Введение в технологию

1.Способы получения и  применения пен в пищевых технологиях.

 

Известно, практическое использование  пен ограничено несколькими областями, в основном теми,

в которых для оптимизации свойств пены можно использовать принципы регулирования ее

технологических параметров.  В  этой связи необходимо подведение научных  принципов с целью

интенсификации производства и  управления качеством пенообразных масс с заданным составом и

свойствами, что является важным направлением развития отечественной пищевой  промышленности.

Исследование процесса пенообразования  дает ценные сведения для различных  областей знания,

в том числе ñ  пищевой технологии.  Однако,  научные принципы создания,  трактования и

прогнозирования явлений, аспектов и  свойств пен невозможно без их классификации. Классификация пен  в пищевой промышленности

В настоящее время пены и пенные пленки,  главным образом,  классифицируют по свойствам,

определяющим их техническое назначение. Другая классификация основана на кратности (отношение

конечного объема пены к объему раствора,  пошедшего на его пенообразование).  Существуют

классификации,  основанные на свойствах  пенообразователя,  по способности  сухого остатка пены

растворяться в дисперсионной  среде.

Имеющиеся классификации,  на наш  взгляд,  выбирают за основу всего  один или ограниченное

количество признаков, что сужает возможность их прикладного использования  и не отражает полноты

состава и свойств пены,  используемых человеком.  Отсутствие подобной классификации

предопределяет дальнейшие попытки  по систематизации накопленных знаний.  Таким образом,

существуют объективные причины  для разработки классификации пенообразных масс в пищевой

промышленности.

Проведем анализ предложенной к  рассмотрению классификации.

Классификация пен в пищевой  промышленностиЗначимость отраслевого критерия классификации обусловлена многообразием пенных масс,

применяемых в каждой отрасли пищевой промышленности.  Это дает возможность включать в

классификацию пены независимо от их состава,  свойств и происхождения. Отметим,  что некоторые

отрасли не вошли в классификацию, но это не указывает на отсутствие явления пенообразования в

технологических процессах.

В большинстве отраслей пищевой  промышленности пенообразование может  выступать в качестве

нежелательного явления.  Например,  транспортировка и резервирование молока сопровождаются

нежелательным и достаточно интенсивным  вспениванием с образованием низкократных (сухих) пен,

что приводит к дестабилизации оболочек жировых шариков и потере молочного  жира. 

Свойство некоторых видов пищевых  продуктов образовывать стабильные пены высокой степени

взбитости широко используется в промышленности для создания продуктов питания с пенной

структурой. Многообразие и совершенствование  методов получения пен предоставило возможность

выдвинуть это в качестве отдельного критерия классификации. Разнообразные  нехимические методы

(перемешивание,  взбивание,  выливание  и т.  п.)  получили распространение  во многих отраслях

пищевой промышленности. 

В настоящее время для получения  пенообразных масс традиционно используют

пенообразователи животного происхождения  (например,  яичный белок).  Некоторый  их дефицит

послужил предпосылкой для изыскания  новых продуктов и веществ, обладающих пенообразующими

свойствами.  Благодаря успешному развитию пищевой химии получены модифицированные

пенообразователи.  Они обладают хорошей пенообразующей способностью,  являются недорогими,

пены на их основе отличаются повышенной стойкостью при хранении.

Как уже ранее отмечали, назначение пен определяется их свойствами, которые  формируются под

влиянием различных технологических  факторов.  Устойчивость пен также  определяется наличием

специальных условий  (как правило,  охлаждение до отрицательных,  либо низких положительных

температур),  а также использование  в качестве стабилизирующих веществ  студнеобразователей

(агара,  пектина,  желатина)  или загустителей  (крахмалов,  камедей).  Механизм их действия связан с

изменением одного из факторов устойчивости пен  (кинетического,  термодинамического или

структурно-механического).

При выборе стабилизатора необходимо учитывать то, что он либо должен увеличивать значение

расклинивающего давления в каналах  пены, либо значительно повышать в  них вязкость, практически

ограничивая движение жидкости по каналам.  Этого можно достигнуть,  зная состав и свойства

стабилизатора (температуру действия, интервал рН, оптимальные концентрации и т. д.).

