1.Общие сведения о пищевой промышленности.

Продовольственные ресурсы являются одним из главных показателей богатства и процветания любого государств. В производстве, сохранении и рациональном использовании продовольственных ресурсов большое значение имеет пищевая промышленность.

Пищевая промышленность- комбинированная технологическая система, охватывающая совокупность разнообразных производств, занятых индустриальном изготовлением в основном продуктов питания для населения.

Индустриальное производство таких изделий, как консервы, пищевые концентраты, свежезамороженные и сушеные овощи, фрукты, ягоды, удлиняет их сохранность и способствует устранению сезонности в их употреблении населением. Производство ряда продовольственных товаров(сахара, глюкозы, сублимированных продуктов, маргарина, растворимого кофеи тд.) возможно только в заводских условиях.

Пищевая промышленность является важной составной частью агропромышленного комплекса (АПК). Предприятия пищевой промышленности с одной стороны, перерабатывают сельскохозяйственное сырье, а с другой- поставляют сельскому хозяйству свою побочную продукцию( жом, жмых) и отходы производства после их дополнительной обработки( кормовые дрожжи, комбикорма), что усиливают производственные связи отраслей АПК и повышают эффективность общественного производства в целом.

Важнейшие технологические процессы пищевой промышленности.

Механические процессы.

Степень измельчение, дробление, циклы измельчения, сыпучие материалы, смешение, сортирование, проход, сход, дисперсный состав, сепараторы

Измельчение. Сущность и назначение процесса измельчения. Дробление и помол. Степень измельчения. Понятие об открытом и закрытом циклах измельчения. Основные способы измельчения: раздавливание, раскалывание, резание, распиливание, истирание и удар.Теория процессов измельчения. Основные типы и принцип работы аппаратов для измельчения. Пути интенсификации процессов измельчения

Прессование. Сущность и виды процесса прессования. Назначение процессов отжатия, формования, штамповки, брикетирования.

Влияние различных факторов на процесс прессования. Коэффициент уплотнения. Коэффициент пористости. Закон Бингама. Явление релаксации. Время штамповки. Напряжения при штамповке. Коэффициент прессования. Работа прессования. Основные типы и принцип работы аппаратов для прессования.

Смешение и разделение сыпучих материалов. Назначение и область применения процессов смешения сыпучих материалов в пищевой промышленности. Продолжительность и эффективность смешивания, распределение ключевого компонента. Аппаратурное оформление процесса смешивания.

Назначение и область применения процесса сортирования (классификации). Сортировка, калибровка и просеивание. Методы сортирования (по величине, форме, плотности, магнитным и электрическим свойствам). Понятие прохода и схода.Ситовой и седиментационный метод. Характеристика процесса сортирования. Основные способы многократного просеивания.

Принцип действия и характеристика аппаратов для разделения неоднородных сыпучих систем. Аппараты для просеивания.

Гидравлические, воздушные, центробежные, магнитные, электрические сепараторы.

Пути повышения эффективности процессов смешивания и разделения сыпучих материалов.

Гидромеханические процессы — это простейшие процессы, с которыми мы сталкиваемся в химической технологии. Свое название они получили потому, что используются для механического разделения неоднородных смесей жидкостей и газов, их очистки от твердых частиц. Всем хорошо знакомы неоднородные смеси, с которыми мы встречаемся в повседневной жизни,— туман, запыленный воздух, мутная вода. Они составлены из не смешивающихся друг с другом фаз: газовой и жидкой, газовой и твердой, жидкой и твердой. Причем одна фаза сплошная, например воздух или вода, а другая дисперсная, т. е. находится в сплошной фазе в виде мелких взвешенных частичек. Целью разделения неоднородных смесей в промышленности бывает или очистка жидкостей и газов от загрязнений, или же выделение ценных продуктов, содержащихся в виде мелких частиц.

Массообменные процессы – такие технологические процессы, скорость протекания которых определяется скоростью переноса вещества (массы) из одной фазы в другую конвективной и молекулярной диффузией. Движущей силой массообменных процессов является разность концентраций распределяемого вещества во взаимодействующих фазах.

