Добавки технологические для пищевой промышленности
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПИЩЕВЫЕ ДОБАВКИ
За последние десятилетия в мире технологий и ассортимента пищевых продуктов произошли огромные изменения. Они сказались и на ставших классическими традиционных, апробированных временем способах получения и на самих продуктах (хлебе, мучных кондитерских изделиях, напитках и др.). Кроме того, привели к появлению новых групп продуктов питания (функциональных продуктов, продуктов лечебного, детского питания и т.д.) с новым составом и свойствами. Изменения привели к упрощению технологий и сокращению производственных циклов, выразились в принципиально новых технологических и аппаратурных решениях.
Эти изменения связаны с пониманием роли питания в жизни человека, взаимосвязи качества пищи и болезней цивилизации, проявлением новых условий и ритма жизни, а также экологических проблем, применением пищевых, биологически активных добавок и улучшителей.
Упомянутые фундаментальные изменения в значительной степени стали возможными благодаря использованию большой группы пищевых добавок, получивших условное название «технологические добавки».
Ускорение технологических процессов обеспечивают ферментные препараты, химические катализаторы, экстрагенты и другие вещества. Для регулирования и улучшения текстуры пищевых систем и готовых продуктов используют эмульгаторы, гелеобразователи, стабилизаторы, для улучшения качества сырья и готовых продуктов применяют отбеливатели муки, фиксаторы миоглобина. Для предотвращения комкования и слеживания продукта применяют полирующие средства.
Подразделение пищевых добавок на самостоятельные группы является в достаточной степени условным. В отдельных случаях без них невозможен технологический процесс (экстрагирующие вещества, катализаторы гидрирования жиров и т д.), т.е. они не совершенствуют его, а помогают его осуществить. Некоторые технологические добавки рассматриваются в нескольких подклассах, многие из них влияют на эффективность использования сырья и качество готовых продуктов. Необходимо помнить, что классификация пищевых добавок (см. табл. 1.1) при определении подкласса пищевых добавок
предусматривает их технологические функции, и большая часть пищевых добавок ими обладает.
Под комплексными пищевыми добавками понимают изготавливаемые промышленным способом смеси пищевых добавок одинакового или различного технологического назначения. В их состав могут входить кроме пищевых и биологически активных добавок основные виды сырья (основные макроингредиенты): мука, сахар, крахмал, белок, специи и т. д.
Следует отметить, что в последнее время появилось большое число комплексных пищевых добавок. Под комплексными пищевыми добавками понимают изготовленные промышленным способом смеси пищевых добавок одинакового или различного технологического назначения. Особенно широкое распространение они получили в технологии хлебопечения, при производстве мучных кондитерских изделий, в мясной промышленности. Иногда в эту группу включают вспомогательные материалы технологического характера.
Вспомогательные материалы — это любые вещества или материалы, которые, не являясь пищевыми компонентами, используются при переработке сырья и в производстве пищевой продукции с целью улучшения технологии; в готовых пищевых продуктах вспомогательные материалы отсутствуют или могут определяться их неудаляемые остатки.
Они, как уже указывалось ранее, не рассматриваются в качестве пищевых добавок.
Изучение комплексных пищевых добавок и вспомогательных материалов — задача специальных курсов и дисциплин, в которых рассматриваются вопросы конкретных технологий. В настоящем разделе учебника мы остановимся только на общих подходах к подбору технологических добавок, применяемых в технологическом процессе, а также на отдельных группах добавок, ранее не рассматриваемых и внесенных в приложение 9 СанПиН 2.3.2.560—96, разрешенных к применению в производстве пищевых продуктов.
ОБЩИЕ ПОДХОДЫ К ПОДБОРУ И ПРИМЕНЕНИЮ ПИЩЕВЫХ ДОБАВОК
Эффективность применения пищевых добавок для решения технологических задач требует создания технологии их подбора и применения с учетом особенностей химического строения, функциональных свойств, характера действия самих пищевых добавок, а также вида продукта, особенностей сырья, состава пищевой системы, технологии получения готового продукта, оборудования, а иногда упаковки и условий хранения. В общем виде разработка технологии подбора и применения технологических пищевых добавок представлена на рис. 6.1.
