Системи технологій харчової промисловості

Тема реферату: Системи технологій харчової промисловості

Зміст

• 1. Галузеві особливості технологій виробництва харчових продуктів 3
• 2. Технології виробництва цукру 6
• 3. Технології переробки молока 9
• 4. Технології переробки м’яса 10

1. Галузеві особливості технологій виробництва харчових продуктів

Особливостями технологій харчової промисловості є слідуючі моменти:

а) жорсткі санітарно-гігієнічні вимоги;

б) технологічні режими не повинні негативно впливати на смакові та споживчі властивості продукції;

в) склад перероблюваної сировини у більшості випадків має агресивний характер, тому технологічне устаткування переважно виготовляється з алюмінію або нержавіючих сплавів;

г) більшість операцій технологій переробки продуктів пов’язані з підвищеним температурами;

д) технологічні операції харчової промисловості мають таку специфіку та характеристики, що створюють помітні переваги для інтеграції окремих техпроцесів у цілі технологічні лінії, які зручні для часткової, комплексної чи повної автоматизації;

є) Якість готової продукції характеризується не лише детермінованими кількісними характеристиками (маса, розміри, питома вага, густота, калорійність, склад та структура тощо), а ще й органолептичними характеристиками (привабливий зовнішній вигляд, смак, запах), що надає додаткові вимоги до харчових технологій;

ж) невисока стійкість сировини і напівфабрикатних продуктів у часі, що потребує короткого часу їх зберігання, міжопераційного очікування, постійного контролю якості тощо.

На формування систем технологій у харчових галузях впливають також:

Спосіб одержання кінцевого продукту:

вилучення його із сировини;

підвищення вмісту цінних компонентів у продукті;

купажування продукту із кількох компонентів;

виготовлення продукту із напівфабрикатів первинного виробництва (напр., маргарин із рослинних жирів).

2. Склад сировини:

однокомпонентна (цукор із буряків, соняшник для олії);

багатокомпонентна (ковбаса із кількох видів м’яса + сало + прянощі).

3. Глибина переробки (степінь використання) сировини:

низька;

середня;

глибока (із насіння соняшнику олія (продукт) + шрот (корм для тварин, риб; 100% використання)).

У зв’язку з розглянутими особливостями усі різноманітні технології харчових галузей можна звести до трьох принципових технологічних схем виробництва продуктів харчування:

1. Застосовується для виробництва харчової продукції при обробці багатокомпонентної сировини, коли сировина і напівфабрикати повністю переходять до складу кінцевого продукту (хлібопекарська продукція, кондитерська продукція тощо). Технологічна схема відрізняється наявністю паралельних технологічних потоків (по видах сировини), які поступово об'єднуються, а на кінцевій стадії трансформуються в один потік.

2. Другу технологічну схему застосовують для виробництв, продукція яких не відрізняється за складом від сировини (сушіння, консервування, заморожування, стерилізація, пастеризація). Тоді застосовується послідовна організація технологічних операцій. Паралельні лінії впроваджуються для збільшення обсягів виробництва або випуску інших сортів продукції з подібної сировини (лінії сушки яблук та груш, наприклад).

3. Третя технологічна схема застосовується для продукції, яка із відповідної сировини отримується екстракцією, сортуванням, фільтруванням, віджиманням, видавлюванням тощо (цукрове, крохмальне, борошномельне, крупорушне виробництво тощо). Технологічні лінії у таких виробництв складаються із послідовних операцій на основній стадії з необхідними зворотніми (зустрічними) потоками. Це пов’язано з тим, що отримання кінцевого продукту здійснюється в результаті повторних дій, що виконуються в однотипних машинах (апаратах). Тому основна стадія технології має найскладнішу структуру.

4. Є ряд харчових виробництв, на яких застосовуються комбіновані з перших трьох типів технологічні схеми. Наприклад, при виробництві олії екстракційною технологією (розчинення напівфабрикату подрібнених зерен у бензині «Галоша» з наступним випаровуванням бензину, його конденсацією і поверненням знову на операцію розчинення).

