Лекция 1 Тема Введение. Роль и место дисциплины в учебном процессе. Понятие о технологии пищевых производств

При производстве спирта используют ячмень, кукурузу, овес, просо, рожь, пшеницу, картофель, мелассу, сахарную свеклу, древесину, сульфитный щелок. В виноделии – плоды, ягоды, виноград. В пивоварении – ячмень, хмель. Кроме этого при приготовлении некоторых сортов пива используют рис, пшеницу, кукурузу и другие злаки. При производстве хлебопекарных дрожжей – мелассу. При производстве кваса – рожь. В производстве безалкогольных напитков – плоды, ягоды.

Все зерновые культуры различаются по строению, но тем не менее содержат одинаковые анатомические части. Зерно покрыто плотной мякинной оболочкой. Мякинная оболочка выполняет защитную функцию – предохраняет зерно от повреждения и высыхания. Под мякинной находятся плодовая и семенная оболочки. Семенная оболочка полупроницаема: пропускает воду, но задерживает растворенные в ней вещества и микроорганизмы.

Прилегающий к семенной оболочке слой называется алейроновым. Внутренняя часть зерна, или мучнистое ядро, носит название эндосперм. Является кладовой питательных веществ. Состоит из крупных клеток с находящимися в них зернами крахмала. Промежутки между ними заполнены белком и гемицеллюлозой. Эндосперм составляет основную часть экстракта.

В нижней части зерна расположен зародыш. Это живая часть зерна. Содержит белки, жиры, витамины, ферменты. В нем имеются элементы будущих органов растения: зародышевый листок и корешок. Зародышевый листок – зачаток стеблей. Из зародышевого корешка формируется корневая система. Часть зародыша, прилегающая к эндосперму, называется щитком. Его основная функция – передача питательных веществ от эндосперма к зародышу.

Важная составная часть зерна ^__ вода. Зерно злаков в среднем содержит 14-15 % воды и 85-86 % сухих веществ. Сухие вещества представлены углеводами, белками, жирами, минеральными веществами.

К углеводам относятся: крахмал, целлюлоза, гемицеллюлозы, пектиновые и гумми-вещества, растворимые сахара. Основная масса углеводов приходится на крахмал. Он содержится в эндосперме и алейроновом слое. Крахмальные зерна на 97 % состоят из чистого крахмала и 3 % примесей – минеральных веществ, остатков фосфорной кислоты, белков. Чистый крахмал представлен двумя полисахаридами: амилозой и амилопектином. Содержание крахмала (в %) составляет: в пшенице – 60 - 65; ржи – 60-73; ячмене– 55-65; овсе – около 50; просе – около 60; рисе – 75-80 .

Целлюлоза (клетчатка) – полисахарид. Входит в состав оболочек и клеточных стенок, в воде не растворима. Гемицеллюлозы и гумми-вещества – высокомолекулярные полисахариды, содержатся, в основном, в периферийных частях зерна, ближе к оболочкам. Пектиновые вещества – входят в состав клеточных стенок.

В зерне злаков (преимущественно в зародыше) содержатся также свободные сахара в количестве от 2 до 5%. Преобладает сахароза. Сахара используются зародышем в качестве питательных веществ. Азотистые вещества – подразделяются на белковый и небелковый азот. Белковый азот входит в состав белков и полипептидов.

Минеральные вещества – содержатся от 1,5 до 6 %. Меньше всего во ржи. Больше всего в рисе. В основном это фосфаты. В зерне содержатся также витамины и ферменты.

Следующий вид сырья - картофель. Картофель – основное сырье для производства спирта, крахмала. Принадлежит к семейству пасленовых, к группе корнеплодов.

Химический состав картофеля зависит от сорта, способов возделывания, почвенно-климатических условий, длительности и условий хранения. В среднем химический состав картофеля следующий: влажность 75 %; сухие вещества 25 %. Из них крахмала 14-20 %; сахаров до 1 %; целлюлозы 1 %; пентозанов и пектиновых веществ до 1,5 %; азотистых веществ 2 %; минеральных веществ 1 %.

