скачать книгу бесплатно
Технология пищеконцентратного производства
Владимир Валерьевич Ваншин
Екатерина Александровна Ваншина
В учебном пособии приведены классификация, состав и особенности пищевых концентратов, а также дана характеристика сырья для их производства. Большое внимание уделено технологии производства пищевых концентратов и характеристике используемого технологического оборудования. Представлены рецепты пищевых концентратов. Описаны основные режимы и способы сушки, подготовки, обработки сырья и хранения готовых изделий.
Ваншин В. В., Ваншина Е. А.
Технология пищеконцентратного производства
Введение
Истории известно, что еще на заре человеческой цивилизации появились сушеные продукты (растительные, рыбные, мясные). Введение в рацион человека пищевых концентратов было вызвано главным образом необходимостью сохранения пищи впрок.
На промышленной основе пищевые концентраты начали выпускать в Европе в 80-х годах XVIII в. В России основоположником технологии изготовления пищевых концентратов считают В.Н. Карамзина, который в 1800 г. сконструировал аппарат для сушки продуктов животного и растительного происхождения, впервые предложив для этих целей принцип конвективной сушки с нагреванием воздуха водяным паром.
В процессе производства пищевых концентратов продукты, входящие в их состав, подвергаются интенсивной механической и тепловой обработке, благодаря чему изменяют свой химический состав и приобретают новые вкусовые качества. Положительным является и то, что при приготовлении блюд из пищевых концентратов не нужно иметь кулинарных навыков. Блюда готовятся быстро и с минимальными затратами труда, что увеличивает свободное время людей и способствует решению других социальных задач. Приготовленные из пищевых концентратов блюда почти не отличаются от блюд, приготовленных из свежего сырья.
В промышленных масштабах пищевые концентраты в нашей стране начали производить на Московском пищевом комбинате, где в 1932 г. была смонтирована первая технологическая линия для выработки концентрата «Суп-пюре гороховый». В настоящее время производственную базу пищеконцентратной промышленности России составляют более 25 специализированных предприятий и около 100 цехов и участков в смежных отраслях пищевой промышленности. Здесь выпускается более 400 наименований пищевых концентратов, их среднедушевое потребление составляет около 1,4 кг в год, в развитых странах Европы – от 3 до 7 кг.
Производство пищевых концентратов в России сконцентрировано в промышленной центральной зоне страны, где вырабатывается более 90 % объема продукции. В то время как в районах Дальнего Востока, Сибири и Урала имеются лишь небольшие цехи и участки производства пищевых концентратов. Такая неравномерность распределения производственных мощностей на территории России увеличивает стоимость производства за счет транспортных расходов. Это говорит о необходимости развития производства пищевых концентратов в регионах, так как это позволит обеспечить население качественными продуктами и снизить их стоимость.
Широкое использование пищеконцентратов в питании современного человека, особенно в качестве продуктов специального назначения: диетические; лечебно-профилактические; для детей, рабочих промышленных предприятий (особенно работающих вахтовым методом), спортсменов, спецконтингента войск Российской Армии и т.д. ставит перед пищеконцентратной промышленностью задачу не только по увеличению объемов производства, но и по расширению ассортимента вырабатываемой продукции, внедрению новых технологий, обеспечивающих высокие потребительские свойства и конкурентоспособность.
Представленный в учебном пособии материал включает обзор периодической, учебной и методической литературы в области технологии производства пищевых концентратов. Рассматриваемая классификация пищевых концентратов основана на требованиях государственных российских стандартов. Анализ и обобщение новых материалов позволят студентам и аспирантам расширить свой кругозор и получить знания в области производства пищевых концентратов.
1 Классификация пищевых концентратов, их пищевая ценность и особенности
Пищевые концентраты представляют собой механические смеси различного сырья, предварительно подвергнутого обработке и затем подобранного по заранее разработанной рецептуре. Они также могут быть более сложными смесями, получаемыми в процессе механической обработки, когда отдельные виды сырья вступают между собой в более тесные связи и теряют свою индивидуальность, например кукурузные палочки, являющиеся единым с физической точки зрения продуктом, но включающим в себя крупу, масло, сахар, соль и другие добавки. Наконец, это могут быть продукты, состоящие из одного вида сырья, в процессе технологической подработки наиболее полно подготовленного к использованию в качестве пищи, например, диетическая мука из риса или овсяная мука – толокно.
