим показателям молоко должно отвечать требова- ниям, которые приведены в табл. 3.3. Таблица 3.3 Физико-химические показатели молока коровьего Показатель Норма Титрованная кислотность, °Т 16-20 Активная кислотность, pH 6,65-6,7 Плотность, кг/м3 1,027-1,028 Степень чистоты по эталону, группа I-III Температура замерзания, °C Не выше -0,52 Температура кипения, °C 100,2 Вязкость, Пас 1,75 • 10 3 Поверхностное натяжение, Н/г 43,5 • 103 Теплоемкость, Дж/(кг • К) 3,89 • 103 По микробиологическим показателям в сыром натуральном молоке ко- личество мезофильных, аэробных и факультативно-анаэробных микроорга- низмов (МАФАнМ) не должно превышать 3 • 105-4 • 106 КОЕ/см3 (для мо- лока высшего сорта); число соматических клеток для молока должно составлять 5 10J-1 • 106 в 1 см3. Энергетическая ценность молока с массо- вой концентрацией жира 3,2% составляет 58 ккал.
Технология пищевых продуктов 95 § 3.2. Механическая и тепловая обработка молока Чтобы предотвратить бактериальное загрязнение и порчу молочного сырья до переработки, необходимо не только придерживаться санитарных и ветеринарных правил ее получения, но и обеспечить стойкость молока при сохранении и транспортировании. Молоко до переработки очищают, поддают тепловой и механической обработке, резервируют и сохраняют. Очищение проводят с целью удаления механического загрязнения и мик- роорганизмов. Эту технологическую операцию осуществляют путем фильт- рования или сепарирования. Наиболее эффективное очищение молока осуществляют с помощью се- параторов-молокоочистителей, в которых в поле центробежных сил очищение происходит за счет разной плотности между плазмой молока и посторонними примесями. Сепарирование молока желательно проводить при температуре 35...45° С с целью уменьшения вязкости жидкой системы, что содействует повышению эффективности процесса. На предприятиях отрасли также при- меняют и так называемое «холодное очищение» молока, которое осуществ- ляют в сепараторах, предназначенных для работы при низких температурах. При центробежном очищении молока вместе с механическими загрязне- ниями извлекают значительную часть микроорганизмов. Для достижения наибольшей степени удаления микробных клеток применяют бактофугиро- вание, что повышает эффективность удаления микроорганизмов до 98%. Сепарирование молока в сепараторах-сливкоотделителях — это его раз- деление на высокожирную (сливки) и низкожирную (обезжиренное моло- ко) фракции. В барабане сепаратора молоко под действием центробежных сил распределяется между тарелками в виде тонких слоев, что создает бла- гоприятные условия для наиболее полного отделения жировых шариков за короткое время. Оптимальная температура сепарирования для обезжири- вания молока — 35...45° С. Нормализация — это регулирование химического состава сырья для по- лучения готового продукта, который отвечает требованиям стандарта. При нормализации молока по жиру могут быть два варианта: 1) жир ча- стично отделяют от цельного молока в потоке путем сепарирования; 2) к молоку-сырью добавляют рассчитанное по уравнению материального баланса количество обезжиренного молока или сливок. Гомогенизация — это обработка молока (сливок) с целью измельчения жировых шариков путем приложения значительных внешних усилий. Мелкие жировые шарики не могут отстаиваться в виде сливочного слоя при сохранении молока и молочных продуктов. Кроме того, увеличенная
96 Раздел 3 поверхность контакта фаз жир-илазма способна частично связывать белки и воду, то есть структурировать всю систему с возрастанием ее вязкое! и. Для достижения указанной цели необходимо, чтобы средний диаметр жи- ровых шариков не превышал 2 мкм. Эффективность гомогенизации зависит от давления и температуры. Оп- тимальное давление гомогенизации для получения продуктов разных групп в среднем составляет 10...20 мПа, а температура - 60...65° С. Эффектив- ность процесса также зависит от свойств и состава жидкого сырья — вязко- сти, плотности, кислотности, содержания жира. Повышенные кислотность, вязкость и плотность молока снижают эффективность гомогенизации. Для гомогенизации молока применяют в основном клапанные гомоге- низаторы на основе многоплунжерных насосов высокого давления, кото- рые обеспечивают обработку продукта в диапазоне от 0 до 25 мПа. С целью повышения эффективности процесса часто используют двухстепенную или двойную гомогенизацию. Тепловую обработку молочного сырья проводят с целью уничтожения посторонней микрофлоры, инактивации ферментов и придания готовым про- дуктам специфического вкуса и аромата. Физико-химические изменения составных частей молока, которые зависят от температуры и продолжи- тельности тепловой обработки, должны быть минимальными. Эффектив- ность пастеризации, которая определяется процентом истребленных мик- роорганизмов, должна составлять не менее 99,98%. К основным видам тепловой обработки относят пастеризацию и стери- лизацию. Разновидностью пастеризации можно считать термизацию. Пастеризацию молока проводят при таких режимах: - при температуре 60...63° С с выдержкой 30 мин (продолжительная пас- теризация); - при температуре 74...78° С с выдержкой 15...20 с (кратковременная пас- теризация); - при температуре 85...87° С с выдержкой 3...4 мин; - при температуре 95...98° С без выдержки (мгновенная пастеризация). Выбор режимов пастеризации определяется имеющимся оснащением и избранной технологией. Так, в производстве пастеризованного молока наиболее часто применяют кратковременную пастеризацию, для кисломо- лочных продуктов и мороженого пастеризацию проводят при температуре 85...87° С. Мгновенная пастеризация по влиянию на микроорганизмы и свойст- вами молока аналогична кратковременной, ее рекомендуют в маслоделии и при производстве молочных консервов. Термизация — это тепловая обработка молока с целью увеличения продол- жительности его сохранения путем снижения общей бактериальной обсеме- ненности молока. Термизацию проводят при температуре 65° С на протяжении
Технология пищевых продуктов 97 15 с для повышения стойкости сырого .молока при хранении, а также для изго- товления десертных кисломолочных изделии продленного срока хранения. Стерилизация -- .это тепловая обработка молока при температурах вы- ше 100° С с целью повышения его стойкости при хранении путем уничто- жения как вегетативных, так и споровых форм микроорганизмов. Стерилизацию проводят при более высоких температурах с минималь- ной выдержкой, поэтому физико-химические свойства молока меняются незначительно. В зависимости от особенностей! производства и фасования продукта различают периодическую и беспрерывную стерилизацию в таре и в пото- ке с асептическим разливом. Срок хранения стерилизованного молока со- ставляет от 2 до 4 месяцев при температуре 20° С при условии герметичес- ки закрытой тары. При выборе способа стерилизации и типа установок следует учитывать условия эксплуатации, качес тво исходного сырья, вид продукта и экономи- ческую целесообразность. Ультравысокотемпературную (УВТ) обработку молока проводят при температурах свыше 135° С в течение 1-3 с. Охлаждение молока. Свежевыдоенное молоко содержит особые бактери- цидные вещества, которые не только препятствуют росту бактерий, но и унич- тожают их. В неохлажденном молоке быстро развиваются микроорганизмы, которые вызывают его порчу. При температуре 32° С через 10 ч кислот- ность молока повышается в 2,8 раза, а число бактерий возрастает в 40 раз. В молоке, охлажденном до 12° С, на протяжении 10 ч кислотность не уве- личивается, а общее число бактерий изменяется несущественно. Поэтому охлаждение молока — это один из основных факторов, который оказывает содействие угнетению развития нежелательной патогенной микрофлоры и сохранению качества молока. Развитие большинства микроорганизмов резко замедляется при охлаж- дении молока до температуры ниже 10° С и почти целиком прекращается при температуре приблизительно 2...4° С. Срок хранения молока в таких условиях — до 12 ч. При более продолжительном хранении охлажденного молока могут возникать недостатки вкуса и консистенции. При замораживании молока и молочных продуктов существенно изме- няются их физико-химические свойства. Способность дефростированных продуктов возобновлять начальное качество зависит от содержания влаги и форм ее связи в замороженной массе. Замораживание молока осуществляют в три стадии: переохлаждение, обезвоживание и взаимодействие со связанной водой. Желательно обезво- живание проводить очень быстро, чтобы молоко не расслаивалось. Количе- ство замороженной воды в молоке при температуре - ГС составляет 45%, 7-8-913
98 Раздел 3 при -21 С - 95%. при -25 С достигает 97.1%. Таким образом молоко, быс т- ро и послойно замороженное при температуре -21...25' С. фактически не содержит свободной воды; 3.5% составляет связанная вода, поэтому на про- тяжении долгого времени (до 1,5 лет) молоко не изменяет своих свойств. Путем вымораживания можно сгущать сыворотку и обезжиренное мо- локо. Процессы замораживания также имеют большое значение в произ- водстве мороженого. § 3.3. Технология цельномолочных продуктов Питьевые виды молока. К питьевым видам молока относят молоко пастеризованное и стерили- зованное с разным содержанием жира, топленое, белковое, витаминизиро- ванное молоко, молоко с наполнителями и др. Пастеризованное молоко — это молоко, обработанное при температу- рах 65...99° С с соответствующей выдержкой. Технологический процесс производства пастеризованного молока со- стоит из следующих операций: прием и подготовка сырья, очищение, нор- мализация, гомогенизация, пастеризация и охлаждение, разлив, упаковка, маркирование, сохранение и транспортирование. В зависимости от содержания жира в исходном сырье и готовом продук- те для нормализации используют обезжиренное молоко или сливки, при со- держании сухих веществ — сухое обезжиренное молоко или сгущенное обезжиренное молоко без сахара. Нормализацию проводят путем смешивания в емкостях (периодический способ) или в потоке (беспрерывный способ). При производстве питьевого пастеризованного молока нормализованную смесь гомогенизируют при температуре 60...65° С и давлении 12,5...15,0 мПа. Охлаждение. Пастеризованное молоко охлаждают до температуры 6±2° С и направляют на разлив и упаковку или в промежуточную емкость для вре- менного хранения (до 6 часов). Разлив пастеризованного молока осуществляют в стеклянную тару, бу- тылки из полимерного материала, бумажные пакеты из комбинированного материала тетраэдральной формы, бумажные пакеты типа «Пюр-Пак», «Тетра-Брик», пакеты из полиэтиленовой пленки или другую тару, которая имеет разрешение Министерства здравоохранения Украины к примене- нию, вместительностью 0,25; 0,5 и 1,0 дм3. Хранение и транспортирование. Пастеризованное молоко необходимо сохранять при температуре 4±2° С при относительной влажности возду- ха 85...90% до 36 часов с момента окончания технологического процесса,
Технология пищевых продуктов 99 в том числе на предприятии-производителе - не более 12 часов. За счет высокотемпературной пастеризации и использования современных упа- ковочных материалов срок хранения продукта можем быть продлен до 5 суток. Особенности технологии разных видов питьевого молока: Топленое молоко — молоко, обработанное при температуре более 95е С с выдержкой в течение 3-4 ч. Продукт имеет сильно выраженный привкус пастеризации, кремовый цвет. Топленое молоко производят с массовой ча- стицей жира 6,0; 4,0; 2,5; 1,0% и обезжиренное. Технологический процесс производства топленого молока отличается от классической технологической схемы дополнительной операцией топле- ния. Нормализацию молока осуществляют по массовой доле жира с учетом частичного выпаривания влаги из продукта при топлении. Топление моло- ка проводят в емкостях с паровой рубашкой при температуре 95...99° С в течение 3-4 часов (для молока нежирного и 1%-й жирности — до 4-5 ча- сов) до появления в молоке кремового оттенка. В процессе топления мо- локо рекомендуют перемешивать каждый час в течение 2-3 мин для пре- дотвращения появления на поверхности продукта белково-жировой прослойки. Молоко витаминизированное вырабатывают из нормализованного пас- теризованного молока жирностью 3,2; 2,5; 1,5% и обезжиренного. Техноло- гический процесс производства витаминизированного молока подобен производству пастеризованного. Особенностью технологии есть дополни- тельная операция внесения витамина С (аскорбиновая кислота) или его за- менителя аскорбината натрия в охлажденное после пастеризации молоко в количестве (с учетом потерь) 110 г на 1000 кг молока для детей раннего возраста и 210 г для детей старшего возраста и взрослых. Стерилизованное молоко обрабатывают при температуре более 100° С с соответствующей выдержкой. Стерилизацию осуществляют по одно- или двухступенчатой схеме. По первой схеме молоко стерилизуют один раз — до разлива или после него. Вторая схема предусматривает двукратную сте- рилизацию молока — в потоке до разлива и в таре. Двухступенчатый способ в большей мере гарантирует стерильность продукта, чем одноступенчатый, тем не менее сопровождается более глубокими изменениями естественных свойств молока. Нынче среди стерилизованных видов питьевого молока преобладает стерилизованное молоко длительного срока хранения, которое производят путем ультравысокотемпературной обработки (135... 145° С в течение 2-3 с) и упаковки в асептических условиях в пакеты из комбинированного мате- риала. 7*
100 Раздел 3 § 3.4. Кисломолочные напитки Кисломолочные напитки ото кисломолочные продукты жидкой или полужидкой консистенции, полученные путем сквашивания молочной смеси специальными микроорганизмами, которые входят в состав заквасок или препаратов для заквашивания. Кисломолочные напитки можно изго- тавлять с наполнителями и пищевкусовыми добавками. Эта группа молоч- ных продуктов имеет диетические и лечебно-профилактические свойства за счет легкоусвояемой формы основных питательных компонентов, ведь в процессе жизнедеятельности заквасочной микрофлоры белки частично расщепляются до пептонов или других простых веществ, из лактозы полу- чается молочная кислота, в продуктах накапливаются витамины, фермен- ты, антибиотические соединения. Молочная кислота повышает использо- вание кальция, ингибирует развитие патогенной микрофлоры, имеет антиоксидантные свойства, действует как консервант. Условно кисломолочные напитки можно классифицировать но способу производства (изготовленные резервуарным или термостатным способом); химическому составу (содержание жира, сухих веществ и т. п.); по виду ис- ходного сырья (продукты из цельного и обезжиренного молока, маслянки, сыворотки); по виду сбраживания (гомо- и гетероферментативное); по сро- ку пригодности (с коротким, продленным сроком годности, термизовап- ные). Кисломолочные напитки изготавливают двумя основными способами: резервуарным и термостатным. Резервуарный — это способ, во время которого сквашивание молока и вызревание кисломолочных напитков происходит в резервуарах с даль- нейшей фасовкой в потребительскую тару. При термостатном способе сквашивание молока и вызревание кисломолочных напитков происходит в специальных камерах в потребительской таре. Внедрение резервуарного способа имеет определенные преимущества: уменьшаются затраты ручной работы, более рационально используются про- изводственные площади, нет ограничения в выборе потребительской тары. Технологический процесс производства кисломолочных напитков ре- зервуарным способом состоит из таких последовательных технологических операций: прием сырья, нормализация смеси по содержанию жира, подогрева- ние (40...45° С), очищение, пастеризация (85...87° С с выдержкой 5... 10 мин или 90...95° С с выдержкой 5...6 мин), гомогенизация (55...70° С при давле- нии 15±2,5 мПа), охлаждение, заквашивание и сквашивание (температура и продолжительность процесса зависят от состава и дозы закваски), переме- шивание, охлаждение сгустка (4...60 С), фасование и хранение (от 36...72 ча- сов до 5...30 суток при температуре 4±2° С).
Технология пищевых продуктов 101 Увеличение срока хранения кисломолочных напитков до 5...30 суток возможно за счет повышения качества сырья, применения высоких темпе- ратурных режимов обработки молока, использования стабилизаторов, за- квасок прямого внесения, современных видов фасовочного материала. Особенности технологии разных видов кисломолочных напитков Кефир можно изготавлять термостатным и резервуарным способами. Осо- бенностью технологии является использование симбиотической кефирной закваски, в состав которой!, наравне с традиционной! микрофлорой, обязатель- но входят молочные дрожжи. Температура заквашивания и сквашивания со- ставляет 23...25° С, смесь сквашивают до образования сгустка кислотностью 85...100° Т. Сгусток охлаждают до температуры 4...6° С при периодическом пе- ремешивании и оставляют на вызревание продолжительностью 9-13 часов. При вызревании кефира активизируется жизнедеятельность дрожжей, накап- ливаются продукты спиртового брожения, происходит гидратация белков. Йогурт — это кисломолочный продукт, который имеет повышенное ко- личество сухих веществ. Его производят с использованием закваски, в со- став которой входят термофильный стрептококк и болгарская палочка. Йогурт можно получать резервуарным и термостатным способами. При тер- мостатном способе продукт имеет ненарушенный сгусток, при резервуарном способе изготавливают так называемый питьевой йогурт с затронутым сгуст- ком. Особенностью технологии является сквашивание нормализованной смеси при температуре 40...45° С в течение 3-4 часов до образования сгустка кислотностью 80° Т, который постепенно охлаждают до температуры 20° С при перемешивании и направляют на фасование. При необходимости перед фасованием в сгусток в процессе перемешивания вносят наполнители. На сегодня в производстве йогурта широко используют закваски пря- мого внесения с более широким спектром микрофлоры, что и обуславлива- ет более широкий температурный интервал процесса сквашивания (35...45° С), большую продолжительность образования сгустка (4-10 часов). Примене- ние стабилизаторов разрешает продлить срок хранения йогурта до 14 су- ток, а дополнительная термизация сгустка — до 30 суток. Ряженка — это национальный украинский кисломолочный продукт, ко- торый получают из топленого молока путем его сквашивания закваской с термофильным стрептококком. Топление молока проводят при темпера- туре 97±2° С в течение 3-4 часов. Сквашивают молоко при температуре 37...42° С в течение 5-8 часов, сгусток охлаждают до температуры 20±2° С и направляют на разлив с дальнейшим охлаждением.
102 Раздел 3 § 3.5. Творог кисломолочный Творог кисломолочный :лю белковый продукт, который изготавливают путем сквашивания молока препаратами для сквашивания с применением кис. югной, кислотно-сычужной или термокислотной коагуляции белка. Выбор способа свертывания белков молока зависит, в основном, от оборудования, которое используют на конкретном предприятии. По содержанию жира творог кисломолочный разделяют такие виды: жирный (содержание жира — 18%), полужирный (9%) и обезжиренный. В основу распределения могут быть также положены: способ коагуляции белков, аппаратурно-технологическое оформление процесса и т. и. Существуют два способа производства творога кисломолочного жирно- го и полужирного — традиционный и раздельный. При традиционном способе творог кисломолочный изготавливают из нор- мализованного но содержанию жира молока с учетом содержимого белка в сырье, а при раздельном — применяют процесс сепарирования молока с це- лью отдельного получения обезжиренного кисломолочного творога и сли- вок с дальнейшим их смешиванием в соответствии с рецептурами. Раздельный способ экономически целесообразен, учитывая снижение потерь жира при переработке сырья; облегчение изъятия сыворотки из сгу- стка; регулирование кислотности и температуры кисломолочного творога путем добавления охлажденных сливок; улучшение микробиологических показателей кисломолочного творога; возможности механизации и автома- тизации технологических операций. Пастеризацию подготовленного сырья проводят при оптимальной темпе- ратуре 78±2° С с выдержкой 20-30 с, что обеспечивает коагуляцию термо- лабильных сывороточных белков и повышение выхода продукта. Пастеризованное молоко охлаждают в теплое время года до температу- ры 28...30° С, а в холодное — до 30...32° С и направляют на заквашивание в специальные ванны или резервуары. Продолжительность сквашивания молока при кислотной коагуляции составляет 8-12 часов, а при кислотно- сычужной — 6-10 часов с момента внесения закваски на мезофильных стрептококках в количестве 1,..5% от объема молока. При кислотном способе производства в молоко добавляют только заква- ску с возможным добавлением хлористого кальция. При кислотно-сычуж- ном способе производства творога кисломолочного в молоко, кроме закваски, добавляют хлористый кальций и специальные ферменты для свертывания молока. После внесения закваски, фермента и хлористого кальция молоко оставляют в покое до полного сквашивания. Обработка сгустка: готовый сгусток разрезают проволочными ножами на дольки размером по ребру около 2-х см, оставляют их в покое в течение
Технология пище вы х продуктов ЮЗ 40-60 мин для наращивания кислотности и более интенсивного удаления сыворотки, которую потом частично изымают из ванны. При производстве творога кисломолочного столового и нежирного с ис- пользованием кислотной коагуляции белков для усиления и ускорения уда- ления сыворотки используют подогревание полученного сгустка до темпе- ратуры 36.„60° С в течение 15-50 мин в зависимости от вида творога. Для окончательного удаления сыворотки из сгустка, который разлива- ют в бязевые или лавсановые мешочки, применяют самопрессование, а по- том и принудительное прессование. Отпрессованный кисломолочный тво- рог быстро охлаждают до температуры 3...8° С для прекращения процесса молочнокислого брожения. Упакованный продукт доохлаждают в холо- дильной камере до температуры 4+2° С. С целью механизации процесса отделения творожного сгустка от сыво- ротки на предприятиях кисломолочный творог изготавливают с помощью изготовителей сыра с прессующими ваннами (верхняя перфорированная ванна опускается в ванную со сгустком и отпрессовывает его), в ваннах-сет- ках (процесс обезвоживания проходит во время самопрессованпя творож- ного сгустка в поднятой кверху ванне-сетке), на механизированной и авто- матизированной линии с обработкой сгустка в потоке (тепловая обработка сгустка проходит в потоке, отделение сыворотки — на отделителях сыво- ротки, которые представляют собой барабаны с натянутой фильтровальной тканью). Наиболее прогрессивным является раздельный способ получения тво- рога высокого качества с отделением сыворотки от белкового сгустка в по- токе линии с сепаратором-отделителем творожного сгустка. Продукция, полученная на такой линии, отвечает современным требованиям качества, в особенности с точки зрения увеличения срока хранения до 7 суток при температуре 4±2° С, а при термизации белкового сгустка — до 21 суток. § 3.6. Сметана Сметана — это национальный славянский кисломолочный продукт, ко- торый производят на основе пастеризованных сливок путем их сквашива- ния закваской на чистых культурах молочнокислых стрептококков с даль- нейшим вызреванием сквашенных сливок. Основной ассортимент составляет сметана в натуральном виде с разным содержанием жира. В зависимости от массовой доли жира и микрофлоры за- кваски выпускают сметану диетическую, любительскую, ацидофильную. В за- висимости от вида добавок, рецептурных компонентов и способов производ- ства выпускают: сметану с наполнителями (столовую, домашнюю), сметану
104 Раздел 3 со стабилизаторами («Украинскую». «Европейскую». «Свягкову»), смекни термизованную. продукты сметаны с вкусовыми наполнителями и др. Сметану производят резервуарным и термостатным способами. Э ти способы различаются между собой только методом сквашивания сливок. В технологическом цикле производства сметаны разных видов и разными способами большинство операций одинаковые: прием сырья, сепарирова- ние молока, нормализация сливок, пастеризация, гомогенизация, охлажде- ние, заквашивание и сквашивание сливок, фасование и упаковка, охлажде- ние и вызревание сметаны. При резервуарном способе подготовленные заквашенные сливки сква- шивают в резервуарах или ваннах. Образованный сгусток перемешивают и фасуют в потребительскую или транспортную тару, после чего продукт направляют в холодильную камеру для охлаждения и вызревания. Термостатный способ производства применяют при изготовлении сме- таны с низким содержанием жира и в ту пору года, если на переработку по- ступает сырье с низким содержимым СЗМЗ и белка, например весной. При термостатном способе производства сметаны сливки после заквашива- ния в емкости сразу же фасуют в потребительскую тару и сквашивают в термостатной камере, а потом направляют в холодильную камеру. Термо- статный способ производства сметаны, по сравнению с резервуарным, бо- лее энергоемкий, требует больших затрат ручной работы, наличия термо- статных камер и имеет ограничение по виду потребительской тары при фасовании продукта в мелкую тару. Сметану резервуарным и термостатным способами производят, в основ- ном, с применением гомогенизации. Для производства сметаны всех видов допускается также изготовление сметаны из негомогенизированных сли- вок с применением физического вызревания сливок перед сквашиванием. В последнем случае для физического вызревания сливки после пастери- зации охлаждают до температуры 4±2° С и выдерживают в таких условиях 1-2 часа. При физическом вызревании происходит массовая кристаллизация молочного жира, большая часть которого принимает участие в формирова- нии структуры сгустка сквашенных сливок и улучшает консистенцию гото- вого продукта. Потом сливки медленно подогревают до температуры заква- шивания, которая не должна превышать в этом случае 30° С. Технологический процесс получения сметаны резервуарным способом состоит из следующих операций: прием, подготовка молока и сливок; сепа- рирование молока (40...45° С); нормализация сливок по содержанию жира; гомогенизация сливок (60...70° С, 7...15 мПа); пастеризация сливок (84.„90° С с выдержкой от 15 с до 10 мин и при 90...95° С с выдержкой от 14...20 с до 5 мин); охлаждение сливок до температуры заквашивания (20...26° С или 26...28° С); заквашивание и сквашивание сливок (не более
Технология пищевых продуктов 105 10 часов): охлаждение сметаны (18...20 С), фасование, упаковка, маркирова- ние сметаны; ох. )аждение и вызревание сметаны (в крупной rape — 12...48 ча- сов, в мелкой 6...8 часов при температуре 1...6' С); хранение сметаны (4±2° С от 48...72 часов до 11 суток для терминованной сметаны и до 1 ме- сяца для высокожирной сметаны). § 3.7. Мороженое Мороженое — это десертный продукт, который получают путем пасте- ризации, гомогенизации, сбивания и замораживания молочных, фруктово- ягодных или ароматических смесей, в состав которых входят стабилизато- ры структуры, наполнители и разнообразные добавки. На сегодня известно около 1000 разновидностей отечественного мороженого. Мороженое разделяют на группы летнего и зимнего ассортимента: лет- нее — в основном порционное, зимнее — торты, пирожные и рулеты из мо- роженого и мороженое в пластиковых упаковках. По способам изготовления мороженое разделяют на закаленное, мягкое и домашнее. Закаленное мороженое классифицируют по составу и виду фасования. По составу различают: - мороженое традиционного состава (классическое) на основе молоч- ного сырья (молочное, сливочное, пломбир); - мороженое на основе комбинированного сырья с частичной или пол- ной заменой молочного жира растительными маслами; - плодово-ягодное; - ароматическое. Общее количество компонентов смесей, разрешенных для применения в производстве мороженого, составляет приблизительно 200. Основным сырьем для производства мороженого являются следующие группы. Молочные продукты — это молоко, вторичное молочное сырье, кисломо- лочные продукты, сгущенные и сухие молочные консервы, закваски, сли- вочное масло. Растительные масла — кокосовое, пальмовое и пальмоядровое масло, кондитерский жир, композиционные заменители молочного жира. Сахаристые вещества в мороженом -- это сахар, мед пчелиный, крах- мальная патока, кукурузный сироп, фруктоза, глюкоза, инвертный сахар. Из сахарозаменителей используют сорбит и ксилит. Эмульгаторы. В рецептурах новых видов мороженого с немолочными жирами обязательно используют эмульгаторы — соединения жирных кис- лот, моно- и диглицериды, эфиры сахаров и жирных кислот, лецитин.
106 Раздел 3 Их роль состоит и повышении агрегативной стойкости жировых шариков и воздушных пузырьков, облегчении процесса сбивания. Стабилизаторы. Эти вещества содействую г сбиванию смесей для моро- женого и противодействуют его сплошному промерзанию за счет способно- сти многократного связывания свободной влаги. Наиболее употребляемые стабилизаторы: желатин, пектин, модифицированные крахмалы, карраге- нин, ксантиновая камедь, камедь из бобов рожкового дерева. Плодово-ягодное сырье — это плоды, ягоды и овощи культурные (слива, абрикос, смородина, морковь, дыня, ревень) и дикие (ежевика, морошка, клюква), свежие и замороженные, в виде пюре, соков, сиропов, варенья, джемов, повидла и мякоти. Вкусовые и ароматические вещества — это добавки и наполнители (ка- као-порошок, изюминки, сироп, крем-брюле, цукаты, экстракты кофе и ци- кория, вафельная стружка, шоколадная стружка и др.). Яичные продукты (свежие яйца, яичный порошок) используют для по- вышения вкусовых свойств, улучшения сбнтости и структуры мороженого. Технологическая схема производства мороженого состоит из следующих операций: подготовка сырья (взвешивание рецептурных компонентов, фильт- рование жидких, просеивание, смешивание сухих ингредиентов, измельче- ние добавок, очищение ягод и фруктов, зачистка и расплавление сливочного масла, мытье изюминок, ягод и фруктов, набухание и растворение стабилиза- торов структуры), складывание смеси и ее подогревание (40...45° С), очищение смеси, пастеризация смеси (80...85° С с выдержкой 50-60 с или без выдерж- ки при температуре 92...95° С), гомогенизация (63...90° С, 7,5...15,0 мПа), охлаждение и вызревание смеси (0...60 С не менее 2-х ч), фризеровка (темпе- ратура мягкого мороженого на выходе -4,5...-6° С), фасование и закалка мо- роженого (-30...-40° С), упаковка и хранение мороженого (не выше -18° С не дольше 12 месяцев). Во время вызревания смеси проходят процессы гидратации стабилиза- торов, белков, кристаллизации жира, который способствует образованию красивой консистенции мороженого. Фризеровку смеси проводят с помо- щью специального оборудования — фризеров, в рабочем объеме которых происходят вместе с тем процессы замораживания влаги и сбивание смеси, то есть насыщение ее воздухом. За счет фризеровки смеси до 30-50% всей влаги переходит в кристаллическое состояние, степень сбитости мороженого достигает 80-120%, температура мягкого мороженого составляет -5...7° С. Закалка мягкого мороженого придает ему прочность, сопротивление тая- нию, что способствует продолжительному хранению и возможности транс- портирования продукта без потери качества.
Технология пищевых продуктов 107 § 3.8. Технология сливочного масла Сливочное масло — пищевой продукт, выработанный из коровьего моло- ка, который состоит преимущественно из молочного жира и плазмы, в ко- торую частично переходят все составные части молока — фосфолипиды, белки, молочный сахар, минеральные вещества, витамины и вода. Кроме классического сливочного масла, предприятия производят комби- нированное масло с частичной заменой молочного жира растительными мас- лами, а также жировые продукты — спреды и топленые смеси. Спред - это эмульсионный жировой продукт с массовой долей общего жира от 39% до 95%. Для производства спредов используют как молочное (молочный жир, сливки, сливочное масло), так и немолочное сырье (расти- тельные масла натуральные, фракционированные, переэтерифицирован- ные, гидрогенизированные). Топленая смесь — жировой продукт с массовой долей жира не менее 99%, полученный путем вытапливания жировой фазы из спреда. В зависимости от состава сырья спреды и топленые смеси разделяют на сливочно-растительные (массовая частица молочного жира в составе жиро- вой фазы не менее 50%), растительно-сливочные (массовая частица молоч- ного жира в составе жировой фазы от 15 до 49%) и растительно-жировые, полученные только из немолочного сырья. Усвояемость сливочного масла составляет 97...98%, так как низкая тем- пература плавления основных групп ацилглицеридов (27...34° С) и таяние (18...23° С) оказывает содействие переходу молочного жира в пищевом трак- те в наиболее благоприятное для усвоения жидкое состояние. Масло из коровьего молока можно разделить на две группы: сливочное масло и концентраты молочного жира. К сливочному маслу можно отнести те его разновидности, которые име- ют структурно-механические характеристики и потребительские показате- ли, присущие традиционному сливочному маслу. В зависимости от содер- жания компонентов и назначения ассортимент продуктов этой группы условно разделяют на 6 подгрупп: - сливочное масло традиционного состава: сладкосливочное и кисло- сливочное, вологодское, что предназначены для универсального потреб- ления; - разновидности сливочного масла со сниженной массовой долей жира (но не ниже 50%), эта подгруппа имеет 3 градации по массовой доле жира: облегченное (70...80%), легкое (60...70%) и сверхлегкое (50...60%); - низкожирные разновидности сливочного масла с массовой долей жира менее 50%. В зависимости от структуры и консистенции различают мягкое и пастоподобное масло;
108 Раздел 3 разновидности масла десертного, закусочного и диетического назна- чения: - разновидности масла, ориентированные по назначению -- для кули- нарных целей, главным образом для жарки: - «консервированное масло», то есть продукты, которые характеризу- ются повышенной способностью к хранению, транспортабельности, а так- же способностью храниться при нерегулироваиной температуре. К концентратам молочного жира можно отнести топленое масло и мо- лочный жир, массовая доля жира в котором составляет 99% и более. Различают два способа производства масла: сбиванием сливок средней жирности и преобразованием высокожирных сливок. При изготовлении масла сбиванием сливок концентрирования жировой! фазы достигают путем сепарирования молока и последующего разрушения эмульсии молочного жира при интенсивном перемешивании полученных сливок. Содержание влаги регулируют во время механической обработки масла. Кристаллизация ацилглицеридов молочного жира завершается во время физического созревания перед механической обработкой масла. При получении масла способом преобразования высокожирпых сливок (ВЖС) концентрирование жировой фазы молока осуществляют путем се- парирования. Нормализацию ВЖС по влажности проводят до начала тер- момеханической обработки с таким расчетом, чтобы массовая доля жира в сливках отвечала массовой доле жира в готовом продукте. Разрушение эмульсии жира сливок и кристаллизация ацилглицеридов молочного жира происходят главным образом во время термомеханической обработки. Для производства масла перечисленными способами существуют соответ- ствующие технологические линии. В линию для производства масла спосо- бом сбивания сливок обязательно входят емкости для физического созре- вания сливок и изготовители масла беспрерывного или периодического действия. В линию производства масла способом преобразования ВЖС вклю- чают сепараторы для высокожирных сливок и изготовители масла разных типов и конструкций (цилиндрические и пластинчатые). С экономической точки зрения производство масла методом преобразо- вания ВЖС более целесообразно за счет значительного сокращения техно- логического цикла, меньшей энергоемкости оборудования, его большей компактности и легкости в обслуживании. Масло, полученное путем пре- образования ВЖС, имеет лучшие микробиологические показатели, влага и наполнители в нем более диспергированы. А сбитое масло характеризует- ся лучшими структурно-механическими характеристиками и возможнос- тью фасования в брикеты в потоке. Технология масла способом сбивания сливок предусматривает следующие технологические операции: прием молока, его охлаждение до температуры
Технология пищевых продуктов 109 4±2" С, временное хранение, нагревание до температуры 10 С , сепарирова- ние молока для пояснения сливок 38°<>-й жирности, iсиловая обработка сливок (85...90 С — в весенне-летний период, 92...95 С -- в осенне-зим- ний), дезодорация, физическое вызревание сливок (4...6 С с выдержкой не менее 5 часов в весенне-летний период года и при температуре 5...7 С с выдержкой не менее 7 часов в осенне-зимний), сбивание сливок (40-60 мин до образования масляного зерна размером 3...5 мм при температуре 7...16J С в зависимости от времени года и вида масла), промывание масляного зерна, соление масла (для соленого масла), механическая обработка (для регули- рования состава масла и равномерного диспергирования влаги в масле), фасо- вание и сохранение масла. Технологический процесс производства сливочного масла способом преоб- разования высокожирных сливок (ВЖС) включает такие технологические опе- рации: прием молока, его охлаждение (4±2° С), временное хранение, подогрева- ние (40° С), сепарирование молока для получения сливок 35%-й жирности, тепловая обработка сливок (85...90° С — в весенне-летний и 92...95° С — в осен- не-зимний период), дезодорация, сепарирование сливок (75° С) для получения ВЖС с массовой долей жира 61,5...83%, соление (для соленого масла), норма- лизация ВЖС по содержанию влаги, термомеханическая обработка ВЖС, при которой происходит первичное структурообразование масла, фасование и термостатирование масла (14... 16° С в течение 3-4 ч), хранение масла. § 3.9. Технология натуральных сыров Сычужный сыр — это питательный натуральный пищевой продукт, кото- рый получают путем ферментативного свертывания молока, изъятия сыр- ной массы и её дальнейшей обработки и вызревания. Пищевая ценность сыра обусловлена содержанием в нем молочного белка (до 25%) и жира (до 27,5%) в легкоусвояемых формах. Популярность сыра как продукта питания обусловлена, кроме высокой калорийности (от 2000 до 4000 ккал/кг), еще и биологической ценностью за счет наличия аминокислот (в особенности незаменимых), жирных и других органических кислот, карбонильных соединений, витаминов, минеральных солей, макро- и микроэлементов. В зависимости от вида сыра массовая доля сухих веществ составляет приблизительно 65% (для твердых) и 45% (для мягких). По основным группам сыры разделяют на: - твердые прессованные с низкой температурой второго нагревания; - твердые прессованные с низкой температурой второго нагревания и по- вышенным уровнем молочнокислого процесса;
110 Раздел 3 - твердые1 прессованные с высокой температурой второго нагревания; - полу твердые: - мягкие, что вызревают под влиянием молочнокислых и слизистых бактерий: - мягкие, что вызревают под влиянием молочнокислых, слизистых бак- терий, плесени; - рассольные; - переработанные (плавленные). В сыроделии используют лишь молоко, что подходит для производства сыра, которое свертывается под действием сычужного фермента. Общие технологические операции получения сыров такие: • прием молока, определение его количества и качества; • подготовка молока к производству сыра (очищение, охлаждение, резервирование, вызревание, нормализация, тепловая и вакуумная обра- ботка); • подготовка молока к свертыванию (внесение хлористого кальция, азотнокислых солей, бактериальных заквасок или бактериальных препара- тов, красителя, установление температуры свертывания); • свертывание молока; • обработка сгустка и сырного зерна (разрезание и постановка зерна, выме- шивание перед вторым нагреванием, второе нагревание, разведение сыворотки водой, частичное соление в зерне, вымешивание после второго нагревания); • формирование сырного зерна; • самопрессование и прессование сырной массы; • соление сыра; • вызревание; • сортировка, упаковка и хранение готового продукта. Подготовка молока. Молоко резервируют при температуре 6±2° С не бо- лее 24 часов после доения, очищения и охлаждения. Вызревание молока проводят при температуре 10±2° С в течение 13±2 ч с добавлением или без добавления закваски на молочнокислых бактериях. При вызревании изменяются физико-химические и технологические свой- ства молока. Предельная кислотность молока после вызревания не должна превышать 20° Т — для твердых и 25° Т - для мягких сыров. Нормализацию молока в сыроделии проводят по массовой доле жира с учетом массовой доли белка в молоке при использовании сепараторов- нормализаторов или сепараторов-сливкоотделителей. Тепловую обработку молока проводят для обезвреживания технически вредной для сыроделия патогенной микрофлоры. Оптимальным режимом пастеризации молока в сыродельческой отрасли считается температура 70...72° С с выдержкой 20-25 с. В случае повышенной
Технология пищевых продуктов 111 бактериальной загрязненности молока разрешается повышение температу- ры пастеризации до 76 С. Подготовка молока к сычужному свертыванию. В процессе тепловой об- работки молока часть солей кальция может переходить из растворимого в нерастворимое состояние, которое ухудшает сычужное свертывание мо- лока. Поэтому в нормализованную смесь добавляют раствор хлористого кальция из расчета от 10 до 40 г обезвоженной! соли на 100 кг молока. С целью угнетения развития вредной газообразовывающей микрофло- ры (бактерии группы кишечной палочки и маслянокислые бактерии) в мо- локо разрешено вносить растворы натрия или азотнокислого калия из рас- чета 20+10 г сухой соли на каждые 100 кг молока. В зависимости от вида сыра необходимая доза бактериальной закваски, которая добавляется в нормализованную смесь, составляет от 0,5 до 2,5%. Во время производства полутвердых и мягких сычужных сыров, кроме мо- лочнокислых стрептококков, используют микрофлору сырной слизи, кото- рая придает сырам специфический вкус и аромат. Свертывание молока проводят при температуре от 28 до 35° С в зависи- мости от вида сыра, времени года и технологических свойств молока. Наилучшим ферментным препаратом в сыроделии является сычужный фермент, который получают из сычугов телят и ягнят. Количество фермент- ного препарата, необходимого для свертывания молока, определяют с помо- щью специального прибора. После внесения раствора ферментного препарата в ванную для изделия сыра молочную смесь тщательно мешают в течение 5 мин и оставляют в покое до образования сырного сгустка. Продолжительность свертывания молока во время производства боль- шинства твердых сычужных сыров составляет 30±5 мин, сыров со снижен- ной массовой долей жира в сухом веществе — 35±5 мин, мягких сыров — от 30 до 90 мин. Обработка сгустка и сырного зерна. Формирование, самопрессование, прес- сование сыра. Сычужный сгусток обрабатывают с целью его обезвоживания, получения сырного зерна, а также регулирования интенсивности и уровня молочнокислого процесса. Для этого последовательно проводят такие опе- рации: разрезание сгустка и получение сырного зерна, перемешивание пе- ред вторым подогреванием, второе подогревание и перемешивание после второго подогревания (обсушивание). В процессе обработки сырного зерна возможно проведение дополни- тельных технологических операций: разбавление сыворотки водой и час- тичное соление сыра в зерне. Разрезание сгустка и получение сырного зерна осуществляют с помощью резально-вымешивальных машин, скорость движения которых регулируется в зависимости от структурно-механических свойств сгустка.
