Зміст та завдання дисципліни

Курс "Технохімічний контроль в технології галузі" передбачає лекційні та лабораторні заняття. Вивчається дисципліна 1 семестр, по закінченню вивчення курсу передбачено іспит. Для закріплення матеріалу передбачено виконання навчально-дослідних лабораторних робіт та проведення колоквіуму. В кінці курсу передбачено підсумкову контрольну роботу.

До колоквіуму та контрольних робіт студент допускається тільки після відпрацювання та захисту всіх лабораторних занять. Всі пропущені лабораторні роботи мають бути відпрацьовані.

Даний лекційний курс передбачає вивчення:

• організації технохімічного контролю на виробництві;

• основних понять про якість сировини та продуктів галузі;

• види контролю якості продукції і основні принципи вибору його методів;

• класифікацію методів аналізу, їх теоретичні основи і обґрунтування з точки зору сучасних положень фундаментальних наук;

• методи аналізу кількісного і якісного складу сировини, готової продукції харчових виробництв;

• арбітражні методи та вимоги Держстандарту України до якості сировини і готової продукції.

Мета викладення дисципліни - дати цілісне уявлення про сукупність правил та певних принципів, які використовуються при визначенні якості харчової сировини, напівфабрикатів та готової продукції. Забезпечити у студентів науковий підхід до реалізації оптимальної системи випробувань і фізико-хімічного контролю певного виробництва харчової промисловості, загальних сучасних методів контролю складу, властивостей та якості сировини, напівфабрикатів, допоміжних матеріалів і готової продукції.

Технохімічний контроль виробництва – це технологічний і хімічний контроль якості сировини, готової продукції, напівфабрикатів, технологічного режиму виробництва.

Висока якість продукції досягається тільки при високій якості сировини, при веденні технологічного процесу у відповідності з оптимальним технологічним режимом і оперативному виправленні всіх можливих відхилень від нього. Інформацію про якість сировини і готової продукції, показники технологічного процесу та відхилення їх від оптимальних надає служба технохімконтролю виробництва.

Вірно організований технохімконтроль є найбільш важливою умовою нормальної роботи підприємства.

Технохімічний контроль починається з перевірки якості сировини і напівфабрикатів, які надходять на підприємство, та умов їх зберігання і використання. В процесі виробництва постійно контролюють показники якості сировини і напівфабрикатів на всіх стадіях технологічного процесу, параметри технологічного процесу (температуру, тривалість обробки, вологість напівфабрикатів, кислотність і т.д.), контролюють точність дозування сировини та інших компонентів рецептур.

Служба технохімічного контролю виявляє причини порушень нормального режиму виробництва і приймає участь в розробленні заходів по виправленню виявлених порушень.

Теоретичні основи визначення масової частки вологи та сухих речовин

Масова частка вологи є одним із вирішальних факторів, які впливають на якість сировини, напівфабрикатів та готової продукції. Кількість вологи в першу чергу визначає: харчову цінність продукції, термін її зберігання, техніко-економічні показники роботи підприємства, хід технологічного процесу.

Вологість є важливим показником якості продукту і є нормованою практично для всіх харчових продуктів.

Вологістю називають вміст вологи в матеріалі, який виражено у відсотках до маси матеріалу. За різницею між масою матеріалу і масою води визначають вміст сухих речовин.

Міцність зв'язку вологи з матеріалом характеризується енергією, яку потрібно витратити для її видалення. За формами зв'язку вологи в матеріалах виділяють вільну та зв'язану вологу.

Вільною вважається вода змочування, яка здебільшого знаходиться на поверхні продукту, її кількість коливається в межах 0,5 – 2,5%. Вміст вологи в продукті виражається сумарним вмістом в ньому води всіх видів зв'язку з матеріалом, крім хімічно зв'язаної вологи, яка при звичайному висушуванні не виділяється з продукту.