В виноделии используется в качестве сырья виноград. Виноград – лиана, относится к семейству виноградных. Соцветие – сложная кисть. Плоды винограда, собранные в кисть, представляют собой гроздь. Гроздь состоит из механически прочного остова - гребня и нежных плодов - ягод, прикрепленных к гребню. Ягода состоит из кожицы, мякоти и семян.

Химический состав винограда: вода 55-85 %; сахара (преобладают глюкоза и фруктоза) – 10-30 %;органические кислоты (в основном винная, яблочная) – 0,5-1,5 %;азотистые вещества (преобладает небелковый азот) 0,1-0,9%; пектиновые вещества 0,1-0,3 %; минеральные вещества (больше всего калия, фосфора, кальция, магния) до 0,5%.

Сырьем для производства спирта и хлебопекарных дрожжей является меласса. Это густая, вязкая жидкость темно-коричневого цвета с запахом карамели. Является отходом свеклосахарного производства.

Для получения сахара применяется сахарная свекла – двухлетнее засухоустойчивое растение, принадлежащее к ботаническому семейству маревых. Примерный химический состав сахарной свеклы (%): сахароза – 17,2; растворимые несахара – 2,8; вода – 72.

Большинство видов растительного сырья являются живыми биологическими объектами, имеющими активную ферментативную систему и сложный химический состав. Наличие большого количества воды (от 6 до 30 % в зернах злаковых и семенах масличных и от 60 до 95 % в плодах, ягодах и овощах) создает условия для хорошего обмена веществ в их клетках и тканях.

Способы консервирования (от лат. conservare - сохранять) основа­ны на частичном или полном подавлении протекающих в них биологи­ческих процессов. Консервирование - это, как правило, подавление жизнедеятельности паразитов.

Способы консер­вирования основаны на четырех принципах: биоз, анабиоз, ценоанабиоз и абиоз.

Естественный иммунитет против различного рода заболеваний определяет сопротивляемость растений действию микро­организмов и, следовательно, удлиняет сроки их хранения, предотвра­щая порчу. Иммунные сорта обладают способностью вырабатывать вещества определенного химического состава, не позволяющие разви­ваться основным возбудителям порчи растения. Многие из них пол­ностью невосприимчивы к специфическим возбудителям порчи данно­го вида продукта.

Таким образом, подбор сортов является одним из основных условий при хранении растительного сырья, особенно сочного.

Продолжительность хранения растительных продуктов зависит от их видовых, сортовых особенностей и условий хранения. Независимо от иммунных свойств ягоды и скоропортящиеся плоды всегда хранят­ся меньше, чем корнеплоды и клубни, и тем более, чем зерно или семена.

При этом способе хранения замедляются все биологические про­цессы, протекающие в живом организме. Например, свежие плоды, ягоды и овощи не перезревают, ткани их не размягчаются, резко подавлены жизненные функции и развивающихся на них микроорга­низмов. Все это относится и к зерну.

Способ хранения растительного сырья в регулируемой газовой среде - перспективный способ хранения, открывающий большие возможности для сокращения потерь.

Классическим примером анабиоза можно назвать способ хранения растительного сырья в условиях пониженных температур (психроанабиоз). Этот способ широко применяется для сохранения плодов и овощей, семян и зерна. Действительно, холод (от -1 до 5 °С) спасает растительное сырье от развития в нем микроорганизмов.

Однако необходимо помнить, что существуют микроорганизмы, хорошо развивающиеся при низких температурах (психрофилы), а некоторые, например плоды, легко заболевают при пониженных температурах, в их тканях появляются физиологические расстройства, и они легче поражаются микроорганизмами. Учитывая оба фактора, приходится иногда в качестве оптимальной использовать температуру выше критической. Например, некоторые сорта яблок желательно хранить при температурах 5, 7, 10 ⁰С; цитрусовые хранят при температурах 3-7 ⁰С.