112 Раздел 3 В процессе получения сырного зерна откачивают приблизительно 30'6 сыворотки от общего количества перерабатываемого молока. 11оказатслем нормальной постановки зерна считается однородность его размеров. Зерна одинакового размера равномерно отделяют сыворотк\. благодаря чему обес- печивается хорошая структура сыра. Далее зерно вымешивают в течение 10—25 мин. При производс тве твер- дых сыров для обезвоживания сырной массы применяю т второе подогрева- ние зерна. В зависимости от температуры второго подогревания сыры раз- деляют на две группы: сыры с низкой (38...42° С) и сыры с высокой температурой второго подогревания (59...60° С). Частичное соление усиливает гидратацию белков сыра, что стимулиру- ет повышение активной кислотности сыра за счет интенсификации молоч- нокислого процесса. Частичное соление в зерне способствует повышению массовой доли влаги в сыре на 2,5±0,5%. Кроме того, в случае частичного соления сыра в зерне продолжительность следующего пребывания сырных головок в рассоле сокращается на 0,5-1 сутки. Доза пищевой соли, которая используется для частичного соления сыра в зерне, составляет от 200 до 300 г на 100 кг перерабатываемого молока (для некоторых видов сыров — от 500 до 700 г). Вымешивание сырного зерна после второго подогревания называют обсу- шиванием, в результате которого за счет удаления сыворотки зерно умень- шается в размерах и приобретает шарообразные формы. Продолжительность обсушивания во время производства сыров с низкими температурами второ- го нагревания составляет 15-30 мин, а сыров с высокими температурами вто- рого нагревания — 50-60 мин. Формирование сыра — это совокупность технологических операций, на- правленных на процесс отделения сырного зерна от сыра и образования из зерна головок сыра необходимой формы, размера и массы. В промышленных условиях используют три способа формирования: из пласта, насыпанием и наливанием. Применение одного из способов фор- мирования в основном и определяет структуру и рисунок сыра. Прессование сыра проводят с целью уплотнения сырной массы, удале- ния остатков свободной (межзерновой) сыворотки и образования закрыто- го и плотного поверхностного пласта. Прессование может осуществляться за счет собственного веса сырной мас- сы (самопрессование), а также при внешнем давлении. При самопрессовании сырной массы в формовочных устройствах или формах без оказания дополни- тельного давления продолжается молочнокислый процесс и обезвоживание головок. Продолжительность самоирессования определяется видом сыра, технологическими особенностями производства сырной массы, оборудова- нием, которое используется, и колеблется от 20 мин до нескольких часов.
Технология пищевых продуктов 113 По истечению 20-10 мин (дня самонрсссованных сыров) или в койне самопрессования (л. ы прессованных сыров) проводят маркирования сыра казеиновыми пли пластмассовыми цифрами. На каждой головке сыра долж- ны быть указаны: дата изготовления (число и месяц) и номер варки. После отпрессовывания (самонрессование, прессование) сыр взвешива- ют и направляют в солильное отделение. Во время соления сыра соль диффундирует в сырную массу, а сыворот- ка переходит в рассол. Эти взаимообусловленные процессы проходят одно- временно, но в противоположном направлении. Соление сыра проводят в концентрированном 18...24%-м рассоле при температуре 8... 12° С в течение 5 -9 суток в зависимости от формы и массы головки. При солении поверхностный слой сыра сильно обезвоживается, вследствие чего он становится твердым, слабопластичным. После соления сыр обсушивают на стеллажах в солильном помещении в течение 2-3 суток при температуре 10° С. Вызревание сыра представляет собой сложный комплекс микробиоло- гических, биохимических и физико-химических процессов, которые проте- кают в сырной массе. В процессе вызревания сыр приобретает характерные вкус и аромат, консистенция становится более пластичной, мягкой, а для некоторых сыров — мажущейся. Продолжительность вызревания (от 10 су- ток до 6-ти месяцев), температура и влажность воздуха в камере вызрева- ния для разных сыров значительно колеблется соответственно требовани- ям нормативной документации. Готовый сыр маркируют: с помощью специальной краски на поверх- ность сыра наносят определенные обозначения (содержание жира, номер предприятия, местоположение предприятия). После сортировки сыры па- куют в транспортную тару. До реализации сыры хранят при температуре 8...12° С и влажности воздуха 85.,.87%. § 3.10. Технология молочных консервов Молочные консервы — это продукты, полученные из натурального мо- лока путем сгущения (со следующей стерилизацией или добавлением саха- ра) и сушения. Консервирование — это специальная обработка продуктов с целью предотвращения их порчи. В основе всех способов консервирования заложены приемы, направленные или на уничтожение самих микроорганизмов, или на угнетение их жизнедея- тельности. Из всех известных принципов консервирования для производства молочных консервов используют два: абиоз (полное уничтожение микроорга- низмов в продукте) и анабиоз (угнетение микробиологических процессов). 8-8-913
114 Раздел 3 В производстве молочных консервов анабиоза достигают путем повы- шения осмотического давления в молоке (осмоанабиоз) и высушиванием молока (ксероанабиоз). Молочные консервы разделяют на две большие группы, которые отли- чаются степенью концентрирования составных частей и особенностями технологии, это — сгущенные молочные консервы (концентрированное стерилизованное молоко или сливки, сгущенное молоко или сливки с саха- ром) и сухие молочные продукты. Молочные консервы разных видов могут изготавливать без наполнителей и с ними. Пригодность сырья устанавливают по результатам физико-химических и бактериологических анализов, а также органолептической проверки. Производство молочных консервов характеризуется рядом общих при- емов подготовки и обработки сырья таких, как прием, очищение, охлажде- ние и резервирование, нормализация, тепловая обработка, гомогенизация, сгущение. Прием, очищение, охлаждение молока. Для обеспечения бесперебойной работы оборудования и подбора термостойкого молока возникает необходи- мость в охлаждении и резервировании больших партий молока. Оптималь- ные условия — это охлаждение до температуры 4...8° С и хранение не бо- лее 12 ч. Нормализация исходной смеси. Осуществляется для получения в молоч- ных консервах необходимого соотношения между составными частями су- хого вещества. Пастеризация. Нормализованную смесь перед сгущением пастеризуют при температуре 90±2° С или 107±2° С без выдержки. Сразу же после пас- теризации рекомендуется охладить молоко до температуры 70...75° С, что- бы предотвратить денатурации сывороточных белков. Сгущение. Охлажденное молоко направляют на сгущение с целью кон- центрирования сухих веществ молока или его смешения с компонентами путем выпаривания влаги в вакуум-испарительных установках при давле- нии ниже атмосферного. Применение вакуума позволяет снизить темпера- туру кипения молока и в большей мере сохранить его свойства. При выпаривании основными параметрами процесса являются темпера- тура, продолжительность влияния и кратность концентрирования. Темпера- тура выпаривания в зависимости от числа корпусов установки и содержа- ния сухих веществ в смеси изменяется от 45 до 82° С. Продолжительность теплового влияния зависит от вида вакуум-испарительных установок. В однокорпусной циркуляционной установке она колеблется от 1-го (при сгущении до И...25% сухих веществ) до 10 ч (при сгущении до 6...60%). В пленочной вакуум-испарительной установке продолжительность выпа- ривания составляет от 3 до 15 мин.
Технология пищевых продуктов 115 Особенностью технологии производства сухого молока является гомоге- низация и сушение молока. При производстве сухого молока нормализо- ванное по жиру и сухому веществу сырье пастеризуют при температуре не менее 90° С. Для сгущения нормализованного молока используют много- корпусные вакуум-испаритсльные установки. Технические параметры сгу- щения поддерживают в границах, указанных в инструкции по эксплуата- ции вакуум-испарительных установок. Необходимость гомогенизации сгущенного молока обусловлена тем, что при механической, тепловой обработке и сгущении происходит деста- билизация жировой фракции молока, что приводит к окислению жира в продукте при хранении. Поэтому для повышения стабильности жирового компонента молоко гомогенизируют при температуре 50...60° С и давлении 10...15 мПа для одноступенчатого гомогенизатора, а для двухступенчатого гомогенизатора — при давлении И,5...12,5 мПа на первой ступени и 2,5...3,0 мПа — на второй ступени. Перед сушением сгущенное гомогени- зированное молоко поступает в промежуточную емкость. В зависимости от метода удаления влаги применяют разные способы су- шения: пленочный (контактный), распылительный (воздушный) и субли- мационный. При пленочном способе сушение осуществляют на вальцовых сушилках. Сгущенное молоко наносят распылением или тонким слоем на вращающиеся вальцы, поверхность которых нагревается паром до температуры 105... 130° С. В результате контакта продукта с горячей поверхностью вальцов молоко вы- сушивается и образует тонкую пленку, которую снимают специальными ножами. Продолжительность сушения молока на вальцовых сушилках не должна превышать 2 с, так как высокая температура поверхности нагрева- ния вызывает существенные изменения в основных составных компонен- тов молока, в частности дестабилизирует жир. В связи с низкой раствори- мостью продукта, в состав которого входит дестабилизированный жир, пленочный способ применяют в основном при производстве сухого обез- жиренного молока и сыворотки. При сублимационном сушении удаление влаги происходит из заморо- женных продуктов с содержанием сухих веществ до 40%. Сублимационное сушение осуществляют при температуре замороженного продукта -25° С и давлении в сублиматоре 0,0133...0,133 кПа. Продукты, полученные при сублимационном сушении, легко восстанавливаются, сохраняют вкус, хи- мический состав и структуру. Сублимационным сушением получают сухие кисломолочные продукты, закваски и смеси для мороженого. При распылительном способе сушение осуществляют путем контакта распыленного сгущенного продукта с горячим воздухом. Сгущенное моло- ко распыляют в сушильной камере с помощью дисковых и форсуночных распылителей. 8*
116 Раздел 3 Температура воздуха, который поступает в сушильную установку пря- моточного тина, должна быть 165...180 С, па выходе из сушильной баш- ни — 65...85е С; для сушилок со смешанным движением воздуха и продукта температура воздуха, который поступает в сушильную башню, должна быть 140... 170е С, а на выходе из башни — 65...80е С. На выходе из сушиль- ной башни сухое цельное молоко просеивают на сите и направляют на ох- лаждение. Хранение и транспортирование молочных консервов не требует специальных затрат, сроки хранения разных видов молочных консервов в зависимости от содержания жира и наличия наполнителей — 6... 12 меся- цев при температуре 20±2° С. Контрольные вопросы: 1. Состав и свойства молока. 2. Механическая и тепловая обработка молока. 3. Технология цельномолочных продуктов. 4. Кисломолочные напитки. 5. Технология сливочного масла. 6. Технология натуральных сыров. 7. Технология молочных консервов.
Технология пищевых продуктов 117 Раздел 4. ТЕХНОЛОГИЯ ЭТИЛОВОГО СПИРТА Технология спирта, а по современной номенклатуре — биотехнология — это наука и практика о методах и процессах переработки разных видов сы- рья на этиловый спирт. К такому сырью относится крахмалосодержащее зерно и картофель и сахаросодержащее — свекольная меляса. Технология спирта включает в себя такие процессы: подготовка сырья к развариванию, разваривание зерна и картофеля в воде для разрушения кле- точной структуры и растворения крахмала; охлаждение разваренной массы и осахаривание крахмала ферментами солода (пророщенного зерна) или фер- ментными препаратами; сбраживание сахаров дрожжами на спирт, выделение спирта из бражки и его очищение (ректификация), а также приготовление со- лода как носителя ферментов проращиванием зерна или культивированием плесневых грибов и бактерий для получения амилолитических и протеолити- ческих ферментных препаратов и вывода и размножения посевных дрожжей. Для получения спирта из сахаросодержащего сырья (мелясы) процессы раз- варивания и осахаривания исключаются. В процессе производстве этилового спирта — основного продукта - по- лучают диоксид углерода и побочные продукты — барду, главную фракцию (ГФ) и сивушное масло. Диоксид углерода (СО2), который образовался во время спиртового брожения, улавливают, очищают от сопутствующих при- месей и превращают в жидкий или твердый продукт (сухой лед). Из браж- ки перед перегонкой и ректификацией получают хлебопекарные дрожжи. Сивушное масло (смесь изоамилового, изобутилового и п-пропилового спиртов) и главную фракцию, которые выделяются в процессе ректифика- ции спирта, выпускают как технические продукты. Барда — остаток после выделения спирта из бражки. Зернокартофель- ная барда содержит все составные компоненты исходного сырья, за исклю- чением крахмала, и дрожжи, которые синтезируют полноценные белки, ви- тамины и прочие биологически активные вещества. Потому натуральная зернокартофельная барда — ценный корм для животных и птиц. С целью сохранения состава барды на некоторых заводах ее используют для выра- щивания кормовых дрожжей, концентрируют и сушат. Мелясная барда является отходом спиртового производства, которую выводят на поля фильтрования, нерационально используя плодородные земли и загрязняя атмосферу. На некоторых заводах на мелясной барде выра- щивают кормовые дрожжи, получают почти такое же количество вторичной барды или на ее основе вырабатывают кормовые концентраты витамина В10 (культивированием метановых бактерий). В мелясной барде содержится много глицерина, глутаминовой кислоты, бетаина, калийных солей и др., но выделяют их в небольшом количестве.
118 Раздел 4 Наилучший способ использования мелясной барды — ее очищение в аэ- робных условиях с иммобилизацией соответствующих микроорганизмов. Главный потребитель этилового спирта — пищевая промышленность. Его используют при изготовлении ликеро-водочных изделий, плодово-ягод- ных напитков, для повышения сииртуозности виноматериалов и купажи- рования виноградных вин, в производстве уксуса, пищевых ароматизаторов и парфюмерно-косметических изделий. В микробиологической и медицин- ской промышленности этиловый спирт используют для осаждения фер- ментных препаратов из культуральной жидкости, для получения витами- нов и других препаратов и лекарств, как дезинфектор и вещество, которое предупреждает инфицирование экстрактов из лечебных трав. Большое количество этилового спирта используется в химической, ма- шиностроительной, автомобильной и других областях промышленности, а также в ветеринарии и фармакопее. Получив от сельского хозяйства растительное сырье и выделив из пего и из мелясы наиболее ценную часть — углеводы, спиртовая промышлен- ность возвращает животноводству белковые витаминизированные корма. Это единственная область промышленности, которая способна перераба- тывать дефектное зерно и картофель (а они всегда будут, так как предусмо- треть резкое изменение климатических условий нынче невозможно) на до- брокачественные продукты и корма. Спиртовая промышленность Украины сегодня — одна из чрезвычайно развитых областей, в которой разработаны и внедрены беспрерывные тех- нологические процессы разваривания зерна и картофеля при низкой темпе- ратуре, осахаривание крахмала с помощью ферментных препаратов, про- точное беспрерывное сбраживание сусла с рециркуляцией дрожжей. Общий уровень механизации и автоматизации на спиртовых заводах со- ставляет более 80%. § 4.1. Основные виды сырья для производства этилового спирта Сырье, из которого вырабатывают спирт и которое имеет высокое со- держание крахмала или сахара и хорошо сохраняется, обеспечивает эконо- мическую целесообразность производства. Наилучшим технологическим требованиям спиртового производства отвечает растительное сырье — кар- тофель. Из картофеля получают в 3-4 раза больше крахмала, чем из зерновых культур. Картофельный крахмал быстро разваривается, в картофеле содер- жится такое количество азотных и фосфорных веществ, которых достаточ- но для питания дрожжей во время спиртового брожения. Для спиртовой
Технология пищевых продуктов 119 промышленности желательны сорта картофеля с хорошей урожайностью и высоким содержанием крахмала. Важной является также стойкость клуб- ней картофеля во время его хранения. Химический состав клубней картофеля зависит от сорта, земельно-кли- матических условий, агротехники, внесенных удобрений, времени и усло- вий хранения. Клубни содержат в среднем 25% сухих веществ и 75% воды. Содержание воды может колебаться от 64 до 86%. Она находится в свободном состоянии (78%) и связанном с коллоидами (22%). Свободная вода — хоро- ший растворитель, она легко испаряется, а при снижении температуры — за- мерзает. Вода, которая связана с коллоидами (крахмал, белки, пектиновые вещества), не может быть растворителем, имеет больший удельный вес и практически не замерзает. Сухие вещества клубней картофеля состоят приблизительно из 24% ор- ганических и 1% минеральных веществ. К органическим веществам клубней относятся, %: крахмал — 18,5, саха- ра — 0,8, целлюлоза (клетчатка) - 1,0, пентозаны и пектиновые вещества — 1,5, азотистые вещества — 2,0 и жиры — 0,2. Итак, количество крахмала в клубнях картофеля составляет 70...80% от сухой массы и 95...98% от мас- сы углеводов. Сахар содержится в картофеле в виде глюкозы, фруктозы и сахарозы (глюкозы — 75% от всей массы сахаров). При продолжительном хранении клубней в условиях низких температур содержание сахара увеличивается и может достичь 7...8% от массы картофеля. Клетчатка (целлюлоза) и пенто- заны — основные структурные элементы стенок клеток, всех тканей клубня. Содержание клетчатки колеблется от 0,9 до 2,0, пентозанов — от 0,7 до 1,0%. Пектиновые вещества распределены неравномерно: в кожуре — около 4, в мякоти — 0,6% от массы. Азотных веществ в картофеле содержится от 0,11 до 0,59%, что в пере- расчете на белок составляет в среднем 2,0%. Белки картофеля представлены двумя группами: простые белки (проте- ины) и сложные (протеиды). При гидролизе простых белков конечными продуктами являются аминокислоты, сложных — аминокислоты, липоиды, нуклеиновые кислоты. В клубнях картофеля присутствуют также витамины, мг на 100 г: тиа- мин 0,12; рибофлавин 0,05; никотиновая кислота 0,9; аскорбиновая кисло- та 10; токоферол 10; биотин 0,06; ^-каротин (провитамин А) 0,02. Из органических кислот в клубнях картофеля больше всего лимонной (0,08...0,55%) и яблочной (около 0,1%) кислот. Количество минеральных веществ (макроэлементов) изменяется от 0,5 до 1,9%. Это калий и фосфор. К микроэлементам, которые присутствуют в клубнях картофеля, относится марганец, кобальт, никель и т. п.
120 Раздел 4 На спирт перерабатывают любое зерно. 61 учiiieii зерновой культурой для производства спирта является кукуруза, урожайность которой в 2-3 раза выше урожайности других зерновых культур. Кроме кукурузы, на спирт перерабатывают рожь, пшеницу, ячмень, овес, тритикале и др. В среднем, зерно состоит из 14% воды и 86% сухих веществ. Сухие веще- ства содержат 84% органических и 2% минеральных веществ, в том числе, %: крахмал - 52. сахара — 3, клетчатка — 6, пентозаны и пектиновые вещест- ва — 9, азотные вещества — 11, жир 3. Крахмал — основная составная часть зерновых культур, которая перерабатывается на спирт. Его содержа- ние составляет, %: в пшенице — 48...57, во ржи — 46...53, в ячмене — 43...55. в овсе — 34...40, в просе - 42...60, в кукурузе - 61...70. Зерно перед развариванием измельчают на молотковых, валиковых и дру- гих дробилках. Наиболее эффективным способом измельчения зерна явля- ется способ с использованием дезинтеграторов, разработанных ироф. В. О. Маринченком. В спиртовой промышленности как сырье используется также меляса — отходы сахарной отрасли. Меляса - это густая вяжущая жидкость темно- коричневого цвета со специфическим ароматом карамели и меланоидинов. Наряду с высоким содержанием сахара в мелясе содержатся почти все ве- щества, необходимые для нормальной жизнедеятельности дрожжей в про- цессе брожения сусла. Во время переработки мелясы на спирт значительно упрощается техно- логический процесс, так как исключаются операции разваривания сырья и осахаривания крахмала ферментами солода или ферментными препара- тами, при этом снижается себестоимость спирта и повышается эффектив- ность производства. В свекольной мелясе содержится в среднем 80% сухих веществ и 20% воды. Сухие вещества состоят из таких компонентов, в среднем % мае.: са- хароза - 60,0; безазотные органические вещества — 16,7; азотные вещест- ва — 14,8; минеральные вещества — 8,5. § 4.2. Водно-тепловая обработка зерна и картофеля Цель водно-тепловой обработки крахмалосодержащего сырья — подготов- ка к осахариванию крахмала амилолитическими ферментами солода или ферментными препаратами. Осахаривание крахмала наиболее полно проис- ходит тогда, когда его зерна доступны действию ферментов. Этого можно до- стичь такими способами; тепловой обработкой неизмельченного сырья при высокой температуре (150...170° С), чрезвычайно тонким механическим
Технология пищевых продуктов 121 измельчением сырья при помощи специальных машин (дезинтеграторов), механическим измельчением сырья до оптимальных размеров частичек с последующим развариванием массы. Разваривание крахмалосодержащего сырья при высокой температуре увеличивает себестоимость спирта вследствие больших удельных затрат пара и уменьшает выход спирта с 1 т крахмала, поскольку во время такого разваривания образуются меланоидины и карамели, которые дрожжи не сбраживают. Разваривание крахмалосодержащего сырья при температуре ниже 100° С значительно снижает потери сбраживаемых веществ и сокращает затраты пара на единицу крахмала. Кроме того, отпадает необходимость устанавли- вать аппараты, которые работают под большим давлением. Следует отме- тить, что крахмал, разваренный при температуре ниже 100° С, ферментами солода полностью не осахаривается. Итак, наиболее эффективным способом водно-тепловой обработки зер- на и картофеля является низкотемпературное разваривание сырья с после- дующим осахариванием крахмала высокоактивными ферментными препа- ратами. Больше половины сухих веществ зерна и картофеля составляет крах- мал, из которого в процессе производства получают спирт. Крахмал в рас- тительных клетках содержится в виде микроскопически мелких зерен (гра- нул) овальной формы. Размер крахмальных зерен составляет от 1 до 120 мкм. Средний размер наибольших гранул картофельного крахмала составляет 40...50 мкм, а гранул крахмала злаков — 10... 15 мкм. По химическому соста- ву гранулы крахмала состоят из двух полиоз — амилозы и амилопектина. Молекулы амилозы представляют собой длинные цепочки остатков [3-глю- копиранозы. Молекулы амилопектина — это сильные большие органичес- кие молекулы, масса которых составляет 107. В крахмале большинства растений содержится 20...25% амилозы и 75...80% амилопектина. Амилоза и амилопектин не растворяются в холод- ной воде, этиловом спирте и эфире. В производстве спирта такие свойства крахмала, как набухание, клейсте- ризация и растворимость, имеют первостепенное значение, так как от них зависит атакуемость зерен крахмала амилолитическими ферментами. Измельченные крахмальные гранулы атакуются амилазами гораздо лег- че, чем неизмельченные, а клейстеризованный крахмал, особенно раство- ренный, в сотни раз легче, чем нативный. Наряду с физико-химическими происходят и биохимические изменения крахмала, главным образом гидролитические. Крахмал поддается фермен- тативному гидролизу после разваривания сырья также благодаря содержа- нию в нем амилаз (самоосахаривание). При температуре разваривания до
122 Раздел 4 70е С среди продуктов гидролиза преобладают сахара, а при повышении температуры они разлагаются. Основным показателем спиртового производства, которое характеризу- ет оптимальный режим проведения технологических процессов, является выход спирта из 1 т условного крахмала сырья. Исследования ученых пока- зали, что в результате повышения температуры и продолжения процесса разваривания уменьшается содержание нерастворимого крахмала в зрелой бражке и увеличиваются потери от разложения сахаров. Итак, оптималь- ным режимом разваривания крахмалосодержащего сырья в зависимости от степени его измельчения является тот, при котором общие потери сбражи- ваемых веществ минимальны. На спиртовых заводах Украины раньше применяли, в основном, беспре- рывные способы разваривания измельченного растительного сырья с повы- шенным давлением в аппаратах колонного и трубчатого типов. Но в связи с большими затратами пара на 1 т сырья и потерями крахмала в процессе образования при высоких температурах несбраживаемых веществ (мелаио- идинов и карамели) сииртзаводы перешли на механическо-ферментатив- ную обработку крахмалосодержащего сырья, которая предусматривает применение водно-тепловой и ферментативной обработки измельченных зерен и картофеля в беспрерывном процессе при температуре не выше 100° С в горизонтальных и вертикальных цилиндрических аппаратах с мешалка- ми. Если на замес из измельченного зерна или картофеля, предварительно смешанный с ферментным препаратом (а-амилаза), действовать тепловой энергией (60...96° С) при беспрерывном перемешивании в течение несколь- ких часов, то такой замес можно без разваривания под давлением охладить до 60° С и направлять на осахаривание. Эта технология дает возможность уменьшить затраты пара на разваривание (на 40%) и увеличить выход спирта с 1 т крахмала за счет снижения потерь сбраживаемых веществ. Разваренную массу подают на осахаривание, которое включает в себя такие операции: - охлаждение разваренной массы (зерна или картофеля) до соответст- вующей температуры; - смешивание разваренной массы с ферментными препаратами (или со- лодовым молоком); - осахаривание крахмала; - охлаждение сусла до начальной температуры его брожения; - перекачивание сусла в бродильное и дрожжевое отделения завода. Все эти операции, кроме перекачивания сусла, проходят в основном по беспрерывной технологической схеме.
Технология пищевых продуктов 123 § 4.3. Сбраживание сусла Вся масса сусла, кроме топ части, которая идет на приготовление дрожжей, подается в бродильные аппараты для сбраживания на спирт. Во время сбражи- вания зернокартофельного сусла одновременно происходят процессы дооса- харивания декстринов. Сброженное сусло называется бражкой или культу- ральной жидкостью. Содержание спирта в зрелой бражке в объемных процентах называется крепостью бражки. На спиртовых заводах страны применяют, в основном, непрерывно-про- точный, проточно-циркуляционный и циклический способы сбраживания сусла. Непрерывно-проточный способ характеризуется введением дрож- жей в поток осахаренного сусла главного аппарата бродильной батареи, ко- торая состоит из нескольких последовательно соединенных между собой аппаратов. Из конечного аппарата получают зрелую бражку. Циклический способ сбраживания сусла представляет собой разновидность полунепре- рывных методов брожения, когда главное брожение проходит непрерывно, а дображивание -- периодически. Технологические показатели зрелой бражки характеризуют не только работу бродильного цеха, но и всех предыдущих цехов и отделений — раз- варивания сырья, проращивания солода или культуры плесневых грибов (ферментные препараты), осахаривания, вакуум-охлаждения, размноже- ния дрожжей и др. Ошибки в технологии, допущенные в предыдущих цехах, сказываются на показателях зрелой бражки. Важнейшие из них такие: содержание сухих веществ (г/100 мл), видимая плотность (%), кислотность (град) и крепость бражки (% об.). Количество несбраживаемого сахара в зрелой бражке не должна превышать 0,2%, концентрация спирта — 6...1% об., срок брожения — 50...60 ч, содержание воды — 82...90%, содержание сухих веществ — 4,0... 10,0%. § 4.4. Выделение спирта из бражки На перегонку и ректификацию спирта подается зрелая бражка, которая состоит из воды (82...90% мае.), сухих веществ (4... 10% мае.) и этилового спирта с сопутствующими летучими примесями (5...9% мае., или 6... 11% об). В бражке содержится также 1...1,5 г/дм3 диоксида углерода, кислотность 0,5° Т, pH = 4,5...5,2. Сухие вещества бражки содержат как дрожжи и дробину, так и раство- римые в водно-спиртовой смеси органические и неорганические вещества (декстрины, несбраживаемые сахара, белки, кислоты, минеральные вещест- ва и др.). Наибольшее общее содержание сухих веществ в мелясной браж- ке — 8...10%, в зерновой — 6...7%, в картофельной — 3...4%.
124 Раздел 4 Летучие примеси спирта характеризуются большим разнообразием (70 ви- дов) и составляю! 0,6% от количества этилового спирта. Они делятся на че- тыре группы: спирты, альдегиды, кислоты и эфиры. Отдельно выделена группа азотистых (аммиак, амины, аминокислоты) и серосодержащих ве- ществ (сероводород, сульфокислоты и др.). Такие примеси, как пропило- вый, изобутиловый и изоамиловый спирты (0,35...0,45% от количества эти- лового спирта), служат основой сивушного масла. Метиловый спирт (0,2% от количества этилового спирта) содержится в зернокартофельной и све- кольной бражке. Свободный от спирта остаток — барда (после перегонки), содержит все сухие вещества бражки и остаточную часть воды. Содержание сухих ве- ществ в барде — в среднем 8%. По органолептическим показателям спирт этиловый ректификованный в соответствии с ГОСТ 5962-67 должен удовлетворять таким требованиям: - внешний вид — прозрачная бесцветная жидкость без посторонних примесей; - вкус и запах — характерные для каждого вида этилового спирта, который выделяется из соответствующего сырья, без посторонних привкусов и запахов; - дегустационная оценка в баллах должна быть не ниже: первый сорт — 8,5; высшей очистки — 9,0; «Экстра» — 9,3; «Люкс» — 9,5. Для производства спирта этилового ректификованного «Экстра» и «Люкс» используются все виды кондиционного зерна (пшеница, рожь, куку- руза, ячмень и др.), а в отдельных случаях — до 35% качественного картофеля. Технический спирт вырабатывается из некондиционного зерна, мелясы, спиртосодержащих побочных продуктов спиртового и винодельческого производства (главная фракция, сивушный спирт и др.). Такой спирт перед отправкой из завода может поддаваться денатурации путем добавления к нему денатурирующих веществ, которые придают стойкий неприятный вкус и запах, и красителей. Кроме спирта-сырца, ректификованного и технического спирта, спирто- вая промышленность вырабатывает так называемый абсолютный спирт с концентрацией 99,5...99,8% об. Не следует путать понятия безводный (100%) и абсолютный спирт, который содержит до 0,2...0,5% об. воды. Безводный спирт промышленностью не производится. Основные показатели безводного этанола такие: плотность (при 20° С) — 0,78927 кг/м3; удельная теплоемкость (при 20° С) — 2,39 кДж/(кг-К); тепло- та сгорания — 27 МДж/кг; температура кипения (при давлении 101,3 кПа) — 78,33° С. Выделение спирта из бражки и его очищение происходит в результате пере- гонки и ректификации. Под перегонкой понимают разделение смеси лету- чих веществ, которые имеют разную температуру кипения, на отдельные
Технология пищевых продуктов 125 компоненты или фракции путем частичного выпаривания и следу юте if конденсации пара. В процессе перегонки пар обогащается легколетучими компонентами (ЛЛК), а жидкость - гяжелолетучими компонентами (ТЛК). Ректификация — сложная многоразовая перегонка в противоточном пото- ке жидкости и пара. В результате тепломассообмена между компонентами на контактных устройствах (тарелках) пар, который поднимается вверх по ректификационной колонне, обогащается спиртом, а жидкость, которая опускается вниз, обедняется. Теория перегонки и ректификации спирта ба- зируется на законах П. Д. Коновалова, М. С. Вревского, на результатах теоре- тических и прикладных исследований В. М. Стабникова, П. С. Цыганкова, П. Л. Шияна, И. Ф. Малежика, В. О. Анистратенко и др. Колонны (бражная, итерационная и ректификационная) обогреваются открытым паром в том случае, если он не влияет отрицательно на качество конечных продуктов, не взаимодействует с продуктами ректификации и не образовывает новых систем, которые с трудом разделяются в колонне. Во время открытого обогревания конденсат пара смешивается с остатком (конечным продуктом разделения). Для закрытого обогревания колонн с помощью кипятильников (испарителей) нужен пар более высоких пара- метров и наличие поверхности теплообмена. При этом полностью гаранти- руется отсутствие попадания разных примесей из пара в колонны. § 4.5. Получение спирта-сырца Спирт-сырец концентрацией от 35 до 96% об. выделяется из бражки со всеми улетучивающимися примесями и приводится к заданной концентра- ции. Спирт-сырец концентрированный (88% об. и выше) получают на од- но- и двухколонных ректификационных установках (см. рис. 4.1). В процес- се получения спирта-сырца из бражки отгоняют этанол вместе с летучими примесями. Бражка А нагревается в дефлегматоре 3 и поступает в бражную часть колонны 1, где спирт испаряется из бражки паром ЧП, который вво- дится в кубовую часть колонны. Бражка А, освобожденная от ЛЛК встреч- ным потоком пара в бражной части, называется бардой Б, которая беспре- рывно выводится из колонны через гидрозатвор или бардорегулятор 5. В бражной части устанавливают 18...22, в спиртовой — 9... 10 контактных устройств. В основном на таких установках монтируют сетчатые или мно- гоколпачковые устройства. Спиртовый пар концентрацией около 88% об. из установки поступает в дефлегматор 3, где значительная часть его конденсируется (2/3), отдавая теплоту бражке и воде и образовывая флегму. Остаточная часть (около 1/3) спиртового пара поступает в холодильник 4, где конденсируется в спирт- сырец и охлаждается.