Важным критерием, характеризующим  пену, является время ее жизни. Однако, на наш взгляд, его

достаточно сложно свести к конкретному  значению времени τ  (часы,  минуты),  что обусловлено

большим количеством пенообразователей  и различных технологических  факторов, влияющих на эту

величину.  Для однородных по составу  пенообразных масс целесообразно определять значение

устойчивости за фиксированное  время τ, которое, как правило, меньше времени жизни пены, а также

периода ее полураспада.

В пищевой промышленности дисперсная фаза пен представлена крупными, средними и мелкими

пузырьками. Некоторые трудности  анализа пен связаны с критерием  раздела пузырьков по размерам.

В каждом конкретном случае необходимо дифференцировано подходить к этому  вопросу. В общем

виде предлагаем следующие размерные характеристики пузырьков:  крупные ñ  размер большинства

пузырьков (80%  от общего формируемого ими объема пены) можно определить без использования

увеличительных средств (т. е. до 2ñ3 мм и более); средние ñ размер большинства пузырьков (80% от

общего формируемого ими объема пены) можно определить с помощью  лупы (от 2ñ3 мм до 0,1 мм);

мелкие ñ  размер большинства пузырьков (80%  от общего формируемого ими объема пены) можно

определить только с помощью  специальных увеличительных приборов  (микроскопов).  В некоторых

пенах количество больших по размеру пузырьков может быть в несколько десятков (и даже более) раз

меньше,  чем средних и мелких,  но их объем составит основную часть  объема,  занимаемого пеной.

Это необходимо учитывать при оценке количества пузырьков  (необходимо вводить коэффициенты,

позволяющие разбивать пену по фракциям).

Очень часто,  особенно в случае нежелательного пенообразования,  образуются полидисперсные

пены.  Эти пены могут быть образованы в результате старения монодисперсных пен.  По данному

фактору классификации можно также  получить информацию о времени жизни  пены,  о качестве

продукта,  о правильности протекания технологического процесса,  о длительности воздействия на

пенообразователь.

Критерий пенообразующей способности  в большинстве случаев является интегральной итоговой

характеристикой,  максимально  определяющей состав и свойства пен.  Анализируя значенияпенообразующей способности,  можно судить о перспективах использования пенообразователя в

промышленности, о надежности работы оборудования, прогнозировать состав и свойства продуктов

на основе пенообразных масс.

Прикладное и научное значение разработанной классификации состоит  в систематизации

имеющихся данных,  объясняющих  отдельные аспекты пенообразования.  Классификация не

претендует на завершенность,  должна обновляться и дополняться по мере изучения

пенообразования как явления в  пищевой промышленности.

 

2. Вторичные продукты свеклосахарного производства (меласса и жом). Их состав и пути использования.

Сахарные заводы России, перерабатывая ежегодно 25–26 млн т сахарной свеклы, получают около 24,0–24,5 млн т вторичных ресурсов, большая часть из них – 21,0–22,0 млн т – свекловичный жом. Около 30–35% жома, по разным оценкам, используется в свежем виде, 25–27% подвергается сушке, остальное остается невостребованным, что снижает доходы предприятий и наносит вред окружающей среде при неправильной утилизации.

Перед началом рыночных реформ проблем со сбытом свекловичного  жома не возникало. Практически весь жом использовали на корм крупному рогатому скоту, так как по питательности  он занимает среднее положение между  овсом и луговым сеном. Поголовье  крупного рогатого скота в сельских хозяйствах насчитывало около 57 млн голов.

В последнее же десятилетие, в связи со значительным сокращением  поголовья крупного рогатого скота, предприятия сахарной промышленности вплотную столкнулись с серьезной экологической проблемой, связанной с утилизацией сырого жома.

Свекловичный жом  по своим качествам – продукт  уникальный. Он имеет высокую кормовую ценность: 100 кг свежего жома с содержанием 15% сухих веществ (СВ) эквивалентны 16 кормовым единицам и содержат 0,6 кг протеина (перевариваемого белка), а 100 кг сушёного жома (86% СВ) – 84 кормовым единицам и содержат 4 кг перевариваемого белка. Он является ценным источником микроэлементов, аминокислот и белков.

