Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Современное состояние производства пищевых порошков из растительного сырья. Монография
.pdf
Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное
образовательное учреждение высшего образования
«Казанский национальный исследовательский
технологический университет»
Н. З. Дубкова, В. В. Харьков
СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ
ПРОИЗВОДСТВА
ПИЩЕВЫХ ПОРОШКОВ
ИЗ РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ
Монография
Казань
Издательство КНИТУ
2018
УДК 664.02.67
ББК 36
Д79
Д79
Дубкова Н. З.
Современное состояние производства пищевых порошков из растительного сырья : монография / Н. З. Дубкова, В. В. Харьков; Минобрнауки России, Казан. нац. исслед. технол. ун-т. – Казань : Изд-во
КНИТУ, 2018. – 92 с.
ISBN 978-5-7882-2508-1
ISBN 978-5-7882-2508-1
©
Дубкова Н. З., Харьков В. В., 2018
©
Казанский национальный исследовательский
технологический университет, 2018
УДК 664.02.67
ББК 36
Печатается по решению редакционно-издательского совета
Казанского национального исследовательского технологического университета
Рецензенты:
д-р техн. наук, проф. А. В. Дмитриев
д-р техн. наук, проф. Г. Р. Мингалеева
Представлен обзор существующих способов получения пищевых порошков. Разработана новая технология переработки растительного сырья в
пищевые порошки с сохранением всех питательных свойств путем совмещения в одном аппарате вакуумной сушки и вибрационного измельчения.
Предназначена для студентов факультета пищевой инженерии, изучающих дисциплины «Технология продуктов длительного хранения» и «Рациональное использование отходов пищевых производств» в рамках бакалаврской подготовки по направлению 19.03.02 «Продукты питания из растительного сырья».
Подготовлена на кафедре оборудования пищевых производств.
СОДЕРЖАНИЕ
Введение ...................................................................................................... 4
1. Растительное сырье как объект для переработки на пищевые
порошки ....................................................................................................... 6
2. Традиционные способы хранения и переработки растительного
сырья .......................................................................................................... 24
3. Современное состояние техники и технологии производства
пищевых порошков из растительного сырья ......................................... 31
4. Технологические линии получения пищевых порошков
в вибрационных сушилках- мельницах .................................................. 56
4.1. Технологическая схема получения пищевых порошко
образных продуктов из растительного сырья .................................... 56
4.2. Технологическая схема переработки отходов
ликероводочного производства в пищевые порошкообразные
продукты ................................................................................................ 59
5. Аппаратурное оформление способов получения пищевых
порошкообразных продуктов .................................................................. 64
5.1. Вакуумная вибрационная сушилка-мельница
периодического и непрерывного действия ......................................... 64
5.2. Области применения пищевых порошков из растительного
сырья ...................................................................................................... 70
6. Исследование физико-химических показателей качества
порошков из растительного сырья .......................................................... 73
6.1. Оценка качественных показателей порошков ............................. 73
6.2. Эффективность производства и использования пищевых
порошков ............................................................................................... 77
Заключение ................................................................................................ 80
Cписок использованной литературы ...................................................... 83
ВВЕДЕНИЕ
Качество пищевых продуктов и интенсификация технологического процесса их переработки тесно взаимосвязаны и являются задачами современной пищевой промышленности. Разработка новых высокоэффективных технологических процессов возможна путем создания новых способов переработки растительного сырья. В основе его
обработки лежат тепловые процессы (сушка, варка, пастеризация
и т. д.). Интенсификация тепловых процессов за счет температурного
воздействия имеет свои ограничения, связанные с температурной устойчивостью отдельных компонентов растительного сырья.
Основной целью пищевой промышленности является снабжение населения качественными натуральными продуктами питания.
Овощи и фрукты должны круглый год присутствовать в рационе питания человека как незаменимый источник витаминов, органических
кислот, минеральных веществ, необходимых для полноценной жизнедеятельности. Поэтому хранение и переработка этих классов растительного сырья с сохранением всех его питательных свойств является
основной задачей пищевой и перерабатывающей промышленности.