Схема наиболее полно отражает все этапы технологии подбора и применения новых пищевых добавок. Совершенно очевидно, что при работе с пищевыми добавками разного функционального назначения нет необходимости проводить отдельные этапы этой работы. При использовании известных, хорошо изученных пищевых добавок эта схема может быть упрощена. Но во всех случаях при определении целесообразности применения пищевой добавки как при производстве традиционных пищевых продуктов, где она ранее не использовалась, так и при создании технологии новых пищевых продуктов необходимо учитывать особенности пищевых систем, в которые вносится пищевая добавка, правильно определить этап и способ ее внесения, оценить эффективность использования, в том числе и экономическую.
Ниже приводится краткая характеристика некоторых видов пищевых добавок технологического назначения, которые не рассматривались в предыдущих разделах. К ним относятся:
• ускорители технологических процессов (ферментные препараты);
• фиксаторы миоглобина;
• вещества, улучшающие качество муки и хлеба;
• растворители.
| Первый уровень | → | Характеристика пищевой добавки | Основные качественные показатели (содержание основного вещества и др ). Растворимость |
| ↓ | |||
| Второй уровень | → | Характеристика функциональных свойств | Основные функциональные свойства Технологические свойства. Побочныесвойства |
| ↓ | |||
| Третий уровень | → | Определение направлений использования | Виды продуктов Особенности применяемого сырья Технология получения продукта |
| ↓ | |||
| Четвертый уровень | → | Особенности состава и свойств пищевых систем | Состав, физико-химические свойства Принцип действия добавки Возможные виды взаимодействия с другими компонентами, роль добавки в лишевой системе |
| ↓ | |||
| Пятый уровень | → | Разработка способа введения добавки в пищевой продукт | Выбор этапности внесения Определение оптимальной концентрации Наименьший уровень концентрации Технологические параметры |
| ↓ | |||
| Шестой уровень | → | Оценка эффективности внесения | Характеристика пищевого продукта Оценка целесообразности введения добавки в пищевой продукт |
| ↓ | |||
| Седьмой уровень | → | Анализ медико-биологической безопасности | Содержание добавки в готовом продукте Система контроля |
| ↓ | |||
| Восьмой уровень | → | Сертификация пищевой добавки и продукта с ней | Нормативно-техническая документация Особенности отдельно пищевой добавки и продукта с ней |
Рис. 6.1. Разработка технологиии подбора и применения новой пищевой добавки
ФИКСАТОРЫ МИОГЛОБИНА
Пищевые технологические добавки, обеспечивающие стойкий розово-красный цвет мясным и рыбным изделиям, являются консервирующими веществами для мяса и мясопродуктов, а также применяются в сыроделии для предотвращения вспучивания сыров и брынзы (табл. 6.1).
Таблица 6. 1
Рис. 6.2. Классификация пищевых добавок, применяемых в хлебопечении
РАСТВОРИТЕЛИ
В ходе технологических процессов (производство жиров, рыбы, чая, кофе и др ) применяются растворители (см. табл. 1.1, функциональный класс 19). Перечень разрешенных растворителей, пропел-лентов, газовых сред, применяемых при упаковке, приведен в табл. 6.3.
Таблица 6.3
Пропелленты, разрешенные к применению в Российской Федерации*
| Е-номер | Пищевая добавка | Смежные технологические функции |
| Е940 | Дихлордифторметан (хладон-12) | Пропеллент, хладагент |
| Е941 | Азот | Газовая среда для упаковки и хранения, хладагент |
| Е943а | Бутан | Пропеллент |
| Е943b | Изобутан | То же |
| Е944 | Пропан | » |
| Е945 | Хлорпентафторэтан | » |
| Е946 | Октафторциклобутан | » |
*СанПиН 232560-96.
По строгому определению Пропелленты — это газы, выталкивающие продукт из контейнера. Химические свойства пропеллентов позволяют применять некоторые из них в качестве экстрагирующих агентов, поэтому они относятся к вспомогательным материалам.