Массообменные процессы классифицируют по трем основным признакам: агрегатному состоянию вещества, способу контакта фаз и характеру их взаимодействия.

По агрегатному состоянию вещества можно представить основные фазы: «газ – жидкость» (Г - Ж), «газ – твердое тело» (Г – Тв.т), «жидкость – жидкость» (Ж–Ж), «жидкость – твердое тело» (Ж – Тв.т) и др. В зависимости от сочетания фаз имеются способы их разделения. Так, при сочетании Г–Ж разделение возможно дистилляцией, ректификацией, абсорбцией и десорбцией, сушкой и увлажнением; Г – Тв.т – сублимационной сушкой, адсорбцией, ионным обменом, фракционной адсорбцией; Ж – Ж–жидкостной экстракцией; Ж–Тв.т – фракционной кристаллизацией, экстрагированием, адсорбцией, ионным обменом.

Перенос распределяемого вещества происходит всегда из фазы, в которой его содержание выше равновесного, в фазу, в которой концентрация этого вещества ниже равновесной.

По способу контакта фаз массообменные процессы разделяют на процессы с непосредственным контактом фаз, контактом через мембраны и без видимой (четкой) границы фаз.

По характеру взаимодействия массообменные процессы и аппараты разделяют на периодические и непрерывные. В непрерывных процессах возможна организация прямоточного, противоточного, перекрестного и комбинированного движения компоненты.

Биологические процессы.Брожение (ферментация) – процесс разложения органических веществ, преимущественно углеводов, на более простые соединения под влиянием микроорганизмов или выделенных ими ферментов. Освобождающуюся при этом энергию микроорганизмы расходуют для своей жизнедеятельности, а продукты брожения используют для биосинтеза.

Важнейшими типами брожения являются: спиртовое (производство вина, пива, этилового спирта и др.), молочнокислое (производство кефира, кваса, силосование кормов, квашение овощей и др.), маслянокислое (происходит в заболоченных почвах, в испорченных консервированных продуктах), метановое.

Брожение может быть анаэробным (типичным) и аэробным (окислительным). К анаэробным процессам брожения относятся спиртовое, молочнокислое, маслянокислое, пропионовокислое и другие виды брожений.

Спиртовое брожение вызывается многими дрожжами и некоторыми плесневыми грибами (например, мукоровыми). В результате брожения сахар расщепляется микроорганизмами и превращается в основной продукт – этиловый спирт, при этом выделяется углекислый газ и энергия.

Схема спиртового брожения:

сахар ---> этиловый спирт + углекислый газ + энергия

В небольших количествах образуются побочные продукты брожения: глицерин, уксусная кислота, уксусный альдегид, ацетальдегид и высшие спирты (бутиловый, изобутиловый, амиловый, изоамиловый и др.), получившие название сивушных масел. Их возникновение связано с разложением аминокислот, используемых дрожжами в качестве источника азота.

Спирт отделяют от сусла перегонкой, а затем очищают путем фракционной дистилляции. Для усиления роста дрожжей сусло вначале аэрируют, а затем создают анаэробные условия, чтобы обеспечить брожение, накопление спирта и предупредить окисление его в уксусную кислоту, а потом в воду и углекислый газ. Большинство дрожжей способно сбраживать моносахариды (глюкозу, фруктозу) и дисахариды (сахарозу, мальтозу).

Наиболее благоприятны для спиртового брожения концентрация сахара от 10 до 15%, рН 4–5, температура около +30 "С. Концентрация менее 10% неблагоприятна для брожения, а при концентрации сахара 30–35% оно приостанавливается.Спиртовое брожение используется в производстве спирта, вина, пива, кваса, глицерина, в хлебопечении (для разрыхления теста), при получении кефира, кумыса и др. Самопроизвольно возникающее спиртовое брожение может быть причиной порчи сахаросодержащих продуктов: меда, варенья, соков, сиропов, компотов, ягод и др.