Важным фактором, определяющим эффективность переработки растительного сырья, является сезонность его поступления на
хранение и обработку, а также урожайность, изменяющаяся из года в
год. Сезонность поступления скоропортящихся продуктов обуславливает сжатые сроки их переработки. Это приводит к необходимости
разработки и внедрения такой технологии, при которой у растительного сырья вырабатывается способность к длительному хранению
при сохранении состава исходного сырья.
Традиционные формы хранения и транспортирования
растительного сырья предполагают ограниченные сроки и сложные
условия хранения продукции. Большой объём сельскохозяйственного
сырья делает его хранение и транспортировку сложными, дорогостоящими, громоздкими и энергоемкими. Кроме того, неизбежны
потери как самого сырья, так и его ценных компонентов при
воздействии влагии высоких температур, например при консервировании.
Порошковый способ является наиболее перспективным,
эффективным и компактным способом длительного хранения без
потерь и транспортировки растительного сырья. Кроме того, в
качестве сырья для этой технологии могут использоваться как цельные
4
продукты, так и остатки других производств по переработке ягод,
фруктов, овощей, которые содержат немало ценных компонентов.
Пищевые порошки освобождены от значительной части влаги,
содержащейся в обычных продуктах, в связи с чем, имеют
незначительный объем, массу и высокую концентрацию питательных
веществ. Низкая влажность порошков благоприятствует их
длительному хранению при максимальной степени сохранения
питательных свойств исходного продукта.
Существующие способы получения пищевых порошков
являются громоздкими в аппаратурном оформлении, энергоёмкими,
продолжительными по времени, поэтому проблема создания новых
высокоэффективных технологий переработки растительного сырья
является актуальной задачей пищевой индустрии.
В современных условиях внедрение энергосберегающих техно-
логий является одним из важных направлений повышения эффективности производства и умелого ведения технологических процессов в рыночных условиях хозяйствования предприятий. Одним из самых энергоемких процессов на многих предприятиях является сушка. В частности, продолжительность сушки растительного сырья, являющегося наиболее ярким представителем термолабильных капиллярно-пористых
материалов, занимает до нескольких часов в зависимости от физикохимических свойств, что обусловлено невозможностью повышения
температуры процесса, приводящей к снижению качества продукта.
Значительно сократить продолжительность процесса, а значит, и снизить его себестоимость, позволяет проведение сушки и измельчения в одном аппарате для постоянного обновления поверхности
испарения свободной влаги. Однако данные технологии до сих пор не
имеют расчетной базы, позволяющей получить оптимальные режимные параметры процесса.
Кроме того, нет четких рекомендаций по выбору той или иной
технологии сушки с одновременным измельчением применительно к
различным видами растительного сырья.
Разработка методов расчета технологических процессов сушки растительного сырья при сопутствующем измельчении, совершенствование действующих и создание новых высокоэффективных ресурсо- и энергосберегающих технологий и их аппаратурного оформления
является актуальной задачей, имеющей важное хозяйственное значение.
5
1. РАСТИТЕЛЬНОЕ СЫРЬЕ КАК ОБЪЕКТ
ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ НА ПИЩЕВЫЕ ПОРОШКИ
Технология обработки растительного сырья и качество
полученного продукта в значительной степени зависят от свойств
исходного материала и его химического состава. Коллоиднохимические и структурные свойства плодов и овощей обусловлены
особенностями строения и свойствами растительных клеток и тканей.
Высушиваемые плоды и овощи, как и всякая ткань растительного происхождения, представляют собой капиллярно-пористый материал, состоящий из разнородных по строению и структуре составляющих [1–3]. В состав плодов и овощей входят самые разнообразные химические соединения: углеводы, органические кислоты, биологически-активные вещества (витамины, ферменты), минеральные, ароматические и красящие вещества и т. д.
Как объект сушки овощи и фрукты отличаются содержанием
большого количества воды (до 90 %) [1, 4], что является одной из причин недостаточной стойкости их при хранении и различных методах
консервирования.