ПЕНОГАСИТЕЛИ
Эта группа веществ (см. табл. 1.1, функциональный класс 4) объединяет добавки, обладающие способностью предупреждать или снижать образование пен — стабилизированных дисперсий определенных типов газов в жидкой дисперсионной среде (см. раздел 3.4).
В ряде случаев образование пены может вызвать серьезные проблемы в ходе технологического процесса или отрицательно сказаться на качестве конечного продукта. В частности, пены могут снижать производительность оборудования и повышать технологическое время и затраты. Они мешают проведению технологических процессов, связанных с фильтрованием, центрифугированием, выпариванием, дистилляцией и т п. В подобных случаях прибегают к их гашению. Для этих целей могут быть использованы, в частности, нехимические методы — механические или физические (перемешивание, нагрев, охлаждение и т. п.). Однако наиболее экономичным и эффективным является применение химических пеногасителей.
Эффективный химический пеногаситель должен соответствовать ряду требований:
обладать более низким поверхностным натяжением по сравнению с системой, в которую он добавляется (быть более поверхностно-активным по сравнению с пенообразователем);
хорошо диспергироваться в системе;
обладать низкой растворимостью в системе;
быть инертным;
не оставлять значительного осадка или запаха;
соответствовать нормативам безопасности.
В табл. 6.4 приведены пищевые добавки, которые используются в качестве пеногасителей.
Таблица 6.4
ФЕРМЕНТНЫЕ ПРЕПАРАТЫ
Ферментные препараты представляют собой очищенные и концентрированные продукты, содержащие определенные ферменты (энзимы) или комплекс ферментов, характерных для биологических сред и организмов — продуцентов. Они являются важным элементом в технологиях пищевых продуктов и применяются для интенсификации технологических процессов и повышения качества продуктов питания.
Ферменты высокого качества позволяют улучшить технологию, сократить затраты и даже получить новые продукты. Это один из наиболее эффективных и перспективных способов ускорения технологических процессов.
НОМЕНКЛАТУРА ФЕРМЕНТОВ
Современная номенклатура ферментов устанавливалась в течение нескольких последних лет. В научном мире используются систематические названия, разработанные Комитетом по номенклатуре и классификации энзимов Международного союза биохимиков. В соответствии с международной номенклатурой и типами катализируемых ими реакций энзимы делятся на шесть основных групп:
оксидоредуктазы — класс ферментов, катализирующих окислительно-восстановительные реакции;
трансферазы — ферменты, переносящие различные химические группировки;
гидролазы — ферменты, катализирующие реакции расщепления внутримолекулярных связей, протекающие с присоединением воды в точке расщепления;
лиазы — ферменты, удаляющие радикалы негидролитическим путем с образованием двойных связей;
изомеразы — класс ферментов, катализирующих взаимные превращения изомеров;
лигазы — ферменты, катализирующие присоединение друг к другу двух молекул при расщеплении пирофосфатной связи в АТФ или подобного вещества.
В этой системе номенклатур энзим обозначается префиксом ЕС со следующим за ним рядом чисел с пробелом после каждого числа. Первое число обозначает одну из перечисленных выше основных групп. Остальные числа обозначают определенные подклассы энзимов в соответствии с природой катализируемых ими реакций.
Международным комитетом, регулирующим вопросы, связанные с номенклатурой ферментов, рекомендована тривиальная номенклатура, в соответствии с которой к названиям их субстратов (веществ, на которые воздействуют ферменты) добавляют суффикс «-аз», например, липидгидролизующие ферменты называют липазами. Кроме того, иногда к названию источника ферментов добавляют суффикс «-ин». Примером такого названия служит фермент папаин, вьщеляе-мый из млечного сока папай.
Систематические названия достаточно сложные, очень длинные для использования и написания, поэтому на практике технологи и
ученые, как правило, применяют тривиальные названия. Кроме того, ферменты для удобства подразделяют на несколько групп в соответствии с катализируемыми ими реакциями (карбогидразы, протеазы и т. д.). Во избежание путаницы приводятся и тривиальные, и систематические названия.