2. Технології виробництва цукру

Україна була 2 м у світі після Франції виробником цукру (понад 5,5млн тон/рік). У останні роки виробляється біля 1,2млн тон/рік, що близько до рівня внутрішнього споживання.

Отже, галузь знаходиться у жахливій кризі, що потребує одну із умов виходу із кризи технічного переозброєння підприємств для впровадження прогресивних технологій з метою підвищення конкурентоспроможності галузі на світовому ринку цукру.

Сировина — цукровий буряк (до 25% цукрози C12H22O11) або цукрова тростина (до 18%). Із тростини цукор виробляється у Південно-Східній Азії та Південній і Латинській Америці.

Технологічний процес з бурякової сировини передбачає:

очищення сировини, промивання;

подрібнення коренеплодів на стружку;

одержання соку;

очищення соку;

випарювання вологи із соку з отриманням цукрового сиропу;

кристалізація;

відділення кристалів цукру;

висушування цукру;

пакування.

Допоміжні технологічні операції - одержання вапна, приготування вапняного молока, отримання сатураційного і сульфітаційного газів, пресування, сушіння, брикетування жому.

1. Очищення буряків — з кагатів сировина подається в очисне відділення, де з буряків змивається грунт у спеціальних мийних машинах, що представляють собою грохоти з отворами та форсунки для подачі води. Грохоти рухаються — або обертаються (барабани), що дозволяє евакуювати землю, пісок, інший бруд із зони очищення. А очищені буряки транспортером подаються на операцію подрібнення. В цей же час на транспортері здійснюється контрольна операція (відбраковуються зіпсовані та невідмиті корені).

2. Подрібнення — на різальних барабанах у тонку стружку жолобчатої форми товщиною до 1 мм.

3. Одержання дифузійного соку — у спеціальних дифузійних апаратах, де стружка буряків обробляється протягом близько 1год гарячою водою 70С. Цукроза дифундує із стружки у воду з утворенням дифузійного соку, який містить 15% цукру і 2% домішок. Залишок стружки після дифузії віджимають від води на спеціальних шнекових пресах. Він називається жомом і є цінним кормом для тварин.

4. Очищення дифузійного соку здійснюється багатостадійно:

а) обробка вапняним молоком для видалення нецукристих домішок. Цей процес здійснюється у котлах-дефекаторах і називається дефекацією («видалення відходів»). Температура — 90С;

б) для осадження вапна після дефекації сік обробляється вуглекислим газом у сатураторах (процес сатурації);

в) очищення соку на фільтр-пресах, вакуум-пресах і тому подібних установках. Для покращення текучості соку його перед фільтруванням нагрівають до температури 95С і подають на фільтр під тиском 2…2,5 аті;

г) сік освітлюють (роблять біло-прозорим) шляхом його сульфації сірчистим газом.

5. Випарювання — у випарних апаратах для видалення води. Нагрівають сік гострим (Т100С) паром. Ефективність випарювання досягається багатоступеневим процесом. Після випарювання сік очищають активованим вугіллям. Потім знову повертають на операцію фільтрування.

6. Сироп цукру уварюють у апаратах таких же точно, як випарні. Температура процесу — 50С, час — 3год. Відбувається з утратою вологи кристалізація цукру, але ще частина цукру знаходиться у сиропі з водою.

7. Відділення кристалів цукру здійснюють на центрифугах. Це апарати, ротор яких із напівфабрикатом дуже швидко обертається, і виникають потужні відцентрові сили. За допомогою цих сил кристали відділяються за питомою вагою від сиропу. Рідина після центрифуг називається патокою. Після очищення патоки частину її повертають до сиропу, частина утворює жовтий цукор, а інша частина — це меляса (сировина) спирт.