Химические процессы

В основе ряда пищевых технологий лежат химические превращения. Важная роль отводится этим процессам на отдельных стадиях производства, а также при хранении.

Скорость химических процессов имеет большое значение. Скорость химической реакции характеризуется изменением концентрации одного из реагирующих веществ в единицу времени. При расчете скорости реакции можно рассматривать одно из исходных веществ, концентрация которого в ходе реакции уменьшается, или один из продуктов реакции, концентрация которого в ходе реакции возрастает. Если изменение концентрации отнести к бесконечно малому промежутку времени, то производная концентрация во времени будет составлять истинную скорость реакции в данный момент.

В зависимости от агрегатного состояния взаимодействующих веществ химические реакции могут быть гомогенными и гетерогенными. В гомогенных системах реагирующие вещества находятся в одной какой-либо фазе: газовой (Г), жидкой (Ж) или твердой (Т); в гетерогенных – в разных фазах. На практике наиболее часто встречаются следующие гетерогенные системы: Г-Ж; Г-Т; Ж-Т. В некоторых случаях такие системы могут быть трехфазными (Г-Ж-Т; Г-Т-Т). Реакция в гомогенных системах протекают обычно быстрее, чем в гетерогенных, механизм технологического процесса проще и управлять им легче, поэтому на производстве, если это возможно, стремятся перевести твердые вещества в жидкое состояние, например, путем растворения.

Термическая обработка в пищевой промышленности- методы снижения активности микроорганизмов под воздействием высоких температур и (или) придания исходным продуктам новых пищевкусовых свойств. Важнейшими технологическими процессами термической обработки являются:

1. Стерилизация- полное освобождение пищевых продуктов от микроорганизмов.

2. Пастеризация- способ уничтожения микробов в жидкостях и пищевых продуктов однократным нагреванием до температуры ниже 100 С (обычно 60- 70 С)с различной выдержкой(чаще 15-30 мин).

3. Тиндализация- способ уничтожения микробов и их спор в определённом объекте дробной обработкой паром (обычно при температуре 100 С).

4. Автоклавная обработка- обработка продукции в герметичном аппарате (автоклаве) при нагреве и повышенном давлении, что увеличивает скорость процессов обработки.

5. Термостатирование- выдержка продукции в термостате- приборе, предназначенном для поддерживания постоянства температуры.

6. Бланширование- обработка продукции горячей водой, паром для предохранения от потемнения, облегчения последующей обработки, улучшения пищевкусовых свойств.

7. Пассерование- кратковременная тепловая обработкапродукции в предварительно разогретом растительном масле или животном жире.

8. Варка- приготовление пищевой продукции в воде или другой жидкости доведением до определённой готовности кипячением или при температурах, близких температурам кипения жидкости.

9. Обжаривание- длительная обработка продукта в растительном масле или животном жире при температуре 120- 160 С.

Консервирование пищевых продуктов- уничтожение или создание неблагоприятных условий для активности микроорганизмов, вызывающих порчу продуктов при их длительном хранении.

В зависимости от способов воздействия на сырье и происходящих в нём явлений процессы консервирования делятся на след группы:

Биохимические:

Квашение- консервирование некоторых овощей и плодов в результате накопления в них молочной кислоты и других побочных продуктов брожения.

Соление- обработка пищевой продукции поваренной солью или ее водными растворами с целью предотвращения ее порчи.

Мочение- по сути, разновидность квашения. Этот термин Чаще всего используют применительно к обработке яблок.

Производство плодово- ягодных и виноградных вин и др.;

Химические:

Химическое консервирование. В качестве химических консервантов при переработке пищевой продукции применяют ограниченное число химических соединений.

Маринование- консервирование овощей, плодов, грибов других продуктов уксусной кислотой.;

Физические:

Стерилизация, пастеризация

Сушка- удаление влаги из пищевых продуктов при их подготовке а переработке, использованию или хранению.

Замораживание- подготовленное с учетом специфики сырья продукты подвергают также другим воздействием т. е. замораживанием.