126 Раздел 4 п СП Б ГП _1 ЛЛК сс 4 В Рис. 4.1. Аппаратурно-технологическая схема одноколонной ректификационной установки: 1 — бражная часть; 2 — спиртовая часть; 3 — де- флегматор; 4 — холодильник спирта; 5 — бар- дорегулятор; А - бражка; Б — барда; В — вода; ГП — греющий пар; ЛЛК — легколетучие компо- ненты; СП — спиртовой пар; СС — спирт-сырец; Эксплуатация ректификационной одноколонной установки сводится к выбору и стабилизации оптимального режима ее работы, во время кото- рого необходимо строго следить за подачей бражки, пара и воды, за отводом спирта и барды. Для постоянной и оптимальной подачи бражки работу ус- тановки регулируют изменением подачи пара к ней и воды в дефлегматор. Подачу пара регулируют так, чтобы при заданной концентрации спирта- сырца не было потерь спирта с бардой. В современных установках подачу бражки, пара и воды изменяют с по- мощью автоматических регуляторов, в зависимости от разных параметров: бражки — от температуры в верхней бражной части, пара — от давления в нижней части установки, воды в дефлегматор — от концентрации спирта, а воды в холодильник — от его температуры. Давление в нижней части установки поддерживается в пределах 0,8... 1,5 г вод. ст., в верхней — может изменяться в пределах 0,1...0,5 г вод. ст. Затра- ты пара и воды на установках для производства спирта-сырца колеблются в широких диапазонах и зависят от концентрации спирта в бражке и спир- те-сырце, состояния и конструкции установки, а также от режима эксплуа- тации. На 1 дал спирта-сырца расходуется 18...26 кг пара и 0,1...0,5 м3 воды. Потери во время получения спирта не превышают 0,3% спирта, введенного с бражкой.
Технология пище вых продуктов i'll § 4.6. Технология ректификованного спирта В спиртовой промышленности ректификованный спирт получают ис- ключительно из бражки, в основном, на непрерывнодействующих трехко- лонных брагоректификационных установках (БРУ) (см. рис. 4.2). В этой установке бражная колонна состоит из 23...28 одноколпачковых контактных устройств (тарелок) двойного кипячения с междутарелочным расстоянием 280 мм, или из 24...28 сетчатых или клапанных тарелок с между- тарелочным расстоянием 500...550 мм. Сетчатыми и клапанными тарелка- ми оборудованы колонны установок производительностью 3000 дал в сутки и больше. В эпюрационной колонне размещают 39...41 многоколпачковых или клапанных тарелок с междутарелочным расстоянием 170 мм. Питание вводят на 20-ю, 27-ю или 36-ю тарелку, начиная снизу. В спиртовой колон- не должно быть 71...74 тарелки того же типа, что и в эпюрационной. Введе- ние питания предусмотрено на 16-ю тарелку внизу колонны. Все колонны (каждая в отдельности) обогреваются открытым или за- крытым паром. К каждой из них присоединены теплообменники для кон- денсации пара, который выходит из колонн. Бражка, которая поступает в установку, нагревается в подогревателе 1 до температуры 70...85° С, потом в сепараторе 2 освобождается от СО2 и дру- гих газов, после чего вводится в бражную колонну. Конденсат бражной ко- лонны (бражный дистиллят) направляют в среднюю часть эпюрационной колонны. В нижней части к бражной колонне присоединен бардоотводчик или гидравлический затвор с пробным холодильником. Пар, который выходит из эпюрационной колонны, конденсируется в де- флегматоре 3 и только небольшая часть — в конденсаторе 6; он имеет мак- симальную концентрацию главных и конечных примесей и называется эти- ловым спиртом главной фракции (ГФ). Освобожденный от главных примесей эпюрат подается на питание спир- товой колонны, оборудованной дефлегматором 4 и конденсатором 5. Преобладающая масса пара, которая выходит из спиртовой колонны, кон- денсируется в дефлегматоре и в виде флегмы поступает на орошение колонны. Ректификованный (пастеризованный) спирт, который отбирается из жидкой фазы с 3...10-Й тарелки, начиная сверху спиртовой колонны, прохо- дит холодильник, спиртоизмерительный прибор и поступает в спиртопри- емочное отделение. Промежуточные примеси выводятся из спиртовой колонны в виде двух продуктов — сивушной фракции (35-, 7-, 9- или 11-й тарелки) и сивушного спирта (с 17...20- и 25-й тарелок, начиная снизу колоны). После конденсации и экстрагирования из сивушной фракции получа- ют сивушное масло, которое является товарным побочным продуктом.
128 Раздел 4 Рис. 4.2. Аппаратуры)-технологическая схема брагоректификационной установки (БРУ) непрямой линии: I, II и III — бражная (БК), эпюрационная (ЭК) и ректификационная (РК) колонны; 1 - подогреватель бражки; сепаратор С02; 3 — дефлегматор ЭК; 4 — дефлегматор РК; 5 —конденсатор РК; 6 — конденсатор ЭК; 7 осно конденсатор БК продуктивностью 3000 дал в сутки и больше
Технология пищевых продуктов 129 Сивушный спирт также удаляют из установки в виде побочного продукта. Лютерная вода выходит из нижней части колонны через гидравлический затвор. Каждая колонна обеспечена верхним и нижним вакуум-нрерывателем, регуляторами подачи пара и воды. Для непрерывного контроля за работой установок по линии подачи бражки, отбора главной фракции, непастеризо- ванного, сивушного и ректификованного спиртов, а также сивушной фрак- ции применяют расходомерные устройства (ротаметры). § 4.7. Технология технического спирта В наше время технический спирт используется микробиологической промышленностью, предприятиями органического синтеза и многими об- ластями промышленности как растворитель. В связи с повышением цен на нефтепродукты и нефть, истощением топ- ливных месторождений технический этиловый спирт используется как топливо для двигателей внутреннего сгорания. Он может быть использован как добавка к бензину в количестве 10...20%. Добавка этанола в бензин улучшает его качество, то есть обеспечивает по- вышение октанового числа топлива, что дает возможность отказаться от введе- ния в бензин экологически вредных антидетонационных присадок (например, на основе тетраэтилсвинца). Установлено, что каждые 3% добавки этанола к смеси обеспечивают повышение октанового числа на единицу. Смесь этано- ла с бензином снижает токсичность отработанных газов и затрату горючего. Использование технического спирта как моторного горючего в ближай- шем будущем станет основным направлением потребления этанола. Топливный этанол не требует глубокой очистки от примесей, в связи с чем возможно его получение в одноколонном брагоперегонном (типа сыр- цевого) аппарате, что позволяет сократить удельные затраты пара во время его получения. Для получения топливной смеси «газохола» (бензин с добавкой до 10% этанола) можно использовать спирт с концентрацией 96% об. при условии добавления к смеси стабилизаторов. Для получения топливных смесей с большим содержанием технического спирта его нужно абсолютизировать (обезводить) для предотвращения возможного расслоения бензина и спир- та. В случае использования чистого технического спирта как моторного топлива его абсолютизировать не нужно. Технический спирт категории А получают на типичных брагоректифика- ционных установках с частичным выделением главной фракции и сивушно- го масла по технологии производства спирта ректификованного пищевого. 9-8-913
130 Раздел X Процесс производства юхнического спирт категории Б может происхо- дить в одноколонной ректификационной установке с некоторым отбором I лавных примесей и komhohchiob (tibviiiiioiо масла или на типичных браго- ректификапионных установках с изъятием из схемы эпюрацпопной колонны. Для производства юхничес кого спирта категории В наиболее целесооб- разно использовать одноколонную сырцовую ректификационную установку с увеличением флегмового числа и количества тарелок в концентрационной части колонны (до 50 шт.). При этом предполагается отбор сивушного масла. Технология спирта категории В предусматривает также использование типичных брагоректификациопных установок (без включения эпюрацион- ной колонны и отбора главных примесей). Денатурация проводится с целью исключения возможности примене- ния технического спирта для изготовления алкогольных напитков или дальнейшей переработки на ректификованный спирт питьевых кондиций. Технология технического спирта категорий А, Б, В была разработана под руководством проф. II. Д. Шияна в Национальном университете пищевых технологий (г. Киев). Спирт этиловый технический необходим как для химических, так и дру- гих областей промышленности, для использования в двигателях как мотор- ное топливо. Технологию и оснащение для производства СЭТ разработали в НУПТ под руководством доктора техн, наук, проф. П. Л. Шияна. Установлено, что мощности спиртовых заводов Украины достигают 65 млн дал в год, тем временем как потребность ликеро-водочной области не превышает 26 млн. Резервы мощностей можно было бы использовать для производства спирта этилового технического (СЭТ). Для этого необходимо разработать соответствующую высокоэффективную энерго- и ресурсосо- храняющую технологию и оборудование. Программа «Этанол», утвержден- ная Постановлением Кабинета Министров № 1044 от 04.07.2000 г., предус- матривает увеличение к 2010 году производства СЭТ до 40 млн дал в год. Для организации производства спирта этилового технического необхо- димо частично реконструировать спиртовый завод, прежде всего брагорек- тификационное отделение, отделение водно-тепловой обработки и осаха- ривания (в случае переработки крахмалосодержащего сырья). Технологический процесс перегонки и ректификации спирта этилового технического может быть дифференциирован в зависимости от его катего- рии (А, Б или В) и производного сырья. На рис. 4.3 приведена схема брагоректификационной установки для про- изводства СЭТ категории А, Б и В по ТУ В 18.510-99. В эпюрационной колонне 2 происходит изъятие и концентрирование ос- новных примесей спирта, в колонне 3 — концентрирование спирта и изъятие из него промежуточных и остаточных основных примесей.
Технология пищевых продуктов 131
132 Раздел 4 Промсжх i очные примеси, в час i нос ч и с ив\чины и с пир,. отбираю, из со о, веге гв\ тощих ,аре.юк в паровой фазе и подаю, в конденсатор эпюрани- oiiiioii колонны 10, онсуда их вмесюе главной фракцией л илового снирча выводя т из установки. Сивушные масла изымаю, традиционным способом. Непастеризованный спирт отбирают из конденсатора 13 спиртовой ко- лонны 3 и подают на 35 37-ю тарелку эпюрационной колонны 2. СЭТ отбирают с 56- 64-й тарелок спиртовой колонны. В случае4 переработ- ки бражки с небольшим количес твом летучих примесей СЭТ можно отбирать с флегмовой коммуникации спиртовой колонны 3. Общее1 количество глав- ной фракции этилового спирта в зависимости от качества сырья 2,5...5,0%. Во время производства СЭТ категории В и В часть бражного дистилля- та (20...50%) возвращается в виде е|)легмы ,5 бражную колонну, остаток по- ступает непосредственно на тарелку питания спиртовой колонны. Основные примеси концентрируются в конденсаторах 7 и 8, откуда их выводят — 0.5...2,0% от абсолютного алкоголя бражки. В спиртовой колонне 3 происходит дальнейшее концентрирование спирта и очищение его от промежуточных и остатка основных примесей. Те, что не были изъяты в бражной колонне, накапливаются в конденсаторе спиртовой! колонны 13, откуда их изымают из процесса. При производстве СЭТ категории В спирт отбирают с флегмовой! коммуникации колонны 3, а категории Б — спирт отбирают с 54-56-й тарелок спиртовой колонны. При этом промежуточные примеси в виде сивушного спирта отбирают в па- ровой фазе из соответствующих тарелок спиртовой колонны и после кон- денсации в конденсаторе 7 бражной колонны выводят из процесса вместе с основными примесями. Общее их количество зависит от качества сырья и при производстве СЭТ категории Б составляет 2,0...3,0%, а для категории В — 1,0...1,5% от абсолютного алкоголя бражки. Спиртовая бражка содержит большое количество летучих органических примесей спирта — сложные эфиры, альдегиды, кетоны, органические кис- лоты, высшие спирты, азот- и серосодержащие вещества и т. п. В процессе перегонки и ректификации эти примеси выделяются из спирта, концентрируются и в виде главной фракции и сивушного масла изымаются из процесса, что увеличивает удельную ресурсоемкость конечного продукта. Другие материальные потоки, обогащенные легкими примесями, такие, как непастеризованный спирт, конденсаты из конденсатора СО2, спиртоловушек и, в некоторых случаях, сивушный спирт, возвращаются в установку для даль- нейшего концентрирования летучих примесей. Эти примеси частично проника- ют в зону отбора ректификованного спирта, отрицательно влияя на его качество. Кроме того, энергетические затраты на изъятие и концентрирование примесей прямо пропорциональны степени их концентрирования.
Технология пищевых продуктов 133 На рис. 4.4 приведена схема БР> . коюрая предхсмаiриваеi совместное производство нишевого спирта (IOCI 5962-6/) и и ниового технического спирта (ТУ В 18.510-99) категории Ь и В. Отбор спиртосодержащих фракций. обогащенных основными примеся- ми (главная фракция этилового спирта непастеризованный спирт), регу- лируют затратой охлаждающей воды на соответствующие дефлегматоры. Отбор фракций, обогащенных высшими спиртами (зона сивушного масла) и промежуточными эфирами (зона сивушного спирта), регулируют соот- ветствующей запорной арматурой. Указанные фракции вместе с конденсатами из сиирголовушек поступа- ют в общий коллектор 20, откуда в виде спирта этилового технического вы- водятся из установки. Спирт этиловый технический категорий Б и В отбирают в количестве до 15% от абсолютного алкоголя бражки. Соотношение фракций, которые поступаю! в коллектор 20, зависит от ко- личества и качественного состава летучих примесей в ректификованном спирте. Для производства СЭТ категорий Б и В предложена энергосберегающая брагоректификационная установка, которая работает по принципу прямого действия (без эпюрационной колонны). Затраты пара составляют 25-28 кг/дал спирта, что в 2 раза меньше, чем на обычной БРУ. Для удовлетворения потребностей спиртовой области в современном ос- нащении концерном «Укрспирт» вместе с научно-производственным объеди- нением «Интермаш» налажено производство отечественных энерго- и ре- сурсосберегающих брагоректификационных установок из нержавеющей стали и меди мощностью от 1000 до 6000 дал спирта в сутки. Разработка современной конкурентоспособной технологии и оснаще- ния для производства СЭТ, их широкое внедрение дало возможность Укра- ине избавиться от монополии зарубежных стран и самой экспортировать технический спирт и оборудование для его производства. § 4.8. Технология абсолютного спирта Очищенный абсолютный спирт в небольших количествах вырабатыва- ют для научно-исследовательских работ и для органического синтеза. Производство технического абсолютного спирта как добавки к мотор- ному топливу в последнее время развивается большими темпами. В своем составе такой спирт содержит все летучие примеси (эфиры, альдегиды, высшие спирты и др.). Спирт абсолютизируют (обезвоживают) разными методами: связыванием воды твердыми или жидкими материалами (негашеная известь, глицерин); ректификацией под вакуумом; в присутствии солей. Технологию абсолютно- го спирта, которая введена на некоторых спиртзаводах, разработали ученые УкрНИИспиртбиопрода под руководством академика В. К. Янчевского.
134 Раздел 4
Технология пищевых продуктов 135 Для абсолютизирования, как правило, использую, метол образования тройных нераздельнокинящпх (азеотропных) смесей. Эта смесь образуется при добавлении к ректификованному спирту (вода + этанол) третьего ком- понента (бензол, циклогексан, трихлорэтал или другие вещества, способные к образованию с этанолом и водой тройных азеотропных смесей). Сегодня как третий компонент для абсолютизирования спирта, в основном, исполь- зуют циклогексан. Технологический процесс обезвоживания спирта состоит в том, что в ректификационную колонну вводится концентрированный (95...96% об.) спирт и добавляется определенное количество циклогексана. В колонне в процессе ректификации образуется азеотропная смесь, которая ведет себя как ЛЛК и выходит из колонны в виде верхнего продукта в паро- образном состоянии. Вниз опускается обезвоженный этанол, а вода, которая поступила в колонну со спиртом, выводится с азеотропной смесью. Пары азеотропной смеси во время конденсации дают гетерогенную жидкую смесь, которая расслаивается, образуя верхний пласт, содержащий 93...94% мае. циклогексана, 6...7% мае. этанола и незначительное количество воды. Очищенный абсолютный спирт должен отвечать таким требованиям: - концентрация спирта — не меньше 99,8% об.; - содержание альдегидов — не больше 5 мг в 1 дм3 спирта; - не должен содержать сухого остатка, минеральных кислот, щелочи. Фурфурола; - должен быть прозрачным, бесцветным и не иметь посторонних запа- ха и вкуса. В соответствии с ТУУ 18.475-98 основные показатели технического абсо- лютного спирта, который используется как высокооктановая кислородосодержа- щая добавка к автомобильному бензину, должны быть такие: внешний вид — прозрачная бесцветная или светло-желтая жидкость с концентрацией органиче- ских кислородосодержащих веществ: сухого остатка — не больше 50,0 мг/дм3; воды — не больше 0,2% об.; высших спиртов — не больше 12000 мг/дм3; цикло- гексана — не больше 0,5% об. Плотность при 20° С — не больше 0,79 кг/дм3. Технический абсолютный спирт можно получать из технического ректифи- кованного спирта, который содержит все сопутствующие ему летучие примеси. Контрольные вопросы: 1. Сырье для производства спирта и его химический состав. 2. Способы разваривания растительного сырья на спиртовых заводах. 3. Способы сбраживания сусла. 4. Теоретические основы перегонки и ректификации спирта. 5. Основные принципы получения спирта-сырца. 6. Типичная брагоректификационная установка косвенного действия. 7. Технология технического и абсолютного спирта.
136 Раздел 5 Раздел 5. ТЕХНОЛОГИЯ СОЛОДА Пивоваренным солод — ото пророщенное в искусственных условиях и высушенное зерно разных видов зерновых и (Зобовых культур. Во время проращивания солод обогащается активными ферментами и другими био- логически активными веществами. Применяется солод в основном при производстве пива, хлебного кваса, спирта, зерносолодовых концентратов, хлебобулочных изделий, безалкогольных напитков и продуктов лечебно- профилактического назначения. Принципиально-технологическая схема производства солода из зерно- вых культур показана на рис. 5.1, а аппаратурно-технологическая схема производства солода — на рис. 5.2. § 5.1. Технология солода из зерновых культур Для производства солода используются созревшие, очищенные и отсор- тированные зерновые культуры, которые перед замачиванием обязательно промываются водой с применением дезинфицирующих средств (хлорная известь, гидроксид натрия, пероксид водорода и др.). Целью промывки зер- на является удаление с его поверхности органических и неорганических за- грязнений, которые могут создать благоприятные условия для развития микроорганизмов. В результате замачивания зерна появляется вегетационная вода, которая растворяет простые вещества (минеральные, сахара, аминокислоты, пептиды) и способствует его пробуждению к активной жизнедеятельности. Поступление воды в зерно для его замачивания оказывает содействие биохимическим про- цессам гидролиза высокомолекулярных соединений (крахмал, белок и др.) с помощью ферментов. Вегетационная вода в зерне предопределяет появление первых признаков его жизни. Гормоноподобные вещества, которые накаплива- ются в щитке, мигрируют к алейроновому пласту и создают биологические условия для активизации существующих и образования новых ферментов. Для обеспечения достаточного обмена веществ в зерне необходима веге- тационная влага, содержание которой должно быть не меньше 45%. Какой- то границы между замачиванием и проращиванием зерна не существует. Так, при влажности зерна 30...35% начинаются биохимические процессы, способствующие его проращиванию, то есть интенсивное дыхание и обмен веществ, которые требуют соответствующего количества кислорода с соот- ветствующим увеличением выделения диоксида углерода. Для замачивания зерна в промышленных условиях используют специаль- ные аппараты разных конструкций. Современные конструкции замочных
Технология пищевых продуктов 137 аппаратов имеют цилиндрическую форму с плоским дном. Зерно разметают в аппарате пластом высотой около 3 м. Для загрузки, разравнивания и раз- грузки зерна предусмотрен специальный лопастной механизм. Объем за- мочного аппарата зависит от мощности солодового цеха и подбирается из расчета 2...2,2 м’ на 1 т зерна. Рис. 5.1. Принципиально-технологическая схема приготовления солода из зерновых культур
138 Раздел 5 Условные обозначения о О § о §
Техно л огия п ищевых продуктов 139 Моечные и замочные аппараты в основном iimcioi цилиндрическую форм) с наклоном не меньше 45° (чтобы зерно в аппарате не залегало). Для обес- печения интенсивного мытья зерна в центре замочного аппарата (при от- сутствии моечных аппаратов) размешают вертикальную эрлифтную трубу диаметром не меньше 150 мм. В нижнюю часть трубы подают сжатый воз- дух, который вместе с водой перемешивает зерно. Часть загрязнений (смесь половы, легких недоразвитых зерен, пустых цветочных оболочек и других легких примесей, которые не отделились во время очищения зерна на зерно- очистительных машинах) поднимается на поверхность воды. Потом сплав с водой подается в сборник с сетчатым дном. В зависимости от ряда факторов (вид оборудования, особенности зерна, характеристика солода) практикуют такие способы замачивания зерна: воздушно-оросительный, воздушно-водный и в беспрерывном потоке воды и воздуха. Наиболее эффективным является воздушно-оросительный спо- соб замачивания, который осуществляется непосредственно в пневматичес- ких аппаратах, где зерно и проращивается. Для орошения зерна распыленной водой на механизмах для перегребания солода монтируются форсунки. Воду па форсунки подают под давлением с помощью гибкого шланга. Затраты ее при таком способе замачивания зер- на уменьшаются по сравнению с другими способами. В соответствии с тех- нологической инструкцией зерно поочередно то орошается водой, то аэри- руется кондиционированным воздухом. Во время мытья и замачивания зерна в результате поглощения его кол- лоидами вегетационной влаги зерна набухают и увеличиваются в объеме. После замачивания начинается процесс проращивания зерна. При этом в зер- не, которое прорастает в искусственных условиях, происходят такие же фи- зиологические и биохимические изменения, как и в зерне, которое растет в естественных условиях (в грунте). Размер зародыша зерна во время проращивания увеличивается, а глав- ный его корешок (росток) пробивает оболочку и продвигается между дву- мя цветочными пленками. Потом из этого корешка появляется несколько тоненьких новых корешков-ростков. Зачаточный листочек (будущий сте- бель) прорывает оболочку и продвигается между ними по стенной стороне к верхушке зерна. В зерне во время проращивания под действием ферментов происходят глубокие морфологические изменения, в результате чего смягчается и рас- творяется крепкая мучнистая часть зерна (эндосперм). В процессе прорас- тания зерна на степень его рыхления значительно влияют окружающие ус- ловия: аэрация, температура, влажность эндосперма и т. п. Небольшое количество свободных сахаров, аминокислот, пептидов и минеральных веществ, содержащихся в зерне, растворяется при помощи
140 Раздел 5 вегетационной воды. Она пробужда<п к активной жизнедеятельности заро- дыш. который в первый период жизни использует эти простые вещества для дыхания и образования новых структур. Вегетационная вода в зерне способствует диффузным процессам и гидролизу высокомолекулярных со- единений. которые осуществляются с помощью ферментов. .Активизации пассивных ферментов, которые содержатся в алейроновом пласте, и обра- зованию ферментов способствуют гормоноподобные вещества (с содержа- нием гибсрелиновой кислоты), которые накапливаются в зародыше и щи г- ке и диффундируют но всему объему зерна. Во время прорастания зерна количество гиберелинов увеличивается и они полностью обеспечивают синтез таких ферментов, как ос-амилаза, пептидаза и эндо-Р-глюканаза. Чрезвычайно важную роль во время проращивания зерна играет вода, содержание которой на протяжении всего периода биотехнологического процесса должно оставаться на уровне 42...47%. Она является непосредст- венным участником гидролитических реакций, а также дисперсионной сре- дой и транспортным средством для всех диффузных процессов. Оптимальной температурой для накопления гидролитических фермен- тов является 16...17е С. В процессе проращивания зерна значительные изменения испытывают белковые вещества, которые частично гидролизуются до аминокислот. В даль- нейшем. это существенно сказывается на активности ферментов, питании дрожжей во время брожения пива, а также на качественных показателях го- тового продукта. Одна из важнейших задач солодования зерна — это подготовка крахма- ла к действию амилаз во время затирания и частичное его осахаривание для питания зародыша, являющегося генератором соединений, которые обра- зовывают новые и активизируют «спящие» ферменты в зерне во время по- лучения солода. Во время проращивания зерна расщепляется 15... 18% крахмала. На жиз- недеятельность зародыш использует 4...5%, на построение новых тканей — 3...4% гидролизованного крахмала (сахаров), а 8...10% крахмала, который остал- ся в виде сахаров в солоде, придают последнему сладковатый вкус и название «солод». Остаток (около 30%) крахмала в прорастающем зерне изменяется лишь структурно, благодаря чему он становится доступным для действия амилаз во время затирания и превращения его в растворимые вещества (са- хара). Зерно проращивают до максимального накопления активных фермен- тов и растворения эндосперма, то есть до получения необходимых свойств конечного продукта, который называется свежепророщенным солодом. В спиртовой промышленности его непосредственно используют для осахари- вания крахмала, а в пивоваренной — для производства солодовых экстрактов и концентратов — после сушки и термической обработки.
Технология пищевых продуктов 141 Для проращивания пивоваренных ячменей с оптимальным количеством белковых соединении (10... 12%) в первый период гемиературу в пласте зер- на повышают до 17... 18 С. Во второй период пласт зерна охлаждают до 12... 13 С. При высокой влажности зерна процесс растворения его эндоспер- ма, несмотря на низкую температуру, стимулируется. Для получения солода высокого качества большое значение имеет повсед- невный контроль влажности зерна. Поэтому очень важно поддерживать до- стигнутый уровень влажности проращиваемого зерна (44...48%) в течение всей фазы растворения эндосперма, поскольку он существенным образом влияет на биохимические преобразования веществ. В проращивании зерна важную роль играет также кислород, особенно в первой фазе роста, пока не появятся ростки. Он принимает участие в об- разовании ряда ферментов, а также в развитии зародыша. Диоксид углеро- да, который выделяется в процессе дыхания зерна, на ранней стадии биоло- гической фазы проращивания снижает жизненную активность зародыша. На стадии растворения эндосперма повышенное содержание СО2 (до 8%) ингибирует рост зерна, но растворение продолжается. Накопление и активизацию ферментов в зерне, а также ускорение дей- ствия гидролитических ферментов в эндосперме стимулирует применение гиберелинов Аи А2, А3. Их доза, которая добавляется в воду на последней стадии замачивания зерна в количестве от 0,06 до 0,15 мг/кг, сокращает процесс проращивания зерна на двое суток. Воздушно-оросительный способ замачивания зерна обеспечивает эффек- тивное удаление продуктов его жизнедеятельности в биологической фазе роста и является мощным импульсом к действию естественных гиберели- нов, которые вырабатывает зародыш во время пробуждения к жизни. Все это также способствует сокращению периода проращивания. Технология свежепророщенного солода в пневматических аппаратах (ящич- ного типа со шнековой мешалкой; цилиндроконический горизонтальный аппарат с сетчатой плоскостью системы «Seeger»; типа «передвижная гряд- ка»; барабанного типа с плоским ситом; барабанного типа с сетчатыми тру- бами; для производства солода совмещенным способом — замачивания, проращивания и сушения) характеризуется как высокоэффективная и про- грессивная, которая дает возможность получить солод высокого качества с низкой себестоимостью. Особенностью пневматических солодовен являет- ся проращивание зерна в высоком пласте (до 1,5 м), размещенном на гори- зонтальном сите, сквозь которое периодически подается кондиционирован- ный воздух. Зерно перемешивается специальными устройствами. Поток кондиционированного воздуха должен не только охлаждать и увлажнять проростающее зерно, а и удалять из пласта диоксид углерода и обеспечи- вать его необходимым количеством кислорода.
142 Раздел 5 (. I >< ж 111 )o| >.i i hi i вл i II я >< ’ 11 и,! в . 1111 iu| .! i а л 1.1 я 11 p( шз воде l ва ы >. u ».i<i c< iB\t Ib'IHIBIM I'lKl'inmM ('I if I 'IB l,Il I .) . I) I \ Il'B. |: 1 н ' I U. ' i > 11 Ы \ UIIHapaiUX !)...>> I'\ K() i 1.1111 u I (। fl 11) ю ва i 111 ы 11 воздух. вторым нрод\виг i ся проращиваемо» верно в со. юдорас I и. 1ьных письма 1 и чески.\ aniiapai ах, до. окси бы i в чис i ы.м. оц I имал Biioii । ампера । \ ры в coo । вс i» 1 в\ ющип момент проращивания (о i »к до 16 С ), поднос । ню насыщенным водой и бея механических загрязнен11ii. В зав и(Ч1 мое i и от времени i ода воздх х. ко юрым продувай гея плас г зер на во время проращивания солода в пневма! ическпх солодовнях, нужно на гревать или охлаждай, и в динараiах для кондиционирования повышай, влажное 1 ь до 97... 100'7. 11а некоторых иредпрпя гнях небольшой moihhocih для производиiва и солода нива, кваса, со. юдовых и но. и ко. ю щвых koi щен i ра тов испо. н>з\ юг ю ковые со.юли. 1Ы1и. ?)ю классическая и просюпшая модель солодовни, где процесс со.юдорощения очень нросю pci с. шрмстся и кон гро.mpveicn. но она имеет определенные недоспатки: высокая собес гопмос'1 ь солода, низкая удельная производительность на единицу площади, нерациональное ионолы зованне помещении, педос га точная механизация i рудоемких процессов и г. 11 11])и помощи токовой со. 1ОДОВНН юже можно по. iyna гь со. юд высокого качес i ва § 5.2. Сушка и термическая обработка солода Свежепроросшнй солод непригоден для продолжительного хранения, тем более он нс имеет характерных качественных свойств для изготовления пива и солодовых концентратов. Сушку и термическую обработку свежепророщенного солода следует про- водить в таком режиме, чтобы сохранять активность ферментов, необходи- мую в дальнейшем для изготовления пивного сусла желательного состава. На первой стадии сушки в солоде продолжаются жизненные процессы. Зерно дышит и энергия дыхания при этом даже возрастает по сравнению с процессом солодоращения. Дальнейшее повышение температуры и сни- жение влажности приводи т к инактивации ферментов дыхания н прекра- щению жизнедеятельности солода. Гидролитические ферменты действуют довольно активно, так как их температура приближается к оптимальному значению. В солоде на первой стадии сушки продолжают накапливаться продукты гидролиза белков и крахмала (аминокислоты и сахара) - пред- шественники ароматических и красящих соединений. В целом, свежепророщенный солод во время сушки и термической об- работки подвергается глубоким физическим, физиологическим и биохими- ческим изменениям, которые зависят от температуры сушильного аген та, содержания влаги в солоде (должно быть оптимальное соотношение между
Технология пищевых проОуктов КЗ температурой, которая повышаек'я. и в. ыжнос i ью вторая нониж.к-н mi и условий процесса. Часть высокими.|екулярны.\ белков. вторые содержаiся в солоде. во вре- мя сушки коагулируют, что в дальнейшем положительно сказывается на процессе осветления стела и пива. Росj км, которые moi \ г придагь пиву нс приятный горьки и вкус, в процессе1 сушки с гаиовя гея кротким и и легко о i - деляются от зерна. Вкус сухого солода в значительной мере зависи г oi меланоидинов кра- сящих и ароматических веществ, которыс образуются при повышенной тем- пературе в результате химических реакций между сахарами и аминокисло- тами. Во время сушки солода до 10% влаги легко удаляется из зерна. Остаточ- ная, крепко связанная с коллоидной структурой солода, влага удаляется очень тяжело. На этой стадии термической обработки солода появляются харак- терные сто признаки: аромат, цвет и вкус. В зависимости от биохимических, физических и химических преобразова- ний весь процесс сушки и термической обработки солода делится на три фазы: физиологическая — характеризуется тем, что в этот период в солоде про- исходят процессы жизнедеятельности. Влажность при этом снижается от 50...40% до 30...20%. Происходит биологический процесс проращивания зерна. Накопление и активизация ферментов способствуют растворению эндосперма, что приводит к повышению содержания аминокислот и саха- ров. Продолжительность фазы — 10... 12 ч при температуре до 40...45° С; ферментативная — происходит при повышении температуры в пласте солода от 40 до 70° С и снижении его влажности от 30...20% до 10...8%. В кон- це фазы все жизненные процессы в солоде практически прекращаются. Коллоидная вода в зерне остается, а потому ферменты еще сохраняют вы- сокую активность. В начале ферментативной фазы происходят гидролити- ческие процессы. Становятся активными амилолитические и протеолити- ческие ферменты. Оптимальная продолжительность ферментативной фазы составляет 5...7 ч; химическая — характеризуется полным прекращением ферментативных процессов, снижением влажности солода от 10% до 3%. Осуществляется при температуре 70° С и выше. Важным химическим процессом в этой ([газе яв- ляется образование красящих и ароматических веществ — меланоидинов. Продолжительность химической фазы составляет 3...4 ч. Солодосушилки, которые полностью отвечают технологическим требова- ниям к физическим и биохимическим процессам сушки и термической обра- ботке солода, делятся на два типа: периодического и непрерывного действия. К первому типу относятся горизонтальные одно-, двух- и трехярусные су- шилки, которые сейчас используют на большинстве предприятий Украины
144 Раздел 5 и Западной Европы, ко второму - вертикальные сушилки /1СГА (Латвии скоп сельскохозяйственной академии), карусельные Национального уни- верситета пищевых технологий (НУПТ). Сушка и термическая обработка солода на сушилках периодического действия проходит с небольшими перерывами для загрузки свеженророс- шего и разгрузки сухого солода. Период сушки длится от 12 до 24 ч, темпе- ратура сушильного агента изменяется от 45 до 80... 105° С в зависимости от вида солода. Более продуктивными являются одноярусные горизонтальные сушилки простой компактной конструкции. Свежеироросший солод ровным пластом высотой до 1,5 м загружают на решетку и сушат в течение 16...18 ч. Полный цикл всех операций, учитывая загрузку, сушку, термическую обработку и раз- грузку готового солода, составляет 24 ч. В период термической обработки со- лода (химическая фаза) сушильный агент, который выходит из сушилки, име- ет низкое содержание влаги, то есть высокие сушильные возможности. Для повышения эффективности работы одноярусных сушилок периодичес- кого действия и экономии энергоресурсов их удваивают. Сушильный агент после сушилки используют для обезвоживания солода (физиологическая фа- за) в другой сушилке. После окончания процесса сушки и термической обра- ботки солода в первой сушилке, а также после разгрузки готового солода и за- грузки ее свежепроросшим солодом, технологические функции сушильного агента изменяются. Его поток направляется из второй сушилки в первую. В металлическом корпусе сушилки солода типа Л СГА размещены две вер- тикальные сетчатые шахты, заполненные солодом, который непрерывным потоком опускается сверху вниз. Чтобы предотвратить задержку его переме- щения, расстояние между ситами шахты к низу увеличивается. Сушильный агент четыре раза зигзагоподобно проходит через пласт солода снизу вверх. Но сушилки типа ЛСГА имеют существенные недостатки: низкую про- изводительность, неравномерное движение солода, неравномерную сушку и термическую обработку. Для таких сушилок характерна высокая удель- ная материалоемкость. Среди современных сушилок солода более экономичными являются ка- русельные непрерывного действия, разработанные на кафедре биотехноло- гии продуктов брожения НУПТ. После загрузки сушилки свежепроросшим солодом и установления ее на оп- тимальный режим технологический процесс сушки и термической обработки происходит в плотном слое, который перемещается сверху вниз. Сушильный агент пронизывает пласт солода снизу вверх. Перемещение пласта происхо- дит за счет непрерывного отбора в горизонтальной плоскости нижнего плас- та готового солода винтовым конвейером и одновременного пополнения верхнего пласта сушилки свежепроросшим солодом через бункер-питатель.
Технология пищевых продуктов 145 Противотоковый (пласт солода и сушильный алии ) непрерывный про- цесс сушки солода в карусельной сушилке отвечает биотехнологическим требованиям к оптимальному соотношению между температурой агента и влажностью в каждом элемен гарном пласте. Э го даст возможность полу- чать сухой солод высокого качества. § 5.3. Технология специальных солодов В пивоварении при изготовлении темных, специальных, а также некото- рых светлых сортов нива из солода с частичной заменой его несоложенным материалом возникает потребность в использовании солода повышенной кра- сящей способности. Основным источником образования красящих веществ — меланоидинов — являются углеводы и промежуточные продукты расщеп- ления белковых веществ. Меланоидинообразование и структура зерен готового окрашенного со- лода в значительной мере зависят от достижения полного растворения эн- досперма солода, в результате чего создаются благоприятные условия для лучшего контакта и взаимодействия молекул аминокислот с молекулами сахаров. Растворение эндосперма способствует также образованию стекло- видной структуры готового карамельного солода, который высоко ценится в пивоварении, поскольку считается показателем его качества. Темное пиво — оригинальный незаменимый продукт пивоварения, ха- рактерными особенностями которого являются сравнительно низкое содер- жание спирта, рубиновый цвет, приятный ячменно-солодовый вкус и аро- мат, которые придают ему красящие вещества, образующиеся в результате специальной обработки ячменного солода. Сортовые отличия пива и его вку- совые особенности предопределяются типом используемого солода. § 5.4. Технология карамельного солода Оптимальный технологический режим приготовления карамельного со- лода должен обеспечить глубокое расщепление органических соединений высокобелкового ячменя, накопление максимально возможного количества сахаров, аминокислот и пептидов как исходных веществ меланоидиновой реакции. Режим сушки и термической обработки солода способствует накоп- лению значительного количества меланоидинов, а также достижению необ- ходимых структурно-механических свойств солода. Карамельный солод получают из свежепроросшего высокобелкового ячме- ня, в котором на четвертые сутки проращивание, в основном, заканчивается 10 - 8-913
146 Раздел 5 образованием и активизацией ферментов, принимающих участие1 в гидроли зе углеводов и бочков. Использование свеженроросшего солода, но сравне- нию с сухим, дает возможность снизить удельные энергозатраты, уменьшить потери сухого вещества на дыхание и рост корешков, улучшить качество целевого продукта и повысить коэффициент использования производст- венных площадей и оборудования. Промытый и продезинфицированный ячмень с содержанием белка 12... 16% замачивают до влажности 45...47% воздушно-оросительным спосо- бом непосредственно в солодорастнльном пневматическом аппарате. Зерно периодически орошают водой с температурой 12... 14° С и продувают конди- ционированным воздухом влажностью до 100% и температурой 10...14° С. Солодоращение проводят в тех же пневматических аппаратах, где замачи- вали зерно. В процессе проращивания ячменя необходимо накопить в соло- де большое количество сахаров и аминокислот как исходных веществ для образования мелапоидшюв. Глубокий гидролиз белков возможен только пос- ле накопления в зерне протеолитических ферментов и создания условий, благоприятных для их действия. Поэтому замоченный ячмень проращивают вначале при влажности 46...47%, достаточной аэрации и температуре 16... 19° С. Одним из важнейших биохимических процессов солодоращения является активизация амилаз, которые играют основную роль в осахаривании крах- мала. Одновременно в процессе подготовки солода необходимо достичь полно- го растворения эндосперма, состояние которого определяет скорость реак- ции меланоидинообразования и структуру карамельного солода. Подготов- ленный к сушке и термической обработке солод должен иметь влажность 50...55% и полностью растворенный эндосперм. Сушку, термическую обработку и охлаждение карамельного солода це- лесообразно проводить на установках с кипящим слоем или в аппаратах ба- рабанного типа. Сначала солод ступенчато нагревается до 90° С. Потом в первый период сушки при обезвоживании солода от 50 до 10% температу- ра сушильного агента должна составлять 90... 100° С, а потом, во время тер- мической обработки, повышаться до 130...140° С. Термическая обработка солода осуществляется при импульсной подаче сушильного агента. Потом солод охлаждается продувкой воздухом. Продолжительность процесса тер- мической обработки солода определяется температурой и желательной его окраской. По внешнему виду карамельный солод представляет собой однородную зерновую массу от светло-желтого до бурого цвета с глянцевым отблеском. Аромат — солодовый, вкус — сладковатый, вид на срезе — коричневый.
