Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Общая технология пищевых производств. Учебное пособие
.pdf
Министерство образования и науки России
Федеральное государственное бюджетное
образовательное учреждение высшего образования
«Казанский национальный исследовательский
технологический университет»
Д. В. Хрундин
ОБЩАЯ ТЕХНОЛОГИЯ
ПИЩЕВЫХ ПРОИЗВОДСТВ
Учебное пособие
Казань
Издательство КНИТУ
2016
1
УДК 664
ББК 36
Хрундин Д. В.
Общая технология пищевых производств : учебное пособие /
Д. В. Хрундин; М-во образ. и науки России, Казан. нац. исслед. технол.
ун-т. – Казань : Изд-во КНИТУ, 2016. – 120 с.
ISBN 978-5-7882-2025-3
Рассмотрены основные вопросы, связанные с переработкой
продукции животного происхождения. Изложены основные законы и
принципы, лежащие в основе технологий переработки сырья и
получения готовой продукции.
Представлены общие сведения об основных свойствах сырья и
процессах, происходящих при их переработке. Приводятся краткие
данные о системном подходе при организации технологических
процессов.
Рекомендовано для бакалавров, обучающихся по направлению
подготовки 19.03.03 «Продукты питания животного происхождения».
Подготовлено на кафедре технологии мясных и молочных
продуктов.
Печатается по решению редакционно-издательского совета
Казанского национального исследовательского технологического
университета
Рецензенты: д-р с.-х наук, проф. М. К. Гайнуллина
канд. биол. наук, доц. Е. В. Никитина
ISBN 978-5-7882-2025-3 © Хрундин Д. В., 2016
© Казанский национальный исследовательский
технологический университет, 2016
2
Содержание
Введение 5
1. Классификация пищевых процессов и основные законы,
лежащие в их основе
1.1. Классификация пищевых процессов 6
1.2. Основные законы науки, используемые в технологии
пищевых производств
1.3. Химические процессы пищевых производств 13
1.4. Биохимические и ферментативные процессы пищевых
производств
1.5. Микробиологические процессы пищевых производств 26
2. Основные свойства пищевого сырья и продуктов 30
3. Основы теории организации технологического потока
6
10
20
как системы процессов
3.1. Основные понятия о системности технологического
потока
3.2. Понятие об операции как составной части
технологического потока
4. Основы холодильной обработки продуктов и сырья
животного происхождения 41
4.1. Основные сведения о причинах использовании холода
в технологии пищевых производств 41
4.2. Физические принципы получения низких температур 42
4.3. Термодинамические основы холодильных машин 45
34
34
38
4.4. Основные сведения о холодильных агентах 47
3
4.5. Основные сведения о холодильных машинах 51
4.6. Основные способы холодильной обработки сырья
и готовой продукции
4.6.1. Охлаждение сырья и готовой продукции 55
4.6.2. Замораживание сырья и готовой продукции 57
4.6.3. Размораживание (дефростация) сырья и готовой
продукции
5. Основы технологии мясных и молочных продуктов 66
5.1. Краткая характеристика мяса животных и птиц 66
5.2. Краткая характеристика молока 72
6. Основы технологии мясных полуфабрикатов 78
7. Основы технологии посола 82
55
62
8. Основы технологии копченых продуктов 87
9. Основы технологии консервов из сырья животного
происхождения
9.1. Технология мясных консервов 92
9.2. Технология молочных консервов 94
10. Основы технологии мясных и колбасных изделий 97
11. Основы технологии цельномолочной продукции 103
11.1. Технология пастеризованных и стерилизованных
молока и сливок
11.2. Технология кисломолочных продуктов 106
11.3. Технология сыра 109
92
103
11.4. Технология сливочного масла 112
Заключение 119
Библиографический список 120
4
ВВЕДЕНИЕ
Пищевая промышленность включает много различных по
назначению производств: мясоперерабатывающее, бродильное,
хлебопекарное, производство сахара, мучных кондитерских и
макаронных изделий и т.д.
Однако при всем разнообразии технологических процессов в
пищевой промышленности многие из них являются общими для
различных производств.
Например, в любом пищевом производстве встречается
перемешивание. Его цель – обеспечить хороший контакт между
различными веществами и таким образом интенсифицировать
процесс либо растворения, либо химической реакции, либо
поглощения одного вещества другим, либо теплообмена и т.д. Во
многих производствах (сахарном, кондитерском, консервном и др.)
применяют выпаривание для повышения концентрации сухих
веществ в растворе, например, для обеспечения кристаллизации
сахара, глюкозы и фруктозы.
Таким образом, технологии пищевых производств могут быть
разделены на общие и специфические. Приоритет в изучении курса
«Общая технология пищевых производств» отдается процессам,
имеющим общий характер и применимым в нескольких
производствах.