В процессе производства концентратов сырье иногда предварительно высушивают, а затем смешивают в необходимых пропорциях в сухом виде или предварительно смешивают, а затем в смеси подвергают сушке. Пищевые концентраты имеют целый ряд особенностей, которые выгодно отличают их от других пищевых продуктов.
1.1 Классификация пищевых концентратов
В соответствии с кулинарным назначением и технологией производства продукты, выпускаемые пищеконцентратной промышленностью, разделяют на следующие основные группы:
1) пищевые концентраты обеденных блюд;
2) пищевые концентраты для детского и диетического питания;
3) пищевые концентраты – сухие завтраки;
4) кофепродукты;
5) пряности.
Продукты, получаемые из картофеля, в настоящее время рассматриваются как самостоятельные, не объединяемые приведенной классификацией.
Группы пищевых концентратов делятся на подгруппы, различающиеся технологическими режимами, пищевым назначением и т.п.
Подробная классификация отдельных групп продукции рассматривается в соответствующих главах при описании технологических схем и режимов производства.
1.2 Особенности пищевых концентратов
Быстрота и простота приготовления пищи. Чтобы приготовить блюдо из концентрата «Суп вермишелевый с мясом», необходимо содержимое пакета поместить в кастрюлю, залить водой, смесь довести до кипения и кипятить от 10 до 15 мин. Для приготовления такого же супа из обычных продуктов требуется от 1,5 до 2 ч.
В настоящее время вырабатываются концентраты, которые вообще не требуют варки, например, картофельное пюре достаточно залить кипятком и оставить в покое на 5 – 10 мин, а такие продукты, как кукурузные палочки, крекеры (сухие завтраки), употребляются в пищу без всякой кулинарной обработки. Высокая концентрация питательных веществ при малом объеме и массе по сравнению с обычными продуктами. Пищевые концентраты освобождены от значительной части воды, вследствие чего имеют малый объем и массу при высокой концентрации питательных веществ. Этому способствует также то, что сырье в процессе технологической обработки в значительной мере освобождается от несъедобной части. Высокая концентрация питательных веществ значительно повышает калорийность пищевых концентратов по сравнению с обычными продуктами. Так, например, калорийность 100 г концентрата «Борща украинского» 344 ккал (1444,8 кДж), «Супа-пюре горохового с мясом» – 388 ккал (1629,6 кДж), в то время как калорийность 100 г творога 20 %ной жирности составляет 253 ккал (1062,6 кДж), говядины I категории – 171 ккал (718,2 кДж), хлеба пшеничного из муки I сорта – 255 ккал (1071,0 кДж). На высокую концентрацию питательных веществ в концентратах указывает и следующее сравнение. Масса порции гречневой каши равна 340 – 400 г, порции гречневой каши-концентрата – 100 г, т.е. в 3,5 – 4 раза меньше. Еще разительнее сравнение первых обеденных блюд. Так, порция супа-концентрата равна 50 – 75 г, а обычного супа – 500 г.
Высокая усвояемость питательных веществ. В связи с интенсивным механическим и тепловым воздействием на сырье в процессе его технологической обработки при производстве пищевых концентратов, питательные вещества в них в достаточной мере освобождены от клетчатки, стенки клеток сырья сильно разрушены, крахмал клейстеризован и декстринизирован, белки денатурированы. Воздействие высокой температуры и воды способствует частичному гидролизу питательных веществ (главным образом белков и углеводов) в концентратах. Все это обусловливает лучшее усвоение их организмом.
Биологическая ценность пищевых концентратов определяется в первую очередь составом продуктов, из которых они приготовлены. По рецептурным наборам пищевые концентраты мало отличаются от обычных продуктов питания и в восстановленном виде по биологической ценности идентичны им.