Поставлять жом  в сыром виде для кормления  скота целесообразно только в  том случае, если расстояние от завода до хозяйства не превышает 25 км, потому что свежий жом достаточно быстро портится.

Для сохранности  и увеличения кормовой ценности жома, его силосуют, сушат, гранулируют, обогащают  заменителями протеина и т.д.

Кислый жом, находящийся  в заводском хранилище более 3 сут, лучше всего подходит для кормления скота. В 100 кг этого жома содержание питательных веществ соответствует 300 кормовым единицам, т.е. 240 г перевариваемого протеина. Его можно добавлять в рацион животных до 30–40 кг в день; аммонизированный жом, т.е. полученный при введении в кислый жом аммиачной воды, которая способствует устранению кислоты и обогащает протеином, – от 20 до 30 кг.

Консервированный  жом, подвергшийся простому силосованию (уплотнению, трамбованию) либо силосованию с добавлением кислот в качестве консервантов и веществ, обогащающих его питательными компонентами, скармливают крупному рогатому скоту от 20 до 25 кг в день, на откорме – до 30 кг.

Сушёный жом по химическому  составу незначительно отличается от сырого, по питательности приравнивается к пшеничным и ржаным отрубям. Его вырабатывают в рассыпном, гранулированном или брикетированном виде. Такой жом можно использовать непосредственно в кормлении, предварительно замочив в воде в соотношении 1:3, или в составе комбикорма до 10%.

При гранулировании к жому может добавляться меласса, за счет чего увеличивается прочность  его гранул и повышается кормовая ценность.

Сушёный жом используется для получения комбикормов и  создания сбалансированного рациона  питания животных.

Свекловичный гранулированный  жом также придает приятный сладкий  вкус комбикорму, что способствует интенсивному его потреблению животными.

В сочетании с  другими кормами жом может  заменять в рационах крупного рогатого скота до 50% ячменя или овса, обеспечивать повышение прироста их массы или  надоев молока. В рационах свиней его  можно использовать до 20–30%. Свекловичный гранулированный жом хорошо переваривают не только крупный рогатый скот, но и свиньи, овцы, козы кролики, птицы, пушные звери.

По условиям транспортировки  и хранения гранулированный свекловичный жом практически не отличается от зерна, но при этом является недорогим  кормом для молочного скота.

Свекловичный жом  также может служить сырьем для  получения пектина и пектиновых концентратов, которые в настоящее  время в России в промышленном масштабе не производятся, несмотря на большую потребность в них  медицины, фармакологии, косметической, консервной, кондитерской, молочной, хлебопекарной  промышленностей, а также пищевых  волокон для производства биологически активных добавок. Только в медицине, например, низкоэтерифицированный пектин, для которого сырьём служит свекловичный жом, используют при лечении желудочно-кишечных заболеваний у детей, в составе пектин-желатинового комплекса с добавками физиологически активных веществ его применяют для лечения открытых ран и ожогов; в качестве гемостатического средства (ускоряет остановку кровотечения на 5–7%). В медицине используются и комплексообразующие свойства пектина для нейтрализации воздействия тяжелых металлов и радионуклидов на организм человека. Пищевые волокна способствуют выведению из организма некоторых метаболитов пищи и загрязняющих ее веществ, регуляции физиологических, биохимических процессов в органах пищеварения. Оптимальное суточное потребление пищевых волокон, по различным данным, колеблется в пределах 40–70 г.

Организация производства свекловичного пектина на сахарных заводах также позволила бы утилизировать  определенное количество свекловичного  жома.

Хотя свекловичный жом обладает уникальными свойствами как компонент для корма животных и как сырьё для других отраслей промышленности, в России этот товар  почти не востребован. Сегодня степень  утилизации сырого свекловичного жома остается на крайне низком уровне, несмотря на значительное число уже установленных  в последние годы и монтируемых  в настоящее время сушек и  грануляторов жома на сахарных заводах.

В 2008 г. сахарные заводы России выработали 350,63 тыс. т сушёного жома, более половины которого пошло  на экспорт – 215,46 тыс. т на сумму 41,127 млн долл. Из-за снижения производства сахарной свеклы в странах Европейского Союза в последние годы увеличился спрос на сухой гранулированный жом. За последние три года экспорт этого ценного продукта в России увеличился на 31%.