Вільна волога утримується в матеріалі механічно, за рахунок дисперсної просторової сітки матеріалу. Вона може бути видалена з матеріалу при утворенні різниці тиску. Під час висушування вільна волога видаляється досить легко.

Зв'язана вода досить міцно втримується сухими речовинами продукту і практично не видаляється при висушуванні.

Класифікація форм зв’язку води з сухими речовинами:

1. Хімічна форма зв’язку, за якої молекули води входять до складу сухих речовин у точно визначеному співвідношенні. Це найбільш міцна форма зв’язку. Волога поєднана з матеріалом хімічно у вигляді гідратів або кристалогідратів. Для видалення цієї води необхідно особливо інтенсивне оброблення теплом (прокалювання) або хімічна обробка, що спричиняють руйнування структури матеріалу.

2. Фізико-хімічна форма зв’язку – розрізняють адсорбційну і осмотичну. Така волога зв'язана з сухими речовинами не в чітко визначених співвідношеннях, може легко мігрувати та брати участь в хімічних реакціях. Видалити її можна при сушінні.

Адсорбційно зв’язана вода утримується силами Ван-дер-Ваальса поверхнею молекул колоїдно-диспергованих речовин (тобто молекулами білків і вуглеводів) на межі поділу тверде тіло – вода. Це волога, яка поглинається поверхнею тіла і утримується завдяки зменшенню тиску насиченої пари на поверхнях капілярів. Адсорбційна волога представляє собою водяну плівку, товщина якої дорівнює розмірам однієї молекули води. Ця вода з великою силою утримується поверхневою енергією речовини, що адсорбує вологу.

Процес сполучення за допомогою адсорбційних сил молекул води з молекулами речовини називається гідратацією, а сама вода – гідратаційною.

Адсорбційно зв’язану воду містять і мікрогетерогенні системи, до яких належать порошки крохмалю, розмір часточок яких 6 – 150 мкм, борошна – 50 – 800 мкм тощо. Її кількість залежить від розміру часточок і питомої поверхні (поверхні 1 г речовини). Чим менші часточки і більша питома поверхня, тим більшу кількість адсорбційно зв’язаної води вони можуть містити. При нагріванні така адсорбційно зв'язана вода легко переходить у пару.

Подальше поглинання води обумовлюється силами осмосу і дифузії. Така вода називається осмотично поглинутою або структурною. Вона менш міцно пов’язана з сухими речовинами, ніж адсорбційна, і характеризує стадію набухання. Осмотична – це волога, яка проникає завдяки осмосу всередину високомолекулярних міцел (клітковина, крохмаль, білки і т.д.).

Осмотично поглинена вода при висушуванні продуктів видаляється раніше ніж адсорбційна вода.

3. Фізико-механічні форми зв’язку характерні для води, що заповнює капіляри, крупні пори і пустоти в тілах. Ця вода утримується капілярами з великою силою. Вважається, що вона найлегше видаляється про висушуванні.

Вода, що зв'язана фізико-механічними зв'язками поділяється на вологу макрокапілярів і вологу мікрокапілярів.

Воду в капілярах можна вважати вільною. Вона переміщується по капілярах у вигляді рідини або пари. Утримується капілярна вода в проміжках структурно-капілярної системи продуктів за рахунок капілярних сил. При механічному пошкодженні цієї системи у продуктах частково втрачається їх клітинний сік. Наприклад, при нарізанні м’яса, риби, овочів, тощо.

Капілярна й осмотично зв’язана вода у свіжих плодах і овочах складає до 95 %, у м’язах тварин і риб знаходиться 45 – 55% осмотично зв’язаної води, 40 – 45% – капілярної і 6,7 – 7,5 % – адсорбційної.

Різні стани води у харчових продуктах пов'язані між собою, між ними не спостерігається чіткої межі. При переробці й зберіганні продуктів вода може переходити із однієї форми в іншу.

Слід вважати, що при визначенні масової частки вологи продукту визначається волога зв'язана фізико-хімічно і фізико-механічно.