Известно [1, 5], что в растительном сырье основная часть влаги
находится в более или менее свободном состоянии и только 4–8 % её
химически связано в клеточных коллоидах и прочно удерживается.
По этой причине легко высушивать фрукты и овощи до равновесной
влажности (18–20 %). Дальнейшее удаление влаги, особенно после
влажности 5 %, сопряжено с определенными трудностями и может
быть достигнуто в случае необходимости использования специальных
методов сушки.
В воде, находящейся в растительной клетке, растворены углеводы, азотистые вещества, микроэлементы, аминокислоты, витамины,
минеральные соли. Физико-механические свойства и химический состав плодов и овощей приведены в табл. 1–4 [5, 6].
Кроме воды фрукты и овощи содержат 10–15 % сухих веществ.
Сухие вещества подразделяются на растворимые и нерастворимые.
Нерастворимые сухие вещества составляют клеточные стенки и механические элементы тканей: клетчатку, протопектин, а также нерастворимые азотистые и минеральные вещества, липиды и др. Они определяют структурно-механическую прочность тканей, целостность и их
консистенцию.
6
Физико-механические свойства исходного сырья
Продукт
Картофель
Морковь
Свекла
столовая
Черноплодная
рябина
Лук репчатый
Смородина
черная
Плотность, кг/м3
–
970–1000
1016
1075–1090
–
1040
Насыпная плотность, кг/м3
650–730
650
650–780
650–700
650–740
650–700
Удельная теплоемкость, кДж/кгК
3,43–3,68
3,40–3,90
3,55–3,90
3,44
2,64–3,64
3,45
Коэффициент теплопроводности,
Вт/мК
0,58–0,66
0,6–0,64
0,6–0,62
0,17
0,17
0,35
Коэффициент температуропроводности, 106
0,15–0,17
0,11–0,27
0,08–0,02
0,7
0,081
0,6
Вода, %
80
89
86
84
86
88
Содержание сухих
веществ, %
25
11,5
13,5 – 14
12
Углеводы, %
19,7
7,0
10,8 – 9,5
–
Крахмал, %
29
0,2 – 1,5 – –
Моно- и дисахариды, %
1,5
6,0 9 – 9 –
Клетчатка, %
1,0
1,2
0,9 2 0,7
–
Органические кислоты, %
0,55
0,10
0,10 – 0,10
2,50–4,50
Зола
1,1 1 1 – 1,0
–
Белки, %
2
1,3
1,7 – 1,7
–
Азотистые вещества
1,3 –
–
Минеральные вещества
0,69
0,37
0,49
1,16
0,29
–
Кислоты
– – 0,1
0,5 – –
Сахар, %
2,5
6–7 8 11 – 16,8
Витамины
0,02
0,01
0,01 0,01
0,03
Пектиновые вещества, %
1,0
2,9 – 2,1 – 0,5
Таблица 1
7
Таблица 2
Показатели
Овощи
Ягоды
Картофель
Лук репчатый
Морковь
Свекла
Рябина черно-
плодная
Смородина
черная
Вода, г
80
86
89
86
86
88
Белки, г
2,0
1,4
1,3
1,5
1,5
1,0
Жиры, г
0,4 – 0,1
0,1
0,1
0,2
Углеводы, г:
Моно- и ди-
сахариды
Крахмал
1,3
15
9,0
0,1
6,0
0,2
9,0
0,1
10,8
0,1
6,7
0,6
Клетчатка, г
1,0
0,7
0,8
0,9
2,7
3,0
Органические кислоты
в расчете на
яблочную, г
0,2
0,2
0,2
0,1
1,3
2,3
Зола, мг
1,1
1,0
0,7
1,0
1,5
0,9
Минеральные вещества, мг:
Na
К
Са
Mg
P
Fe
28
568
10
23
58
0,9
18
175
31
14
58
0,8
30
234
46
26
40
0,6
86
288
37
22
43
1,4
–
–
–
–
–
–
32
350
36
31
33
1,3
Витамины,
мг:
-каротин
В1
В2
РР
С
0,02
0,12
0,07
1,30
20,0
Сл,
0,05
0,02
0,20
10,0
1,10
0,10
0,02
1,00
5,0
0,01
0,02
0,04
0,20
10,0