Нельзя путать понятия "охлаждение" и "замораживание" (криоанабиоз). При замораживании происходит образование кристаллов льда в растительных тканях, что недопустимо, например, при хране­нии свежих плодов, ягод и овощей, так как после оттаивания качество их резко ухудшается в связи с гибелью протоплазмы клеток.

К принципу анабиоза условно можно отнести способ хранения пищевых продуктов при высоком осмотическом давлении (осмоанабиоз). Этот способ обработки при больших концентрациях в среде сахара или соли позволяет замедлить или прекратить полностью жизнедеятельность микроорганизмов. При создании высоких концентраций осмотически деятельных веществ происходит плазмолиз клеток микроорганизмов, они впадают в анабиотическое состояние, теряют способность размножаться и вызывать порчу пищевых про­дуктов.

Сушка (ксероанабиоз) позволяет удалить из пищевых продуктов определенное количество влаги, препятствует тем самым развитию микроорганизмов. Так, в зерне злаковых с влажностью 12-14 % интенсивность дыхания ничтожна, а микроорганизмы не имеют условий для активного развития. При влажности менее 10 % не разви­ваются и многие насекомые.

Изменения при обработке перед сушкой и в процессе сушки столь глубоки, что про­дукт не остается жизнеспособным. То же можно сказать и о пищевых продуктах, консервированных в концентрированных растворах сахара или соли.

К анабиозу можно отнести и способ консервирования продуктов, основанный на создании в них кислой среды (ацидоанабиоз). В качест­ве консервирующего средства применяют уксусную кислоту, виноградный и плодово-ягодные уксусы. При рН ниже 5 заметно подавляется жизнедеятельность многих микроорганизмов, в том числе гнилостных.

При квашении, например, микроорганизмы вызывают активные биохимические процессы, (дрожжи и молочно­кислые бактерии), в результате которых накапливаются в продукте собственные консерванты - молочная кислота и спирт. Они, в свою очередь, подавляют жизнедеятельность нежелательной микрофлоры, прежде всего гнилостной, а также вызывающей маслянокислое и уксуснокис­лое брожение.

К этому принципу относятся все способы воздействия, при которых паразиты полностью погибают за счет необратимых изменений, возникающих в их тканях. Такие изменения происходят в микроорга­низмах под действием высоких температур (термоабиоз), электричес­ких токов, ультразвука, высоких доз ионизирующей радиации и т.д. Стерилизующий эффект, который достигается, как правило, при жестких режимах обработки, вызывает значительные изменения и в расти­тельном сырье, ухудшая часто его вкус, цвет, аромат и снижая пищевую ценность.

К принципу абиоза относят также и обработку пищевых продуктов антисептиками (химабиоз). Химические вещества вызывают глубокие изменения в клетках микроорганизмов, приводящие к их гибели.

К средствам химабиоза относится и копчение. Дым от сгорающей древесины – хороший антисептик, так как в нем содержаться фенолы, альдегиды, кетоны, спирты, кислоты, смолы и другие вещества.

Отдельные технологические стадии производства сахара-песка:

Свеклу моют в специальных моечных машинах. Затем чистую свеклу подают в верхнее отделение завода, где проводят ее электромагнитную очистку и взвешивают.

В настоящее время извлечение сахарозы из свекловичной стружки производится в непрерывно действующих диффузионных аппаратах.

Все несахара в той или иной степени задерживают кристаллизацию сахарозы, увеличивая потери сахара с мелассой. Чтобы избавиться от них проводят очистку диффузионного сока известью (дефекация) с последующим удалением ее избытка диоксидом углерода (сатурация).

Сгущение сока ведут в два этапа: сначала его сгущают до содержания сухих веществ 65 %, при этом сахароза еще не кристаллизуется.