дріжджі

гліцерин

корми для худоби

8. Висушування — у сушильних барабанах, які обертаються і вентилюються теплим повітрям.

9. Пакування — висушений цукор автоматизовано розфасовується у мішки по 50 кг на фасувальних машинах.

На деяких цукрових заводах (напр., на непрацюючому зараз Черкаському цукрорафінадному заводі, у Сумах та ін) є додаткові техпроцеси для отримання рафінованого (очищеного) цукру:

а) розчинення цукру у гарячій (Т=90С) воді;

б) фільтрування сиропу;

в) очищення від нецукристих речовин та барвників;

г) випарювання;

д) кристалізація у формах (грудочки прямокутної форми) або пресування на куски пресах;

Цукровиробництво придатне за особливостями технології до високого ступеня механізації і автоматизації аж до безперервно-потокового виробництва, тобто такого, що діє постійно доти, доки є сировина (сезонний характер). Одним з найсучасніших за рівнем технології та найбільшим зо обсягом виробництва цукру є Пальмірський цукрокомбінат Золотоніського району Черкаської області.

3. Технології переробки молока

Сировина — рідина з молочної залози самок багатьох тварин. Це складна колоїдна система (тобто не розчин) з 87% води, 4,5…5% лактози, 4,5% жиру, 3,5% білків та ін., наприклад, до 0,2% лимонної кислоти.

Із молока виготовляють широку гаму молокопродуктів за різними технологіями. Тому набір технологічного устаткування у молочній галузі досить широкий.

В залежності від технології з молока отримують: молоко пастеризоване (піддане термічній обробці), стерилізоване (знезаражене), топлене молоко, кефір, ряжанку, йогурти, сири різних видів, морозиво, масло, сметану та ін.

Загальними технологічними операціями молокопереробки є:

Очищення — фільтрацією або на молокоочисних сепараторах.

Охолодження — для збереження бактерицидних властивостей протягом більш тривалого часу. Температура молока — 4…6С. В охолоджувачах застосовуються різні холодоагенти — лід, воду, аміак, вуглекислий газ, фреон тощо. Використовуються різні типи охолоджувачів.

Нормалізація — технологія вирівнювання складу молока за жирами і сухими речовинами до вимог певних стандартів. Використовують сепаратори — вершковіддільники.

Гомогенізація вершків — усереднення, вирівнювання консистенції кулькоподібних вершків (шарики жиру). Здійснюється на спеціальних обертально-перетиральних гомогенізаторах, де вершки тиском проштовхуються через вузьку щілину між корпусом і ротором.

Замороження — операція для тривалого зберігання (до 30 діб) без втрати властивостей свіжого молока. Температура — 25С.

Пастеризація (теплова обробка) — нагрівання до температури близької, але нижчої, температури кипіння. Знищує шкідливі мікроорганізми. Тривала пастеризація — 30хв при температурі 65С, короткочасова — 20сек при температурі 75С, миттєва — без витримування при температурі 90С. Після всякої пастеризації молоко охолоджують до температури 4−6С. Потім молоко розливають у тару (скляну, паперову, поліетиленову). Техпроцес переробки молока, включаючи пастеризацію, — повністю автоматизований.

Стерилізація — нагрівання до температури, більшої за температуру кипіння. При цьому знищуються і спори мікроорганізмів, чого не відбувається при пастеризації.

Усі подальші техпроцеси переробки пов’язані зі зброжуванням молока, для чого у нього вводять так звані бродильні ферменти (мікроорганізми). Процеси зброжування здійснюються у т. з. автоклавах-ферментизаторах, що у багато разів скорочує необхідний час для процесу. Після ферментизації молочний напівфабрикат спрямовується на виробництво великої групи молочнокислих продуктів, сирів тощо. Але усі вони мають свої специфічні технології, розгляд яких потребує значного часу.