Технология пищевых продуктов 147 § 5.5. Технология темного солода Темный солод используется для произволе! на юмных сорюв нива (Мар- товское, Бархатное, Портер и др.). Он должен иметь пористое мучнистое тело с коричневато-желтым оттенком, оболочку равномерно буро-желтого цве- та. Исходными соединениями для образования ароматических, вкусовых и красящих веществ темного солода являются низкомолекулярные продук- ты распада белков (аминокислоты и пептиды), а также простые сахара. Для изготовления темного солода используют очищенный и отсортирован- ный ячмень с повышенным содержанием белка. В аппаратурно-технологи- ческой схеме производства темного солода предусмотрены аппараты боль- шой единичной мощности, в которых осуществляются все технологические процессы. Промытое зерно с помощью гидротранспортера подается в аппараты бол ь- шой единичной мощности для замачивания, проращивания, сушки, терми- ческой обработки и охлаждения готового темного солода. При оптимальных условиях проращивания (температура 18...20° С, влаж- ность 47...48%) в течение 4-5 сут в свежепроросшем солоде заканчиваются активизация и образование всех ферментов, которые принимают участие в гидролизе крахмала и белков. Дальнейшее проращивание ячменя осуществляется в атмосфере диокси- да углерода. При этом повышается температура слоя солода до 30° С и уси- ливается ферментативный гидролиз составных эндосперма. Важной стадией технологии является ферментация свежепроросшего со- лода, которая предусматривает медленное нагревание его слоя влажным и го- рячим воздухом в течение 10...20 ч до температуры 40° С. При этом создают- ся благоприятные условия для дальнейших биохимических процессов. Весь процесс сушки и термической обработки темного солода состоит из пяти этапов: • снижение влажности солода от 46...48 до 25% в течение 10... 12 ч при температуре сушильного агента не выше 50° С. Растворение эндосперма в этих условиях продолжается; • медленное повышение температуры сушильного агента до 70° С в те- чение 10...12 ч. При этом влажность солода снижается на 3...7%, происходят осахаривание крахмала и дальнейший распад белковых веществ; • снижение влажности солода от 20 до 10% в течение 8...10 ч при темпе- ратуре в слое 70...90° С; • медленное нагревание слоя солода до 105° С и снижение его влажнос- ти до 5%; • при температуре сушильного агента 105...110° С проводится термичес- кая обработка солода. В этих условиях влажность солода снижается до
148 Раздел 5 1,5...2%. В результате сложных реакции между углеводами и аминокислотами образуются меланоидины, которые придают солоду специфический вкус, аромат и цвет. § 5.6. Технология ржаного солода Ржаной солод является основным сырьем для производства концентра- та квасного сусла и хлебного кваса, а также добавкой к хлебобулочным из- делиям. Замоченную рожь проращивают в пневматической солодовне, при этом ворошат и орошают солод каждые 4...6 ч. Проращивание ржи длится 3...4 су- ток при температуре 14...17° С. Активизация и образование ферментов в прорастающем зерне происхо- дит параллельно жизнедеятельности зародыша. В дальнейшем, в условиях, неблагоприятных для развития зародыша, активность большинства фер- ментов сохраняется даже тогда, когда в слой зерна не поступает кислород. Эту способность ферментов используют для специальной обработки ржаного солода - ферментации, во время которой температура в слое зерна постепен- но повышается до 60...65° С при влажности 50...55%. Создаются оптимальные условия для активного действия амилолитических и протеолитических фер- ментов солода, которые накапливаются в процессе солодоращения. В резуль- тате ферментации в солоде накапливаются аминокислоты и сахара, при вза- имодействии которых образуются красящие и ароматические вещества. Замачивание, солодоращение, ферментацию, сушку и термическую обра- ботку солода следует проводить в одном аппарате, поскольку перемещать фер- ментированный солод неудобно из-за его вяжущей консистенции (НУПТ). Сушение и термическую обработку ферментированного солода следует проводить в соответствии с технологическими инструкциями, разработан- ными канд. техн, наук В. Д. Ганчук и Т. Ф. Толстолуцкой под научным ру- ководством доктора техн, наук Н. О. Емельяновой. § 5.7. Технология солода сои Главной задачей технологии солода сои является ее экологическое на- правление, то есть создание нового продукта, не только богатого биологичес- ки активными веществами, но и безвредного для питания человека. По всем показателям продукты из солода сои предпочтительнее самой сои. Солодование сои способствует активизации разных ферментных систем зерна, а именно липолитических ферментов, каталитическое действие которых
Технология пищевых продуктов 149 может влиять на качество липидов сои вследствие образования продуктов их окисления. Поэтому липиды сои представляют потенциальную опасность, и исследования их биохимических преобразований па разных стадиях про- цесса солодования имеют большое значение для качественных показателей конечных продуктов. Эти исследования осуществляли на стадии замачива- ния, проращивания и сушения зерна сои иод руководством канд. техн, наук Б. И. Хиврича (НУПТ). Очень важным этапом солодования сои является ее замачивание, по- скольку с увеличением влаги в ней начинается интенсивное дыхание зерна, а при дальнейшем поступлении влаги начинается интенсивный обмен ве- ществ. Результаты исследований влияния процессов солодования на показатели качества липидов сои характеризуются снижением кислотных чисел (КЧ) на 50%. Установлены также радиозащитные свойства солода сои, в котором содер- жится: белков около 40,6%; жиров — 21,7; углеводов — 19,2; пищевых воло- кон — 4%; множество минеральных веществ (Na 6 , К 1607, Са — 348, Р — 603, Fe — 15 мг на 100 г СВ) и витаминов (Bt — 14, В2 — 33 и РР — 3,3 мг на 100 г СВ). В результате исследований выявлено значительное снижение цезия-137 у подопытных животных, которые получали ежедневно солод сои. При производстве солода для промышленной переработки используют сою с энергией прорастания от 90 до 93%, а для приготовления пищи в до- машних условиях — не меньше 93%. Способность к прорастанию как для промышленной переработки и изготовления детского питания, так и для приготовления пищи в домашних условиях должна быть не меньше 95%. Солод сои, предназначенный для приготовления детского питания, а так- же блюд в домашних условиях, вырабатывают из сои большой и средней фракций. Соя для производства солода должна храниться в специальных зерно- хранилищах, которые обеспечивают надлежащие физиологические, физи- ко-химические, технологические и прочие показатели качества. Соя, кото- рая поступает на завод, должна сопровождаться удостоверением качества. Во время приема зерно взвешивается, отбирается средняя проба соответст- венно стандартам и потом передается для анализа в заводскую лабораторию. Результаты анализа сравнивают с данными удостоверения качества. Сле- дует отметить, что свежесобранная соя имеет сниженную проростаемость, поэтому во время приема такая соя в течение 4...8 недель должна проходить стадию созревания. Перед закладкой на хранение сою можно предвари- тельно очистить на зерновом сепараторе для изъятия разных примесей, ко- торые ухудшают условия хранения. Сою хранят соответственно инструкции по хранению продовольственно-кормового зерна, муки, крупы. Перед мытьем
150 Раздел 5 на (шецнал ьн их сепара юрах и 1 риерах сою (>чпщаю г и сорте руно на бо.н, тую. среднюю и модную фракции. Для обеспечения высокой энергии прорастания зерно сои следует зама чивать при влажноегп 6О...62"<>. которая достигайiся за 21 32 ч при юмпе ратурс 11 18 ('. В связи с гем, что соя отличается от других зерновых культур редким со- отношением белков, жиров, углеводов, bitiаминов, антиоксидантов, фермой- тов, фосфатидов и микроэлементов, определение оп тимальных характеристик процесса замачивания пмит большое’ влияние' на получение высококачест- венного солода сои. В результате проведенных исследований установлено, что в сое, как и во всех злаковых культурах. в начале замачивания влажность резке) возрастаем а потом, 13 отличие от упомянутых культур, продолжается ее’ плавное повы- шение. Таким образом, градиент дп(|)())\’зин влаги уменьшается пос тепенно и достигает нуля только в конце замачивания при влажности сои 61...626. Эго объясняется биохимическим составом и структурным строением зерна сон, главным образом, наличием в его составе незначительного количества крахмала. Влажность, которая гарантирует высокую энергию прорастания, состав- ляет 58-62%. Она достигается за 24 ч при температуре 17... 18° С. Наиболее эффективный способ замачивания сои — воздушно-водный. Оптимальная последовательность водных и воздушных пауз такая: первая - водная (5...7 ч), вторая — воздушная (5 ч), третья — водная (2...3 ч), четвер- тая — воздушная (8... 10 ч), последняя — вымочная (1...3 ч). Соблюдение определенного режима воздушно-водного замачивания дает возможность достичь 93...95% энергии прорастания зерна. Особенностью сои является то, что оболочка зерна имеет плохую механи- ческую прочность, а потому разрушение оболочки в процессе замачивания приводит к раскалыванию ядра на семядоли и обрыву зачаточного корешка. Перед замачиванием сою промывают водой в замочном аппарате, кото- рый сначала заполняют водой, а потом — взвешенным очищенным и отсор- тированным зерном. Одновременно с засыпанием происходит активное пе- ремешивание с помощью воздуха. Сплав, куда входят разные примеси, снимают благодаря его флотации. Общее время засыпания и мытья зерна составляет 60 мин. После мытья грязную воду сливают и набирают чистую, добавляя дезинфицирующий раствор перманганата калия (10...15 г на 1 м; воды). Промытую и продезинфицированную сою замачивают воздушно-вод- ным или воздушно-оросительным способом. В зависимости от температуры замочной воды и способа замачивания процесс замачивания длится в те- чение 24-32 ч.
Технология пищевых продуктов 151 Для избежания повреждения оболочки зерна сои и зародыша не шш\ с кается интенсивное перемешивание и i pancnopi ировшиш зерна в ин герва- ле его влажности 28- При наиболее эффективном воздушно-водном замачивании сои реко- мендуется такой оптимальный режим: промытую сою оставляют на 6 ч иод водой температуры И...IS1 С: йотом воду сливают и оставляют зерно на 6...8 ч в среде воздуха; дальше набирают воду и зерно оставляю'!' иод водой на 2 ч и без воды на 6...8 ч до достижения влажности 6О...62°<>. В конце зама- чивания проводя т дезинфекцию зерна. Процесс проращивания сои нужно проводить при таких оптимальных условиях, чтобы зерно прорастало интенсивно, равномерно и в конце техно- логического процесса корешки достигли длины 3...4 см. На протяжении всего процесса проращивания (3...4 суток) рекомендуется поддерживать темпе- ратуру в пределах 15... 18 С. При этом обеспечивается необходимая степень растворения белков. Соя проращивается в слое высотой 600...800 мм без перемешивания, что обеспечивает целостность корешков и соблюдение принятых температурных режимов с помощью кондиционированного воздуха, который периодически подается сквозь слой зерна (в течение 2 ч каждые 4 ч). Го товая свежепророс- шая соя перед сушкой характеризуется такими показателями: длина кореш- ков 3...4 см; аромат свежего пророщенного зерна; без липкой и потемневшей оболочки, что указывает на отсутствие содержания вредных микроорганизмов. Для проращивания сои лучше использовать пневматические аппараты типа «барабан», в которых легко поддерживать оптимальную температуру в слое зерна (от 14° С в первые сутки и до 18° С на четвертые сутки) продув- кой кондиционированного воздуха. Из таких пневматических аппаратов зерно выгружается без его травмирования на сушилку. Рациональным аппаратом для сушки свежепроросшего солода сои явля- ется тот, в котором проходил процесс ее проращивания, то есть «барабан». При этом исключается транспортирование и травмирование хрупких зерен солода. Сушка солода допускается и на одно- и двухярусных сушилках пе- риодического действия (таблица). После сушки на специальных машинах проводится лущение и отделе- ние семядолей солода сои от корешков и оболочек. Сухой солод лущат на лущильнике типа У-1-БШВ с резиновыми валиками при режимах, которые обеспечивают наименьшее дробление ядра. Отделение семядолей от кореш- ков и оболочек достигается воздушной сепарацией на специальных сепара- торах со скоростью воздуха 4...5 м/с. Солод сои, который используется для производства детского питания и при- готовления блюд в домашних условиях, дополнительно калибруется на бура- тах. При этом изымаются измельченные семядоли зерна и остатки корешков.
152 Раздел 5 Оптимальный температурный режим сушки пророщенной сои Продолжи- тельность сушки Барабан или одноярусная Сушилка двухярусная Температура сушильного агента, ° С Массовая ча- стица влаги пророщенной сои, % Температура су- шильного агента, 0 С (под нижней решеткой) Массовая часть влаги сои, % на решетке 58 57 верхней нижней 1 2 20 25 60 65 58 57 10 9 1 3 30 54 70 54 8 4 35 4 4 70 41 7,5 5 40 30 75 30 7.2 6 45 25 75 27 6 7 50 20 80 20 5,7 8 Г- Г- ээ 15 80 15 5,2 9 60 10 80 13 4,5 10 70 8 80 12 4 И 75 6 80 И 3.8 12 80 4 80 10 3,7 Выход готового солода сои при оптимальном ведении технологических процессов замачивания, проращивания и сушки составляет 65...68% от су- хого вещества. Хранение и контроль качественных показателей готового солода сои осу- ществляют в соответствии с существующими стандартами и нормативными документами. Контрольные вопросы: 1. Способы замачивания зерна. 2. Способы проращивания зерна. 3. Основные фазы сушения и термической обработки солода. 4. Технология карамельного солода. 5. Технология темного солода. 6. Технология ржаного солода. 7. Особенности технологии солода сои. 8. Цель изготовления солода сои.
Технология пищевых продуктов__ Раздел 6. ТЕХНОЛОГИЯ ПИВА 153 Пиво - эго слабоалкогольный напиток, полученный из солода и неироро- щенных зерновых культур (ячмень, пшеница, кукуруза, рис, тритикале и др.) спиртовым сбраживанием охмеленного сусла пивными дрожжами. Оно не только утоляет жажду, но и повышает тонус организма, улучшает обмен ве- ществ и усвояемость пищи. Пиво представляет собой довольно сложную сис- тему органических и неорганических кристаллоидов и коллоидов в слабом вод- но-спиртовом растворе. В его состав входит свыше 400 соединений, которые определяют высокое качество и необходимость для человека тугого продукта. Качество пива — вкус и аромат, приятная хмелевая горечь и цвет, пенис- тость, стойкость пены и самого напитка во время хранения - в рыночных условиях должно полностью удовлетворять требования потребителя. Цен- нейшими в пиве являются горькие вещества — эфтгртгое масло и полифено- лы хмеля, которые придают ему своеобразную приятную горечь, аромат, вкус, оказывают содействие ценообразованию и биологической стойкости. На протяжении последних веков пиво не было причиной ожирения или алкоголизма. Употребляемое в умеренном количестве (1...2 стакана в сутки), пиво является даже средством борьбы с алкоголизмом и ожирением. Энергетическая ценность (калорийность) 1 л пива составляет 1600...3300 кДж (400...800 ккал), а потребность взрослого человека в энер- гии составляет 10475...12570 кДж (200...2500 ккал). Установлено, что в результате потребления небольшого количества пива исчезает гастрит и выделяется соляная кислота желудочного сока, что улуч- шает пищеварение и аппетит, оказывает мочегонное действие. Пиво также ценный напиток для здоровых людей пожилого возраста: физиологически действует успокоительно, сосудорасширяюще, мочегонно и снотворно; пси- хологически — улучшает общее состояние. Японские ученые из университета префектуры Окаяма пришли к выводу, что этот напиток уменьшает действие на человеческий организм канцеро- генных веществ, которые содержатся в подгоревших продуктах и задымлен- ном воздухе, при умеренном употреблении пиво предотвращает раковые заболевания. Сегодня марку пива должны характеризовать такие свойства: высокое и стабильное качество, физиологическая ценность, биохимический состав, внешний вид, разумная цена, реклама для потребителя, успешный сбыт на- питка, высокая степень информации о коллективе, предприятии и технологии экологически чистого пива на данном предприятии. Важнейшим партне- ром пивоваренной промышленности является потребитель, который состо- яние своего здоровья все больше связывает с пищевыми продуктами и напит- ками, а марка экологически чистого пива подчинена всем законам рынка.
154 Раздел 6 Пиво содержит более 30 минеральных вещее!в и микроэлементов, кото- рые, в основном, являются со. тодового происхождения. Содержание спирт а fi пиве не превышает 10О/о об., экстрактивных веществ - от 3 до 10%, из ко- торых 80% составляют углеводы, а 70% из них — декстрины. Вместе с декст- ринами пиво содержит небольшое количество мальтозы и совсем немного глюкозы. Значительное количество экстрактивных веществ составляют бел- ковые соединения и продукты их гидролиза: альбумозы, пептиды, амиды и аминокислоты. В пиве содержатся горькие, дубильные некрасящие вещест- ва, а также органические кислоты — молочная, янтарная, щавелевая, яблочная. Таким образом, пиво содержит биологически активные вещества, в том числе витамины (тиамин, рибофлавин, никотиновая кислота), а пивные дрож- жи — в значительном количестве витамин В,. Одним из важных компонентов пива является хмель. Он нс только при- дает напитку горьковатый приятный вкус и особый аромат, а и использует- ся как консервант, который тормози т вредное для пива молочнокислое бро- жение. Горечь и антисептические свойства хмеля обусловлены хмелевыми кислотами. Пиво содержит значительный набор полифенолов. Среди них дубильные вещества, антоцианы, флавоноиды и кислоты дубильных соединений. Пред- ставителями группы фенольных соединений являются кверцетин, катехин, кислоты дубильных веществ и др. Все эти вещества полезны для человечес- кого организма, поскольку проявляют значительное антирадиационное действие. Использование нестандартного сырья или нарушение технологии может придать пиву канцерогенные и токсичные свойства, вредные для орга- низма. Сортов пива чрезвычайно много. Каждый сорт характеризуется опреде- ленным ароматом, вкусом, цветом, наличием соответствующего количества экстрактивных веществ, содержанием алкоголя, степенью сбраживания и дру- гими физико-химическими показателями. Пивоваренная отрасль в Украине, России и других странах преимущественно представлена светлыми и тем- ными сортами пива. К светлым сортам относятся Оболонь, Жигулевское, Подольское, Львовское, Рижское, Московское, Невское, Киевское, Одесское, Двойное золотое, Славутич, Столичное, Рогань, Десна и др., к темным — Украинское, Золотистое, Мартовское, Бархатное, Днепровское, Портер, Обо- лонь Бархатное и др. Срок дображивания и созревания высших сортов пива составляет, сутки: для Рижского и Московского — 42, Жигулевского — 28. Органолептическая характеристика пива оценивается его дегустацией по таким показателям, как цвет, аромат, вкус, пена и насыщенность диокси- дом углерода. Условия проведения дегустации пива приведены в учебнике «Технология солода и пива».
Технология пищевых продуктов 155 Основным сырьем для производства нива является солод, полученный из пророщенного и высушенного в специальных условиях ячменя. Кроме солода, используют воду, хмель, разные зерновые культуры (ячмень, пше- ницу, кукурузу, рис, тритикале), дрожжи, концентраты из проросшего зер- на, ферментные препараты, сахар. Пивоваренный ячмень, по сравнению с другими зерновыми культурами, используемыми в пивоварении, имеет существенные преимущества: растет практически повсюду, непритязателен к почвенно-климатическим услови- ям; легко перерабатывается для получения солода; оболочки измельченно- го ячменного солода разрыхляют слои дробины, которая обеспечивает хо- рошее фильтрование сусла при разделении затора. Состав ячменного солода и его ферменты дают возможность получать пиво с паилучшимп ка- чественными показателями. Ячмень относится к семейству злаковых и но морфологическим признакам делится на двурядный и многорядный. В за- висимости от времени высевания ячмень бывает ярый и озимый. Ячменное' зерно представляет собой продолговатую зерновку длиной около 10 мм и толщиной 3...4 мм и состоит из трех основных частей: зародыша, эндо- сперма и оболочек. Зародыш, который является зачатком будущего растения, содержится на спинной стороне основы зерна. Эндосперм — мучнистая часть зерна, клетки которой заполнены крахмальными зернами. Внешняя часть эндосперма представляет собой алейроновый пласт, в котором содер- жатся ферменты. Зерно защищают от повреждений и предохраняют заро- дыш от проникновения вредных для него веществ оболочки: внешняя — цветочная пленка, потом выросшие -- плодовая и семенная. Ячмень состоит на 82...85% из сухого вещества и 12...18% воды. К орга- ническим веществам относятся, в основном, углеводы и белки, а также жи- ры, полифенолы, органические кислоты, витамины и т. п. Неорганические вещества — это фосфор, сера, кремний, калий, магний, кальций, железо, хлор. Некоторая часть их связана с органическими соединениями. Средний химический состав ячменного зерна характеризуется такими данными, % сухое вещество: крахмал — 45...70, белок — 7...26, пентозаны — 7...11, саха- роза — 1,7...2, целлюлоза — 3,5...7, жир — 2...3, зольные элементы — 2...3. В ячмене в основном преобладают водорастворимые сахара — полисаха- риды. К последним относится крахмал и некрахмальные полисахариды: целлюлоза, гемицеллюлоза и пектиновые вещества. По типу строения мо- лекул и степени полимеризации это смесь двух полисахаридов — амилозы и амилопектина. Азот, который содержится в ячмене во всех формах, бывает белкового и небелкового происхождения. Небелкового азота в ячмене очень мало. Содержание витаминов в ячмене характеризуется такими данными, мг на 100 г сухого вещества: Bj — 12...0,74; В2 — 1 ...0,37; В6 — З...О,4; никотиновая
156 Раздел 6 кислота - 8... 15. Некоторые1 витамины входят в состав ферментов, активи тируя их действие. Хмель, наравне с водой и солодом, является тоже основным видом сырья для производства нива. Благодаря содержанию горьких веществ, эфирного масла, полифенолов, он - незаменимое сырье для производства пива. Имен- но хмель наибольшей мерой предопределяет характерные специфические1 свойства пива: наряду с неповторимыми вкусовыми и ароматическими ка- чествами, оно приобретает способность противостоять помутнению в про- цессе хранения, улучшается его пеностойкость. Ценные вещества, которые содержит хмель, придают пиву особое биоло- гическое значение. Наличие в хмеле более 400 разных соединений способст- вует тому, что его применяют в народной и научной медицине для лечения свыше 50 заболеваний: органов пищеварения, дыхания, сердечно-сосудистой системы, печени, желчных и мочевыводящих путей, нервных, кожных и т. и. Важнейшими компонентами хмеля для пивоварения считаются эфир- ные масла и хмелевые кислоты. А основным свойством хмеля является утонченный аромат, который во время технологической обработки придает пиву запах. Компоненты хмеля являются эффективными агентами для осаждения высокомолекулярных азотосодержащих веществ из сусла, поло- жительно влияют на пеностойкость пива, а также проявляют бактерицидное и консервирующее действие на конечный продукт. Без естественных биологически активных органических катализаторов белкового происхождения, то есть ферментов, изготовить высококачест- венное пиво невозможно. В отличие от неорганических катализаторов, та- ких как кислоты, основания, металлы и их оксиды, ферменты не вредны для организма человека. В технологических процессах пивоварения специ- фическое действие ферментов дает возможность получать максимальное ко- личество сусла и пива с минимальным содержанием посторонних веществ. Производство пива включает такие технологические процессы: приго- товление пивного сусла, сбраживание пивного сусла, дображивание и со- зревание пива, осветление и разлив пива в бутылки или кеги. Приготовление пивного сусла состоит из пяти стадий: подготовка зер- нопродуктов (очищение, сортировка, измельчение); переведение экстрак- тивных веществ зернопродуктов (крахмал, белки и др.) в раствор, то есть сусло (затирание); фильтрование затора (обособление сусла); охмеление сус- ла в результате его кипячения с хмелем или хмелевыми препаратами; ос- ветление и охлаждение сусла. Важнейшим технологическим процессом приготовления сусла является преобразование ферментативных компонентов солода и его заменителей (ячмень, пшеница, рис, кукуруза, сорго, тритикале и прочие зерновые куль- туры) в растворимый экстракт.
Технология пищевых продуктов 157 Перед измельчением солод и его заменители очищают от пыли, органи- ческих и неорганических примесей. /(ля очищения зернопродуктов исполь- зуют воздушноситовые сепараторы с магнитными устройствами, подвиж- ными ситами и иылеотделителями. Солод перед измельчением увлажняют, благодаря чему оболочка становится мягкой и лучше отделяется от ядра, образовывая оптимальный фильтровальный слой во время разделения за- тора на сусло и дробину. Целью измельчения солода и зернопродуктов является создание благо- приятных условий для действия воды и ферментов на фракции помола, а также ускорения физических и химических процессов, чем обеспечивает- ся быстрое растворение веществ и ферментативное преобразование нерас- творимых соединении (крахмал, белки и т. и.) в растворимые. Во время измельчения зернопродуктов, как и солода, оболочка должна оставаться в виде наибольших долек, которая обеспечивает не только образо- вание оптимального рыхлого фильтровального слоя, а и значительно сни- жает переход нежелательных веществ в сусло. Такое измельчение в пивоваренной промышленности могут обеспечить только специальные вальцовые дробилки. Это шести-, четырех- и двухвальцо- вые установки с автоматическим регулированием контроля качества помола. Переведение экстрактивных веществ зернопродуктов и солода в раствор проводят в заторном аппарате, где осуществляется смешивание измельчен- ных солода и зернопродуктов с водой, нагревание и кипячение заторной мас- сы. Аппарат представляет собой цилиндрическую емкость с двойным сфе- рическим дном, которое образовывает паровую камеру, с помощью которой нагревают и кипятят заторную массу. Аппарат оборудован распределитель- ным краном для направления перекачиваемой заторной массы в фильтра- ционный аппарат. В зерновых злаковых культурах и солоде потенциальные питательные вещества для дрожжей находятся не в той форме, которую они могли бы ис- пользовать. Поэтому имеющиеся в зерне высокомолекулярные соединения необходимо расщеплять на молекулы, пригодные для потребления дрож- жами. На стадии затирания ферменты расщепляют имеющиеся в солоде и других злаковых добавках крахмал и протеины. Продукты расщепле- ния — простые сахара, аминокислоты и низшие пептиды — могут быть ис- пользованы дрожжами во время получения пива. В классических технологиях пива солод используют не только как основ- ное сырье, но и как источник ферментов для расщепления нерастворимых веществ. Тем не менее солодование — дорогой процесс получения фермен- тов. Значительной экономии можно достичь частичной (около половины) заменой солода непророщенным зерном и промышленными ферментными препаратами.
158 Раздел 6 В процессе xai ирання в ааюрном aimapaic неооходимо создать опт ималь ные 1 ампераiурные \с.1свия для действия фермен iов. Крахмал поддается ферментативным изменениям, которые протекают в три стадии: к.тейсгери- заиия, разрежение и осахаривание. Ферментативный гидролиз белков в заторном аппарате происходит иод действием протеолитических ферментов. Оптимальными температурными паузами во время загорания солода явлжчея: начало затирания при кхмиера- туре 40...45' С для разрежения затора под влиянием цитолитических и дру гпх фермен гов, потом темпера тура затора повышается до 50...52" С' - белко- вая пауза, оптимальная для действия пептидаз; для осахаривания крахмала предельной является температура 73 С, оптимальная для действия ос-ами- ла.з. Итак, изменяя температуру, продолжительность выдерживания затора при определенных температурах, а также pH, можно регулировать фермен- тативные процессы и изменять выход экстракта, получать необходимые со- отношения между отдельными продуктами гидролиза крахмала и белков. На ферментативные процессы во время затирания и, соответственно, на выход экстракта и его сос тав, а также на коагуляцию белков и органолепти- ческие показатели готового пива значительно влияет показатель pH. Опти- мальный показатель pH для действия комплекса основных ферментов со- лода во время затирания имеет диапазон 5...5,3. Если этот показатель выше, затор подкисляют молочной кислотой. На затирание 100 кг зернового сырья расходуется 400...500 л воды. Гид- ромодуль затора значительно влияет на скорость ферментативных реакций во время затирания, поскольку процесс осахаривания и расщепления белков замедляется при концентрации затора свыше 16%. В пивоварении применяют два способа затирания: настойный и отвароч- ный. При настойном способе для приготовления затора используют воду, подогретую до такой температуры, чтобы начальное ее значение во время смешивания с солодом было 40° С. В заторный аппарат набирают половину расчетного количества воды, а потом одновременно добавляют измельчен- ный солод и остаток воды для перемешивания. Затор выдерживают 30 мин при температуре 40° С. В процессе перемешивания его подогревают до 52° С со скоростью Г С в минуту и для эффективности действия пептидаз при этой температуре делают паузу на 30 мин. Далее массу подогревают до 63° С (мальтозная пауза), выдерживают 30 мин, потом — до 72° С и выдержива- ют до конечного осахаривания, которое определяют йодной пробой. Осаха- ренный затор нагревают до 76...78° С и перекачивают в фильтрационный аппарат для фильтрования. Одноотварочный способ состоит в том, что в заторный аппарат набираю! половину всей воды, которую тратят на один затор, нагревают ее до такой
Технология пищевых продуктов 159 температуры, чтобы noc.ie внесения измельченного солода температура за тора достигла 50...52 С. Потом включают мешалке и спускаю! в аппарат из бункера измельчен- ный солод, одновременно подавая остальную воду. Температуру заторной массы после размешивания устанавливают в пре- делах 50...52" С. что отвечает оптимуму действия протеолитических фер- ментов. При этой температуре затор выдерживают 30 мин (белковая пауза), потом при отключенной мешалке спускают в отварочный аппарат 1 z3 гус- той массы. Эту часть затора называют отваром. В отварном аппарате заторную массу при перемешивании подогревают до 62...63“ С и выдерживают 20 мин (мальтозная пауза), дальше температуру повышают до 70...72° С и выдер- живают 15 мин для осахаривания крахмала. После осахаривания массу на- гревают до кипячения и кипятят 20 мин при работающей мешалке. Чтобы сохранить активность ферментов в основном заторе, отвар перекачивают в заторный аппарат медленно, направляя его в центр аппарата для лучшего перемешивания. Одноотварочный способ применяют только для перера- ботки хорошо растворенного солода с высокой осахаривающей способностью. Двухотварочный способ затирания дает возможность перерабатывать со- лод разного качества, при этом температурный режим затирания может из- меняться. Трехотварочный способ применяют в основном для изготовления темных сортов пива и переработки плохо растворенного солода с целью повышения выхода экстракта. С солодом хорошего качества можно перерабатывать не больше 30% не- соложенного сырья, так как ферментов, которые вносятся в затор с солодом, недостаточно для гидролиза крахмала и белка. В пивоваренной промышлен- ности как несоложенное сырье в основном используют пивоваренный ячмень второго сорта (со сниженной способностью к прорастанию), а также муку кукурузную, пшеничную и из других зерновых культур. Для успешного ферментативного гидролиза белков и крахмала используют ферментные препараты, % от массы сырья: амилоризин ПХ — 0,6...!, цитороземин ПХ — 0,5...1, амилосубтилин Г10Х — 0,03 и мультиэнзимную композицию МЭК - 1...0,025. С целью осуществления нормального процесса затирания количество внесенных ферментных препаратов должно обеспечить гидролиз биополи- меров зерновых культур за время, установленное для затирания. Зависи- мость количества вносимых ферментных препаратов от количества несоло- женного ячменя в заторе устанавливают экспериментально. Применение экологически чистых ферментных препаратов в пивоварении не снижает качества конечного продукта, повышает его стойкость и увели- чивает прибыли. При использовании ферментных препаратов на стадии
160 Раздел (> нр<нi.!В( |дс i b;i н > |)cki >\р. j। j \ < । си । кь" i дива ь вин к > i вар( >ч и ым ра/дс. 1 ьн ы : • >дц| а >твар< иным ыцы: < it с < » и в; и i, р ;;ц; н a ы и >рып pea. i нв\ ю i с в ю< > ветс гвин с icxho. ioi ид неким и пне I рек дням и и pci ддмен га пням и. Фи. н>1 реванш ;ак)ра проводя! в фил в ! рационном аппара о* но шки\ последовательным операциям: подкмовка фил ы рационно] о аппараia. за ливанпе сиг водой ( 15 мни), перекачивание заюра в филы рационный ап парат (20 мин ), о i стаивание га гора (25.. 30 мин ). пропуск кранов и возвра щение мутного сусла (10 мин), фильтрование первого схсла (90 мни), промывание дробины (120 мин ), разгрузка дробины (25 мин ). Для фильтрования пивных заюров 11 pi i меня к) i ся также филь 1 рацион и ьк прессы, на которых все грх'доемкие процессы механизированы и авгомаш зированы. Отфилырованнос cvc.io кипятят с хмелем в с\<ловарочпом аппарат Целью кипячения сусла с хмелем являсюя сгабп. 1нзация ею состава, \п.и ривание до установленной копнен грации, экс гравирование из хме. (я арома гических и горьких веществ, инактивация фермой юв. коагу.ыция белков и стерилизация eye.ia д. 1я обеспечения чнсioi о брожения и получения гнои кого продукта. После введения сусла в сусловарочныи аппара т темпера гурх в нем ус га навливают в пределах 63...75 С. 11ри л их условиях о-амилаза осахаривает крахмал, который перешел в сусло после промывания дробины. Пост окончания введения в сусловарочный аппарат промывных вол из фильтра ционного аппарата и после достижения полного набора сусла его подогре вают до кипячения и кипятят около 2 ч. Хмель и продукты его переработки вносят с учетом нормы горьких веществ в горячем сусле и содержания ос-кислот в хмеле. Нормы горьких веществ в горячем сусле для пива разных наименований в допус тимых границах за- висят от способа изготовления пива, качества хмелепродуктов, зернового сырья и воды. В сусловарочный аппарат хмель вносят порциями в соответ- ствии с технологической инструкцией. Сусло в сусловарочиом аппарате необходимо кипятить с такой интен- сивностью, чтобы количество использованной воды составляло не меньше 5...6/О за 1 ч. Конец кипячения определяют но массовой частице сухого ве- щества в сусле, наличию в нем больших хлопьев скоагулпрованных белков и прозрачности в горячем состоянии. Массовую частицу сухого вещества определяют в охлажденной пробе сусла сахаромером. Охмеленное сусло — сложная полидисиерсная система (дисперсные кол- лоиды, суспензии, эмульсии и молекулярно растворимые вещества). В экстрак- те сусла содержатся, % к СВ: мальтоза, глюкоза, фруктоза, декстрины — вмес те 60...70, сахароза — 2...8, пентозаны — 3...4, несбраживаемые декстрины 15...20, сырой белок - 3...6, минеральные вещества — 1,5...2.