Однако следует иметь в виду, что при разработке рецептур пищевых концентратов их биологическая ценность может значительно повышена благодаря рациональному набору продуктов, а также введению в рецептурный набор белковых веществ, например гидролизатов растительных белков и их производных, витаминов и т. п. В настоящее время имеются все условия для такого обогащения рецептурных наборов пищевых концентратов, и промышленность широко использует это.
Способность длительно сохраняться без потери качества. Содержание влаги в пищевых концентратах от 10 % до 12 %, а в некоторых из них, например, в кукурузных хлопьях, ниже 5 %, что снижает риск развития в них микроорганизмов. Термические процессы производства пищевых концентратов обусловливают инактивацию ферментов, вследствие чего ферментативные изменения в пищевых концентратах протекают крайне медленно, а во многих случаях и совершенно приостановлены.
Применение герметичной упаковки, приводящей к изоляции продукта от действия света, кислорода воздуха и обеспечивающей сохранение низкой влажности, задерживает течение неферментативных реакций. Указанные обстоятельства способствуют длительной сохраняемости пищевых концентратов. Однако полностью остановить течение неферментативных реакций пока что не удается, и при долгом хранении эти реакции приводят к образованию новых веществ, отрицательно влияющих на качество продуктов. В основном, это реакции между редуцирующими сахарами, аминокислотами и белками, и окислительные реакции жиров и жирных кислот.
В результате первых реакций образуются соединения, сообщающие продукту специфический запах, горький вкус и придающие ему темно-коричневую окраску. Окислительные реакции обусловливают прогорклые запах и вкус продукта. Эти произвольно идущие реакции замедлены в силу причин, указанных выше, однако они имеются, срок хранения пищевых концентратов хотя и длителен, но все же ограничивается от 0,6 до 2 лет, в зависимости от продуктов, входящих в состав концентрата.
Транспортабельность. Благодаря малому объему пищевые концентраты по сравнению с другими продуктами более транспортабельны. Тоннаж транспорта при их перевозке используется полнее.
Из всех видов пищевых концентратов только сухие завтраки не являются транспортабельными, так как имеют низкую объемную массу и транспортировка их экономически не выгодна. Поэтому производство сухих завтраков следует развивать в крупных населенных центрах с учетом потребления их на месте, без перевозок на дальние расстояния.
Явные преимущества пищевых концентратов, простое приготовление из них пищи явились причиной быстрого развития их промышленного производства.
1.3 Особенности рецептуры пищевых концентратов и определение нормы расхода сырья
Качество пищевых концентратов всегда будет выше, если правильно, с учетом специфичности готового продукта, подобрано сырье.
Это объясняется тем, что пищевые качества концентратов зависят не только от вкусовых качеств, входящих в них продуктов, но и от состава и соотношения этих продуктов. Этим объясняется, какое большое значение имеет рецептурный набор продуктов. Рецептура пищевых концентратов разрабатывается в лабораториях научно-исследовательских учреждений и предприятий. Рецептура пищевых концентратов должна отвечать ряду требований, изложенных в соответствующих главах. Но главным требованием является то, что в рецептуре должна указываться чистая масса продукта после соответствующей обработки сырья. Например, в рецептуре вторых крупяных блюд указывается масса не сырой, а варено-сушеной крупы. Потери сырья во время технологической обработки учитываются нормой расхода сырья, Н (кг), которая определяется по формуле (1):
где Н – норма расхода сырья, кг;
Р – количество сырья по рецептуре, кг;
ПО – потери и отходы данного вида сырья в производстве, кг.
Количество отходов и потерь не является постоянной величиной для одних и тех же видов сырья на различных предприятиях. Количество потерь и отходов зависит от технического состояния оборудования и принятой технологической схемы обработки сырья и может колебаться от показателей стандарта. Характер отходов и потерь различен в каждой группе пищевых концентратов. Так при производстве продуктов из ячменя и овса преобладают отходы, а при обжаривании натурального кофе – безвозвратные потери в виде угара. Поэтому при производстве пищевых концентратов нормы расхода сырья, Н, кг, рассчитывают исходя из рецептурного набора изделия и практически установленных норм потерь и отходов на каждый компонент, входящий в изделие. Для расчета применяют формулу (2):
где Н – норма расхода на 1 т готовой продукции одного компонента, кг;
Р – содержание компонента по рецептуре, %;
ОП – сумма отходов и потерь компонента, определяется опытом, %.