Машины и аппараты пищевых производств изучаются в данном
курсе лишь в ознакомительном плане; основное внимание уделяется
процессам и реакциям, происходящим в них.
Более подробное изучение оборудования предусматривается в
специальных курсах (процессы и аппараты пищевых производств,
технологическое оборудование отрасли и т.д.).
5
1. КЛАССИФИКАЦИЯ ПИЩЕВЫХ ПРОЦЕССОВ
И ОСНОВНЫЕ ЗАКОНЫ, ЛЕЖАЩИЕ В ИХ ОСНОВЕ
1.1. Классификация пищевых процессов
Под термином «процесс» понимают производственный процесс,
когда исходные материалы в результате физического, химического,
механического и других воздействий превращаются в пищевые
продукты. Эти превращения сопровождаются изменением агрегатного
состояния, внутренней структуры и химического состава вещества.
Процессы протекают в технологических аппаратах или в
машинах. Чаще всего аппарат представляет собой емкость, в которой
неподвижно располагаются различные трубы, решетки, полки,
кольца, тарелки, сепараторы для отделения капелек жидкости и т. д.
Иногда в аппаратах монтируют вращающиеся механизмы для
перемешивания жидких сред.
В отличие от них машина – это механизм с внешним приводом,
совершающий рабочими органами те же самые операции, которые
выполняет человек подобными орудиями труда для совершения
подобной работы.
В технологии пищевых производств используются одни и те же
фундаментальные законы и методы расчета, характерные для
химической технологии. Тем не менее специфика, связанная с
пищевыми производствами, находит естественное отражение в
изложении курса.
Процессы пищевых производств можно разделить на простые и
сложные. Вместе с тем практически любой реальный процесс
переработки продукта достаточно сложный. Он неизбежно включает
не только процессы, относящиеся непосредственно к переработке, но
и подготовительно-заключительные операции (подача продукта в
рабочую зону и отвод из нее). Таким образом, почти каждый так
называемый простой процесс можно разделить на еще более простые.
Само понятие «процесс» предполагает некоторое
преобразование материи, протекающее в пространстве и во времени.
Оно происходит под воздействием побуждающих факторов и
характеризуется начальным и конечным состояниями. Каждый
элементарный акт проявления побуждающего фактора и его
воздействия на продукт можно рассматривать как процесс, который, с
6
одной стороны, является относительно простым, так как не приводит
к полному преобразованию продукта, а с другой – допускает
дальнейшее разбиение на более простые составляющие.
Введенное представление о степени сложности процессов, хотя
и достаточно условное, позволяет относительно произвольно
выделить удобные для рассмотрения и дальнейшего использования
их модели, из которых при необходимости можно строить более
сложные комбинации. Одно из таких удобных разбиений процессов
пищевых производств – классификация по научным дисциплинам,
методы которых служат основой для объяснения их закономерностей.
Такой классификацией является разделение процессов на
гидравлические, механические, гидромеханические, тепловые,
массообменные, биохимические и микробиологические.
1. Гидравлические процессы. Реализуются при течении
ньютоновских жидкостей по трубопроводам и элементам
гидравлических систем, а также в гидравлических машинах – насосах
и двигателях. Это весьма распространенный класс процессов,
подчиняющихся специфическим закономерностям. Без изучения
гидравлических процессов невозможно правильное понимание
большинства процессов в пищевых производствах. Этим объясняется их
включение в классификацию.
Течение неньютоновских жидкостей, к которым относятся
многие продукты пищевых производств, изучает выделившаяся в
самостоятельную науку реология. Неньютоновские жидкости в
большинстве являются полимерами. Их механика – это целый мир
своеобразных закономерностей, не имеющих аналогов в механике
мономеров. Без их понимания невозможно понять многие процессы
пищевых производств.
2. Механические процессы. К ним относят процессы
измельчения (дробление и резание), сортирования, прессования и др.
Они протекают под действием механических усилий, а их
результатом является изменение размеров частиц продукта. Эти
процессы реализуются в мельничных комплексах, дробилках,
крупорушках, терках, волчках, измельчителях овощей и корнеплодов,
прессах, штампах, валковых и шнековых нагнетателях, устройствах
сепарирования сыпучих веществ и др.
3. Гидромеханические процессы. К ним относят процессы
перемешивания жидких и сыпучих продуктов, фильтрования,
7
осаждения, мойки корнеплодов, пневмо- и гидротранспортирования,
псевдоожижения сыпучих продуктов и др. Они протекают под
влиянием суммы механических (в частности, центробежных или
гравитационных) и гидродинамических воздействий, а их
результатом является пространственное перемещение отдельных
агломератов продукта или элементов смеси продуктов. Эти процессы
реализуются в пневматических и гидравлических классификаторах,
фильтрах, осадителях, центрифугах, сепараторах, циклонах, пневмо-,
гидро- и аэрозольных транспортирующих устройствах,
гидромеханических моечных машинах, смесителях жидких и
сыпучих продуктов, сушилках и др.