Техно.ю г и я нище вы л продуктов 161 В С\С. К' ! П |)Ш'\ I Г i Н\ И >1 \ М(‘ ШВЫС i Щ >ЫЛ В !.Ш и 11 ы. ор >. <ы. вой.и, НЫС BCIHceiBJ. чфпршн' \\в в ВОГ (окпр. !.»0 ?(1() mi I \ < В1.1ЫI Bi \ п 100... 1 КО mi горьких вещее I в на i . i eve. ia ). 1 la <1.ю 11 >eo.icp/Кащпх сосите Hiiii в eye. le ec i в a. i b6\ mob bi ii lien iоиы. аминокис.ioi ы. амиды, a i а коке ам м нами Bill азо I. Виан и тельная час i в азо i осодержащих соединен ни ( 1 э...50"о) представлявI собой вещества, K'oiopbie усваиваюк'я дрожжами. Пос.к1 кипячения свело пропускаю! через хме.leone.hi ic.ib. а потом на иравляют на охлаждение и осветление, целью которых является снижение темпера туры от 100 до 6 иди 15 I’ (в зависимое i и oi меюдов брожения) и насыщение eye. ia кислородом воздуха, ч тобы в аэробных условиях брожения дрожжи активно размножались и осаждались зависшие дольки. Полное ос- ветление сусла во время охлаждения уораншя i рудное in, которые возни- кают в процессе основною брожения, а также предотвращав! помутнение и инфицирование пива. Предыдущее ох. 1ажденис сусла и ею освещение проходя! в ондойном aiinapaie, который iimcci форму цилиндрического резервуара с рубашкой или змеевиком, плоским, немного преклонным дном и сферической крышкой. Освещение весла можно проводи i ь iaK/Ке в i идрониклонном ai11iapaic. который предо гав. oieг собой цилиндр с конической крышкой и плоским дном. Горячее сусло входи т в виде струи в аппарат тангенциально через вход- ной патрубок со скороеияо 20 М/С. Зависшие частички сусла под действием гидродинамических сил собираются в цен тре дна. где образуется конус осад- ка, который периодически отводи тся. Сусло осветляют также на сепараторах. Наиболее эффективным способом подготовки сусла к брожению явля- ется его охлаждение в пластинчатых теплообменниках, которые использу- ются и для пастеризации пива и стерилизации сусла. Для первого охлаждения сусла в плас тинчатом 'теплообменнике использу- ют артезианскую воду температурой до 20 С. а для окончательного охлаж- дения -- ледяную воду температурой 1; С или рассол. Контроль подготовки сусла к брожению (охлаждение и осветление) со- стоит в установлении нормативной степени сбраживании, потерь экстрак- та между сусловарочным и бродильным аппаратами, степени осветления и биологическом контроле. На основе полученных данных устанавливают количество сусла в бродильном аппарате. Потери экстракта между вароч- ным и бродильным отделениями не должны превышать 1%. Для их умень- шения следует старательно удалять сусло из отстоя и хмелевую дробину. Сбраживание пивного сусла проходит в бродильных аппаратах разных типов. Возбудителями брожения являются дрожжи, которые представляют собой одноклеточные микроорганизмы растительного происхождения. Дрожжи содержат 75% воды и 25% сухого вещества, к которым относят- ся азотосодержащис вещества, безазотистыс экстрактивные вещества, жиры 11 - 8-913
162 Разлетп ч мищ-ра. юные зсщгг 1 ш В (юс i ;ш .гд вежей i;\o. щ 1 : аос в и I амин ы В . В В„. ( . В. I)а 1 аВ/Ке них ' пи к. 1с и )Ч I! ьк и в иск. |с 111'111 ыс фермен 1 ы. Размножение и рос, дрожжей ос\nice 1 визе i ея б. laro. [аря асепмиллцни раса коримых в с\с. ie ни i а 1 е. п>ных вещее а в. а химическая энергия для а год > вырабатывается в клетке. Одновременно с ассимиляцией, в организме клет ки происходят процессы диссимиляции. К) (лив распад BemeciB, который сопровождав।ся выде. leiine.M aiiepiiiii. пенс. и>и\емоп для еншеза с целью поддержания жизни к.вики. Оба процесса асснми.тяция и дисспмпля ция взаимосвязаны и ocvineriвляннся в к.ветке одновременно. Брожение и дыхание две формы диссими. 1яции. Брожение является анаэробным обменом вещее ! в дрожжевой клетки, котла углеводы частично превращаю гея в .лиловый < иирт и диоксид \ глерода. в октичие от (ыхаппя. |де этот /КС субстрат по. и юс гыо окисляется с образованием диоксида \ тле рода и воды. Дрожжи в течение' г,сего периода размножения одновременно со сора жпванпем сахаров ассимилируют из аминокислот около 15°<> азота, органи- ческих и неорганических аммонийных солей с образованием и выделением азотистых вещест в, летучих и нелетучих кислот. Размножение дрожжевых клеток' почкованием основной петь их накоп- ления при нормальных условиях в бродильном аппарате, ( начала на мате ринской клетке в аэробных условиях образуется маленькая дочерняя почка, которая, достигнув соответствующей величины, отделяется от материнской клетки и ведет самостоятельную жизнь, ассимилирует питательные вещества и размножается. Период времени от начала почкования материнской клет- ки до почкования дочерней называют продолжительностью генерации. Культивирование дрожжей в пивоварении проводят периодическим и полунепрерывным способами. Важное значение для осветления пива после* его сбраживания имеет аг- глютинация (флокуляция или склеивание и оседание) дрожжевых клеток, то есть способность дрожжей укрупняться в конгломераты (аглютинаты) и быстро оседать на дно. -Это связано с электрическим зарядом дрожжей и их автолизом. Под действием собственных ферментов во время старения клетки происходит биохимический распад углеводов и жиров и они раство- ряются, то есть поддаются автолизу. Различают сильно- и слабосбраживаемые дрожжи, а также дрожжи вер- хового и низового брожения. Все пивные дрожжи должны быть микробио- логически чистыми, хлопьевидными, быстро сбраживать сусло и оседать на дно, образовывая чистое осветленное и прозрачное пиво с полным вкусом и ароматом. К таким дрожжам относится раса 11 — сильносбраживаемые дрожжи с высокой способностью к осветлению. Пиво, полученное с их ис- пользованием, приятного вкуса. Дрожжи рас 41 и 44 — среднесбраживаемые
Технология пищевыл продуктов 163 с ВЫСОКОЙ способ] Ji )С'1 ЫО К ()(<.]/К. О ] 111 к I 11 < К • В< ’ I. It'll!! К I I I II Ы I ilMt'e ! МЯ I КИН. . |< ' I ный и чистый apoMai. Вас. 1 \ жи ван и i<iiii.\i;iniin 1 к ы»। и' к i к пыв, лри/К/Кеи и Р. чешская Р и немецкая 3 1-\. Kpei юс 1ь iinict во время 1юраж1;вания не мелкими расами може i дос i in a 11> I < >o. (iipn высокой koiiцен i рации c \c да 18% СВ и больше). Jio дрожжи низового брожения. Дрожжи верховою брожения ( 191-к и др.) применяю! в основном для получения земных или специа. шиых сортв нива. Механизм ci nip з oboi о брожения в анаэробных хс.ювия.х iipe.ie iав. ыеi собой сложный биохимический 11 роцесс преобразования \ ч. юводов в рез\.Ib- ra те метаболизма дрожжей и д<. йс 1 вия их фермой I он на cniipi и диоксид \ i лерода и выражаемся уравнением: CJI.•>()<; 2< ’ ,11 -ОН • 2(’О.. - 1 18 кДж Из 180 1 глюкозы георсiнчески можно по.ы чи i в 92 i ciinpia, 88 i диок сида углерода, ряд побочных и вюрпчиых нродхкюв (китерпп. ян i apipx ю кислоту, высшие спирты, альдегиды и др.). Во время аэробного брожения с полным окислением у г. i сводов образу с i с я bi >да. диске! г i \ гл ерода и оо.ц> той прирост биомассы. Во время брожения сусла пиво насыщается диоксидом mi . шрода до 0.2'7. После выдерживания в отделении дображиванпя при гемiicpa i урс око. ю 0 ( и давлении до 0,13 мПа количество СО2 увеличивае1ся до 0,3...О, Г'» мае. Современная технология пива характеризуется совмещением брожения и дображиванпя в цилиндроконическом аппарат. Суть се состоит в том, что в одном аппарате большой емкости (от 100 до 2000 м!) совмещают две стадии: главное брожение и дображивал не. Весь биотехнологический про- цесс длится 14...15 суток вместо 28 (для Жигулевского пива). С первым осветленным суслом в коническую часть аппарата вводят сильносбраживаемые дрожжи (0,15...! л на 1 гл сусла) и проводят аэрацию стерильным воздухом. Температура брожения поддерживается в интервале от 9 до 14° С и регулируется подачей холодагента (через внешние пояса или выносной теплообменник). Окончание брожения определяют по установ- ленному для каждого сорта уменьшению массовой части сухого вещества в пиве в течение 24 ч. На пятые сутки достигают видимой конечной массо- вой части 2,2...2,5% сухого вещества. Потом пиво охлаждают до образова- ния плотного осадка дрожжей при температуре 0,5...1,5 (’. В цилиндричес- кой части температуру 3...4° С поддерживают в течение 6...7 суток, а потом снижают до 0,5...1,5й С и проводят процесс дображиванпя пива. Дрожжи изымают из конической части через 10 суток от начала брожения. В пивоварении применяют целый ряд способов сбраживания пивного сус- ла и дображиванпя пива. Это — периодический, полунепрерывный, уско- ренный в цилиндроконических бродильных аппаратах и др. и*
164 Раздел 6 По классической традиционной технологии различают холодное (5...6е С) и теплое (7... 12 С) брожение в аппаратах периодического действия. Основ- ной показатель брожения - конечная степень сбраживания. При низовом брожении в молодом пиве оставляют часть углеводов (1... 1.5%) для добра- живания и естественного насыщения пива диоксидом углерода. При работе1 с чистой культурой основой являются дрожжи, которые по лучают в специальных лабораториях. Размножением дрожжей в постепен- но возрастающих количествах стерильного сусла достигают количества, не- обходимого для введения в один производственный бродильный аппарат. Осадок дрожжей после первого сбраживания по классической периодичес- кой технологии в производственном аппарате называют посевными дрож- жами первой генерации. После следующего сбраживания сусла дрожжами первой генерации в осадке получают дрожжи второй генерации, а осадок дрожжей, использованный, например, в десяти бродильных циклах, соот- ветственно называют дрожжами десятой генерации и т. д. В классической технологии придерживаются двухстепенного броже ния, по которому сразу после главного брожения в отдельных аппаратах (первая степень) молодое пиво освобождается от основной массы дрожжей, охлаждается, дображивает (вторая степень) и созревает в специальных ап- паратах. Целью дображивания является завершение начатого во время глав- ного брожения биохимического преобразования дрожжами, которые оста- лись, остатков экстракта в конечные продукты — диоксид углерода, спирт, эфиры, альдегиды, высшие спирты, органические кислоты, аминокислоты и др. При этом диацетил превращается в ацетоин, происходит окончатель- ное формирование аромата, вкуса, пеностойкости и стойкости пива. Во время дображивания пива в горизонтальных или вертикальных ап- паратах происходят одни и те же биохимические процессы, что и во время главного брожения, но из-за низкой температуры и небольшого количества дрожжевых клеток они значительно замедлены. Содержание растворимого диоксида углерода увеличивается от 0,2 до 0,4% при оптимальном давле- нии в аппарате 0,04...0,07 мПа. После созревания пиво выдерживают, фильтруют, охлаждают и для повы- шения его стойкости обрабатывают протеолитическими ферментными пре- паратами. Оседание и своевременное выделение дрожжевых клеток способст- вует исключению сложных химических преобразований, которые существенно влияют на формирование вкуса и аромата пива, главным образом за счет образования ароматических спиртов и эфиров. После выдерживания пиво фильтруют через диатомит, мембранные или другие фильтры с целью удаления молекул белков, дрожжевых клеток, бел- ково-дубильных соединений и хмелевых смол.
Технология пищевых продуктов 165 Разлив пива в стеклянные бутылки осуществляют на автоматических линиях, которые состоят из автомата для выема бутылок из ящика, бутылко- моечной машины, разливного аппарата, закупорочного, бракеражного, эти- кетировочного автоматов и автомата для укладки бутылок в ящики. Пиво разливают также в пластмассовые экологически чистые бутылки, пивные банки из специальной листовой жести, предназначенные для пищевых про- дуктов и напитков, и кеги вместительностью 10...60 л. Контрольные вопросы: 1. Характеристика пива как слабоалкогольного напитка. 2. Основные свойства пива. 3. Основные сорта пива и их характерист ика. 4. Сырье для производства пива. 5. Характеристика основного сырья для производства пива (ячмень, хмель). 6. Основные технологические процессы производс тва пива. 7. Способы затирания. 8. Оптимальный режим кипячения сусла. 9. Подготовка сусла к брожению. 10. Оптимальный режим брожения сусла. 11. Способы размножения дрожжей. 12. Механизм спиртового брожения.
166 Раздел 7 Раздел 7. ТЕХНОЛОГИЯ БЕЗАЛКОГОЛЬНЫХ НАПИТКОВ Безалкогольные напитки характеризуются минимальной концентрацией спирта, оптимальным количеством биологически активных веществ и приме- няются как для утоления жажды, так и для оздоровления организма человека. Большинство безалкогольных напитков обладают тонизирующими свойства- ми, ириятным ароматом и вкусом, благодаря содержанию сахаров и других экстрактивных веществ, которые поступают с экстрактами, концентратами, соками, морсами и др. В состав напитков также входят минеральные вещест- ва, диоксид углерода, органические кислоты и другие вещества. Благодаря этому, некоторые безалкогольные напитки имеют лечебно-профилактичес- кие свойства, регулируя в организме водный режим, обмен веществ и др. Производство и употребление безалкогольных напитков в мире с каждым годом возрастает. Наивысший уровень потребления этих напитков в Герма- нии — 195 дм’/год на одного человека; в США — 164; в Великобритании — 189; в Бельгии — 129; в Чехии — 110; в Украине - менее 50. Среди безалкоголь- ных напитков, которые употребляют в мире, 20% составляют фруктово- ягодные негазированные. В большинстве европейских стран возрастает выпуск напитков оздоро- вительного действия с включением витаминов и антиоксидантов. В некото- рых странах Восточной Европы возрастает производство эмульсионных напитков с добавлением разных соков. Объемы потребления безалкогольных напитков в Украине за период 1970-1990 гг. увеличились с 13,9 до 29,5 дм’/год на человека, а в следую- щие 9 лет сократились до 9 дм’/год, то есть более, чем в 3 раза, в то время как производственный потенциал безалкогольной отрасли страны оценивается в 150 млн дал в год. Разливают безалкогольные напитки в стеклянную, пластиковую и ме- таллическую тару, а некоторые виды напитков доставляют к потребителю в цистернах, кегах, бочках. Доля разлитых в пластиковые бутылки напитков составляет более 50% изготовленной в Украине газированной продукции. Потребительские свойства безалкогольных напитков в значительной степени зависят от качества использованной воды, фруктово-ягодных со- ков, овощных соков, сахаров и сахарозаменителей, красителей, ароматиза- торов, консервантов и других компонентов. Основную часть в рецептуре и технологии безалкогольных напитков занимает вода. Сахара (в основном глюкозо-фруктозные сиропы) придают безалкоголь-' ным напиткам соответствующий вкус и формируют их букет. Однако сис- тематическое употребление напитков с содержанием чистого сахара суще- ственно повышает энергетический баланс суточного рациона. Чтобы этого
Технология пищевых продуктов 167 не наблюдалось, в безалкогольно!] промышленности применяют инверт- ный сахарный сироп. Благодаря инверсии сахарозы достигается увеличе- ние сладости напитков и повышение массовой доли сухих веществ в нем за счет глюкозы и фруктозы. Оптимальных] вариантом для увеличения сладости напитков является использование глюкозо-фруктозных сиропов (ГФС), которые получают в результате ферментативного гидролиза крахмала. Среди заменителей сахаров в безалкогольном производстве используют сорбит, ксилит, манит, мальтит. Для изготовления напитков специального назначения и снижения их энергетической ценности применяют такие под- сластители, как сахарин, цикламаты, ацетосульфам К. аспартам, сахарало- зу и неогесперидип. Оптимальным вариантом применения подсластителей в безалкогольной промышленности является применение смеси аспартама, сахарина и ацето- сульфама К. Превосходный вкус и аромат безалкогольных напитков формируют пи- щевые кислоты и фруктово-ягодные полуфабрикаты, которые повышают их пищевую, биологическую и энергетическую ценность. Следует отметить, что полифенолы, которые содержатся в плодах и растениях, являются более сильными антиоксидантами, чем витамины. Напитки растительного проис- хождения снижают опасность заболеваний сердечно-сосудистой системы. В основном, для производства безалкогольных напитков используют соки натуральные, спиртованные и концентрированные, а также экстракты лекарственных трав. Для газированных безалкогольных напитков с насыщенностью до ми- нимальной концентрации 0,4% мае. добавляют диоксид углерода, который принимает участие в образовании вкуса напитков, придает им игристость, обуславливает освежающее и жаждоутоляющее действие, повышает биоло- гическую стойкость напитков. Ароматизация безалкогольных напитков проводится при помощи аро- матизаторов, настоев ароматических веществ, экстрактов и растворов ду- шистых растений, эфирных масел, ванилина. Ароматизаторы представляют собой концентрированные растворы натуральных и синтетических душис- тых веществ, эфирных масел, настоев или экстрактов натурального сырья. Ароматизаторы бывают порошкообразные, жидкие, содержащие и не содер- жащие спирт, с красителем и без него. При производстве безалкогольных напитков используют в основном та- кие эфирные масла: розовое, цитрусовое, мандариновое, мятное и др. Значительная часть отечественных напитков производится на основе импортных концентратов и ароматизаторов. Поставщиками являются не- мецкие компании «Rudolf Wild» и «Gmbh Dohler».
168 Раздел < В состав безалкого. п>ны.\ нантков при их производстве добавляю!: кра ciire.ni. пряно-арома!ическое paci тельное сырье*, консерванты, витамины и другие биологически активные вещества. Растительное сырье до зкегра гирования предварительно обраба тываю! подвергают измельчению, обез жпрпванию, ферментации и т. д. 11ринциниальная технологическая схема производства безалкогольных напи тков представлена на рис. 7.1. Особое внимание* при производстве на- питков уделяется подготовке* воды, микробиологической и экологической чистоте конечных продуктов. Аппаратурно-технологическая схема производства безалкогольных на- питков с розливом в стеклянные* бутылки представлена на рис. 7.2. Фруктово-ягодные* экстракты для напитков представляют собой сгу- щенные, концентрированные и осветленные фруктово-ягодные соки, ува- ренные в вакуум-аппаратах с целью максима.итого сохранения ценных компонентов. Большине! во экстрактов содержит около 60% сухих веществ, виноградный — 62%, клюквенный — 55%, облепиховый и черносмородино- вый — 44%. В зависимости от качественных показателей зкетракты бывают высшего и первого сортов. Высший сорт зкетрактов характеризуется ярко выражен- ным вкусом и ароматом, прозрачностью и незначительным количеством осадков. В первом сорте допускаются более слабо выраженные вкус и аро- мат, более темный цвет, вдвое больше осадка (1%). С целью определения органолептических показателей экстрактов пре- дусмотрено соответствующее разведение их дистиллированной водой: для ви- ноградного — 1 : 4,5; алычового, сливового, яблочного, грушевого и черно- смородинового — 1 :5,5; ежевичного, клубничного, красносмородинового, малинового и брусничного — 1 : 7,5. Экстракты из лечебного и другого растительного сырья получают при помощи мацерации, перколяции или других методов с использованием рас- творителей в специальных экстракторах. Потом экстракты дополнительно очищаются от сопутствующих нежелательных соединений. Изготавливают экстракты в виде концентрированных сухих, жидких или вязких продуктов. В процессе экстрагирования чрезвычайно важно подобрать мягкие способы обработки для полного перевода ценных ве- ществ из растений в экстракты без существенных изменений. В последние годы значительно увеличивается производство СО2-экст- рактов, которые получают путем экстракции жидким диоксидом углерода растительного сырья и используют как вкусо-ароматическую добавку для некоторых напитков. Экстрагент, который содержит 3...5% этилового пи- щевого спирта-ректификата, быстрее проникает в растительные клетки и способствует более полному гидролизу полимеров растительного сырья.
Технология пищевых продуктов 169 Вола i! 5 !()В1!11Ы Рис. 7.1. Принципиальная технологическая схема производства безалкогольных напитков
170 Раздел 7
Технология пищевых продуктов 171 Концентраты для безалкогольных напитков включакл однородные, рав- номерно окрашенные, сыпучие, гранулированные продукты, таблетки, а так- же сиропы вязкой густой консистенции. Они могут включать также одну или несколько ароматических и экстрактивных частей!. Порошкообразные концентраты для напитков получают при помощи агломерованных твердых и жидких компонентов (в кристаллической или аморфной форме) по определенной рецептуре. Сушат агломераты при оп- тимальной температуре 40...50° С и измельчают на специальных дробилках. Благодаря такой температуре почти полностью сохраняются в активной форме биологически активные вещества. Сухие концентраты безалкогольных напитков бывают нешипучими и ши- пучими. Сухие нешипучие концентраты изготавливают из смеси сахара-песка (лучше фруктозы), экстрактов, пищевых кислот, красителей и натуральных ароматизаторов (Вишневый, Яблочный, Черносмородиновый и другие). Сухие шипучие концентраты включают сахар-песок, кислоту винную пищевую, гидрокарбонат натрия и ароматизаторы (Крем-сода, Лимонад, Лимонный, Медок, Мятный). В процессе растворения такая смесь выделя- ет значительное количество диоксида углерода вследствии взаимодействия винной кислоты и гидрокарбоната натрия. Актуальным считают производство концентрированных основ (бальза- мов), которые содержат основные натуральные вкусовые компоненты безал- когольного напитка в сочетании с пищевым спиртом-ректификатом, концент- рация которого не превышает 25% об. Такая основа содержит значительное количество биологически активных веществ, которые проявляют лечебно- профилактические свойства. Применяются такие концентрированные ос- новы в качестве парафармацевтического пищевого продукта в виде биодо- бавки для горячих и холодных напитков или воды. Некоторые концентраты состоят из двух частей — ароматической и экс- трактивной. Для замутнения напитков выпускают пастообразные, а также сухие растительные смеси для горячих напитков. С целью более полного экстрагирования ценных веществ из раститель- ного сырья для производства экстрактов и концентратов применяют фер- ментативный гидролиз. Благодаря расщеплению структурных элементов клеток, эффективно изменяется состав дубильно-белковых веществ, струк- тура эфирных масел и образуются новые ароматизаторы. Пастообразные концентраты для напитков готовят из овощных, фрукто- во-ягодных пюре или соков с мякотью. Для некоторых паст применяют за- густители крахмало-желатинового комплекса.
172 Раздел 7 § 7.1. Ассортимент и характеристика безалкогольных напитков Предприятия пиво-безалкогольной отрасли пищевой промышленности Ук- раины выпускают широкий ассортимен г безалкогольных напитков. Их техно- логия и оборудование за последнее время претерпели коренные изменения. Ши- роко распространяются прогрессивные технологии, новое сырье и материалы. Согласно Государственному стандарту, безалкогольные напитки различа- ются по отдельным признакам. В частности, по внешнему виду напитки бы- вают жидкие (прозрачные и замутненные) и концентрированные (порош- кообразные, прессованные, гранулированные и в виде пасты или вязкой жидкости). В зависимости от сырья, его содержания в готовом напитке, технологии и назначения напитки разделяют на соковые (с содержанием сока 10,0-40,0%) и сокосодержащие (с содержанием сока 1,0-9,9%), на зер- новом сырье, на пряно-ароматическом (вкусо-ароматическом) раститель- ном сырье, на ароматизаторах, ферментированные (напитки брожения), на- питки специального назначения и искусственно минерализованные воды. В зависимости от степени насыщения диоксидом углерода различают силь- ногазированные (больше 0,4% мае. СО2), среднегазированные (0,3-0,4% мае. СО2), слабогазированные (0,2-0,3% мае. СО2) и негазированные на- питки. По способу обработки напитки подразделяют на непастеризован- ные, пастеризованные, с консервантами или без применения консервантов, холодного, горячего и асептического фасования. Внешний вид жидких напитков и концентратов безалкогольных напит- ков должен быть следующим: Прозрачные — прозрачная жидкость без осадка и посторонних включений; допускается незначительная опалесценция, которая обусловлена особенно- стями исходного сырья. Замутненные — непрозрачная жидкость, допускается наличие осадка, частиц и взвесей, характерных для сырья, без посторонних включений, ко- торые несвойственны продукту. Концентраты напитков - однородный, бесцветный или равномерно окрашенный сыпучий порошок, пилюли, гранулы разного размера, увлаж- ненная или пастообразная масса, вязкая жидкость. Для безалкогольных напитков установлен предельно допустимый уро- вень содержания этилового спирта. Он составляет: для тех напитков, кото- рые изготовлены с использованием пряно-ароматического растительного сырья, виноматериалов и спиртованных соков, а также ферментированных напитков — не более 1,2% мае., а для остальных — не более 0,5% мае. Для каждого напитка составляется рецептура, где указываются органо- лептические и физико-химические показатели, пищевая и энергетическая
Технология пищевых продуктов 173 ценность, а также требования к стойкости, которые обусловлены особенно- стями сырья, технологии и условиями розлива. К безалкогольным напиткам предъявляются также дополни тельные тре- бования относительно содержания микроорганизмов и токсических элемен- тов, которые не должны превышать норм, утвержденных Министерством здравоохранения Украины. По классификационным признакам безалкогольных напитков их можно разделить на три типа: напитки купажирования, напитки брожения (фер- ментированные напитки) и воды. Первый тип характеризуется общим технологическим признаком — при- готовление сводится к искусственному смешению всех ингредиентов, зало- женных в рецептуру. Такие напитки наиболее распространены, благодаря простой технологии и отсутствию сложных биотехнологических процессов. Характерным признаком второго типа напитков является присутствие технологической стадии сбраживания, благодаря которой сусло под дейст- вием микроорганизмов биотрансформируется в готовый напиток или его основу. Несмотря на то, что такие безалкогольные напитки менее распрост- ранены, будущее безусловно за ними. Основанием для такого утверждения является то, что напитки брожения содержат в своем составе широкий спектр биологически активных веществ как исходного растительного сырья, так и образованных в процессе брожения. К третьему типу относятся воды (газированные и негазированные) при- родные и искусственно минерализованные. Если в процессе технологической обработки в воду дополнительно вносят определенные ингредиенты с целью образования тех или иных ароматических и(или) вкусовых особенностей, такой продукт необходимо отнести к напиткам купажирования. В Украине наиболее распространенными среди безалкогольных напитков являются газированные напитки купажирования. Их технология предусмат- ривает подготовку питьевой воды, приготовление сахарного сиропа (или раствора заменителей сахара) и других ингредиентов (кислот, ароматичес- ких веществ, красителей и т. д.) и смешивание в пропорциях, предусмотрен- ных рецептурой. Характерная особенность таких напитков — искусствен- ное насыщение диоксидом углерода, который создает освежающий эффект и является консервирующим фактором при хранении. Консервирующее действие диоксида углерода заключается в снижении pH и непосредствен- ном бактерицидном воздействии на микроорганизмы. Газированные безалкогольные напитки наиболее полно проявляют свои освежающие и вкусовые качества при температуре употребления, которая составляет 10...12° С. Наиболее распространенными отечественными безалкогольными газиро- ванными напитками купажирования являются «Лимонад», «Ситро», напитки
174 Раздел 7 серии «Росинка». «Оболонь». - Премьера» и др\ гие. К сожалению, боль иншегно современных 1 азпрованиых наишков и.я отав, ншае i ся на основе искусственных ароматизаторов. что значительно понижает их биологичес- кую ценность н создает определенный риск для здоровья населения. В последнее время быстрыми темпами растет выпуск питьевых природ- ных минеральных вод как iазированных. так и негазированных. Значитель- ную часть занимают воды лечебно-профилактического направления. Среди наиболее распространенных следует выделить «Миргородскую», «Труска- вецкую», «Лужанскую» и др. Сухие напитки распространены в Украине в меньшей степени. В по- следнее время наблюдается тенденция к снижению доли «искусственных» (содержат бикарбонат натрия) и увеличению «неискусственных» напит- ков. Из таких наиболее распространены напи тки, которые при растворении имитируют чай или различные фруктовые и овощные соки. Среди безалкогольных напитков брожения наиболее распространенным является хлебный квас. Производство хлебного кваса сосредоточено глав- ным образом в больших городах. По причине низкого срока хранения (2 су- ток) производство хлебного кваса, фасованного в потребительскую тару, в Украине практически отсутствует. Следует отметить, что газированный безалкогольный напиток под названием «Квас» ничего общего с хлебным квасом, который является напи тком брожения, не имеет. Кроме того, назы- вать газированный напиток купажирования квасом является нарушением Государственного стандарта ГОСТ 2368-94. § 7.2. Технология сухих безалкогольных напитков В связи с простотой и удобством применения порошкообразных смесей для производства безалкогольных напитков их выпуск за границей состав- ляет около 15% общего объема производства таких напитков. Ведущей стра- ной по производству порошкообразных смесей для производства напит- ков является США, где производят около половины объема мировой продукции. Порошкообразные смеси для напитков готовят на основе порошкооб- разных концентратов из целых фруктов, ягод и выжимок из них, получен- ных с применением различных видов тепловой и сублимационной сушки с последующим измельчением. Готовые порошкообразные смеси фасуют в многослойные пакеты со сроком хранения до 2-х лет. Одним из актуальных направлений является производство порошкооб- разных смесей для безалкогольных напитков, обогащенных биологически активными веществами, которые улучшают самочувствие и способствуют
Технология пищевых продуктов 175 профилактике заболеваний. Это экстрах пи лекаре гвеиных растении. ши русовых кулыур, зародыши злаковых культур, пролукчы пчеловодства. ви- тамины. ферменты, органические' кислоты и др. ККЗ «Росинка» выпускает сухие смеси для напитков «Барбарисовый». «Золотая рыбка», «Чебурашка». «Розовый». «Холодок» и др. Рецептуры некоторых сухих смесей для напитков «Барбарисовый». На 1000 кг шипучего напитка (в кг): сахара 738,87; кислоты винной - 135,6; натрия двууглекислого — 111,2; красителя сафло- рового — 0,4; красного пли тартразина — 0,05. В смесь добавляют 10 дм3 не- сении и « Барбарисовая ». «Розовый». На 1000 кг нешипучего напитка (в кг): сахара 961,58: кислоты лимонной — 25,13; масла розового — 0,02; ванилина — 0,18; краси- теля сафлорового, красного - 0,2; чайно-свекольного красителя 0,2. В смесь добавляют 0,56 дм* спирта. «Холодок». На 1000 кг нешинучего напитка (в кг): сахара - 961,58; кис- лоты лимонной - 25,13; масла мятного — до 0,04; красителя сафлорового, желтого — 0,05 или тартразина — 0,025. В смесь добавляют 0,4 дм3 спирта. Для получения сухих напитков используют сахар-песок рафинирован- ный (кристаллы 0,14-0,49 мм) и через просеивающе-дозирующий агрегат подают в смеситель. После этого добавляют лимонную или винную кисло- ту, натрий двууглекислый, красители. При введении в смесь эссенции влажность сырья увеличивается и проис- ходит быстрая реакция между кислотой и натрием двууглекислым, что может ухудшить физико-химические показатели напитка. Чтобы это предотвра- тить, 1/5 часть сахара предварительно ароматизируют эссенцией и потом добавляют в общую смесь. В смесителе сухой напиток анализируют и определяют плотность, кислот- ность и другие физико-химические показатели. Смесь направляют в бун- кер автомата для фасования и фасуют в пакетики из ламинированной бумаги (ТУ 28 УССР 188-78) или полиэтиленовые пленки нестабилизированной марки по ГОСТ 10354-82. Среднее допустимое отклонение от массы нетто 20 пакетиков не долж- но превышать ±6%. Упакованную продукцию транспортером подают на ме- сто укладывания в тару. При растворении одной порции (16 г) порошка во- дой в объеме 200 см3 напитки приобретают свойства, которые указаны в табл. 7.1. Технологическая схема производства сухих безалкогольных напитков включает такое оборудование; выбрасыватель мешка, просеиватель, подъем- ник, машина тестомесильная, автомат фасовочный, транспортер, стол упако- вочный.
176 Раздел 7 1 аб.тиа 7 Основные показатели растворенных напитков ! Кислотность, '7" ' Напит- ки Массовая доля СР,% см* 1 и. NaOH на 100 см' напитка Цвет Вкус Арома 1 «Бар- бари- совый* 7.6 3.5 От светло-крас- ного до красного или желтого Кисло- сладкий Барбари- совый «Розо- вый» 7,6 2,6 От светло-розо- вою до розового Кисло- сладкий Розовый «Холо- док» 7,6 2,6 От светло-зеле- ного до зеленого Кисло- сладкий Мяч н ы й Порошкообразные безалкогольные напитки имеют преимущества перед жидкими: • меньшая масса (на 1 дм' напитка необходимо 100...120 г порошка) со кращает транспортные затраты, особенно при перевозке на далекие рассто- яния, требует незначительных производственных и складских площадей: • простой способ производства уменьшает объемы капиталовложений: • удобная упаковка упрощает их использование в домашних условиях, в экспедициях, при полевых работах и т. д. Производство порошкообразных смесей может быть осуществлено по др\ - гой технологической схеме. Так, на Мишковицком спиртовом заводе внедрен выпуск порошкообразных смесей для безалкогольных напитков на основе переработки растительного сырья. Такая схема предусматривает примене- ние следующего оборудования: мерники, сборники для сока, сборники для концентрата, вакуум-выпарной аппарат, реактор для упаренной вакуум-сме- си, барометрический конденсатор, барометрический сборник, вакуум-насос, напорные сборники концентратов, агломератор, сушилка, дезинтегратор, просеиватель, смеситель, герметизированные контейнеры, бункер для по- рошка, фасовочный автомат, автомат для запечатывания коробов, центро- бежные и шестеренчатые насосы. Рассмотрим принципиальную технологию тонизирующего напитка «Вал- дай». Напиток «Валдай» рекомендован людям, которые подвергаются систе- матическому воздействию вредных факторов, и предназначен для употребле- ния в качестве лечебно-профилактического. В рецептуру порошкообразной смеси входят сахар-песок, безводные яблочная, винная и лимонная кисло- ты, концентрированный яблочный сок, а также продукты пчеловодства, растительные экстракты, натуральный краситель, сафлоровый краситель, апельсиновая и банановая эссенции.
Технология пищевых продуктов 177 Схема производства порошкообразной смеси для нашпка «Валдай* вклю- чает приготовление расти юльных экстрактов. копией [рированного яблочного сока, продукт пчеловодства, получение концентрированных полуфабрикатов, агломерирование, сушку и ароматизацию, фасование, упаковку и маркировку. Для приготовления экстракта из расти тельного сырья в качестве экстра- гента используют водно-ферментный раствор с вытяжкой из ферментного препарата. Водно-ферментный раствор через теплообменник подают в диф- фузор для проведения ферментативного гидролиза. Водно-спиртовую экс- тракцию осуществляют в зависимости от продолжительности действия фер- ментного препарата на сырье. Концентрированный яблочный сок получают по такой технологии: мы- тье плодов, сортировка, измельчение яблок, выделение сока-самотека. Пас- теризуют яблочный сок при температуре 63...65° С с выдержкой 15 мин; 85...87° С - с выдержкой 16 с; 95...97° С - без выдержки. Перед сгущением, которое проводят в вакуум-аппаратах разной конструк- ции до 67...70°(> мае., пастеризованный яблочный сок фильтруют. Полуфаб- рикаты получают путем сгущения растительного экстракта с концентриро- ванным яблочным соком. Перед агломерированием сахара-нсска со смесью жидких компонентов их предварительно смешивают в соотношениях, опре- деленных расчетным путем. Смесь жидких компонентов состоит из концент- рированного полуфабриката, продуктов пчеловодства и красителя. Сушку агломерата проводят в кипящем слое при температуре 50° С до влажности 2%. Полученные гранулы многократно измельчают на дезинте- граторах до однородного по структуре порошка, потом через промежуточ- ный сборник направляют в смеситель для купажирования с сухими компо- нентами и ароматизаторами. Известны также криогенные технологии получения продуктов раститель- ного происхождения в виде порошкообразных концентратов. Эти технологии полностью исключают тепловую обработку продукта и основаны на примене- нии жидкого азота в качестве источника низких температур и инертной среды на всех стадиях переработки сырья. Плодово-ягодные порошкообразные кон- центраты, полученные по криогенным технологиям, полностью сохраняют би- ологически активные вещества, которые содержатся в исходных материалах. В технологическую линию, которая реализует возможности криогенной технологии, включены процессы; быстрое замораживание предварительно измельченных фруктов в жидком азоте, сублимационная сушка с примене- нием в качестве холодоагента жидкого азота и криогенное измельчение ма- териала с применением жидкого азота. Существующие способы измельчения сырья до высокой степени дисперс- ности в атмосфере воздуха приводят к интенсивному окислению и сниже- нию качества готового продукта (потере биологически активных веществ). Л- 8-913
178 Раздел 7 С пособ криогенно] о измельчения сублимированных фруктов, овощей и ягод позволяет увеличить удельную площадь порошка, получи ть более тон- кий помол, избежать окисления сырья, предупредить агрегацию. Готовый продукт длительное время находится в порошкообразном состоянии и со- храняет высокое качество. Плодово-ягодные криопорошки могут быть использованы в качестве ос- новы для приготовления порошкообразных смесей для безалкогольных на- питков. В целом, порошкообразные смеси для безалкогольных напитков должны удовлетворять таким требованиям: быстро растворяться в холодной воде, легко увлажняться, частицы порошков не должны ощущаться при употреб- лении восстановленных напитков. Оптимальный размер частиц сублими- рованных порошков из целых фруктов и овощей - не более 50 мкм. Характеристика некоторых криопорошков приведена в табл. 7.2. Таблица 7.2 Основные показатели криопорошков Криопорошок Относитель- ная скорость растворения при 20° С в течение 30 с, % Содержание в 100 г порошка, г Общего сахара . .... 1 к Белка 1 J Органичес- ких кислот (по яблочной 1 кислоте) Прото- пектина Общего пектина Клетчатки Яблочный: Сорт «Антоновка» Сорт «Боровинка» Сорт «Семиренко» 93,1 93,4 95,1 79,2 67,0 79,3 3,6 3,9 4,3 4,4 4,5 1,8 2,4 4,8 3,1 4,0 4,0 Лимонный с цедрой 71,3 27,1 6,8 21,1 8,8 12,2 8,9 На основе использования криопорошков разработаны порошкообразные смеси для безалкогольных напитков «Банановый», «Харьковский», «Гру- шевый морс», «Дружба», «Лесная красавица», витаминизированных напит- ков для детей «Золушка», «Снеговик», а также фруктово-ягодных напит- ков для спортсменов «Лесовичок», «Клубничка», «Арктика», «Лимонный морс», «Солнышко», «Томатный», «БАВ», «БИО-ВИТ», «БИО-ТОН».