4. Технології переробки м’яса

М’ясо — це білково-жировий тваринний продукт, що складається зі слідуючих тканин:

м’язової (40−70%);

жирової (до 20%);

сполучної (до 14%);

кісткової (до 20%).

За хімічним складом: білок, мінеральні речовини, жири, вітаміни, мікроелементи, води, інші.

Із м’яса виробляють велику гаму м’ясопродуктів — ковбаси, окороки, рулети, паштети, копченості, м’ясні консерви тощо. Основними підприємствами м’ясної галузі є скотобійні та м’ясокомбінати.

Склалися два технологічні напрями:

1. Солоні м’ясопродукти: шинка, окорок, рулет, грудинка тощо.

а) розробка туш — обов’язково в охолодженому стані. Розробка — у відповідності до схеми, бо кожна частина туші призначена як сировина для відповідних виробів;

б) засолювання — при обробці NaCl заглушується життєдіяльність гнилісних мікроорганізмів. Засолювання — головний технологічний прийом дозрівання м’яса. Засолюють сухим (натирають сіллю) або мокрим (витримують у соляному розсолі) способами. Температура процесу — до +8С;

в) копчення — обробка напівфабрикату димовими газами, що утворюються при неповному згоранні деревини. Вироби дістають певний смак і аромат (органолептичні властивості). Значну роль має порода деревини. Після копчення вироби сушать для зменшення води і підвищення їх стійкості до зберігання.

г) варіння — для виробництва рулетів, окороків, грудинок, шинки. При варінні м’язеві тканини м’якшають та стискаються, виділяють сік, гинуть мікроорганізми. Варіння проводиться у спеціальних котлах при температурі 82С протягом 4−6год. Більш економний процес варіння — в автоклавах (герметичних котлах);

д) запікання — теплова обробка гарячим повітрям або гарячими димовими газами (гаряче копчення). Поверхневі шари виробів ущільнюються, підсушуються. Внутрішні шари досягають температури 70…80С, що дозволяє одержати ніжний, соковитий продукт із більш щільною ароматною оболонкою, яка захищає серцевину від швидкого висихання та псування.

Всі види обробки мають завершальну операцію охолодження до 0… +4С.

2. Ковбасні вироби (варені ковбаси, сосиски, сардельки, напівкопчені ковбаси, сирокопчені, копчені, варено-копчені, ліверні, кров’яні, хлібці, сальцесони, паштети, холодець, дієтичні ковбаси).

Технологічний процес:

а) розробка м’ясних туш;

б) обвалювання — відділення від кісток. Роблять лише вручну;

в) жилування і сортування — видалення сухожилля, хрящів, жиру тощо;

г) сортування — за вмістом м’язевих, жирових, сполучних тканин;

д) подрібнення — на спеціальних машинах кутерах, що мають решітки з отворами різних діаметрів. Подрібнене на кутерах м’ясо не солять;

є) дозрівання — витримка засоленого подрібненого м’яса для вирівнювання його властивостей і рівномірного просолювання. Дозріле м’ясо повторно подрібнюють на кутерах;

ж) приготування фаршу — змішується дозріле подрібнене м’ясо із подрібненим салом, спеціями та іншими компонентами в залежності від марки ковбаси (масло, молоко, кров, маргарин, крохмаль, муку, сою тощо). Для варених ковбас з гомогенною (однорідною) структурою суміш фаршу ще раз тонко подрібнюється;

з) шприцування — наповнення фаршем оболонок, для чого застосовують ручні шприци або спеціальні шприцувальні машини;

і) осадження — первинна термічна обробка гарячим повітрям;

к) обжарювання — проводять коптильним димом з високою температурою. Копчені вироби не обжарюють;

л) варіння — проводять для всіх ковбас, крім сирокопчених та сиров’ялених. Варять ковбаси у спеціальних камерах за допомогою гострої пари (Т=75…85С). При варінні парою менша втрата корисної маси, менші деформації оболонки, кращий колір та аромат;

м) копчення — для копчених ковбас. Розрізняють холодне копчення (Т=18…22С) і гаряче (Т=35. .50С);

н) охолодження — після термічних операцій ковбаси охолоджуються струменем повітря або краплями холодної води. Як правило, у два етапи: спочатку — водою, потім — повітрям;

о) сушіння — для сирокопчених, сиров’ялених та варено-копчених ковбас. Мета — зниження вологості і підвищення стійкості до мікроорганізмів. Тривалість сушіння — від 2 до 30 діб. Температура сушіння — кімнатна.