4. Тепловые и массообменные процессы. К тепловым
процессам относят нагревание, охлаждение, выпаривание и
конденсацию, к массообменным – сушку, сорбцию, перегонку,
кристаллизацию, растворение, экстрагирование, экстракцию и др.
Они протекают под действием разностей температур или
концентраций веществ. Результатом их является перемещение в
пространстве теплоты (тепловой энергии) или отдельных
компонентов смеси веществ. Данные процессы реализуются в
нагревателях, охладителях, абсорберах, адсорберах, перегонных
устройствах (кубовые аппараты, ректификационные колонны и др.),
выпарных аппаратах, сушилках, конденсаторах, кристаллизаторах,
растворителях, экстракторах и др.
К тепловым процессам примыкают процессы получения
холода. Они используют одни и те же термодинамические
зависимости, одинаковые принципы решения теплотехнических
проблем; часть теплотехнических устройств, используемых в них,
являются одинаковыми.
5. Химические процессы. Многочисленные химические
процессы пищевых производств выделены в самостоятельную группу,
включающую биохимические и физико-химические процессы.
К биохимическим относят процессы ферментации, брожения,
стерилизации, пастеризации, дезинфекции, промывки тары и ее
чистки и др. Результатом этих процессов является изменение в
объеме продукта или на поверхности тары концентрации сахаров,
дрожжевых культур, бактерии и продуктов их жизнедеятельности,
спор, загрязняющих веществ и др.
8
К физико-химическим процессам относят горение и взрывы.
Подробно они изучаются специальными научными дисциплинами.
В данном курсе дается лишь самое общее знакомство с ними,
оправданное, в частности, необходимостью грамотной профилактики
пожаро- и взрывоопасности мукомольных, комбикормовых и
некоторых других производств.
Другой классификационный признак процессов пищевых
производств – течение их во времени. Основные процессы пищевой
технологии делятся по способу организации на периодические и
непрерывные.
Периодические процессы характеризуются тем, что все стадии
(загрузка сырья, обработка и выгрузка готового продукта)
осуществляются в одном аппарате, но в разное время.
Непрерывные процессы характеризуются тем, что все их
стадии протекают одновременно, но разделены в пространстве, так
как осуществляются либо в различных частях проточного аппарата,
либо в разных аппаратах, составляющих данную установку.
Основные преимущества непрерывных процессов по
сравнению с периодическими заключаются в следующем:
- отсутствуют затраты времени на загрузку исходного сырья и
выгрузку готового продукта;
- появляется возможность создания качественной системы
регулирования режимных параметров, что позволяет обеспечить
более высокую стабильность качества готовой продукции;
- оборудование имеет меньшие габариты при равной
производительности с периодически действующим оборудованием,
что сокращает затраты на изготовление, ремонт, амортизационные
отчисления, эксплуатацию и монтаж;
- повышается тепловой коэффициент полезного действия, так
как при отсутствии перерывов в работе более полно используется
подводимая теплота, нет потерь ее при разгрузке продукции;
- улучшаются условия обслуживания аппаратов путем
устранения операций их загрузки и разгрузки, уменьшается
потребность в обслуживающем персонале.
В зависимости от изменения параметров во времени
(скоростей, температуры, концентраций и др.) процессы могут быть
разделены на установившиеся (стационарные) и неустановившиеся
(нестационарные, или переходные).
9
При установившемся процессе значение каждого из параметров
зависит только от положения рассматриваемой точки в аппарате, но
не зависит от времени. В неустановившихся процессах параметры
переменные и зависят не только от положения рассматриваемой
точки в объеме аппарата, но и от времени.
Для непрерывных процессов изменение параметров во времени
имеет место только в период пуска установок.
1.2. Основные законы науки, используемые
в технологии пищевых производств
Изучение процессов технологии пищевых производств
невозможно без применения основных законов (рис. 1.1), на которых
базируется теория конкретного процесса.
Рис. 1.1. Основные законы и принципы пищевых технологий
Закон сохранения массы и энергии. Данные законы играют одну
из основных ролей в технологии пищевых производств. Они
устанавливают, что в природе имеют место только такие превращения,
при которых масса и энергия внутри системы остаются неизменными.
На основании закона сохранения массы (материи) составляют
материальный баланс, следуя принципу: приход материала = расход материала.
Рассмотрим технологический процесс, протекающий в
аппарате. В аппарат поступают компоненты А, В, С в количестве МА,
МВ, МС соответственно; из аппарата выходя компонент Dв
количестве МD и компонент Е, как отход производства, в количестве
МЕ (рис. 1.2).
10
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]