Технология пищевых продуктов 179 § 7.3. Минеральные воды К минеральным относят такие воды, которые в своем составе1 содержат более 1 г/дм* минеральных солей в растворенном состоянии или менее 0,25 г/дм1 газообразных продуктов. У’потребляются в основном минеральные столовые воды, хотя можно готовить и искусственные воды, которые харак- теризуются процессом растворения в питьевой воде соответствующих ми- неральных солей. Природные минеральные воды представляют собой водный раствор физиологически активных солей и некоторых газов (диоксида углерода, се- роводорода и др.), которые образовались под землей. В зависимости от минерализации, наличия специфических биологически активных компонентов и применения при непосредственном употреблении или при производстве безалкогольных напитков, минеральные воды разде- ляют на природные столовые, лечебно-столовые и лечебно-столовые сме- шанного типа. К природным столовым минеральным водам относятся воды с минерализацией менее 1,0 г/дм1, в составе которых не содержатся микро- компоненты, имеющие лечебное действие. К минерально-столовым минеральным водам относятся воды с мине- рализацией от 1,0 до 15,0 г/дм3 таких групп: гидрокарбонатно-натриевые, гидрокарбонатно-хлоридные, хлоридно-гидрокарбонатные натриевые. К этой группе относят также соответствующие минеральные воды с низшей мине- рализацией при минимальном содержании, в мг/дм3; железа - - 10,0; мышья- ка — 0,7...1,5; ортоборной кислоты — 35,0; брома — 25,0; метакремниевой кислоты — 50,0; йода — 5,0; органических веществ (в расчете на углерод) — 8...30,0. Лечебно-столовые минеральные воды смешанного состава получают путем купажирования в определенном соотношении природных вод разной минерализации. Такие воды применяются в качестве лечебных по назначению врача и как столовые напитки несистематично. Природные столовые воды делятся на такие группы: гидрокарбонатные кальциевые, гидрокарбонатные натриевые, гидрокарбонатные сложного ка- тионного состава, гидрокарбонатно-сульфатные, сульфатно-гидрокарбо- натные сложного катионного состава и другие. Лечебно-столовые воды бывают следующих групп: гидрокарбонатные натриевые, гидрокарбонатные различного катионного состава с повышенным содержанием органических веществ, борные, хлоридно-сульфатные, хло- ридно-натриевые и другие. Лечебно-профилактические воды смешанного состава представлены та- кими группами: хлоридные натриевые и хлоридные кальциево-натриевые. 12*
180 Раздел 7 Но типам выделяюия воды углекислые, сульфидные, железноiые, мы- шьяковистые. бромные, йодистые, радоновые, борные, с повышенной кон центрацией кремниевой кислоты и с высоким содержанием органических веществ тина «Нафтуси». Сегодня 220 наименований минеральных вод Украины разливается в разную тару и предлагается потреби гелю торговыми предприятиями. К ним относятся, в основном, лечебно-столовые и столовые воды. Всего в Украине эксплуатируется 84 месторождения, в том числе в За- карпатье — 21. Наиболее перспективным регионом считают Карпатскую гидрогеологическую зону и Прикарпатский артезианский бассейн. Углекислые гидрокарбонатиые нат риевые лечебные воды «Поляна Ква- сова» и «Поляна Купель» имеют широкий спектр лечебного действия и при- меняются для лечения заболеваний органов пищеварения, при нарушении обмена веществ и для лечения верхних дыхательных путей. Такие минеральные компоненты воды, как гидрокарбонаты, сульфаты, хлориды, кальций, магний, натрий, калий и йод улучшают обмен веществ, стимулируют деятельность желудочно-кишечного тракта, очищают печень, активизируют работу почек. С целью повышения пищевой ценности и усиления профилактического действия минеральных вод предложена рецептура и технология безалкоголь- ного напитка «Ширинская витаминизированная лечебно-столовая». Все типы минеральных вод перед разливом в бутылки или другую гигиени- чески чистую посуду подвергаются фильтрованию, обработке ультрафио- летовыми лучами, насыщению диоксидом углерода. Разлив минеральной воды в бутылки проводится с таким расчетом, что- бы среднее наполнение 10 бутылок соответствовало ее номинальной вмес- тимости с отклонением ±3%. Наполненные водой бутылки герметически закупоривают кронен-пробками и подвергают бракеражу, который предус- матривает проверку прозрачности воды, отсутствия в ней посторонних примесей, чистоты внутренней и внешней поверхности, полноты заполне- ния и герметичности их закупоривания. По результатам медицинских ис- следований ПЭТ-бутылки не влияют на качество минеральной воды. В минеральных водах предельная массовая концентрация основных компонентов ограничивается содержанием, которое указано в табл. 7.3. Массовая доля диоксида в минеральных водах, разлитых в стеклянные или другие экологически чистые бутылки, должна быть не менее 0,3% для всех групп вод, а для железистых — 0,4%. На каждую бутылку с минеральной водой должна наклеиваться специ- ально оформленная этикетка с указанием названия, местонахождения и то- варного знака предприятия; названия воды и ее группы; минерализации, г/дм3; химического состава, г/дм3 (для лечебно-столовых); назначения
Технология пищевых продуктов 181 воды (лечебно-столовая, природно-столовая). Для лечебно-столовых мине- ральных вод на этикетках указывается лечебно профилактическое прими нение, рекомендации но хранению, обозначение стандарта. Таблица /.3 Предельная массовая концентрация отдельных компонентов Название компонентов Содержание, мг/дм', не более В лечебно-столовых водах и водах смешанного состава В природных столовых водах Нитраты (по NO’ ) 50,0 50.0 Нитриты (по NOJ ) 2,0 2,0 Мышьяк 1.5 0,05 Свинец 0.1 0,1 Цинк 5,0 5,0 Селен 0,05 0,05 Кадмий 0,01 0,01 Ванадий 0,4 0,4 Ртуть 0,02 0,005 Хром 0,5 0,5 Стронций 25,0 7,0 Фтор 10,0 1,5 Уран 1,8 (23,8 Бк/дм') 1,8 (23,8 Бк/дм:|) Радий 5,2 • 10 7 (18,5 Бк/дм3) 5,2 • 10 ' (18,5 Бк/дм’) Фенолы 0,1 0,001 Другие органические вещества (в перерасчете на углерод, С орг.) 30,0 8,0 В основном, все типы минеральных вод хранят в затемненных, защищен- ных от влаги помещениях при температуре от 5 до 20° С в течение одного года; железистые минеральные воды — 4 месяца; «Збручанскую», «Ново- збручанскую», «Жемчужину Подолья», «Товтры», «Шкло» — 6 месяцев со дня разлива. Бутылки с минеральными водами, закупоренные кронен-пробками с прок- ладками из полимерных материалов, хранят в горизонтальном положении.
182 Раздел 7 § 7.4. Технология напитков как продуктов брожения Технология напитков брожения на основе использования концентратов расти тельного сырья, чиоых культур дрожжей и мо.ючнокислых бактерии предусматривает производство грех групп пани гков и сое гонт из следующих основных технологических стадий: приготовление сусла, приготовление сахарного сиропа, приготовление производственных культур микроорга- низмов, сбраживание сусла, обработка сброженного сусла, купажирование напитка. Приготовление сахарного сиропа сводится к растворению сахара-песка в подготовленной воде и кипячению образованного раствора. Эта сталия практически не отличается от аналогичной в технологии безалкогольных напитков купажирования. Сахарный сироп используют при приготовлении основного сусла, питательной среды для культивирования микроорганизмов и купажирования готового напитка. Сусло готовят из определенных концентратов в две стадии. На первой ста- дии подготавливают предварительно разбавленное (концентрированное) сус- ло с концентрацией сухих веществ 35...45%. Такое сусло пастеризуют с целью предотвращения развития посторонней микрофлоры. После охлаждения из концентрированного сусла готовят основное сусло путем добавления рассчи- танного количества питьевой! волы и других ингредиентов согласно рецептурам. Произволетвенные культуры дрожжей и молочнокислых бактерий полу- чают путем их постадийного пересева и последующей стадии. Процесс осуще- ствляют в три этапа: в лаборатории, в отделении чистых культур цеха и на производстве. Для поддержания жизнеспособности культур и обеспечения необходимого количества их биомассы в производственных условиях исполь- зуют отъемно-доливной способ. Он состоит в регулярном пополнении ап- паратов чистых культур с определенным остатком культуральной жидкости необходимым количеством стерильного сусла. После накопления биомас- сы производственные культуры передают на сбраживание основного сусла, оставляя необходимое количество культуральной жидкости для следующего цикла. Производственные культуры дрожжей и молочнокислых бактерий можно использовать как отдельно, так и в виде комбинированной закваски. Стадия сбраживания основного сусла является главной технологической стадией в производстве напитков брожения. При сбраживании, благодаря действию ферментативного комплекса культур микроорганизмов, происхо- дит биотрасформация составных сусла с образованием продуктов метаболиз- ма, обуславливающих органолептические особенности ферментированных напитков. Сбраживание сусла контролируют по уменьшению содержания сухих ве- ществ и возрастанию общей кислотности; останавливают его путем охлаждения
Технология пищевых продуктов 183 до температуры 4...6’ С. В резулыаiе охлаждения бродильная onepi ня куль- тур микроорганизмов снижается и они оседаю!. образуя плотный осадок. После удаления осадка культу]) микроорганизмов сброженное сусло ку- пажируют сахарным сиропом и(или) другими ши редиентами согласно ре- цептурам. Такие напитки относят к первой группе напитков брожения. Они содер- жат значительное остаточное количество микроорганизмов и непригодны для длительного хранения. Гарантийный срок их хранения сос тавляет 2 су- ток при температуре нс выше 12° С. Их разлив осуществляют в термоизо- лированные цистерны и реализуют в течение указанного срока. Для получения напитков брожения второй группы после удаления осадка в сброженное сусло добавляют осветлители и осуществляют дополнительное удаление культур микроорганизмов. Э та операция позволяет увеличить срок хранения напитков до десяти суток и обеспечить возможность их разлива в кэги. Третья группа напитков брожения представлена напитками бутылочно- го разлива со сроком хранения нс менее 30 суток. Их производство основа- но на фильтровании осветленных напитков при помощи фильтров с намыв- ным слоем и полном уничтожении микроорганизмов путем использования тепловой обработки или обеспложивающего фильтрования. На рис. 7.3 представлена принципиальная технологическая схема про- изводства напитков брожения с использованием чистых культур дрожжей и молочнокислых бактерий. § 7.5. Технология хлебного кваса Напитки брожения являются одной из наиболее перспективных групп с точки зрения лечебно-профилактического влияния па организм человека. Их активное оздоровительное действие обусловлено наличием биологичес- ки активных веществ — как внесенных с натуральным растительным сырь- ем, так и образованных в процессе жизнедеятельности культур микроорга- низмов, а также присутствием в готовых напитках этих микроорганизмов. Самым известным представителем напитках этой группы является хлеб- ный квас. Это напиток темно-коричневого цвета с приятным вкусом и харак- терным ароматом ржаного хлеба. Напиток получают путем комбинированно- го неоконченного спиртового и молочнокислого брожения. В качестве основного сырья на большинстве предприятий используют концентрат квас- ного сусла (ККС), который производится специализированными за- водами и цехами в Украине, России, Белоруси и некоторых других го- сударствах.
184 Раздел < i';_ р mi: ! срП Hi 11Ц I' I 11 игре- диенть! за 13 >HIleii 1 риро BaiHlUl h e\-(\ V 11 ;ic i аризация bomu'H i риро ванного c\ (\ la 1 p И Г( i H 4 > u I III (' ' И I ( I f h' I 1ОЧ1ЮКИС. i bl X MIC. I BIX j lipinoiobji'Ihh ьо.моинированнап загвасьп ( )\. Ll/K.lCiill* (. ( )c;lu)i pencil 1 vpon L__: Г’о.ЗЯИВ в КОГИ К потребителю ( )CB(‘ I 1) 1 C lb К потребителю ! \ | ни .|])o;MM'I! Рис. 7.3. Принципиальная технологическая схема производства напитков брожения с использованием чистых культур дрожжей и молочнокислых бактерии
Технология пищевых продуктов_______________ ~ _£8э Cor.lacuo .кчйс гвующе.мх 1 ос\папе i bi иномv <• lan.iapi \ l\Ki представ лист собой rvcivio. вязка ю жидки и, к мно-1лр!1чнсв<)1(> цвиа. кисловав сладкую и немного горьковатую на вкус, с аромаюм ржанок; хлеба. 11рн рас- творении в воде донускаек я она.lecneniuiH и наличие единичных часиш хлебного сырья. Массовая доля сухих вещей в должна оьль 70,0 ”0.2'... а кислотность 16.0... 10.0 см раса вора Х'аОН концентрацией 1.0 моль дм продукта. Для нриготовления хлебного кваса, кроме концентрата квасного сусла, используют также сахар в виде белого сахарного сиропа, питьевую воду, ком бинированную закваску из культур дрожжей и молочнокислых бакюрий. Технология хлебного кваса состоит из таких основных стадий: при!о товление белого сахарного сиропа, 11pi11 оiов.icinie сусла, lipin отопление за - кваски культур микроорганизмов, сбраживание сусла, купажирование кваса. Белый сахарный (троп готовят по технологии. принятой в производи ве газированных безалкогольных напи тков. 1 отовый сироп используют при приготовлении квасного сусла и купажировании кваса. Квасное сусло готовят путем растворения в воде рассчитанного количе ства концентрата квасного сусла и бе.юго сахарною ( ирона. Приготовление квасного сусла, его сбраживание и купажирование кваса целесообразно проводить в одном аппарате (цилиндро-коническом или бро- дильно-купажном), что позволяет упростить и облегчи ть ведение технологи- ческого процесса, снизить потери основного сырья и образованного в про- цессе брожения диоксида углерода. Приготовление закваски культур микроорганизмов проводят в три эта- на — в лаборатории, в отделении чистых культур микроорганизмов и непо- средственно на производстве. Задача процесса заключается в накоплении необходимой для осуществления брожения биомассы дрожжей и молочно- кислых бактерий. Для приготовления закваски используют чистые культу- ры квасных дрожжей и молочнокислых бактерий. Для сбраживания сусла задают в размере 2...4% от его объема комбини- рованную закваску из чистых культур дрожжей и молочнокислых бактерий. Брожение ведут при оптимальной температуре 30’ С до снижения содержа- ния сухих веществ на 0,8... 1,0 г в 100 г сусла и достижения общей кислотно- сти 2,0...2.5 см’ раствора NaOH концентрацией 1 моль/дм’ на 100 см’ сусла. Останавливают процесс брожения путем охлаждения смела до температу- ры 2...7° С и его выдержки при этой температуре в спокойном состоянии 30...60 минут. Купажируют сброженное сусло после удаления осадка микро- организмов путем внесения белого сахарного сиропа до нормативного со- держания сухих веществ. Готовый квас разливают в автоцистерны, изотермические автоцистер- ны, бочки, кэги или бутылки. Для сохранения вкусовых и ароматических
186 Раздел 7 качественных показателей кваса и предотвращения потерь диоксида хтлеро да его разлив целесообразно проводить в изобарических условиях. Гаран- тийный срок хранения хлебного кваса составляет 2 суток при температуре, не превышающей 12° С. На отдельных передовых предприятиях Украины внедрено производст- во новых видов биологически активного кваса лечебно-профилактического назначения («Украинский», «Особенный», «Целебный»), химико-бактери- ологический состав которого адаптирован к физиологическим потребностям организма человека. Напитки разработаны сотрудниками Национального университе та пищевых технологий, Института микробиологии и вирусологии НАН Украины, Института геронтологии АМН Украины — В. Л. Прибыл ь- ским, В. А. Маринченко, В. С. Подгорским, Н. К. Коваленко, Ю. Г. Григоро- вым и др. Все эти сорта кваса предназначены для широких слоев населения, особенно для людей, испытавших вредное действие экологических факто- ров. В химический состав кваса «Целебный» дополнительно включены эле- ментарные антиоксиданты, которые тормозят процессы преждевременного старения; эти меры принимались с учетом существующих нарушений в пи- тании населения. В основу получения новых видов кваса положена технология хлебного кваса с использованием традиционного сырья. В технологии биологически активного кваса, кроме новых штаммов дрожжей, использованы специаль- ные штаммы молочнокислых бактерий, полученные из национальных кис- ломолочных продуктов регионов «Абхазского долголетия», которые имеют высокую антагонистическую активность в гнилостной и патогенной мик- рофлорах. Ценность новых видов кваса обусловлена содержанием широко- го спектра биологически активных веществ: легкоусваиваемых углеводов, аминокислот (в том числе незаменимых), органических кислот, витаминов группы В, РР, оптимальным составом микро- и макроэлементов. Результаты медико-биологических исследований, проведенных в клини- ческих условиях, свидетельствуют о значительном оздоровительном эф- фекте новых видов кваса, который проявляется в нормализации обмена ве- ществ, улучшении деятельности пищевого тракта, санации микрофлоры кишечника и активации его перистальтики, что в целом положительно вли- яет на общее состояние здоровья человека. Кроме медико-биологических достоинств, новые виды кваса, по сравнению с обычным хлебным квасом, имеют ряд технологических преимуществ: со- кращение длительности брожения, увеличение мощности квасного цеха на 30% без дополнительных капиталовложений, оптимизация процесса при- готовления комбинированной закваски с увеличением срока ее использо- вания до шести месяцев.
Технология пищевых продуктов 187 Аппаратурно-технологическая схема приготовления хлебного кваса Ниже приведена рациональная анпаратурно- техно.югическая схема приго- товления хлебного кваса на основе использования концентрата квасном) сус- ла (ККС), сахара и закваски из чис тых культур дрожжей и молочнокислых бактерий. По этой схеме (см. рис. 7.4) ККС поступает на завод в автоцистернах 1 и передается насосом 2 через мерник 3 в сборник 4 для хранения. При по- ступлении ККС в бочках их устанавливают иа подлой, ополаскивают горя- чей водой и концентрат насосом 7 перекачивают через мерник 3 в сборник 4. Сахар поступает на предприятие в мешках 15. На поддонах 16 мешки с сахаром автопогрузчиками 19 перевозят для хранения на склад. При пос тупле- нии жидкого сахара в автоцистернах 10 его насосом 11 через теплообмен- ник 12 и мерник 13 подают в сборник 14, оборудованный бактерицидными лампами. При поступлении в производство сахар взвешивают на весах 17, норией 18 загружают в бункер 19 и полают в сироповарочный аппарат 20, в кото- рый предварительно вносят рассчитанное количество воды. Готовый сахар- ный сироп насосом перекачивают через фильтр 21 и теплообменник 23 в сборник 14. Технологическую воду подают через промежуточный сборник 29 в пе- сочный фильтр 30 и через сборник 31 направляют на керамические фильт- ры 39 для фильтрования. Отфильтрованная вода поступает в сборник 40. Для приготовления квасного сусла ККС насосом 2 перекачивают через мерник 3 в сборник 4, там его разбавляют горячей водой и пастеризуют. Па- стеризованный ККС с помощью насоса 6 через теплообменник 9 поступает в бродильно-купажный аппарат 38, куда со сборника 14 подают рассчитан- ное количество сахарного сиропа, со сборника 34 — воду, а с аппарата 27 — закваску чистых культур дрожжей и молочнокислых бактерий. Чистую культуру дрожжей готовят в аппаратах чистых культур 25 и 26, а чистую культуру молочнокислых бактерий — в аппаратах 35 и 36. Затем чистые культуры дрожжей и молочнокислых бактерий перекачивают в ап- парат 38. Сброженное в бродильно-купажном аппарате 38 квасное сусло охлаж- дают, удаляют осадок микроорганизмов и купажируют рассчитанным ко- личеством сахарного сиропа.
188 Раздел 7
Технология пищевых продуктов 189 § 7.6. Приготовление безалкогольных напитков на основе хлебного сырья Промышленность выпускает безалкогольные напитки на основе хлебного сырья бутылочного разлива. Из таких напитков наиболее распространены «Российский», «Московский», «Медовый», «Богатырский» и некоторые дру- гие. Технология их приготовления практически одинакова и отличается только некоторыми рецептурными особенностями и разными соотношениями компо- нентов сырья. Следует отметить, что такие напитки нельзя назвать квасом, по- скольку их технология предусматривает стадию забраживания сусла, а также по содержанию биологически активных веществ они значительно беднее. Такие напитки готовят на основе концентрата квасного сусла или из со- ответствующих концентратов. Второй способ имеет преимущество, посколь- ку он проще, а продукция, приготовленная этим способом, обладает более стабильным качеством. Технология напитков бутылочного разлива на основе хлебного сырья включает следующие стадии: приготовление сахарного и купажного сиро- пов, колера, насыщение воды или напитка диоксидом углерода, разлив в бу- тылки, закупоривание и наклеивание этикеток. Приготовление купажного сиропа. Купажный сироп готовят в такой последовательности: разведение концентрата квасного сусла холодной водой в соотношении 1 : 2, отстаивание полученного сусла в течение 10...12 часов, декантация и фильтрование, приготовление раствора лимонной (для «Мос- ковского» — молочной) кислоты, купажирование. Компоненты купажного сиропа вносят в купажный аппарат при перемешивании в такой последова- тельности: разведенный концентрат квасного сусла, сахарный сироп, раствор кислоты. После тщательного перемешивания купажный сироп фильтруют и охлаждают до температуры не выше 10° С. Приготовление купажного сиропа из соответствующих концентратов сво- дится к разведению их водой, фильтрованию и охлаждению до 10° С. В купаж напитков из хлебного сырья согласно рецептурам добавляют мед, хрен, настой мяты, тмин, аскорбиновую кислоту и другие ингредиенты. Кро- ме ржи и ржаного солода, для приготовления некоторых напитков приме- няют другое зерновое сырье. Основой купажного сиропа напитка «Богатырский» является солодово-ку- курузный экстракт, напитка «Рижский солодовый» солодовый экстракт и уваренное первое неохмеленное пивное сусло. Особенность использования солодового экстракта заключается в том, что его подвергают предварительной обработке с целью коагуляции белков и более глубокого гидролиза декстринов. Пастеризация напитков из хлебного сырья. Для повышения биологи- ческой стойкости напитки пастеризуют одним из способов: пастеризация
190 Раздел 7 купажного сиропа или ютового напи тка в потоке и пастеризация напитка, раз. lit ни о в о\' ты.1ки. I lac юризацию пани тка, раз. иггого в бу i ылкп. осущес твляют в таком ре- жиме: Температура/ С 40 60 65... 70 70 60 40 30 15 12 Продолжительность, мин I вариант 7 7 4 i 7 7 7 6 II вариант б 6 24 6 6 6 6 При пастеризации напитка в потоке для предупреждения повторного ин- фицирования напитка необходимо обеспечить надлежащую микробиоло- гическую чистоту при разливе. § 7.7. Идентификация и экспертиза безалкогольных напитков Цвет, вкусовые и ароматические свойства безалкогольных напитков долж- ны соответствовать характерным признакам, которые присущи исходному сырью и установлены рецептурой для каждого типа напитков. Анализ сырья, которое используется для приготовления безалкоголь- ных напитков, осуществляется по органолептическим, физико-химическим и технологическим показателям согласно требованиям нормативно-техни- ческой документации к каждой партии, которая поступает на предприятие. Контроль промежуточных продуктов производства безалкогольных на- питков, кваса, концентратов, экстрактов, товарных сиропов, сухих напит- ков и искусственно минерализованных вод проводится в каждой приготов- ленной партии, в соответствии с методами технико-химического контроля, описанными в действующих стандартах. Контроль технологических параметров производства безалкогольных на- питков осуществляется с использованием общепринятых методов измерения. Перед разливом безалкогольных напитков в бутылки или другую посу- ду определяется внешний вид, прозрачность, цвет, вкус, аромат, массовая доля сухих веществ, кислотность в каждой партии купажа. В квасе перед разливом проводится анализ массовой доли сухих веществ, кислотности, массовой доли спирта в каждой приготовленной партии. В ку- пажном сиропе для безалкогольных напитков из зернового сырья контро- лируется массовая доля сухих веществ, кислотность купажа и доза купажа на бутылку. В каждой приготовленной партии искусственно минерализо- ванных вод определяется цвет, вкус, аромат, прозрачность и содержание со- лей. Готовые безалкогольные напитки контролируются в соответствии с показателями, которые заложены рецептурой, и с стандартами на них.
Технология пищевых продуктов 191 Основными органолептическими показателями качества иловых безал- когольных напитков, согласно стандартам, являются: • внешний вид: • прозрачность; • цвет; • аромат; • вкус. В безалкогольной промышленности рекомендуются следующие критерии органолептической оценки минеральных вод и безалкогольных напитков: 1. Цвет — бесцветный, светло-желтый, желтый, темно-желтый, светло-ко- ричневый, коричневый, темно-коричневый, желто-зеленый, светло-зеленый, зеленый, темно-зеленый, розовый, ярко-розовый, красный, темно-красный, рубиновый, темно-рубиновый, малиновый, свекольный, голубой, бирюзо- вый, синий, светло-синий, темно-синий. 2. Аромат — округленный, сильный, слабый, нехарактерный, характер- ный, невыразительный, чистый, с ведущим оттенком, пикантный, пряный, навязчивый, легкий, посторонний, осмоленный, свойственный определенным фруктам, ягодам, травам и другому сырью, дрожжевой, сивушный. 3. Вкус — с горчинкой, кисло-сладкий, солоноватый, чистый, полный, гармоничный, ярко выраженный, слабо выраженный, пустой без вкуса, ха- рактерный, округленный, свойственный определенным ягодам, фруктам, пло- дам, травам и другому сырью, солодовый, медовый, пряный с карамельным тоном, с металлическим тоном, пикантный, солоновато-сладкий, неприят- но послевкусовой. 4. Прозрачность — прозрачный, с блеском, сильноопалесцентный, мут- ный, без взвесей, с осадком. Внешний вид безалкогольных напитков в бутылках и банках вместитель- ностью не более 1000 см3 определяют визуально в соответствии с требова- ниями нормативно-технической документации на готовую продукцию. Да- ется оценка и правильности наклейки этикеток, деформации, разрывам этикетки и чистоте бутылки. Прозрачной жидкость следует считать тогда, когда нет посторонних при- месей. Допускается легкая опалесценция, обусловленная особенностями использованного сырья. К замутненным безалкогольным напиткам относится непрозрачная жидкость, в которой допускается содержание взвесей или осадка веществ (без зерновых частиц и посторонних включений, несвойственных продук- ту). Товарные сиропы, экстракты и концентраты по внешнему виду долж- ны отвечать требованиям стандартов на них. Прозрачные сиропы, экстракты и концентраты — это прозрачные теку- чие жидкости без осадка, помутнений и посторонних частиц. Допускается
192 Раздел 7 легкая опалесценция, обусловленная особенностями использованного сы рья. Непрозрачными являются непрозрачные текучие жидкости, в которых допускаются взвеси или осадок плодовой мякоти (без зерновых частиц и посторонних включений, несвойственных продукту). Качество кваса регламентируется требованиями стандарта на безалко- гольные продукты брожения. Все виды кваса (хлебный, для окрошки и др.) относятся к непрозрачным напиткам, в которых при отстаивании образует' ся небольшой осадок из осевших дрожжей и частиц хлебопродуктов. Хлеб ный квас и биоквас имеют коричневый цвет, а квас для окрошки — более светлый цвет. Органолептические показатели кваса бутылочного разлива и напитков на зерновом сырье должны соответствовать требованиям стан- дартов на них. Органолептические показатели искусственно минерализованной воды должны также соответствовать требованиям стандартов на нее. Органолептические показатели сухих смесей для безалкогольных напит ков оцениваются после растворения порошков, которые должны полностью раствориться в течение двух минут в холодной воде. При растворении ши- пучих напитков должен активно выделяться диоксид углерода. Органолептические показатели безалкогольных напитков, товарных си- ропов, экстрактов, концентратов, сухих напитков обусловлены особеннос- тями используемого сырья, способами обработки и технологией. Все они должны отвечать требованиям и нормам, установленным для каждого напит- ка согласно рецептуре. Аромат и вкус безалкогольных напитков, товарных сиропов, экстрактов, концентратов и сухих напитков после их разбавления, искусственно мине- рализованных вод, кваса и напитков, приготовленных на зерновых культу- рах, определяются органолептически при температуре 10... 14° С. Оценива- ют соответствие аромата и вкуса требованиям нормативно-технической документации на готовую продукцию. Цвет, вкус и аромат напитков долж- ны отвечать цвету, вкусу и аромату исходного сырья. Хлебные квасы и другие напитки как продукты брожения имеют осве- жающий кисловатый вкус, выраженный аромат ржаного хлеба или другого сырья, которое использовалось для приготовления напитков. Вкус других напитков на основе зернового сырья должен быть кисловато-сладким с при- вкусом отдельных компонентов, предусмотренных рецептурой. Вкус искусственно минерализованных вод — солоноватый, при напол- нении бокала такой водой должен сильно и активно выделяться диоксид углерода. Объем безалкогольных напитков в бутылках и банках вместимо- стью не более 3000 см3 определяют при помощи мерного цилиндра после переливания содержания бутылки и банки на стекание жидкости в течение двух минут.
Технология пищевых продуктов 193 Органолептическую оценку качества безалкогольных напи тков и мине- ральных вод осуществляют но 25-бал.ibiioii системе по таким показателям: 1. Прозрачность, цвет, внешний вид - от 7 до 10 баллов. 2. Вкус и аромат — от 6 до 12 баллов. 3. Насыщенность СО, — от 2 до 6 баллов. В табл. 7.4 приводится памятка дегустатору для оценки качества безал- когольных напитков. Таблица 7.4 Памятка дегустатору Показа- тели ка- чества Оценка отлично хорошо удовлетвори- тельно неудовлетво- рительно 1. Цвет, внешний вид 7 5 4 1 2. Вкус, аромат 12 полный, ярко выра- женный, характер- ный для напитка 10 нормативный, характерный для напитка 8 неполный вкус, слабый аромат 6 плохо выра- женный вкус, несвойствен- ный аромат 3. Насы- щенность СО2 6 активное выделе- ние пузырьков, лег- кое покалывание на языке, длительное выделение СО2 5 активное, но в течение небольшого пе- риода, слабое по- калывание, пено- образование 4 непродолжи- тельное выде- ление СО2, слабый вкус СО2 3 не ощущают- ся никакие по- казатели Высшим баллом на прозрачность оцениваются напитки прозрачные с блеском, при отсутствии которого оценка напитка снижается на 5 баллов. Вкус и аромат оценивают высшим баллом (10) в том случае, когда напиток имеет характерный полный вкус и ярко выраженный аромат, свойственный данному напитку. Высшим баллом (6) по насыщенности СО2 оценивают напиток при бурном, густом и продолжительном выделении диоксида углеро- да после наполнения бокала. На языке при этом будет ощущаться легкое по- калывание. При бурном, но непродолжительном выделении диоксида угле- рода, оценку напитку снижают на 1 балл. По сумме баллов качество безалкогольных напитков оценивают так: «от- лично» — 23...25 баллов; «хорошо» — 19...22 балла; «удовлетворительно» — 15...18 баллов; «неудовлетворительно» — ниже 15 баллов. Качество кваса как продукта брожения оценивают дегустационным методом по 19-балльной шкале. При дегустации кваса анализируются вкус, аромат, цвет, внешний
194 Раздел 7 вид. резкость. Квас отличного качества имеет оценку 19... 17 баллов: хоро того качества 16...14 баллов: удовлетворительного качества - 13... 10 бал лов: неудовлетворительного качества - ниже 10 баллов. Высший балл для оценки вкуса и аромата -- 12; цвета и внешнего вида -- 7. Резкость кваса ха- рактеризуется содержанием диоксида углерода. Общая балловая система оценки минеральных вод предс тавлена в табл. 7.5. Таблица 7.) Общая балловая оценка качества минеральных вод Название показателей Балловая оценка отлично хорошо удовлетво- рительно неудовлетво- рительно 1. Прозрачность 8 7 6 5 2. Вкус 9 8 7 5 3. Насыщенность СО2 8 7 6 5 4. Сумма баллов 25 22 19 15 5. Граница суммарных балловых оценок 25...23 22...20 19...16 В табл. 7.6 приведена рекомендованная карта дегустационного листа для оценки качества безалкогольных напитков. Таблица 7.6 Дегустационная карта оценки качества безалкогольных напитков Фамилия дегустатора....................... Дата дегустации........................ Название организации...................... Должность.............................. № Название на- питка (мине- ральной воды) № шифра Название показателей качества Суммарная оценка в баллах Приме- чание Прозрач- ность, цвет, внешний вид Вкус и аро- мат Насы- щен- ность со2 Подпись дегустатора.........................
Технология пищевых продуктов 195 Физико-химические показатели безалкогольных наши ков должны со- ответствовать государственным стандартам и находи н'я в пределах норм, ко- торые представлены в табл. 7.7. Таблица 1.1 Название показателей Норма Массовая доля диоксида углерода, % — - силыюгазироваиные Более 0,40 - среднегазированные 0,3...0,4 включительно - слабогазированные 0,2...0,3 включительно - негазированные - Массовая доля спирта, %, не более — для напитков брожения 1,2 В целом, физико-химические показатели безалкогольных напитков опре- деляются особенностями использованного сырья, технологией производст- ва, условиями разлива и устанавливаются на конкретную продукцию. Физико-химические показатели искусственно минерализованных вод от- вечают требованиям стандарта. Массовая часть СО2 в них составляет не ме- нее 0,4%. Не допускается наличие консервантов, тяжелых металлов и мы- шьяка. В продукции безалкогольной промышленности контролируются такие физико-химические показатели: • массовая доля сухих веществ, г/100 г; • массовая доля диоксида, %; • кислотность, см3 на 1 моль/дм3 раствора щелочи на 100 см3 напитка; • стойкость; • массовая доля спирта, %; • массовая доля солей, %. Для определения массовой доли сухих веществ в безалкогольных напит- ках (газированных и негазированных) и квасах применяются аэрометричес- кий, пикнометрический и рефрактометрический методы. Аэрометрический метод основывается на определении массовой доли сухих веществ при помощи ареометра-сахарометра после проведения в напит- ках полной инверсии с обязательным выделением СО2 и спирта. Согласно стандартам, массовая доля сухих веществ в хлебном квасе составляет 5... 10 г на 100 г кваса; массовая доля спирта — 0,5... 1,2%; кислотность — 2...4,5 см3 раствора NaOH концентрацией 1 моль/дм3 на 100 см3; массовая доля диок- сида углерода — 0,3%. Массовая доля диоксида углерода в безалкогольных газированных напи т- ках, искусственно минерализованных водах, напитках из хлебного сырья 13*
196 Раздел / определяется манометрическим методом, согласно стандартам. Суть методе заключается в измерении давления в газовом пространстве' над жидкостью в закупоренной бутылке или металлической банке и с расчетом массовой ча- сти СО2 в зависимости от значения давления и температуры напитка. Кислотность безалкогольных напитков (газированных и негазированных) и квасов как продуктов брожения определяют методом, который основывает- ся на титровании раствором щелочи всех веществ кислого характера после полного освобождения напитка от СО2. Выражают кислотность в см1 раствора гидроксида натрия (NaOH) концентрацией 1 молу дм который был расхо- довав на титрование 100 см’ напитка. За конечный результат исследования принимают среднеарифметические данные двух параллельных определений. Стойкость безалкогольных напи тков и кваса (it сутках) определяют мето дом, которьп’1 основывается на определении времени с момента разлива в бутылки и банки до появления кислотности и снижения сухих веществ. Массовая доля спирта в безалкогольных напитках и квасе определяется методом, который основывается на отгонке спирта с последующим опреде- лением его относительной плотности пикнометрическим методом. § 7.8. Способы повышения стойкости напитков при хранении Способность напитков не изменять внешний вид, вкусо-ароматические свойства, физико-химические и микробиологические показатели называет- ся стойкостью. Изменения в напитках при хранении обусловлены причина- ми биологического и небиологического характера. Биологические изменения возникают вследствии развития микроорганиз- мов, чему способствует наличие в безалкогольных напитках экстрактивных веществ, сахара, органических кислот и других питательных веществ. В безал- когольных напитках могут развиваться микроорганизмы, среди которых, как правило, отсутствуют патогенные для человека и спорообразующие формы. Присутствующие в безалкогольных напитках гамма-положительные бак- терии часто объединяются под названием «молочнокислых». Дыхательная способность бактерий ограничена, а поэтому рост их усиливается в анаэроб- ных условиях. Некоторые молочнокислые бактерии являются гетерофер- ментативными — они, кроме молочной кислоты, продуцируют уксусную кислоту, глицерин, этанол, диоксид углерода. Контаминантами безалко- гольных напитков являются и гамма-отрицательные бактерии, главным об- разом уксуснокислые. Эти бактерии мало чувствительны к низкому pH, но достаточно чувствительны к дефициту кислорода. В напитках из полно- ценного растительного сырья могут развиваться дрожжи.
