Технологический процесс производства пищевых добавок

Внедрение научных открытий в производство — это залог экономической эффективности любого бизнеса. Применение инноваций зачастую способствует интенсификации технологических процессов, повышению эффективности и улучшению качества готовой продукции, а также более рациональному использованию сырья. Приведем краткий обзор новейших технологий, применяющихся в настоящее время в пищевой индустрии.

Научные достижения физики и химии в пищевой технологии

Прогрессивные разработки в области электротехники, химии, физики и биологии находят широкое практическое применение в производстве и хранении мясопродуктов, молочных и кондитерских изделий, полуфабрикатов, фруктов, овощей и сыпучих продуктов. Примером может служить процесс

искусственного копчения

. Данная пищевая технология была разработана в качестве альтернативы классическому дымовому копчению и позволила существенно сократить временные и материальные затраты на подготовку продуктов по данному методу. Коптильные жидкости добавляются со специями непосредственно в мясное сырье. Ускорение процесса пропитывания последнего достигается путем воздействия на продукт электрического поля. Таким образом период «копчения» мясопродуктов сокращается от нескольких суток всего до 4–6 минут.

Еще один метод — обработка радиоактивным излучением, или

радуризация

, — используется в пищевом производстве для уничтожения патогенных бактерий, задержки созревания плодов и замедления прорастания некоторых овощей. Обработка продуктов методом радиации широко используется при вялении и сушке, например, специй. Облучение оказывает эффект, аналогичный любой другой термической обработке, не изменяя внешнего вида и вкусовых качеств продукта и увеличивая срок хранения. Что особенно важно, многочисленные международные исследования, проводимые ВОЗ и ООН, не выявили неблагоприятного воздействия данной технологии на организм человека.

УФ-обработка

— пищевая технология, которая широко применяется для обеззараживания молочных изделий, воды и сыпучих продуктов. Ультрафиолет уничтожает все известные микроорганизмы, которые могут приводить к порче продуктов, включая бактерии, вирусы, дрожжи и плесень, и не вредит окружающей среде. В отличие от воздействия химических реагентов, УФ-излучение не вызывает образования токсинов и не изменяет химического состава продуктов.

Это интересно!

Наиболее ярко бактерицидный эффект ультрафиолета проявляется при длине волны 265 нм: УФ-лучи убивают микроорганизмы, проникая через их клеточные мембраны и повреждая ДНК. Последние испытания, проведенные на сыродельном заводе в Нидерландах, показали, что УФ-обработка уменьшает содержание термофильных бактерий на 99,3%, а бактериофагов — на 99,999%.

ИК-нагрев

(нагрев продуктов с помощью инфракрасного излучения) используется в пищевом производстве для выпечки, сушки, обжарки, копчения и стимуляции биохимических процессов. В частности, инфракрасная сушка позволяет практически полностью сохранить витамины и биологически активные вещества (порядка 80–90%), а также естественный цвет и вкус продуктов. Данный метод предоставляет возможность выпускать продукты, не содержащие консервантов и других химических веществ. При последующем замачивании высушенные продукты восстанавливают все свои натуральные органолептические, физические и химические свойства.

Диэлектрический нагрев

— метод нагрева переменным электрическим полем. В пищевом производстве используется сверхчастотный (СВЧ) нагрев, имеющий ряд преимуществ перед традиционными методами термической обработки:

высокая скорость нагрева;
сохранение витаминов и других полезных веществ продуктов;
экономичность процесса;
возможность создания температурной неравномерности.

Применение СВЧ-нагрева позволяет добиться почти полного извлечения масел из растительного сырья, а также сохранить их пищевую и биологическую ценность. В хлебопекарной и кондитерской промышленности СВЧ-обработка широко применяется для обеззараживания и улучшения пищевой ценности зерна. Кроме того, диэлектрический нагрев применяется для процессов размораживания, варки, выпечки, обеззараживания и экстрагирования.

Индукционный нагрев

используется для продуктов с повышенной влажностью. Реализуется с помощью внешнего переменного магнитного поля. Электромагнитная энергия рассеивается в объеме продукта, вызывая нагрев. Индукционные установки пока еще не получили широкого распространения на российских предприятиях, однако данная пищевая технология обладает значительными экономическими возможностями для успешного применения в будущем.