Нормы расхода сырья утверждаются на предприятии ежегодно, так как они могут меняться в зависимости от качества сырья и технического состояния оборудования. В качестве примера рассмотрим расчет расхода сырья на производство концентрата «Каша перловая с луком», вырабатываемого по следующей рецептуре, представленной в таблице 1.
Таблица 1 – Рецепт каши перловой с луком
Сумма отходов и потерь, определенная опытным путем составляет: для перловой крупы – 6,63 %, жира – 0,35 %, лука сушеного – 1,9 %, соли – 0,5 %.
Используя формулу (2), определяем норму расхода сырья.
Для перловой крупы
Для лука сушеного
Таким образом, для производства 1 тонны концентрата каши перловой с луком необходимо: крупы перловой сырой – 899,6 кг, жира – 100,35 кг, лука сушеного – 30,6 кг, соли – 35,2 кг.
Контрольные вопросы
1. Что такое пищевые концентраты?
2. На какие группы классифицируют пищевые концентраты?
3. Охарактеризуйте особенности пищевых концентратов?
4. Чем объяснить способность пищевых концентратов сохраняться без потери качества?
5. Чем объясняется высокая усвояемость питательных веществ пищевых концентратов?
6. Что определяет норма расхода сырья?
7. От чего зависит количество отходов и потерь при производстве пищевых концентратов?
8. Как определяют количество сырья по рецептуре и норме расхода?
9. Каким требованиям должна отвечать рецептура пищевых концентратов?
10. Почему пищевые концентраты по сравнению с обычными продуктами более транспортабельны?
11. Чем объяснить быстроту и простоту приготовления пищи из пищевых концентратов?
12. Чем объяснить высокую концентрацию питательных веществ в пищевых концентратах по сравнению с обычными продуктами?
13. Сколько компонентов может входить в состав пищевого концентрата?
14. Что такое рецепт и кем он разрабатывается?
2 Способы сушки пищевых продуктов
Для сушки пищевых продуктов в производстве пищевых концентратов используют два принципиально различных способа. Первый – это тепловая сушка, и второй – это сушка при отрицательных температурах (так называемая сублимационная).
2.1 Тепловая сушка
Сушка тепловым способом как процесс консервирования пищевых продуктов широко распространена в пищеконцентратной промышленности. Сушат вареные крупы, мясо, отвары круп, экстракты кофе и цикория, плодовые соки и другие продукты, являющиеся полуфабрикатами в производстве пищевых концентратов.
При производстве пищевых концентратов применяют различные способы тепловой сушки, отличающиеся один от другого принципом подвода тепла к высушиваемому материалу: конвективный, радиационный и кондуктивный.
Конвективный способ сушки. Основной особенностью конвективной сушки является подвод тепла к высушиваемому продукту с помощью газов и перенос влаги от материалов теплоносителем. В пищеконцентратной промышленности в качестве теплоносителя применяют нагретый воздух.
Кондуктивный (или контактный) способ сушки основан на размещении слоя продукта на горячей поверхности, например, на вальцах сушильной установки. В данном случае высушиваемый материал соприкасается с нагретым металлом вальцов, за счет чего нагревается. Испаряющаяся влага отводится из сушильной установки системой вентиляции.
Радиационный способ сушки предусматривает подвод тепла посредством радиации от источников излучения. Излучателями тепла могут служить нагретые поверхности металла или других каких-либо материалов (темные излучатели) или лампы инфракрасного излучения (светлые излучатели).