Технология пищевых продуктов 197 Небиологические помутнения обусловлены химическими реакциями меж ду отдельными составными частями напитков или их взаимодействием с по- верхностью оборудования, а также нарушением равновесия коллоидной сис- темы напитка. Так, при взаимодействии карбоната кальция, содержащегося в воде, с лимонной или винной кислотой образуется лимонно- или винно- кислый кальций, который выпадает в осадок или вызывает опалесценцию напитка. Помутнение и осадки могут также образовываться при взаимодействии солей железа с дубильными веществами плодовых соков и вин, составных частей композиции напитка, а также с веществами колера. В присутствии меди и кислорода интенсифицируются реакции окисления, продукты кото- рых также вызывают помутнение. В результате подобной реакции окисле- ния окисляются эфирные масла цитрусовых настоев, что вызывает нежела- тельные изменения вкуса и аромата напитков. Под влиянием солнечного света и высокой температуры разрушаются красящие и ароматические вещества с образованием осадка и взвесей. Пек- тиновые, белковые, дубильные, окрашенные вещества, которые содержатся в напитках в виде коллоидных растворов, под влиянием разных факторов могут коагулировать с образованием взвесей и осадка. Основные способы повышения стойкости безалкогольных напитков сводятся главным образом к предупреждению биологических помутнений. Большое значение при этом имеет биологическая чистота сырья. Очистка воды заключается в угнетении микрофлоры кипячением, обеспложиваю- щим фильтрованием, обработкой ультрафиолетовыми лучами, ионами се- ребра, ультразвуком, СВЧ-энергией, электрохимической обработкой. Попадание в напитки микроорганизмов, которые содержатся в сахаре, осо- бенно слизеобрающего лейконостока, предупреждается кипячением сахарно- го сиропа в процессе его приготовления. Развитие кислотообразующих бак- терий предупреждает также высокая кислотность напитков (pH ниже 4). Несмотря на достаточно высокую концентрацию спирта в спиртован- ных соках, в них сохраняются жизнеспособные дрожжи и некоторые бактерии. В напитках концентрация спирта значительно ниже, чем в соках, поэтому внесенные с соками микроорганизмы могут активно развиваться. Для умень- шения количества микроорганизмов соки сепарируют или фильтруют через асбестоцеллюлозные пластины. Обработка купажных сиропов из плодово-ягодных соков бентонитом с последующим фильтрованием снижает содержание азотосодержащих со- единений и микроорганизмов, в результате чего увеличивается срок хранения напитков. Одним из наиболее эффективных способов повышения биологической стойкости напитков является использование консервантов.
198 Раздел 7 В произволе гв(' бела, ikoiо. шных нани гк< >в рекомендовано применять еле дующие консервангы (дозирование на 100 дал готового нашпка): бензол натрия (177 г), сорбиновая кислота (300 г), юглон (0.7 г). Растворы консер- вантов вносят в кунажный сироп или готовый напиток. Одним из наиболее распространенных консервантов является бензойная кислота, которая доста точно аффективно угнетает жизнедеятельнос ть мик- роорганизмов в напи тках. 11рименяюг, как правило, натриевсюсо.п> бензой- ной кислоты. В качестве консерванта для безалкогольных напи тков может применять- ся сорбиновая кислота. Она малорастворима в холодной воде (1,6 мг/дм; при 20° (1), но легко реагирует с растворами углекислых и двууглекислых солей щелочных и щелочноземельных металлов, образуя легкорастворимые сорбаты калия, натрия и кальция. Сорбиновая кислота оказывает селектив- но-тормозящее действие на дрожжи. Консервирующее действие сорбиновой кислоты усиливается при одно временном введении ее с аскорбиновой кислотой, которая является акцеп- тором водорода. Эфирные масла цитрусовых плодов, корицы, гвоздики, водные вытяжки из мускатного ореха, имбиря, бергамотовое масло оказы- вают определенное бактерицидное и антисептическое действие. Напитки, содержащие указанные ароматические компонен ты, имеют более высокую стойкость. Для увеличения срока хранения и улучшения качества безалкогольных напитков на основе спиртованных соков целесообразно применять соки с содержанием 5...8% спирта с добавлением сахара и лимонной кислоты в количествах, предусмотренных для приготовления безалкогольных на- питков. При этом высокая концентрация сахара (до 50%) способствует со- хранению витаминов и увеличивает за счет гидролиза белков содержание аминокислот. Процессы окисления, которые вызывают ухудшение органолептичес- ких качеств и помутнение напитка, значительно замедляются при отсутст- вии воздуха. Антиоксиданты повышают устойчивость напитков к помутне- нию как небиологического, так и биологического характера. Контрольные вопросы: 1. Группы безалкогольных напитков в зависимости от перерабатываемого растительного сырья. 2. Принципиальная технологическая схема производства безалкогольных напитков. 3. Экстракты и концентраты из натурального сырья, которые применяются для производства безалкогольных напитков. 4. Органолептическая оценка безалкогольных напитков.
Технология пищевых продуктов 199 5. Основные физико-химические1 показатели качес тва безалкогольных на питков. 6. Ассортимент и характеристика безалкогольных напитков, 7. Приготовление инвертного сиропа. 8. Приготовление колера. 9. Приготовление купажного сиропа. 10. Основные процессы сатурации и разлива газированных напитков. И. Способы повышения стойкости напитков. 12. Технология сухих безалкогольных напитков. 13. Типы и свойства минеральных вод.
200 Раздел N Раздел 8. ТЕХНОЛОГИЯ ЭКСТРАКТОВ И КОНЦЕНТРАТОВ ИЗ РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ § 8.1. Характеристика злаковых культур для производства экстрактов и концентратов При производстве экстрактов. концентратов и некоторых технологиях безалкогольных напи тков достаточно широко используют различное куль- тивируемое растительное сырье. в частнос ти злаковые и бобовые культуры. Ниже приведена краткая характеристика основных культур. Ячмень. Бывает яровой и озимый. Имеет более 130 разновидностей. Се .секционированы такие сорта: озимый Дебют. Бархат, Силуэт, Одесский 46 и др.; яровой — Дружба. Донецкий 9. Подольский 14, Харьковский 74 и др Зерно ячменя состоит из мякинной плодовой и зерновой оболочек, алейронового слоя, эндосперма, зародыша. Химический состав: до 11,5°<. белка; 3,0% жира: 5.5%<> клетчатки; 2,8% минеральных веществ. Не содержа- щих азота экстрактивных веществ содержится около 77% (крахмал - око- ло 60%; пентозаны — 10,5%: сахароза 1,8%; инвертный сахар 0,3°<>). В общем, химический состав ячменя зависит от состояния почв (кислот- ность и др.), количества влаги, тепла и других условий культивирования. Ячмень, который используется в пищевой промышленности, должен отве- чать таким требованиям; высокая экстрактивность и прорастаемость, округ- лая форма, бело-желтоватый цвет, легкое отделение пленок, а также огра- ниченное содержание мелких зерен. Озимый шестирядный ячмень непритязателен к почве, влаге, темпера- туре и солнечному свету, однако чувствителен к агротехнике. Отличие озимого ячменя от ярового состоит в строении колоса, размерах крахмальных зерен и прослоек белковых веществ между ними. Есть также отличия в химическом составе (углеводы, белки, зола и др.). Для производства концентратов используют шестирядный озимый яч- мень. Главным его компонентом являются углеводы, содержание которых составляет 40...70% от массы сухих веществ. Основную их часть составляет крахмал — один из конечных продуктов синтеза углеводов. Он находится в клетках эндосперма в виде зерен разного размера (от 1,5 до 34 мкм) оваль- ной или сферической формы. При высоком содержании белка, что характерно для шестирядного ячме- ня, зерна имеют небольшие размеры с относительной плотностью 1,15 (боль- шие зерна имеют относительную плотность 1,5). Ячменный крахмал содержит 20% амилозы и 80% амилопектина. Температура клейстеризации крахмала —
Технология пищевых продуктов 201 60...80; С. При выращивании ячменя в условиях сухого и жаркого климата клейстеризация может происходить даже при 50 ( (. одержание крахмала в ячмене колеблется в пределах 12...68% от массы сухих веществ. Двухряд- ный ячмень выгодно отличается от шестирядного высоким содержанием крахмала, что обуславливает высокую экстрактивность солода. Составной частью клеточных оболочек зерна является гемицеллюло- за — высокомолекулярный полисахарид, из которого при ферментативном гидролизе образуется смесь гексоз (галактоза, манноза), пентоз (ксилоза, арабиноза) и уроновых кислот (глюкуроновая, галактуроновая). В ячмене ге- мицеллюлоза находится в основном в виде пентозанов. Количество ее в вы- сокобелковом кормовом ячмене выше, чем в низкобелковом. К высокомолекулярным полисахаридам, которые образуют при гидролизе достаточно вязкие вещества, относятся гумми-вещества. Основные их со- ставляющие [3-глюкан и арабоксилан. Пектин содержится в небольших количествах в стенках клеток в виде нерастворимого протопектина. Экстрактивные вещества ячменя представлены также свободными саха- рами (рафиноза ОД4...0,57%; сахароза 0,57...29%; незначительное количест- во фруктозы, галактозы и мальтозы). Содержание жиров и липидов в ячменном зерне составляет 2...3%. Жир сосредоточен главным образом в зародыше и клетках алейронового слоя. В оболочке зерна содержатся также полифенольные соединения. Количество минеральных веществ зависит от химического состава почв, на которых выращивали ячмень, и составляет 2...3%. Основную их часть со- ставляют кремниевые соединения, фосфор и калий. Азотосодержащие соединения представлены белковыми и небелковыми веществами. В ячмене содержатся аминокислоты (аминный азот), соли орга- нических кислот (аммиачный азот) и азотной кислоты (минеральный азот), глютамин (амидный азот). Все формы небелкового азота в сумме с азотом белков (белковый азот) дают общий азот ячменя, содержание которого в пе- рерасчете на сырой белок колеблется в пределах 7...26% и зависит от сорта ячменя, климатических условий выращивания, использования азотистых удобрений. В шестирядном ячмене белка, как правило, больше, чем в двухрядном. В белках ячменя обнаружены следующие аминокислоты: аланин, аргинин, аспарагиновая кислота, изолейцин, лейцин, лизин, метионин, пролин, ти- розин, фенилаланин, цистеин. Простые белки разделяют на 4 вида: водорастворимые — альбумины; со- лерастворимые — глобулины; спирторастворимые — проламины (ячменный проламин называется гордеином) и щелочерастворимые — глютеины. Сумма водо- и солерастворимых белков называется растворимым белком.
202 Раздел 8 Ячменный солод и ячмень является основным сырьем для произволе! ва ячменно-солодовых и нолисо.юдовых экстрактов. Кукуруза. В нашей стране выращивается около 70 сортов кукурузы. Наиболее широко распространены сорта: Днепровский 203 МВ. Днепров- ский 160 МВ, Коллективный 100 'ГВ, Молдавский 251, Перекоп ТВ, Харь- ковский 19 ТВ и др. В пищевой промышленности используют преимущественно кремнис- тую, зубообразную и крахмальную кукурузу. Зерна кукурузы содержат 75...78% углеводов; 10...13°о белков; 2...2,5°<> клетчатки; 4...5% жира и 0,5...2,0% минеральных веществ. Кукуруза но коли- честву витаминов превосходит большинство зерновых культур и является основным сырьем для производства диетических продуктов. В зерне жел- той кукурузы содержится витаминов (мкг/кг): каротина 1,0...6,5; тиамин- хлори/цЦВД — 0,69; рибофлавина (В2) - 5,8; пиридоксина(BG) - 0,69; ни- котиновой кислоты (РР) - 14...31: пантотеновой кислоты -- 4,6...5,6; токоферола (Е) — 2,5; холина 100... 109. Углеводы представлены в основном амилопектином - 70...80% и амило- зой - 20...23%. Присутствуют также 1,5...5% прос тых сахаров, 1 ...6% декст- ринов и до 7% пентоз. В зерне кукурузы содержится проламинов — до 60%, глютеина — 38%, альбумина — 14%, глобулина - 22,6% от общего количества белков. В состав белков кукурузы входят 18 заменимых и незаменимых аминокислот. Основ- ных аминокислот содержится (% от общего количества белка): аспарагиновая кислота — 1,37; аланин — 1,21; аргинин — 0,610; цистин — 0,22; глютаминовая кислота — 1,37; глицин — 0,33; гистидин — 0,25; изолейцин — 0,44; лейцин — 1,43; лизин — 0,27; метионин — 0,22; фенилаланин — 0,55; пролин — 1,10; се- рин - 0,51; треонин — 0,53; тирозин — 0,47; триптофан — 0,11; валин — 0,81. Зерно кукурузы содержит много минеральных веществ (мг %): 4,6...8,0 калия; 5,0 кальция; 0,9 фосфора; 0,009 меди; 0,0005 никеля; 0,0009...0,01 цинка; 0,00005 молибдена; 0,0066 хрома; 0,003 циркония; 0,009...0,035 оло- ва; 0,00009...0,03 серебра; 4,06 кремния; 0,0009 висмута; 0,0046 лития. Протеолитические ферменты пророщенного зерна кукурузы полностью обеспечивают гидролиз белков, но активности амилолитических ферментов недостаточно для полного осахаривания крахмала. Поэтому солод из куку- рузы необходимо перерабатывать на экстракты только в смеси с солодом других злаков. Ценнейшими веществами, которые содержатся в кукурузе, являются фитогормоны (уксины, андрогены, эстрогены) — органические регуляторы обмена веществ. Пшеница. Бывает озимая и яровая. Количество сортов пшеницы превы- шает 250. Основные сорта яровой пшеницы: Белорусская 12, Днепрянка,
Технология пищевых продуктов 203 Ленинградская, Луганская 4. Мироновская Яровая. Накан Светлана. Харь- ковская 46 и др. Зерно пшеницы содержит: 11,..15% оелка: 0,08...0,1 /"<> сахаров: 2,2...2,8 о клетчатки; около 2,5% жира; 1,8... 1.98% минеральных вещес тв: до 72"<> крах- мала. Белок пшеницы состоит из альбумина, глооулина, глютенина, глюади- на. Больше всего его в эндосперме. Около 30% от общего оелка составляю! незаменимые аминокислоты (%): треонин — 3,5; лизин — 3,6; лейцин 6,9: фенилаланин — 4; метионин — 1,7; триптофан - 1,6: гистидин 2,2; ва- лин — 4,3; цистин — 2,4; аргинин — 5,5. Небелковые азо тистые вещества со- средоточены в алейроновом слое. Основным углеводом является крахмал, количество которого в разных сортах пшеницы разное. Зерно пшеницы богато витаминами, активность которых при проращи- вании значительно увеличивается. Витаминный состав следующий: Витамин Содержание, мкг/кг в оболочке в эндосперме в зародыше Тиамин (ВД 10...21 - 21 Рибофлавин (В2) — 2 13 Никотиновая кислота (РР) 140...232 57 68 Пиридоксин (В6) 13 5 14 Биотин — 0,05 Токоферол (Е) — 9 158 Минеральные вещества пшеницы представлены (%): калием — 0,52; нат- рием — 0,03; кальцием — 0,05; фосфором — 0,79; железом — 0,2; магнием — 0,2; серой — 0,01. В зерне пшеницы содержатся ферменты: амилаза, протеаза, цитаза, маль- таза, пероксидаза, каталаза и другие. При выращивании солода их актив- ность значительно возрастает. Для получения пшеничного солода рекомендуются сорта пшеницы, ко- торые отвечают требованиям ГОСТ-9354. Рожь. Бывает озимой и яровой. Посевная рожь насчитывает более 40 сор- тов. Наиболее распространены Белта, Житомирская Тетра, Нива, Олимпи- ада 80, Пуховчанка, Харьковская 60 и др. Зерно ржи близко по строению с пшеничным. Плодовые оболочки состав- ляют 5...7,0%; зерновая — 2...4%; алейроновый слой — 11...18%; эндосперм — 75...79% и зародыш — 3,4,..4%. Зерно содержит 8...19% белка. Белок ржи состоит из альбумина, проламина, глиотина, глобулина и глютелина. В аминокислот- ный состав входят аргинин, валин, гистидин, лизин, лейцин, цистин и др.
204 Раздел 8 Основным углеводом является крахмал, содержание ко юрого состав, ш ег 53...63‘’<>. Есть шкже 2.5...5О<. гумми-вещес i в. около 3°о левулезанов. саха ров - 4...6.6%. клетчатки - 2,1 ...3,3%. Жир составляет 1,7...2% (44,2% линоле новой; 31,9% олеиновой; 8,1% пальмитиновой и 0,2% стеариновой кислот). Содержание минеральных веществ колеблется в пределах 1.5...2.5%, Рожь разделяется на три вида: озимая северная, озимая южная и яровая Зерно каждого вида подразделяется на пять классов. Рожь для производства солода должна отвечать следующим требовани- ям: в партии должно быть не менее 92% зерен ржи, всхожесть не ниже 92'%, влажность не выше 15,5%, содержание примесей не более 5%. По своей пи- щевой ценности рожь занимает второе место после пшеницы. Ржаной солод является основным сырьем для производства концентра- та квасного сусла. Овес. Бывает озимый и яровой. Наиболее широкое распространение по- лучил яровой пленочный овес. Сейчас районировано около 50 сортов овса. Наиболее распространенные: Буг. Кубанский. Львовский 78. Мирный. Скакун, Черкасский 1, Черниговский 83 и др. В зависимости от почв и климатических условий состав зерна овса до- статочно сильно колеблется. В его зерне содержится 11...19% белка, 0,5...0,97% жира, 25...35% клетчатки, около 36,5% пентозанов, 4...7% мине- ральных веществ, 0,6...2,2% сахарозы; содержатся пигменты, гликозид, аве- нин, ферменты. Витаминный состав такой (мкг/кг): тиамин — 4,6...9,7; ни- ацин — 1,7...4,4; рибофлавин — 1,0...1,8; пантотеновая кислота -- 6,3...12,7. Овес разделяют на три вида: первый — белый отборный, второй — жел- тый отборный, третий — обычный. В пищевой промышленности используют первый и второй виды. Зерно овса должно соответствовать ряду требований: влажность не более 16%, сорные примеси не более 3%, зерновые примеси не более 3%, всхожесть не менее 92%. Овес не должен иметь неприятного запаха. Овес обладает диетическими свойствами и отличается от других зерно- вых культур высоким содержанием белка, в состав которого входят все неза- менимые аминокислоты. По содержанию микро- и макроэлементов он также занимает лидирующее место среди злаковых культур. Этому содействует высокая пленочность (23...45%). В зерне овса присутствуют фитогормоны, витамины и ферменты. Горох. В странах СНГ выращивают более 30 сортов гороха зернового, 24 сорта лущеного и около 8 сортов овощного. Наиболее распространенны- ми сортами гороха являются Ворошиловградский Юбилейный, Рапорт, Сар- мат, Топаз, Труженник, Уладовский 6, Харьковский 85 и др. В зерне гороха содержится 20...30% белка, который состоит из аргинина, гистидина, лизина, тирозина, цистеина и др.; 40...56% крахмала; 4...10%
Технология пищевых продуктов 205 сахарозы; 4.5...7,0% клетчатки: около 2% жира: 2.5...!%> золы. I акже в зеле- ном горохе есть витамины (мт 100 г гороха): ( 30: А 40.4: В, 0.3: В;> 0,15; РР — 2,1; пантотеновая кислота — 0,12. Спелые семена гороха отличаются хорошим развариванием, вкусом и пи- тательностью, поэтому стандартный горох разделяют на иродово.тьствен- ный и кормовой. Горох, используемый в пищевой промышленности, должен отвечать следующим требованиям: влажность — не более 14%), содержание сорных примесей — не более 1%, зерновых примесей — не более 3%, мелких и поврежденных зерен — не более 4%. Соя. В нашей стране селекционированы и культивируются такие сорта сои: Аврора, Аркадия Одесская, Белоснежка, Букурия, Искра, Кировоград- ская 5 и др. Семена сои содержит 27...52% белка; 16...26%) жира; 3,5...5,8%. клетчатки; 3,3...6,4% золы; 14...33% не содержащих азота веществ. В аминокислотный состав белка сои входят аланин, аргинин, гистидин, глютаминовая и аспарагиновая кислоты. Кроме того, в семенах сои содер- жится 3,3...5,8% сахарозы; 0,4...2,4% моносахаридов; около 3,1% декстринов, обнаружено присутствие каротина, витаминов В, D, К, С, Е. Семена сои делятся на четыре вида: первый — желтые, второй - зеленые, третий — коричневые, четвертый — черные. В пищевой промышленности используют первый вид. Семена этого типа должны удовлетворять ряду тре- бований: влажность не более 18%, чистота не менее 94%, сорные примеси не более 3%. Семена сои ценятся благодаря содержанию белка, большому количеству жира, сахаров, лецитина и витаминов. Соя имеет достаточно широкое при- менение. Горох и соя отличаются от злаковых культур высоким содержанием белка. В процессе выращивания солода под действием протеолитических ферментов в бобовых культурах накапливаются аминокислоты, в том чис- ле и незаменимые. Как пророщенные, так и непророщенные бобовые являются ценной добав- кой в производстве полисолодовых экстрактов с высоким содержанием белка. § 8.2. Особенности технологии ячменного солода Для производства ячменно-солодового (ЯСЭ) и полисолодового (ПСЭ) экстрактов используют сухой солод, где он одновременно является и основным сырьем, и осахаривающим материалом. Для приготовления концентрата квас- ного сусла часто используют ячменный солод как осахаривающий материал. На большинстве заводов ячменный солод производят по классической технологии.
206 Раздел S Для молки и замачивания зерна шшользхют замочные аппараты нерио дпческого действия. В зависимости от температуры воды, используемой для замачивания отличают холодное, обычное1, теплое и горячее1 замачивание, /{ля холодно го замачивания используют воду с температурой ниже1 10' С', для обычно го - 10...15° С, теплого 20...40'С, а для горячего 50....55 С. Наиболее распространено обычное замачивание. Теплая вода может использоваться зимой для ускорения процесса .замачивания. К современным способам замачивания зерна относятся: замачивание воз- душно-водное, в непрерывном потоке воды и воздуха, оросительное и воз душно-оросительное. Наибольшее распространение получило воздушно-оросительное замачи- вание зерновых культур. Этот способ замачивания является комбинированным и заключается в сок- ращении времени нахождения зерна под водой, периодическом увлажнении зерна путем орошения водой и поддержания постоянных аэробных условий дыхания зерна путем замены воздуха в пространстве между зернами. Замоченное до влажности 43...46% зерно поступает на стадию проращи- вания. Морфологические и химические изменения в прорастающем зерне зависят от температуры, влажности и аэрации. Оптимальным для проращивания солода из ячменя является холодный режим (температура 13... 17° С). Протекание биохимических процессов при проращивании зерна зави- сит от степени его аэрации. В первой стадии проращивания, когда происхо- дит наибольшее накопление ферментов, особенно необходимо поступление кислорода. Если количество накопленных ферментов достаточно, биохи- мические процессы протекают даже при искусственной задержке развития зародыша. Продолжительность выращивания пивоваренного ячменного солода (для производства пива и солодовых экстрактов) составляет 6...7 суток. Получают солод на токовых и пневматических солодовнях. Токовые со- лодовни являются малопродуктивными, трудоемкими и устаревшими. Принцип пневматического выращивания солода основывается на про- дувании высокого слоя замоченного прорастающего зерна увлажненным воздухом при определенной температуре. При этом достигается охлажде- ние зерна, обеспечение его кислородом воздуха и удаление диоксида угле- рода. Для сушки солода используют разнообразные солодосушилки периоди- ческого и непрерывного действия: горизонтальные (одно-, двух- и трехярус- ные) и вертикальные. В качестве сушильного агента используют подогре- тый в калорифере очищенный воздух.
Технология пищевых продуктов 207 Влажность солода в процессе сушки понижается с 13 .. 1G'’<> до 3... ГЗ. I ак> ’< количество влаги должно быть удалено во время сушки приолизительно за 24 ч при температуре в конце сушки 75...85" С . В последние 10...15 лет внедряется совмещенный способ производства солода в одном аппарате. Этот способ дал возможность сократить процесс производства на 1...2 суток, снизить затраты воды, электроэнергии, металло- емкость оборудования, увеличить производительность труда. Замачивание и проращивание зерна, а также дальнейшая сушка солода производятся в одном аппарате, который представляет собой ящик для выращивания со- лода. В подситовое пространство такого аппарата может подаваться увлаж- ненный воздух из камеры кондиционирования в период выращивания со- лода или сушильный агент из термогенератора при сушке солода. Зерно в аппарате перемешивают шнековым ворошителем, оборудован- ным форсунками, с помощью которых зерно в период замачивания ороша- ется для достижения необходимой влажности. Замачивание зерна осуществляют периодическим орошением (каждые 4...6 ч) водой из форсунков. Чтобы достичь равномерного увлажнения, солод перемешивают ворошителем. Ячмень при таком способе замачивания до до- стижения влажности 44...46% уже полностью прорастает. Проращивание зерна продолжается 5...6 суток при температуре в слое солода 17...19° С. В процессе проращивания зерно продувают кондициони- рованным воздухом и перемешивают с помощью ворошителя. Для сушки солода под солодорастительные сита подают подогретый в ка- лорифере воздух. Сушить солод для солодовых экстрактов при помощи га- зов сгорания, то есть контактным способом, недопустимо, поскольку в газах сгорания могут быть вредные для здоровья человека оксиды азота и другие продукты горения топлива. Горячий воздух, который подают под сита, пронизывает слой солода и отсасывается вентилятором из надситового пространства. Высушенный солод пневмо- или механическим транспортом передают в росткоотбивную машину, а после удаления ростков — на хранение и реализацию. Отлеживать солод, используемый для приготовления солодовых экстрактов, необяза- тельно. В последнее время при использовании солода внедряют непрерывно действующие сушилки карусельного типа, к преимуществам которых отно- сят: большую удельную производительность, малые затраты теплоты и элект- роэнергии, незначительные капиталовложения, полное использование по- тенциала сушильного агента, хорошее качество солода, компактность, возможность монтажа не в помещении, простоту автоматизации. Сушку осуществляют в режиме противотока, однако сушилка может ра- ботать и циклически.
208 Раздел 8 Известно, что в случав использования повышенного количес'1 ва несоло.ь ванного зерна в производстве концентрата квасною сусла, кроме ячменной, пивоваренного солода, для пополнения ферментативной ак тивности добавля ют ферментные препараты. Поэтому большой интерес представляет исполь зованис в производстве пива солода из шестирядного ячменя, который хотя и имеет невысокие пивоваренные качества, но отличается высокой активнос- тью гидролитических ферментов. Полученное из него сусло по содержанию аминного азота и редуцирующих сахаров превышае т сусла из пивоваренного солода. Поэтому солод из шестирядного ячменя целесообразно использова ть в производстве солодовых экстрактов и концен трата квасного сусла. § 8.3. Особенности технологии ржаного солода Ржаной солод является основным сырьем при производстве квасного сусла и хлебного кваса. Частично этот солод используется для приготовле- ния некоторых сортов черного хлеба. Его технология на протяжении мно- гих лет основывалась, в основном, на опыте работы отдельных предприя- тий и была недостаточно научно обоснована. Предприятия вырабатывают два вида ржаного солода: неферментирован- ный (с высоким содержанием ферментов) и ферментированный (содержи ! красящие и ароматические вещества). Как товарный продукт ржаной солод вырабатывают Брянский пивосолодовый комбинат, Чудновский спиртосо- ковый комбинат, Бердичевский солодовый завод и другие предприятия. На Брянском пивосолодовом комбинате рожь замачивается воздушно-оро- сительным способом в течение 25...40 ч до достижения зерном влажности 45...48%. Проращивание ржи осуществляют в солодорастительных бараба- нах в течение 3...4 суток. Ферментация свежепророщенного солода также проводится в барабанах при влажности 48...50%, температуре 30...68° С в те- чение 5 суток. Потом солод высушивают и измельчают на валках. На Чудновском спиртосоковом комбинате рожь замачивают 20 ч, потом 4 суток проращивают на прессовальной грядке. Ферментация солода осущест- вляется на металлических ситах в течение 5...6 суток. Солод высушивают на двухярусной солодосушилке 24 ч до влажности 6...8% и измельчают на четырехвалковой дробарке. На Бершадском, Каменске-Бужском, Константиновском и Каунасском заводах ржаной солод проращивают в течение 3...4 суток, ферментируют 1...5 суток и в сыром виде используют для приготовления концентрата квасного сусла. Сырой ржаной солод, особенно ферментированный, представляет собой липкую массу, которая плохо ссыпается, его многократное транспортирование
1 Технология пищевых продуктов 209 после проращивания на фермен шито и дальше на сушку вызывает icxho- догическпе грудности и снижае! качество готового продукта. Избежать трудное чей помогав i технология ржаного солода с совмещением процессов замачивания, солодоращеиия, ферментации и сушки в одном аппараче, раз- работанная сотрудниками Национального университета пищевых техно- логий (г. Киев). Такая технология внедрена на Бердичевском солодовом заводе. По этой технологии зерно следует замачивать воздушно-оросительным способом до влажности ... 19%. Температура воды для замачивания в за- висимости от конкретных условий может колебаться в пределах 12...20° С. Замоченную рожь проращивают в пневматической ящиковой солодов- не. Ворошение и орошение солода осуществляют каждые 4...6 часов. Про- должительность проращивания ржи составляет 3...4 суток при температуре 14...17° С. Активация и образование ферментов в прорастающем зерне происходит параллельно с жизнедеятельностью зародыша. В дальнейшем, в условиях, неблагоприятных для развития зародыша, активность большинства фер- ментов сохраняется, даже если в зерно не поступает кислород. Эту способ- ность ферментов используют при специальной обработке1 ржаного солода - ферментации. Перед ферментацией свежепроросший солод увлажняют до 50...55% и осуществляют ферментацию в ящиках. В процессе ферментации температура в слое зерна постепенно повыша- ется и до конца ферментации достигает 60...65° С. Этим создаются благо- приятные условия для активного действия амилолитических и протеоли- тических ферментов солода, накопленных в процессе солодоращения. В результате их действия в солоде накапливаются аминокислоты и сахара, при взаимодействии которых образуются меланоидины. Изучая процесс ферментации ржаного солода, сотрудники НУПТ уста- новили, что ферментативный гидролиз белковых веществ, крахмала и не- крахмальных полисахаридов более интенсивно протекает в первые 2...3 су- ток ферментации, а потом существенно замедляется. Из продуктов гидролиза начинают образовываться красящие вещества. Поэтому целесо- образно при производстве концентрата квасного сусла предвидеть для ме- ланоидинообразования специальную технологическую стадию и отказать- ся от экономически нецелесообразной длительной ферментации солода. Замачивание, солодоращение, ферментацию и сушку солода целесооб- разно проводить в одном ящике, поскольку транспортировать ферментиро- ванный солод неудобно из-за его низкой консистенции. Опытами, проведенными в НУПТ под руководством Н. А. Емельяновой, установлено, что получению ржаного неферментированного солода с высо- кой активностью ферментов содействовал такой режим сушки: 14-8-913
210 Раздел 8 Влажность солода, % Температура | сушильного агента, ° С Скорость сушильного агента, м/с От 42...45 до 20...25 60 0,25.„0.30 От 20...25 до 6...7 70 0,25...0,30 Общая продолжительность сушки должна быть 20...24 ч. Для получения ржаного ферментированного солода с достаточным со- держанием красящих и ароматических веществ его необходимо сушить ио такому режиму: Влажность солода, % Температура сушильного агента,0 С Скорость сушильного агента, м/с От 48...55 до 20...25 70 0.25...0.30 От 20...25 до 10... 15 80 0,25...0,30 От 10... 15 до 5...7 80 0.12...0.15 i Общая продолжительность сушки должна быть 40...48 часов. Измене- ние активности гидролитических ферментов в процессе приготовления ржаного солода, по данным НУ11Т, показано в табл. 8.1. Таблица 8.1 Активность гидролитических ферментов при производстве ржаного ферментированного солода, ед./г Образец Активность Общая цитоли- тическая Геми- целлю- лозная Эндопо- лиглюко- зидазная Экзопо- лиглюко- зидазная «-амило- литичес- кая 0-амило- литичес- кая Протео- литичес- кая Рожь 0,0 0.0 2,0 0,0 1,0 38,9 0,0 Замоченное зерно 0,0 0,0 27,7 1,0 7,4 61,2 1,23 Свежепро- росший со- лод, сутки: первые 0,16 0,02 40,1 1,25 14,8 64,8 2,90 вторые 0,28 0,07 64,2 2,50 20,6 163,0 4,42 третьи 0,51 0,5 75,8 2,75 24,3 171,1 7,02 четвертые 0,10 0,5 77,2 2,90 24,9 176,8 7,20 Сухой солод после трех суток про- ращивания 0,10 0,02 38,8 0,20 9,4 91,5 4,0
Технология пищевых продуктов 211 Как видно из табл. 8.1. общая цитолитическая амивиость и активность гемицеллюлозы постепенно увеличивается при выращивании солода и доспи гает своего максимума в первые сутки ферментации. Эндо-Р-иолиглюкозидаза катализирует расщепление гликозидных связей, уменьшает количество молекул и снижает вязкость растворов. Эта актив- ность, свойственная исходной ржи, значительно увеличивается в процессе выращивания солода, уменьшается при сушке солода и составляет прибли- зительно 38% в неферментированном и почти 12% в ферментированном со- лоде по сравнению с солодом перед сушкой. Экзо-₽-полиглюкозидаза отщепляет конечные остатки сахаров и увеличи- вает количество редуцирующих веществ. Она накапливается на третьи сутки выращивания солода, во время ферментации активность ее уменьшается и на третьи сутки этот фермент полностью инактивируется. Протеолитические ферменты, наряду с ци толитическими, участвуют в раз- рушении стенок клеток эндосперма. Уже в замоченном зерне эта активность повышается и заметно увеличивается в процессе выращивания солода, но в су- хом солоде уменьшается вдвое. При ферментации активность протеолити- ческих ферментов увеличивается, а, начиная с четвертых суток, уменьшает- ся и продолжает снижаться в процессе сушки. Содержание а-амилазы в зерне ржи незначительное, в основном она на- капливается в процессе проращивания в первые сутки ферментации, далее активность этого фермента уменьшается. |3-амилазная активность в зерне ржи достаточно велика. Во время выра- щивания солода [3-амилаза накапливается, главным образом, в течение пер- вых суток. При дальнейшем выращивании солода и в первые сутки фер- ментации активность этого фермента изменяется незначительно. Под действием ферментов происходит гидролиз составляющих частей про- ращиваемого зерна, что приводит к изменению его химического состава. В табл. 8.2 приведено изменение содержания некрахмальных полисахари- дов при производстве ржаного солода. В процессе замачивания и в первый пе- риод проращивания количество гумми-веществ увеличивается почти вдвое, по сравнению с несолодованным зерном. При дальнейшем проращивании содержание гумми-веществ уменьшается, и особенно — при ферментации солода. Основные биохимические изменения в ржаном солоде происходят по истечении пятых суток выращивания солода и к концу третьих суток фер- ментации. Самым главным показателем, который свидетельствует об эффективно- сти солодового производства, является выход солода, зависящий от потери сухих веществ. В табл. 8.3 показаны потери сухих веществ ржаного солода, полученного на разных заводах. 14*
212 Раздел 8 Таблица 83 Изменение содержания некрахмальных полисахаридов при производстве ржаного солода Образец Количество, % на СВ Гемицел- люлозы Гумми- вещества Сумма гемицеллю- лоз и гумми-веществ Рожь 13,0 5,01 18,01 Замоченное зерно 10,62 7,15 17,77 Выращивав не солода, сутки: первые 10,38 7,03 17,41 вторые 7,90 9,10 17,00 третьи 7,01 8,92 15,92 четвертые 7,00 7,67 14,67 Ферментация, сутки: первые 5,55 5,00 10,55 вторые 3.02 4,76 7,73 третьи 2,62 4,23 6,85 четвертые 2,47 3,34 5,81 Сухой солод после: трех суток проращивания 4,63 4,75 9,36 четырех суток проращивания 3,57 5,37 8,94 двух суток ферментации 2,27 3,94 6,21 пяти суток ферментации 2,32 3,45 5,77 Таблица 83 Потери сухих веществ при получении ржаного солода, % Завод-производитель Длительность, суток 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 Бердичевский солодовый завод 4,3 5,8 7,8 - — 11,1 12,3 13,9 __ Чудновский спиртосоковый комбинат 3,8 5,0 6,9 8,1 - 11,2 12,5 13,7 14,2 15,3 Выращивание солода на Чудновском заводе продолжительнее, посколь- ку аэрация несколько хуже, чем на Бердичевском заводе. Но потери за пе- риод проращивания практически одинаковые на обоих предприятиях.