Криозаморозка

— один из современных способов сохранения продуктов питания. Данный метод заморозки осуществляется посредством использования криогенных газов в жидкой фазе — жидкий азот и углекислота. Преимущество технологии заключается в том, что во время процесса заморозки температура в камере мгновенно достигает -70 °С, благодаря чему не происходит разрушения межклеточной структуры продукта и, соответственно, ухудшения его вкусовых качеств. Второе преимущество — скорость процесса, которая дает минимальные изменения веса и внешнего вида продукта. Наконец, благодаря «шоковой» заморозке срок хранения продуктов значительно возрастает.

Производство пищевых продуктов с использованием крови, костей и субпродуктов

В пищевой индустрии любые отходы находят дальнейшее применение. Например, жидкое, мягкое и твердое сырье, полученное после убоя скота, широко используется в пищевом производстве. Кровь после специальной обработки применяется для производства колбасных изделий, гематогена. Жидкую пищевую сыворотку и плазму добавляют в вареные колбасы, рубленые полуфабрикаты и диетические продукты вместо мясного сырья. Высушенные белки сыворотки используются в качестве заменителя яичного белка в кондитерской и хлебобулочной промышленности. Костное сырье превращается в костную муку, которая также используется при производстве колбас и фарша. Аналогичным образом поступают с мягкими отходами — обрезки кожи, шкуры, сухожилия, уши, половые органы, кишки и другие субпродукты составляют основу фарша наравне с соевой мукой.

Применение данных технологий в пищевом производстве экономически обосновано. Использование пищевой цельной крови позволяет получить колоссальную экономию: например, замена 1 т говяжьего мяса цельной кровью экономит 150–180 тысяч рублей. Кроме того, повсеместное использование субпродуктов позволяет производить дополнительно тысячи тонн мясных продуктов и фарша, что значительно увеличивает потребление населением животных белков, так как кровь по количеству протеинов, соотношению аминокислот и степени усвояемости (95–98%) является высокоценным сырьем.

Ферменты и микробы в пищевой индустрии

Распространенной технологией в пищевом производстве является использование определенных видов микрофлоры при изготовлении ветчинных изделий и окороков. Специальные бактерии, выращенные в лабораторных условиях, участвуют в формировании вкуса и запаха, ускоряют ферментативные процессы, задерживают развитие патогенных микроорганизмов. Используемые бактерии главным образом принадлежат к группе молочнокислых бактерий и являются не только безвредными для человека, но даже полезными, так как стимулируют работу пищеварительной системы.

Ферменты, как и бактерии, играют двоякую роль в мясном производстве. Деятельность определенных видов ферментов необходимо подавлять во избежание развития гнилостных процессов, полезные же ферменты помогают улучшать консистенцию мяса, а также вкус, запах и перевариваемость продуктов. Ферменты применяются в виде порошка или раствора в основном при производстве окороков, полуфабрикатов и сублимированного мяса.

Применение пищевых волокон

Пищевые волокна широко используются в производстве продуктов питания в качестве добавок, изменяющих структуру и химические свойства пищевых продуктов. Плюс добавки заключается в том, что сами по себе пищевые волокна способны оказывать благоприятное воздействие на организм человека. Пищевое волокно — это съедобные части растений, устойчивые к перевариванию и адсорбции в тонком кишечнике человека, полностью или частично ферментируемые в толстом кишечнике. Использование пищевых волокон в пищевой промышленности позволяет без вреда, а иногда и с пользой для человека увеличить выход готового продукта и снизить его себестоимость. Например, пектин применяется в изготовлении мармелада, желе, конфитюров; гуммиарабик — в производстве эмульсий для напитков. Целлюлозу применяют в производстве хлебобулочных изделий, замороженных полуфабрикатов, экструдированных продуктов и макаронных изделий. Камедь используется для получения йогуртов и мороженного. Также широко применяются коммерческие препараты полисахаридов, полученные из красных и бурых морских водорослей, — альгинаты, каррагинаны и агароиды. В мире пищевые волокна применяются очень широко, однако в России их производство пока развито недостаточно.