При наименовании ферментных препаратов в России и ряде других стран в номенклатуре указываются вид ферментативной активности (амилолитическая — А), продуцент и метод культивирования (поверхностный — П, глубинный — Г), степень концентрации фермента по сравнению с исходной культурой продуцента (протосубтилин Г10Х).
Таблица 6.5
Таблица 6.6
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПИЩЕВЫЕ ДОБАВКИ
За последние десятилетия в мире технологий и ассортимента пищевых продуктов произошли огромные изменения. Они сказались и на ставших классическими традиционных, апробированных временем способах получения и на самих продуктах (хлебе, мучных кондитерских изделиях, напитках и др.). Кроме того, привели к появлению новых групп продуктов питания (функциональных продуктов, продуктов лечебного, детского питания и т.д.) с новым составом и свойствами. Изменения привели к упрощению технологий и сокращению производственных циклов, выразились в принципиально новых технологических и аппаратурных решениях.
Эти изменения связаны с пониманием роли питания в жизни человека, взаимосвязи качества пищи и болезней цивилизации, проявлением новых условий и ритма жизни, а также экологических проблем, применением пищевых, биологически активных добавок и улучшителей.
Упомянутые фундаментальные изменения в значительной степени стали возможными благодаря использованию большой группы пищевых добавок, получивших условное название «технологические добавки».
Ускорение технологических процессов обеспечивают ферментные препараты, химические катализаторы, экстрагенты и другие вещества. Для регулирования и улучшения текстуры пищевых систем и готовых продуктов используют эмульгаторы, гелеобразователи, стабилизаторы, для улучшения качества сырья и готовых продуктов применяют отбеливатели муки, фиксаторы миоглобина. Для предотвращения комкования и слеживания продукта применяют полирующие средства.
Подразделение пищевых добавок на самостоятельные группы является в достаточной степени условным. В отдельных случаях без них невозможен технологический процесс (экстрагирующие вещества, катализаторы гидрирования жиров и т д.), т.е. они не совершенствуют его, а помогают его осуществить. Некоторые технологические добавки рассматриваются в нескольких подклассах, многие из них влияют на эффективность использования сырья и качество готовых продуктов. Необходимо помнить, что классификация пищевых добавок (см. табл. 1.1) при определении подкласса пищевых добавок
предусматривает их технологические функции, и большая часть пищевых добавок ими обладает.
Под комплексными пищевыми добавками понимают изготавливаемые промышленным способом смеси пищевых добавок одинакового или различного технологического назначения. В их состав могут входить кроме пищевых и биологически активных добавок основные виды сырья (основные макроингредиенты): мука, сахар, крахмал, белок, специи и т. д.
Следует отметить, что в последнее время появилось большое число комплексных пищевых добавок. Под комплексными пищевыми добавками понимают изготовленные промышленным способом смеси пищевых добавок одинакового или различного технологического назначения. Особенно широкое распространение они получили в технологии хлебопечения, при производстве мучных кондитерских изделий, в мясной промышленности. Иногда в эту группу включают вспомогательные материалы технологического характера.
Вспомогательные материалы — это любые вещества или материалы, которые, не являясь пищевыми компонентами, используются при переработке сырья и в производстве пищевой продукции с целью улучшения технологии; в готовых пищевых продуктах вспомогательные материалы отсутствуют или могут определяться их неудаляемые остатки.
Они, как уже указывалось ранее, не рассматриваются в качестве пищевых добавок.
Изучение комплексных пищевых добавок и вспомогательных материалов — задача специальных курсов и дисциплин, в которых рассматриваются вопросы конкретных технологий. В настоящем разделе учебника мы остановимся только на общих подходах к подбору технологических добавок, применяемых в технологическом процессе, а также на отдельных группах добавок, ранее не рассматриваемых и внесенных в приложение 9 СанПиН 2.3.2.560—96, разрешенных к применению в производстве пищевых продуктов.
Рекомендуемые страницы:
Для повышения эффективности технологии пищевых продуктов используются различные ускорители и технологические добавки, вносимые в пищевые продукты на различных этапах процесса.