Технология пищевых продуктов 213 С целью интенсификации выращивания солода при получении ржаного солода специалисты НПО напитков и минеральных вод (г. Москва) пред- лагают использовать активаторы роста. Добавление их нарушает равновесие собственных биологически активных веществ, что интенсифицирует рост зерна, снижает потери на дыхание за счет угнетения роста зародыша и разви- тия корней. Такая обработка способствует быстрому накоплению комплек- са ферментов и повышению экстрактивности солода. В качестве* активатора при выращивании ржаного солода используют препарат гибберелин, который содержит до 90% гиббереловой кислоты. Чтобы в процессе сушки ферменты солода как можно меньше инактиви- ровались, ржаной солод во время выращивания рекомендуют обрабатывать раствором хлорида кальция. § 8.4. Технология пшеничного солода Пшеничный солод используется в пивоварении для производства белого пшеничного пива верхнего брожения, а также для приготовления солодо- вых экстрактов. Для приготовления пшеничного солода рекомендуются сорта как озимой, так и яровой пшеницы: Мироновская 808, Коралл Одесский, Одесская 51, Ивановская и др., а также озимой твердой. Очищенное и обязательно отсортированное зерно пшеницы, как и ячме- ня, поступает на мойку, дезинфекцию и замачивание. Замачивание пшени- цы производят воздушно-водным или воздушно-оросительным способами при температуре воды для замачивания 12...20° С до влажности 45...48%. Как правило, такая влажность достигается за 24...36 ч в зависимости от тем- пературы воды для замачивания. Замоченное зерно проращивают на токовых солодовнях, в барабанах или, чаще всего, в пневматических солодовнях. Загружается ящик зерном одно- временно по всей площади сит высотой 0,5...0,8 м. Если зерно в процессе проращивания подсыхает, его периодически оро- шают водой из форсунков, установленных на ворошителях, или 0,003%-м раствором перманганата калия. Последнее более целесообразно, поскольку солод одновременно поддается увлажнению и дезинфекции. Приблизительные графики выращивания солода пшеницы в пневмати- ческой и барабанной солодовнях приведены в табл. 8.4 и 8.5 соответственно. Перед выгрузкой солода барабан следует вращать, чтобы распушить массу зерна и облегчить выгрузку. Пшеничный солод можно высушивать в солодосушилках разного типа, но лучше — в горизонтальных.
214 Раздел 8 Таблица Т. 1 График солодовыращивания пшеницы в пневматической солодовне Сутки прора- щивания Число раз- рыхлений в сутки Рекомендован- ная температу- ра в солоде, ° С Примечание 1 2 1!... 15 1 [(.'прерывное продувание неувлажпенным воздухом до выделения поверхностной вла- ги. потом периодическое кондициониро- вание воздухом 2 2...3 15... 16 1 [родуванпе кондиционированным возду- хом в зависимос ти от температуры солода 3 2. .3 16... 18 То же 4 2 15... 16 Солод подвяливается продуванием неув . 1ажненным воздухом Таблица 8. ’> График солодовыращивания пшеницы в барабанной солодовне Сутки прора- щивания Число разрыхле- ний в сутки Рекомендован- ная температу- ра в солоде, 0 С Примечание 1 3...4 14...15 Непрерывное продувание псу влажней - пым воздухом до выделения поверхнос i- ной влаги, потом — периодическое кон- диционирование воздухом 2 3...5 16... 18 Продувание кондиционированным воз- духом в зависимости от температуры со- лода 3 3...5 17...18 77) же 4 3 15... 16 В последние сутки проращивания солод подвяливается продуванием неувлаж- пенным воздухом Во время сушки на двухярусной горизонтальной сушилке свежепророс- ший солод загружают на верхнюю решетку и укладывают ровным слоем высотой 15...25 см. Влажность на верхней решетке должна уменьшаться до 8...10% за 10...И ч. Для равномерности процесса сушки каждые 2.„4 ч солод разрыхляют. На нижней решетке солод сушат также 10...И ч до влажности 5...7%, со- лод разрыхляют каждые 1...2 ч.
Технология пищевых продуктов 215 § 8.5. Технология экстрактов и концентратов из солода Зерновые культуры солодовых .экстрактов имеют высокую пищевую и био- логическую ценность. Они получили широкое распространение как за гра- ницей, так и в нашей стране. Созданные на их основе продукты использу- ются как в диетическом, так и лечебном питании. Они являются ценным сырьем для кондитерской, пиво-безалкоголыюй, хлебопекарной и других отраслей промышленности. Солодовые экстракты и концентраты богаты ми- неральным (кальций, магний, фосфор, калий, натрий, цинк, железо), угле- водным (ксилоза, фруктоза, iлюкоза, декстрины, мальтотриоза и др.), ами- нокислотным составом. По ферментативной активности солодовые экс трак ты и концентраты де- лятся на диастатические и недиастатические. Главной особеннос тью диаста- тических экстрактов является наличие в них амилолитических фермен тов. Они широко используются 15 хлебопекарном и кондитерском производстве с целью улучшения качества изделий, а также в пивоварении для увеличе- ния производительности варочных отделений и на мииипивзаводах. Недиастатические солодовые экстракты не имеют ферментов, использу- ются в производстве молочных напитков для повышения их калорийности, а также для получения некоторых сортов шоколада и мороженого. Недиас- татические экстракты используются также для приготовления пива в домаш- них условиях и на минипивзаводах. Солодовые экстракты и концентраты должны быть приятными на вкус, что обусловлено соотношением мальтозы и декстринов, иметь солодовый аромат, который зависит от технологии сушки и термической обработки солода, и высокое содержание биологически активных веществ, что обеспе- чивается технологическим режимом выпаривания сусла. Используемые в хлебопечении экстракты и концентраты должны иметь высокую амилолитическую и протеолитическую активность, а также высокое содержание сахаров и низкомолекулярных белковых веществ. В результа- те добавления 1... 1,5% экстрактов к муке достигается большой объем теста, хороший цвет мякины, лучшее образование корочки, снижение расхода муки и обогащение хлебобулочных изделий витаминами, В зависимости от используемого сырья, солодовые экстракты делятся иа 2 группы: ячменно-солодовый экстракт (готовится только из ячменного солода или с добавками ячменя) и полисолодовый экстракт (готовится из смеси трех солодов: пшеничного, овсяного и кукурузного или ячменного). В технологии полисолодового экстракта, по сравнению с технологией ячменно-солодового, присутствуют дополнительные стадии пастеризации сусла перед выпариванием и готового продукта перед разливом.
216 Раздел 8 .Это обеспечиваеи низкую микробиологическую обсемененноеть ноли- солодового экстракт и продуктов на его основе1. Основной задачей"! приготовления затора является экстрагирование1 пен иых составных веществ зернонродуктов. Солод и несоложенные зернопро дукгы состоят из растворимых и нерас творимых в воде веществ. Растворимые it воде вещества легко и (бые тро переходят в раствор без участия (ферментов. Однако водорастворимых веществ в солоде1 немного, всего 10... 15°<> от массы сухих веществ, а в несолодовапном ячмене их вдвое меньше. Основное1 же1 количестве) (85%) веществ солодового и несолодованного зерна (крахмал, белковые вещества, некрахмальные полисахариды и др.) нерастворимо, и для перевода их в растворимое4 состояние1 необходимо во время затирания подвергать ферментативному гидролизу. Нод действием амилаз солода крахмал гидролизуется в глюкозу, мальтозу, мальтотриозу, мальтотетрозх и декстрины с различной молекулярной массой. На скорость и полиену ферментативного гидролиза крахмала влияют активность амилолитичес- ких ферментов солода, температура затирания, pH и концентрация затора. На рис. 8.1 представлена принципиальная технологическая схема про- изводства ячменно-солодового экстракта. Важным параметром, который влияет на скорость ферментативных про- цессов, является температура. В процессе затирания при достижении тем- пературы 63° С (оптимальной для действия (3-амилазы) образуется большое1 количество сахаров и незначительное — декстринов. С повышением темпе- ратуры до 70° С (оптимальной для а-амилазы) гидролиз крахмала происходи i быстрее, но при этом 0-амилаза инактивируется и дальнейшее преобразова- ние крахмала происходит под действием а-амилазы с преобладающим об- разованием декстринов. Предельная температура для действия а-амилазы - 78° С, при более высокой температуре она полностью инактивируется. При получении сусла для солодовых экстрактов затор выдерживают при температуре 63° С 45...60 мин и сравнительно недолго при 70° С -- 30 мин. При температуре 76...78° С затор передается па (фильтрование. Пол действи- ем цитолитических ферментов солода происходит гидролиз гемицеллюлоз и гумми-веществ зернонродуктов. В результате этих биохимических процес- сов нерастворимые гемицеллюлозы переходят в растворимые гумми-вещест- ва, которые вследствие дальнейшего гидролиза образуют глюкозу, ксилозу, арабинозу, а также цепочки молекул из этих сахаров типа декстринов. При затирании солода под действием протеолитических ферментов про- исходит гидролитическое расщепление белковых веществ. 30...40% общего количества белковых веществ солода переходит в сусло в виде аминокислот. Наибольшую активность при затирании проявляют протеиназы (эндо- пептидазы), преобразовывая белки солода в некоагулированные, но еще доста- точно сложные полипептиды. Благодаря специальному режиму термической
Технология пищевых продуктов 217 Ячменный солод со склада Ячмень со склада Рис. 8.1. Принципиальная технологическая схема производства ячменно-солодового экстракта обработки солодовых экстрактов, в солодах сохраняются полисахариды, ко- торые осуществляют дальнейший гидролиз полипептидов до аминокислот. Накопление тех или иных веществ при гидролизе белков зависит от тем- пературы затора. Выдержка затора при температуре 50...52° С способствует накоплению низкомолекулярных фракций и аминокислот, а при темпера- туре 63...65° С, наоборот, — образованию максимального количества высоко- молекулярных фракций растворимых белков. При затирании зернопродуктов под действием фермента фитазы расщеп- ляются фосфорные соединения, что сопровождается отщеплением фосфор- ной кислоты. Таким образом, в затор переходит как та часть фосфорной! кислоты, которая образовалась при солодоращении, так и та, которая отще- пилась при затирании. Оптимальной температурой для действия фитазы является 48° С, при 60° С этот фермент инактивируется. Особенностью полисолодовых экстрактов является то, что они готовят- ся не из одного, а одновременно из нескольких видов солода, полученных из разных зерновых культур. В результате отдельного затирания каждого
218 Раздел 8 из солодов. наибольшее количество сахаров при затирании пшеничного и ку- курузного солодов образуется при температуре 63...65 С. а овсяного при 60...63е С. Увеличение длительности згой температурной паузы положитель- но влияет на накопление в сусле сахаров; наилучшие результаты достига- ются при выдержке в течение 60 мин. Таким образом, температурная пауза при 63...65° С в течение 60 мин приемлема для всех трех солодов, затирае- мых в смеси. Наибольшее накопление низкомолекулярных белковых веществ и ами- нокислот наблюдается при затирании кукурузного и пшеничного солодов в температурном диапазоне 40...50° С, а овсяного — 45...55е С в случае вы- держки при этих температурах в течение 45...60 мин. Температурные паузы при 45 и 50° С в течение 45...60 мин оказываются эффективными для накоп- ления аминокислот при совместном затирании названных трех солодов. На рис. 8.2 приведена аппаратурно-технологическая схема производс т- ва солодовых экстрактов. Предварительно очищенный солод из кукурузы, ячменя, пшеницы и овса поступает из зернохранилища на автоматические весы 1 и накапливается в бункерах 2, 3 и 4, из которых через магнитные се- параторы 5 и автоматические весы 6’ подастся в дробилки 7. Размолотый солод собирается в бункерах 8, 9 и 10. а затем направляется в заторный аппарат 11. куда предварительно набирается теплая вода темпе- ратурой 40...45° С из расчета 4...5 м1 на 1 кг сырья. Заторы для солодовых экстрактов готовятся способом настаивания, что дает возможность сохранить в сусле ценные биологически активные вещества. Затем температура заторной массы повышается до 42...45° С и при этой температуре затор выдерживается 30...40 мин. При этом происходит гидролиз некрахмальных полисахаридов, а также белков (особенно пшеничного и куку- рузного солодов) с образованием аминокислот. В дальнейшем, температуру за- тора повышают до 50...52° С и поддерживают ее в течение 30...40 мин для проведения гидролиза полисахаридов белков (особенно овсяного солода) с накоплением аминокислот. Затем затор подогревается до 63...65° С для образования редуцирующих сахаров с выдержкой около 60 мин. Для пол- ного осахаривания температуру затора повышают до 70...72° С и выдержи- вают по йодной пробе не менее 30 мин. После этого затор подогревают до 76...78° С и передают на фильтрование для разделения сусла и дробины. Общая продолжительность затирания составляет 3,5...4 часа. От одной до следующей температурной паузы затор подогревается со скоростью Г С в минуту. Фильтрование заторной массы проводят в фильтрационном аппарате 14. куда затор передается насосом 12. Экстрактивность сусла, как правило, со- ставляет 13... 16% по сахаромеру. Первые порции мутного сусла насосом 15 возвращаются в фильтрационный аппарат 14.
Технология пищевых продуктов 219
220 Раздел 8 После отделения первого сусла дробина 2-3 раза промывается горячей водой (температура 76...78° С). Первые промывные воды экстрактивностью не ниже 4...5% присоединяются к первому суслу, а воды с более низким со- держанием экстракта собираются отдельно и используются для приготов- ления следующего затора. Сусло и промывные воды, предназначенные для упаривания, собираются в сусловом аппарате 16, а промывная вода для приготовления следующего за- тора — в сборнике 18. Там она при необходимости (во избежание скисания) может подогреваться паром, который подается в сборник через змеевик. Дробина, которая осталась в фильтрационном аппарате 14, насосом 20 уда- ляется на реализацию (для скармливания скоту). После сбора сусла и всех промывных вод в сусловарочпом аппарате 16 до передачи их в выпарной аппарат они пастеризуются при температуре 75...78° С в течение 30...60 мин. Такая обработка сусла обеспечивает полу- чение готового продукта с низким микробным обсеменением. Для получения сусла ячменно-солодового экстракта используется такая же схема, только линий для подготовки сырья в случае переработки ячмен- ного солода и ячменя необходимо две, а для переработки только одного яч- менного солода — одну вместо трех, необходимых для нолисолодового экст- ракта. Технологический режим затирания ячменного солода такой же, как и приведенный выше. В процессе приготовления ячменно-солодового экстракта используется неположенный ячмень, который целесообразно предварительно обработать теплом. В заторный аппарат 13 набирают соответствующее количество воды, по- догретой до температуры 55° С, засыпают весь измельченный ячмень и 10% общей массы солода. После размешивания в заторной массе устанавливается температура 50...52° С, при которой затор выдерживают в течение 15...20 мин. Потом заторную массу постепенно (Г С в минуту) подогревают до 70° С, выдерживают 30 мин, доводят до кипения и кипятят 20...30 мин. Ячменно-солодовый затор фильтруют так же, как и полисолодовый. Полученное в варочном отделении сусло-экстракт поступает на выпари- вание, в результате чего образуется концентрат сусла. Содержание экстрак- тивных сухих веществ в концентрате ячменно-солодового сусла должно быть 75+2%, а в полисолодовом — 74,2%. Сусло, поступающее на выпари- вание, содержит, как правило, 10... 12% экстрактивных сухих веществ. В ре- зультате выпаривания солодовое сусло должно быть сконцентрировано приблизительно в 7 раз. Сусло-экстракт выпаривают в специальных вакуум-выпарных установках, которые состоят из вакуум-аппаратов, улавливателя брызг продукта и ба- рометрического конденсатора с вакуум-насосом.
Технология пищевых продуктов 221 С целью сохранения ценных для организма человека веществ, которые содержатся в солодовом сусле-экстракте, температура его выпаривания не должна превышать 75...80° С. Поэтому для концентрации солодового сусла применяется одно- или двухступенчатые выпарные установки. Стеклянные банки для налива солодовых экстрактов моют в типичных моечных машинах, в основном, но разработанным для них режимам. Одна- ко, чтобы обеспечить высокую биологическую стойкость готового продук- та и избежать термобоя банок при заполнении их горячим продуктом, тара под налив должна подаваться горячей. В связи с этим, в моечных машинах последнее холодное шприцевание необходимо переделать на горячее. Чтобы снизить степень микробиологического обсеменения, продукт на- ливается в банки горячим (температура приблизительно 70° С). На разлив продукт подают со сборника, который! оборудован мешалкой под паровой оболочкой. Энергетическая ценность ПСЭ и продуктов на его основе составляет 270...280 ккал/100 г продукта. На полисолодовый экстракт «Полесье» и продукты на его основе («Хо- лесол» и «Антигипоксин») утверждены технические условия ТУ 18 УССР 147-88. Ячменно-солодовый концентрат представляет собой густую жидкость, цвет которой может колебаться от светло- до темно-коричневого. Он имеет сладкий вкус (продукты, которые изготовлены с добавлением аскорбино- вой кислоты, имеют кисловатый привкус) и солодовый аромат (продукты, которые изготовлены с добавлением меда, имеют выраженный аромат и вкус меда). Массовая доля сухих веществ в готовом продукте составляет 75,0+2,0%, при этом массовая доля сахара в перерасчете на сухие вещества — 75,0...80,0%. Кислотность ячменно-солодового экстракта, предназначенного для изго- товления молочных продуктов детского питания, должна быть не более 12,0, а предназначенного для нромпереработки — не более 14,0 см3 раство- ра NaOH концентрацией 1 моль/дм’ на 100 г продукта. Энергетическая ценность ячменно-солодового экстракта и продуктов на его основе составляет 200...220 ккал/100 г продукта. На ячменно-солодовый экстракт и продукты на его основе существуют технические условия ТУ 10.04.06.114-88. В данный момент разрабатывается новая государственная техническая документация на все солодовые экстракты и продукты на их основе, соглас- но которой «Полисол» будет называться «Золотые зерна», «Холесол» — «Надежда», а «Антигипоксин» - «Целебный». Кроме названных, в последние годы было разработано несколько новых диетических продуктов профилактическо-лечебного действия. На основе
222 Раздел 8 бобово-солодового экстракта готовят «1 емосол». который лечит анемию (по- ниженный 1 емо].юбин). Существуют также другие лечебные продукты на основе солодовых экстрактов. Кроме ячменно-солодового и полисолодового экс трактов и концентратов, под руководством доктора техн. наук. проф. Н. А. Емельяново!! разработана технология концентрата квасного сусла (ККС). который является основным сырьем в технологии хлебного кваса и концентратов кваса, а также при изго- товлении других напитков. Квасные хлебцы и сухой хлебный! квас, который раныпе использовался как сырье для приготовления кваса, сейчас почти не используется из-за длительнос ти технологических процессов и большой поте- ри экстрактивных веществ при получении сусла. 11ропзводство хлебного ква- са из ККС дает возможность увеличить выпуск, значительно упростить техно- логию и достичь стабильных качественных показателей готового напитка. ККС получают, в основном, из ржаного ферментированного (сухого или свежепророщенного) и ржаного неферментированпого солодов. I Гзмсльчсп ные зернопродукты смешивают с водой, проводят затирание и осахарива- ние затора, который потом фильтруют, полученное сусло сгущаю т при раз режении и полученный концентрат термически обрабатывают, после чего он поступает на розлив. Согласно действующим государственным стандартам (ГОСТ 28538-90). концентрат квасного сусла представляет собой густую вязкую жидкость темно-коричневого цвета, кисловато-сладкого вкуса с незначительно выра- женной горечью и ароматом ржаного хлеба. Растворимость ККС в воде должна быть полной, но при этом допускается опалесценция и наличие еди- ничных частиц хлебного сырья. Массовая доля сухих веществ готового про- дукта должна находиться в пределах 70,0+2%, а кислотность — 16,0...40,0 см1 раствора NaOH концентрацией 1,0 моль/дм’ на 100 г продукта. Аппаратурно-технологическая схема трехкорпусной выпарной установ- ки для получения ККС показана на рис. 8.3. § 8.6. Технология экстрактов из лекарственных растений Лечение экстрактами имеет ряд очевидных преимуществ перед тради- ционными препаратами, которые вызывают разнообразные побочные явле- ния, аллергические реакции и тяжелые осложнения. Фитосредства являются незаменимыми, безвредными и эффективными средствами терапии, в том числе и противорадиационной. Это объясняется тем, что среди лекарствен- ных растений есть много видов, которые содержат антиоксиданты, разные витамины, микроэлементы, которые положительно влияют на липидный
Технология пищевых продуктов 223
224 Раздел 8 обмен и защищают мембраны клеток от последствий лучевых повреждение А некоторые лекарственные растения содержа! детоксицирующие вещее!- ва, которые адсорбируют соли тяжелых металлов, радионуклиды и выводя i их из организма. Для правильного и аффективного применения лекарствен ных растений необходимы фундаментальные знания в этой отрасли и ин дивидуальный подход к больному при консультации врачей. Использование зкетрактов из лекарственных растений при лечении это народная медицина, опыт миллионов людей, элемент культуры наши?' предков. Много лет назад народные лекари и знахари имели представление как о физиологии и анатомии человека, так и о причинах заболевания. Значи тельное распространение имела (физиотерапия лечение массажем, водой, теплом и холодом. 'Также были распространены внушение и гипноз. Соби рание лекарственных растений и их применение носило культовый характер и сопровождалось магическими обрядами. В нашей стране были сильны на родные традиции применения природных лекарственных средств и, в иервуи • очередь, растений. Жизненная мудрость нашего народа создала па протяжс нии многих столетий универсальные и уникальные методы лечения и профи .тактики ряда серьезных болезней, особенно, инфекционных и аллергических Учеными, медиками и народными лекарями доказано, что нет альтерна- тивы применению системы лечения природными комплексами. Природные комплексы менее токсичны и более практичны. Это и дешев- ле, и безопаснее для человека. Особенно это важно теперь, в период около гических перегрузок. Благодаря физиологическим свойствам, природные методы .течения стали сегодня главными средствами спасения человека в условиях постоянно возрас тающего загрязнения окружающей среды разнообразными химическими, ра диационными и другими веществами, то есть стали ведущими средствами без опасного существования человека в напряженных экологических условиях. Сегодня фитопрофилактика должна стать основой всей медицинской профи лактики. Основой растительной пищи должны быть овощи, фрукты и ягоды, а основой профилактики и лечения — пищевые и лекарственные растения, кото- рые содержат практически все необходимые человеку вещества и соединения. Растения стали незаменимым источником обеспечения процессов жиз- недеятельности организма человека, профилактики и лечения разнообразных патологий. Мы не можем обойтись без витаминов, микро- и макроэлемен- тов, органических кислот, которые регулируют процессы пищеварения, об- мена веществ, деятельность нервной и иммунной систем. Однако, не все растения имеют лечебный эффект. К лекарственным от - носятся только те, которые содержат фармакологически активные соединения и которые оказывают то или другое физиологическое и химическое воздействие на живой организм. Если углеводы, белки и жиры удовлетворяют потребность
Технология пищевых продуктов 225 организма в энергетических и пластических материалах, то аминокислоты, полиненасьнценныс жирные кислоты, микро- и макроэлементы, алкалои- ды, гликозиды, сапонины, пектины, фитонциды, витамины и другие' физи- ологически активные вещества, которые содержатся в растениях. выполня- ют регулирующие функции, активизируя обменные и другие процессы. Без этих вещест в и соединении невозможны как нормальные процессы об- мена веществ в организме, гак и профилактика и лечение многих болезней. Преобладающее болыпинство растений в большей или меньшей степени яв- ляются одновременно пищевыми и лечебными средствами. Сегодня фитотерапия - профилактика и лечение с помощью растений - имеет для человека чрезвычайно большое значение. Препараты из лекарс т- венных трав производятся на многих предприятиях и пользуются у людей большим спросом. Кроме экстрактов из лекарст венных трав, изготавливают прянос ти, кото- рые содержат в себе целый ряд соединений и эфирных масел с соответству- ющими фармакологическими свойствами: желчегонное, сосудорасширяю- щее, бактерицидное и др. Основной базой парфюмерно-косметических изделий являются эфир- ные масла из растительного сырья, аромат которых имеет очень сильное физиологическое воздействие на организм человека, то есть положительно влияет на трудоспособность, улучшает ритм дыхания и пульса, стабилизи- рует температуру тела и кровяное давление. Доказано антимикробное дей- ствие эфирных масел (против кишечной палочки, стрептококков и т. и.). Благодаря влиянию эфирных масел появляется чувство бодрости, облегча- ется дыхание, уменьшается напряжение зрения и утомляемость, улучшает- ся сон. Технология экстрактов из лекарственных растений характеризуется экстрагированием одного или нескольких компонентов при помощи водно- спиртового или другого растворителя, который имеет выборочную способ- ность растворять только те компоненты, которые необходимо выделить. Движущей силой данного процесса массообмена является разница концент- раций экстрагированного вещеетва в жидкости, которая заполняет поры твер- дого тела, и экстрагента, который находится в контакте с поверхностью твер- дых частиц. Сам механизм экстрагирования включает в себя проникновение экстракта в поры твердого материала, растворение там компонентов, пере- нос экстрагированных веществ из глубины твердой частицы на поверхность разделения фаз при помощи молекулярной диффузии или массоироводно- сти и, в дальнейшем, перенос веществ от поверхности разделения в глуби- ну экстрагента при помощи конвекционной диффузии. Основные требования, которые предъявляются к качес тву экстрактов из лекарственных трав, характеризуются технологией длительного настаивания 15 - 8-913
226 Раздел 8 сырья с экстра! ешом водно-спиртового раствора с массовой часняо спирта 10...80% об. С целям ин и’нсификации процесса экстракции можно влиять на раеппельное сыры* такими способами: физическим (в электромагнитном и ультразвуковом нолях), механическим, термодинамическим, гидравличес- ким, в турбу.тентном потоке экстрагента и др. При этом большое значение имеет предварительная обработка сырья ферментными препаратами. Вещества и соединения, которые обуславливают свойс тва расти тельных экстрактов, находя тся в клеточном соке растенпй| и соединены с разными структурными элементами клеток и их оболочек. Поэтому при получении экстрактов из сухого расти телыюго сырья необходимо, в первую очередь, расширить клеточные стенки с помощью цитолитических ферментов. Комп- лексная ферментация сырья, в зависимости от его химического состава и структурно-механических свойс тв, способствует уменьшению потерь сырья на единицу готовой продукции до 15% и улучшению качес!венных показа гелей конечного продукта. Па рис. 8.4 предсгавлеиа динара чурно-технологическая схема приготовле- ния настойки перцовой мя1Ы. Сырье от поставщика ------------->. Рис. 8.4. Аппаратурно-технологическая схема приготовления настойки перечной мяты: 1 — инспекционный конвейер; 2 - конвейер подачи сырья; 3 —- рабочий стол; 4 - конвейер для инспекции; 5 — моечная машина; 6 - дробилка; 7 - аппарат- экстрактор для приготовления экстракта Контрольные вопросы: 1. Основное растительное сырье для производства экстрактов и концентратов. 2. Технология ячменного солода для производства экстрактов и концентратов. 3. Технология ржаного солода для производства концентратов квасного сусла. 4. Технология пшеничного солода. 5. Технология экстрактов из солода. 6. Технология концентратов из солода. 7. Технология концентрации квасного сусла (ККС). 8. Технология экстрактов из лекарственных растений. 9. О пользе экстрактов и концентратов для человека, их химический состав.
Технология пищевых продуктов 227 раздел 9. ТЕХНОЛОГИЯ ПЛОДОВО-ЯГОДНЫХ ВИН § 9.1. Классификация плодово-ягодных вин Технология плодово-ягодных вин характединое<ся с пиртовым брожением подслащенного сока свежих плодов и ягод, а также плодово-ягодной мезги. Плодово-ягодные вина разделяю гея на сор говые и купажныс. Сортовые вина производятся из одного вида плодов или ягод. Допускается использо- вание до 20% соков других видов плодов и ягод, но при ус ловии сохранения органолеп тических свойсi в основного вида рас i и тел ы и я о сырья. Купажныс плодово-ягодные вина изготавливаются из рсг.тамеи тиро- вапной смеси соков разных видов и.тодов и я, од. а также экстрактов лечеб ных трав. В зависимости от техно.тогип плодово-ягодные вина разделяю гея на такие основные группы: • сухие, технология которых предусматривай! полное сбраживание пло- дово-ягодного сока; • полусухие, нолус. 1адкис и сладкие, которые производятся путем допол- нительного подслащивания виноматериалов; • десертно-сорговые, технология которых характеризуется спиртовым сбраживанием сока одного вида плодов (кроме яблок) с последующим доведе- нием до кондиции добавлением л илового ректпфикованого спирта и сахара; • специальные, которые получают путем спиртового сбраживания яб- лочного сока с использованием технологических приемов, придающих на- питку характерные1 органолептические свойства; • шипучие, изготовленные путем физического насыщения диоксидом углерода виноматериалов, полученных брожением плодово-ягодного сока; • игристые. произведенные путем биологическою насыщения диокси- дом углерода виноматериалов, полученных спиртовым брожением плодо- во-ягодных соков. Плодово-ягодные вина должны быть произведены согласно стандартам, регламентам и правилам производства с соблюдением санитарных норм, технологических инструкций, утвержденных в установленном порядке. Плодово-ягодные вина должны быть розливоггойкпми, прозрачными, оез осадка и посторонних включений, обладать вкусом и ароматом, свойст- венными конкретному названию. Отдельной группой напитков на основе плодово-ягодного сырья явля- ются сидры, которые производятся в соответствии со стандартом при сле- дующих биотехнологических процессах: - сидры яблочные — путем полного сбраживания яблочного сока или восст а- новленного яблочного концентрированного сока. Допускается использование 15*
228 Раздел 9 при изютовленип яблочного сидра до 20% соков или сброженных материн лов из других видов плодов: сидры купажные из регламентированной смеси соков и сброженных маюриалов разных плодов. В зависимости от массовой концентрации сахаров изго1авлнваю1ся на lypa.ibHbie сидры: - сухие - полученные полным сбраживанием плодового сусла; полусухие, полусладкие. сладкие полученные полным сбраживанием плодового сусла с последующим внесением сахара или концентрированно- го яблочного сока. Кроме того, в зависимости от степени насыщения диоксидом углерода и наличия разных добавок сидры могут бы ты - «тихими» - не насыщенными диоксидом у г. юрода; г азированными - полученными путем физического насыщения диок- сидом углерода; -ароматизированными полученными путем внесения разных пище- вых вкусо-арома тических добавок (натура. ишых пли идентичных натураль- ным ароматических веществ, эфирных масел, экстрактов oi дельных частей лекарственных растений и г. д.). § 9.2. Технология плодово-ягодных вин Плодово-ягодные алкогольные напитки изготавливают путем спиртово го брожения сока свежих плодов, подслащенного или получаемого из пред- варительно подброженной плодовой мезги. Основными стадиями технологии плодово-ягодных вин являются еле дующие: получение плодово-ягодного сусла, сбраживание сусла, обработка и выдержка алкогольных напитков, розлив в бутылки. Сырьем для производства плодово-ягодных алкогольных напитков (вин) являются свежие плоды и ягоды: абрикоса, айва, алыча мелкоплодная и круп- ноплодная, барбарис, брусника, вишня, голубика, груша, ежевика, земляни- ка, кизил, клюква, крыжовник, малина, облепиха, персик, рябина обычная, рябина черноплодная, слива, смородина белая, черная и красная, яблоки. Сырье, используемое для приготовления плодово-ягодных алкогольных напитков, должно быть в стадии технологической зрелости. Поступающее на завод сырье загрязнено посторонними примесями (листьями, веточками, травой, комками земли, песком и т. д.), а мезга содержит большое количест- во гнилых плодов. Для очищения плодов от загрязнения и мусора их тща- тельно моют. На специальных машинах вымытое сырье сразу же подают на инспекцию и переработку. Затем на инспекционном транспортере отделя- ют поврежденные, некачественные плоды и ягоды, листья и траву.
Технология пищевых продуктов 229 Одной из основных операции переработки является измельчение сырья. От степени измельчения зависит выход сока и содержав не в тем взвесей. При очень медком измельчении на сокоотделение поступает пюреобразная масса с плохими дренажными свойствами. Эю особенно заметно в процес- се переработки перезрелых и нежных плодов. Мезга с крупными частичка- ми имеет хорошие дренажные свойства. но в этом случае из-за недостаточ- ного разрушения клеток плодовой ткани уменьшается выход сока. Поэтому выбор способа измельчения должен зависеть от состояния плодовой ткани. В результате измельчения плодово-ягодного сырья получают однород- ную массу мезги. Для защиты от окисления и влияния посторонних микро- организмов мезгу сульфитируют из расчета до 100 мг SO2 на 1 кг. Для луч- шего извлечения сока из слив, абрикос, алычи, черной смородины перед последующим отделением сока рекомендуется дополнительно обрабаты- вать мезгу ферментными препаратами, теплом или же проводи ть настаива- ние с подбраживанпем. Ферментные препараты вводят в дробилку или мез- госборник в виде суспензии па питьевой воде или свежем соке. Для выделения сока из мезги её направляют на стекатели. после чего прес- суют на гидравлических или шнековых прессах. Полученный сок осветля- ют отстаиванием, обработкой осветляющими веществами и ферментными препаратами с последующей декантацией, центрифугированием или фильт- рацией. Отстаивание желательно проводить при низких температурах в те- чение 18...24 ч. Плодово-ягодные соки осветляются очень плохо, поэтому рекомендуется совмещать отстаивание с внесением осветляющих веществ, например бентонита, который вводится в виде суспензии в количестве 20...40 г/дал сразу после фильтрации. Осветленный сок перед брожением при необходимости подсахаривают сахарным сиропом или сахаром-песком. Сироп концентрацией 70...75% го- товят на соке. Кислотность снижают путем разведения водой. Некоторые виды плодов и ягод содержат недостаточное количество азо- тистых веществ, аминокислот, необходимых для питания дрожжей. Поэтому перед брожением рекомендуется вносить в соки соли аммония в количест- ве 0,1...0,5 г/дм!. Также можно использовать 25%-й раствор аммиака в коли- честве до 0,4 см/дм3. Сбраживание плодово-ягодного сусла проводится на чистых культурах дрожжей Saccharomyces vini и Saccharomyces oviformis, которые приспособ- лены к жизнедеятельности в средах со значительной кислотностью и спир- туозностью. Для каждого вида сусла применяется соответствующая раса дрожжей. Брожение проводится периодическим или непрерывным спосо- бом. При периодическом способе дрожжевая разводка вводится в количе- стве 3% от объема сбраживаемого сока. Оптимальная температура броже- ния - 20° С.
230 Раздел 9 I 1родо. 1ЖН ie. ibhoc 11> uni еш явного брожения соедавляег 10...15 cvtok По мерс никои к'нпя «. niipjа брежснпе замен, ше гея. (. талия тихою броже- ния 15...20 сеток Для оснек 1ения молодого н. юдово-Я!одно!о алкогольного напитка его ос- швляюг на 1О...12с\токд. !я отстаивания. I loc. ie лого алкогольный напитоксни- мают с осадка, (|>и.ты р\ ioт и рая. шваюг в бутылки. Если плодовый алкогольный наииток плохо осветляется, проводят его оклейку. (' агой целью iicno.iьзуюi желатин, бснюнпт, ЖКС (применяется для деметанизации), рыбий клей. 11рп произволегве сухих плодово-ягодных алкогольных напи тков броже- ние доводя г до содержания ос га точного сахара не более О.З'б. Общая продол- жительность биотехнологического процесса сухих плодово-ягодных алкоголь- ных напитков составляет: брожение сока 30... 15 суток: осветление 3...7 суток': снятие с осадка 1 сутки; обработка материалов 5... 18 суток; отдых - Юсу- iok; фильтрация и розлив 1 с\ткп. Особенностями технологии полусухих, полусладких и сладких плодовых алкогольных напитков является то. что они готовятся из сухих плодовых материалов. Обработанные плодовые материалы подсахаривают до нужных кондиций, фильтруют без выдержки и разливают в бутылки. Технология десертных напитков состоит в том, ч то после брожения сус- . ю осветляется отстаиванием в течение 5...8 суток, после чего снимается с осадка. Концентрация спирта невысокая, поэтому в плодовых алкоголь- ных напитках могут быстро развиваться молочнокислые и уксуснокислые бактерии. Чтобы избежать этого, в напитки добавляют сиирт-ректифпкат и сахар до кондиции готового вина и фильтруют. Если фильтрация не обес- печивает нужной прозрачности готового напитка, тогда проводят оклейку. После технологической обработки плодовый материал выдерживают 10 су- ток, проверяют на розливостойкость. фильтруют и разливают в бутылки. Плодово-ягодные алкогольные напитки по специальной технологии про- изводят на основе яблочного сока с использованием разных технологических приемов, которые влияют на вкус и аромат. Наибольшее влияние на качест- венные показатели напитка имею т биохимические процессы, происходя щит при участии дрожжей и специальных видов технологической обработки. Для регулирования биохимических процессов, способствующих фор- мированию яблочного плодового алкогольного напитка, яблочный винома- териал крепостью 17% выдерживают пол хересной пленкой в резервуаре с воздушной камерой и проводят тепловую обработку при 60° С в течение' 12 суток. Полученный плодовый алкогольный напиток обладает характер- ным хересным ароматом и гармоничным вкусом. Для получения яблочной мадеры используют специальный принцип маде- ризации. Плодовый алкогольный напиток готовят на основе яблочных сбро- женно-спиртованных соков. Подсахаренный до 3% вино