Конвективный способ широко распространен при сушке пищевых продуктов в связи с тем, что применение его позволяет максимально сохранить форму материала, поступающего на сушку, и вести ее при условиях, наиболее приемлемых для высушиваемого продукта. Один из существенных недостатков этого способа – большая аэрация высушиваемого материала кислородом воздуха, что иногда нежелательно, например, при сушке материала, содержащего легко окисляемые витамины или непредельные жирные кислоты. Объектом сушки обычно является какое-либо вещество, состоящее из твердой и жидкой фазы (газообразной можно пренебречь). Отношение массы влаги к общей массе влажного материала определяется как влажность этого материала, которая может изменяться в пределах от 0 % до 100 %. Влагосодержание материала определяется как отношение массы влаги в материале к массе его сухого вещества.
2.1.1 Способы и техника тепловой сушки
Выбор способа сушки основан на физико-химических характеристиках пищевых продуктов. Для продуктов первой группы, таких, как вареные крупы, вареный мясной фарш, наилучшим будет конвективный способ сушки, а для плодовых пюре, отваров круп пригодны и конвективный (распылительная сушка) и контактный (кондуктивный) способы. Радиационный способ сушки является модификацией конвективного способа и поэтому также пригоден для продуктов первой группы.
При выборе типа сушилок для того или иного материала следует кроме физико-химической характеристики продукта руководствоваться также и следующим:
– тип сушилки должен обеспечить получение продукта высокого качества с наименьшей потерей первоначальных свойств;
– необходимо обеспечить максимальный съем влаги при наименьших затратах тепла и электроэнергии;
– конструкция сушилки должна обеспечивать возможность автоматизации сушильного процесса.
Одним из важнейших показателей работы сушилок является ее производительность. Для возможности сравнивать производительность сушилок, высушивающих материалы с различным влагосодержанием, принято производительность сушильных аппаратов считать по количеству влаги, испаренной в час (U, кг/ч). Зная этот показатель, можно рассчитать производительность сушилки по конкретному продукту, g (кг/ч), по формуле (3):
где U – количество влаги, испаренной в час, кг/ч;
W
– влажность продукта при поступлении в сушилку, %;
W
– влажность продукта после сушки, %.
Этой формулой (3) можно пользоваться для всех видов тепловых сушилок независимо от способа сушки.
2.1.2 Конвективный способ сушки
В пищеконцентратной промышленности для сушки продуктов конвективным способом, в основном, используют сушилки трех типов: конвейерные ленточные, «Эврика» и ВИС-42Д.
Конвейерные ленточные сушилки выпускают нескольких размеров, определяемых рабочей поверхностью транспортных лент, которая может быть 15, 30, 45 и 90 м
. Ширина лент первых двух типов сушилок 1250 мм, ширина лент двух последних типов – 2000 мм. Количество лент в каждой сушилке 4–5, причем при пяти лентах последняя не оборудована калориферами и предназначена для охлаждения высушенного продукта. Пятиленточная конвейерная сушилка СПК-4Г-45 (рисунок 1) состоит из 5 ленточных транспортеров, оборудованных специальными плетеными лентами из нержавеющей стальной проволоки.
1 – привод сушилки; 2 – каркас; 3 – паропровод к калориферам; 4 – наклонный транспортер; 5 – вытяжное устройство
Рисунок 1 – Пятиленточная конвейерная сушилка СПК-4Г-45
Транспортеры расположены один над другим, так что с верхнего продукт может быть пересыпан на нижележащий. Между верхней и нижней лентами транспортера вставлены ребристые трубы (калориферы), служащие для нагревания воздуха, идущего снизу вверх. Устройство нагревательных калориферов внутри самой сушильной камеры и возможность нагрева воздуха перед каждой лентой выгодно отличает эти сушилки от других конструкций.
Однако такое расположение калориферов создает некоторые неудобства при эксплуатации сушилок. Продукт, находящийся на ленте, частично просыпается через нее и засоряет калориферы. Попадая на калориферы, продукт, особенно мучель, спекается в пленку, что понижает отдачу тепла калориферами. Для предохранения калориферов от загрязнения над ними устраивают козырьки, но это нарушает движение воздушных потоков, что также отражается на производительности сушилки.