Особенно широкое распространение они получили в технологии хлебопечения, при производстве мучных, кондитерских изделий, в мясной промышленности. Иногда в эту группу включают вспомогательные материалы технологического характера.
Существует принципиальное различие между пищевыми добавками и вспомогательными материалами, употребляемые в ходе технологического процесса.
В последнее время появилось большое число комплексных пищевых добавок. Под комплексными пищевыми добавками понимают изготовленные промышленным способом смеси пищевых добавок одинакового или различного технологического назначения, в состав которых могут входить, кроме пищевых добавок, и биологически активные добавки, а также некоторые виды пищевого сырья (макроингредиенты): мука, сахар, крахмал, белок, специи и т.д.
Вспомогательные материалы— любые вещества или материалы, которые, не являясь пищевыми ингредиентами, преднамеренно используются при переработке сырья и получении пищевой продукции с целью улучшения технологий. В готовых пищевых продуктах вспомогательные материалы либо отсутствуют, либо могут сохраняться в незначительных количествах в виде неудаляемых остатков.
Такие смеси не являются, как правило, пищевыми добавками, а представляют собой технологические добавки комплексного действия.
Ассортимент технологических пищевых добавок чрезвычайно разнообразен как по своей природе, так и по назначению. Допустимые количества этих веществ в каждом случае ограничиваются предельным содержанием остатков добавок в продукте.
Среди наиболее широко применяемых технологических добавок в производстве пищевых продуктов отмечают ускорители технологических процессов, полирующие вещества, растворители, осветлители, комплексообразующие вещества, детергенты, моющие и дезинфицирующие средства.
Ускорители технологических процессов
Ускорители технологических процессов применяют в пищевых технологиях, основное место в которых занимают биологические и биохимические процессы: брожение, ферментативное созревание продуктов — сыра, пива, вина, приготовление теста и т.д.
Одним из наиболее перспективных способов ускорения технологических процессов является применение ферментных препаратов.
Особое место занимают ферментные препараты, получаемые из генетически модифицированных микроорганизмов.
Полирующие средства
В кондитерской промышленности в процессе производства и хранения карамельных изделий и драже большое значение имеет их полированная поверхность, препятствующая их слипанию. В связи с этим возникает необходимость использования полирующих средств. К ним относятся вазелиновое медицинское масло, воскожировые составы, парафин и тальк.
Вазелиновое масло (Е 905 в) используется для глянцевания карамели.
Согласно заключению Объединенного комитета экспертов ФАО/ВОЗ по пищевым добавкам нормы допустимого суточного потребления для вазелинового масла не установлены.
Из числа воскожировых составов животного и растительного происхождения наиболее широко в пищевой промышленности применяются пчелиный воск, карнаубский и пальмовый воски и озокерит.
Пчелиный воск, получаемый перетапливанием сотов, используют в кондитерском производстве, как компонент, входящий в состав глянца для дражирования кондитерских изделий, и для приготовления пищевых лаков.
Карнаубский и пальмовый воски, относящийся к растительным воскам, также используются для приготовления пищевых лаков.
Из озокерита получают церезин, который применяют в кондитерском производстве.
Парафин (Е 905 с), используется в качестве глянца для предотвращения прилипания кондитерских масс к различным поверхностям, а также для парафинирования бумаги, применяемой для завертывания конфет, ириса и карамели.
Тальк (Е 553 Ц) применяется в кондитерской промышленности как антиадгезионное средство, в производстве карамели.
Растворители
В пищевой промышленности растворители применяют при экстрагировании жиров и масел, обезжиривании рыбы и других продуктов, декофеинизации кофе и чая. Растворители выбирают в зависимости от их способности селективно растворять определенные пищевые компоненты. Основными гигиеническими требованиями при выборе растворителей являются отсутствие токсичности их остаточных количеств и промежуточных веществ, образуемых в результате реакции между растворителем и пищевыми ингредиентами.
Осветлители и комплексообразующие вещества
Технологические добавки, относящиеся к этой группе, применяют для осветления и стабилизации напитков.
Фитиновая кислота (Е 391) – это эфир фосфорной кислоты и мезоинозита, встречающийся в растениях в виде солей кальция и магния.