5. Технології виготовлення консервованих продуктів.

Консерви — герметично упаковані стерилізовані продукти, що мають властивість тривалого зберігання.

Сировина — рослина (ягоди, фрукти, овочі) або тваринна (молоко, м’ясо). До основної сировини при консервуванні додають багато смакових та стабілізуючих добавок (консервантів).

3 стадії техпроцесу:

1. Підготовка сировини, тари, маринадів, соусів з послідуючих тепловою обробкою:

бланшування як короткочасова обробка гарячою водою чи парою. Тривалість бланшування 5−15хв, температура — 80…100С;

обжарювання — в рослинних оліях до зменшення маси сировини понад 30%;

пасерування — те ж саме, але до зменшення маси сировини до 30%;

випарювання — видалення із сировини зайвої вологи для переведення сировини у більш консистентну масу. Здійснюють у вакуумних апаратах при тиску до 0,1 аті та температурі 60С (пасти, джеми, повидла).

2. Розфасування напівфабрикатів у підготовлену тару. Важливо при консервуванні багатокомпонентних сумішів витримати у кожній упаковці співвідношення компонентів. Для цього застосовують спеціальні машини — дозатори-наповнювачі. Ці ж машини заливають у тару сироп, маринади, олію і т. і. Після цього тару закупорюють герметично.

3. Стерилізація закупорених упаковок шляхом їх теплової обробки для знищення мікроорганізмів та їх спор. Температура стерилізації перевищує 100С, у більшості випадків — 120С. З підвищенням температури скорочується час стерилізації. Але при температурі, більшій 160С оброблюваний продукт різко втрачає смакові та споживчі властивості і стає практично непридатним для використання. Стерилізацію проводять в автоклавах-стерилізаторах безперервної дії. Після стерилізації консерви охолоджують при кімнатній температурі.

6. Пакування харчових продуктів суттєво впливає на термін їх вживання та на зберігання їх смакових властивостей, запаху та калорійності.

На відміну від консервів, які упаковуються у герметичну тару (скляну, металеву, пластикову) інші продукти харчування переважно упаковують у ламінований папір, фольгу або різноманітні тонкі щільні плівки. Важливим моментом є те, що подібні пакувальні матеріали практично унеможливлюють доступ до продукту нових порцій повітря, що різко знижує швидкість реакції окислення компонентів продукту.

Сьогодні широко використовують термоусаджувальні плівки, які при незначному зниженні температури відносно температури, при якій проводилось пакування, помітно зменшують свої геометричні розміри. При цьому плівка щільно облягає упакований продукт, залишаючи біля нього мінімальну кількість повітря.

Якщо пакування проводиться у наперед виготовлену тару, то перед її укупоренням здійснюють відкачування повітря. Ці операції проводять у спеціальних вакуумних камерах у автоматичному режимі. Результат аналогічний — скорочуються окислювальні процеси і збільшуються терміни зберігання продуктів.

Лідером у технологіях та устаткуванні для пакування продуктів харчування сьогодні є шведський концерн ТЕТРА-ПАК.

У багатьох випадках виготовлення тари для харчових продуктів здійснюється на спеціалізованих підприємствах, які постачають свою тару підприємствам харчової промисловості. Регіональним лідером виробництва пакувальної продукції у Черкасах можна вважати ВАТ «Черкаситара».