1,20
0,01
0,02
0,30
15
0,10
0,03
0,04
0,30
200
Химический состав исходного сырья, на 100 г продукта
8
Показатели
Картофель
Лук
репчатый
Морковь
Свекла
Белок, %
Незаменимые аминокислоты, в том числе:
Валин
Изолейцин
Лейцин
Лизин
Метионин
Треонин
Триптофан
Фенилаланин
Заменимые аминокислоты, в том числе:
Аланин
Аргинин
Аспаригиновая кислота
Гистидин
Глицин
Глутаминовая кислота
Пролин
Серин
Тирозин
Цистин
Общее количество аминокислот
2,0
720
122
86
128
135
26
97
28
98
1172
97
100
250
30
100
262
92
128
90
23
1892
1,4
286
25
40
50
60
10
40
20
41
663
58
160
70
14
41
220
30
27
30
13
949
2,3
312
43
35
44
38
9
32
8
31
595
48
41
135
14
29
235
30
33
18
12
907
1,5
410
53
60
67
92
20
53
13
45
942
40
73
328
14
38
274
47
63
50
15
1345
Показатели
Карто-
фель
Лук реп-
чатый
Морковь
Свекла
Смородина
черная
Моносахариды:
Глюкоза
Фруктоза
Дисахариды:
Сахароза
Полисахариды:
Гемицеллюлоза
0,6
0,1
0,6
0,3
1,3
1,2
6,5
0,2
2,5
1,0
3,5
0,3
0,3
0,1
8,6
0,7
1,5
4,2
1,0
0,1
Углеводы и органические кислоты, г в 100 г продукта
Таблица 3
Белки, мг на 100 г продукта
Таблица 4
9
Окончание табл. 4
Показатели
Карто-
фель
Лук реп-
чатый
Морковь
Свекла
Смородина
черная
Моносахариды:
Глюкоза
Фруктоза
Дисахариды:
Сахароза
Полисахариды:
Гемицеллюлоза
Клетчатка
Крахмал
Лектин
Органические
кислоты:
Винная
Лимонная
Щавелевая
яблочная
0,6
0,1
0,6
0,3
1,0
15,0
0,5
0
0,12
0,03
0,05
1,3
1,2
6,5
0,2
0,7
0,1
0,4
0
0,01
0,01
0,20
2,5
1,0
3,5
0,3
1,2
0,2
0,6
0
0,01
0,01
0,23
0,3
0,1
8,6
0,7
0,9
0,1
1,1
0
0,02
0,01
0,03
1,5
4,2
1,0
0,1
3,0
0,6
1,1
0
2,00
0,06
0,25
ральных веществ – важнейших составляющих полноценного питания
(табл. 5) [6]. Минеральные вещества растительного сырья поступают
из почвы. Они входят в состав структурных элементов всех живых
клеток, тканей и даже ферментов. Общее содержание минеральных
веществ в сырье при анализе устанавливается как количество золы.
Содержание золы является важным показателем для оценки качества
готовой продукции. Концентрация минеральных веществ в растворе
влияет на температуру его кипения и замерзания, кислотность (pH)
среды и протекание процессов ферментации в растительной клетке.
но-солевой обмен в организме, его кислотно-щелочное состояние, активизирует выработку ферментов. Соли калия (50 % всех солей в организме) способствуют выведению излишков воды, уменьшают отеки,
борются с задержкой мочи. От его количества зависит нормальное
функционирование всех мягких тканей: сосудов и капилляров, желез
системы внутренней секреции, мышц, клеток печени, почек, мозга.
В частности, калий очень важен для правильной работы сердечной
мышцы, при пролапсе митрального клапана и при нарушении обменных процессов улучшает работу миокарда.
В растительных тканях содержится большое количество мине-
Основным макроэлементом является калий. Он отвечает за вод-
10
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]