Закись азота (N2O) применяется во многих странах, как пенообразующее средство для сливок.
Силиконы – это органические полисиликоновые соединения масляной и тестообразной консистенции с различными показателями вязкости и теплостойкости.
Детергенты, моющие и дезинфицирующие средства
Детергенты – соединения, применяемые в качестве моющих средств, снижающие поверхностное и межфазное натяжение растворов, вследствие чего облегчают мойку производственного оборудования и посуды. Они не имеют недостатков мыла и могут применяться одновременно с кислотами и щелочами, а в чистой воде не образуют нерастворимых солей ни с кальцием, ни с магнием.
В состав моющих, очищающих и стиральных препаратов входят полифосфаты, карбонат, сульфат и силикат натрия. Основными средствами, применяемыми для мойки и дезинфекции, являются каустическая и кальцинированная сода, тринатрийфосфат, известковое молоко, известь хлорная, антиформин, стекло натриевое жидкое, катапин и сера техническая.
Вопросы
1. Какова функциональная роль пищевых добавок и их классификация?
2. Как оценивается степень безопасности пищевой добавки?
3. Что подразумевается под качеством пищевых добавок?
4. Дайте определения технологической и комплексной пищевой добавки.
5. Какие пищевые добавки запрещены к применению при производстве пищевых продуктов?
6. Существует ли принципиальное отличие между пищевыми добавками и вспомогательными материалами, употребляемыми в технологических процессах производства пищевых продуктов?
7. Какие существуют виды пищевых красителей? Охарактеризуйте основное их назначение для производства пищевых продуктов.
8. Какие из известных пищевых красителей обладают потенциальной токсичностью и канцерогенностью?
9. Какие из консервантов наиболее широко используются в пищевой промышленности? Приведите примеры.
10. Какие существуют способы консервирования пищевых продуктов?
11. Влияют ли консерванты на органолептические показатели пищевого продукта?
12. Дайте определение «биологически активные добавки» и их классификацию.
13. Что такое нутрицевтики, парафармацевтики, эубиотики, пробиотики?
14. Как определяется качество и безопасность биологически активных добавок?
Тесты
1. Что такое пищевые добавки?
а) природные вещества, преднамеренно вводимые в пищевые продукты с целью их сохранения;
б) природные или синтезированные вещества, преднамеренно вводимые в пищевые продукты с целью их сохранения и придания им заданных свойств;
в) синтезированные вещества, вводимые в продукты для придания им заданных свойств.
2. Что подразумевают под качеством пищевых добавок?
а) совокупность характеристик, которые обусловливают технологические свойства пищевых добавок;
б) совокупность характеристик, определяющих безопасность пищевых добавок;
в) совокупность характеристик, которые обусловливают технологические свойства и безопасность пищевых добавок.
3. Что такое допустимая суточная доза пищевой добавки?
а) количество употребляемой ежедневно человеком с пищей добавки;
б) количество пищевой добавки, не оказывающей отрицательного влияния на организм человека;
в) показатель, оценивающий количество употребляемой ежедневно человеком с пищей пищевой добавки, не оказывающей отрицательного влияния на организм человека в течении жизни и не способствующей возникновению в нем патологий, обнаруживаемых современными инструментальными методами анализа.
4. Что такое допустимое суточное потребление?
а) доза пищевой добавки, которая не оказывает отрицательного влияния на организм;
б) количество употребляемой ежедневно человеком с пищей пищевой добавки, не оказывающей отрицательного влияния на организм человека в течение жизни с учетом усредненной массы тела;
в) количество пищевых ингредиентов, употребляемых человеком в течение жизни, не оказывающих отрицательного влияния на его организм.
5. Что означает термин «пищевая комбинаторика»?
а) процесс создания новых видов пищевых продуктов;
б) введение в пищевые продукты пищевых и биологических добавок;
в) процесс создания новых видов пищевых продуктов путем введения в них пищевых и биологически активных добавок для формирования заданных органолептических, физико-химических, энергетических и лечебных свойств пищевых продуктов.