Использование синтетических добавок

Синтетическими пищевыми добавками уже давно никого не удивишь — разнообразные ароматизаторы, красители, загустители, консерванты используются повсеместно в пищевом производстве и практически ни одна этикетка не обходится без них. Сегодня принято пугать потребителей наличием синтетических веществ, однако прежде чем поддаваться панике, необходимо разобраться, какие именно из добавок являются безвредными, какие могут использоваться в ограниченных количествах, а какие — нанести вред здоровью. Например, существуют натуральные красители, которые вырабатываются методом экстрагирования из фруктов и овощей, они являются безопасными. К относительно безопасным консервантам можно отнести сорбиновую кислоту, сорбат калия и сорбат кальция.

Что касается опасных добавок, то самыми нежелательными являются различные консерванты — нитриты и нитраты, без которых невозможно представить себе ни одно колбасное изделие. Также рекомендуется с осторожностью употреблять продукты, содержащие бензоат натрия (может приводить к нарушениям в обмене веществ и вызывать рак), подсластитель аспартам (способен вызывать мигрень, сыпь и ухудшение мозговой деятельности), усилитель вкуса глутамат натрия (приводит к отравлению при передозировках).

Особенности современного производства пищевой упаковки

Упаковочная индустрия является незаменимым элементом пищевого производства. Современные пищевые упаковки позволяют существенно увеличивать срок хранения продуктов, сберегая их вкусовые качества и внешний вид. На сегодняшний день выделяют три ключевых метода упаковки пищевых продуктов:

Вакуумизация.

Данная технология широко используется в пищевой промышленности для закатки заполненной продуктом тары. Так, от вакуумизации зависит герметичность банки, а следовательно, сохранность качества продукта при хранении. Кроме того, технология применяется при сублимационной сушке пищевых продуктов, которые в результате вакуумизации сохраняют вкусовые качества, питательные свойства и долго хранятся в обычных условиях.
Асептическая упаковка.

Данная технология упаковки широко распространена в пищевом производстве. Ее суть заключается в том, что продукт и упаковка стерилизуются отдельно, а затем упаковка наполняется продуктом и закупоривается в стерильных условиях. Такой процесс обеспечивает долгую сохранность продукта без необходимости использования консервантов. Асептическая упаковка используется для молочных продуктов, напитков на основе сои, безалкогольных и спиртных напитков, супов, соусов и других жидких продуктов.
Упаковка в газовой среде.

Использование модифицированной газовой среды позволяет увеличить срок хранения пищевых продуктов благодаря снижению развития микрофлоры. Данная технология используется в пищевом производстве главным образом для транспортировки и хранения свежего мяса, рыбы и птицы, а также полуфабрикатов, колбасных изделий, свежего хлеба, фруктов и овощей. С помощью специальной газовой среды вокруг продукта создается особая атмосфера, которая препятствует размножению бактерий и окислению жиров.

Эта пищевая технология применяется в странах Западной Европы и США уже более 20-ти лет, тогда как для России является относительно новой. На сегодняшний день существует три разновидности упаковывания в газовой среде:

в среде инертного газа (N

2

, СО
2
, Аr);
в регулируемой газовой среде (РГС) — технология, требующая значительных капиталовложений в оборудование;
в модифицированной газовой среде (MAP).

Последний способ получил наибольшее распространение ввиду своей экономичности и обеспечения сохранности продукции. В MAP применяется смесь кислорода, углекислого газа и азота, соотношение которых зависит от типа упаковываемого продукта. Углекислый газ подавляет рост бактерий и позволяет значительно увеличивать срок сохранности продуктов. Например, в упаковках с использованием модифицированной газовой среды свежее нарезанное мясо хранится до 12-ти суток, а готовые салаты — до 10-ти суток без консервантов, при этом нет необходимости в заморозке.

Высокие требования потребителей к качеству продуктов заставляют более активно использовать новейшие научные разработки в пищевой промышленности. Современные технологии стали неотъемлемой частью пищевого производства, позволив увеличить эффективность предприятий, работающих в данной отрасли, а также качество и количество выпускаемой продукции. Тем не менее далеко не все технологии, получившие распространение на Западе, нашли свое применение в России. В связи с этим для российского пищевого производства вопрос внедрения новейших разработок является весьма актуальным.

Источник

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

предусматривает их технологические функции, и большая часть пищевых добавок ими обладает.

Они, как уже указывалось ранее, не рассматриваются в качестве пищевых добавок.

Рекомендуемые страницы:

Источник