Фізико – хімічні основи харчових технологій

Фізико – хімічні основи харчових технологій.

1. Процеси гідрогенізації в харчових технологіях.

2. пере етерифікація жирів.

3. Процеси розчинення та кристалізації.

1. Хімічні процеси. Гідрогенізація та переетерифікація жирів.

Рідкі рослинні жири за допомогою каталізаторів можуть перетворюватися в тверді шляхом насичення воднем ненасичених жирних кислот. Процес цей носить назву Гідрогенізації. Гідрогенізовані жири широко використовують у харчовій промисловості для отримання маргарину. До подвійних зв’язків

Жирних кислот можуть приєднуватися кисень, бром, йод і деякі інші прості і складні елементи.

Для виробництва таких продуктів, як маргарин, кондитерські і кулінарні жири, мило, стеарин, технологічні мастила різного призначення, необхідні пластичні, високоплавкі і тверді (при кімнатній температурі) жири. Вони можуть бути отримані з рідких рослинних олій шляхом гідрогенізації. Задача гідрогенізації олій і жирів — цілеспрямована зміна жирнокислотного, а отже, і ацилгліцеринового складу вихідного жиру в результаті приєднання водню в присутності каталізатора до нена-сичених залишків жирних кислот, що входять до складу ацилгліцеринів соняшникової, бавовняної, соєвої, рапсової й інших рідких олій.

Основна хімічна реакція, що протікає при гідрогенізації, — приєднання водню до подвійних зв’язків неграничних жирних кислот:

Фізико – хімічні основи харчових технологій

Подальше перетворення продуктів розпаду ацилгліцеринів та інших сполук, що утримуються в жирах, призводить до нагромадження в суміші різноманітних летючих сполук, які надають йому своєрідний запах, що видаляється при наступній рафінації. Гідрування жирів проводять за участю каталізаторів, основним із них є нікелевий каталізатор на кізельгурі. ——-Переетерифікація — Один з основних методів модифікації молекулярного (триацилгліцеринового) складу жирової сировини. При переетерифікації відбувається перерозподіл ациль-них груп у триацилгліцеринах жиру або олії.

Фізико – хімічні основи харчових технологій

Процес йде вибірково (селективно): у першу чергу гідруються залишки жирних кислот, що Містять більшу кількість подвійних зв’язків, при рівній ненасиченості — утримуючі менше число атомів вуглецю.

Гідрування жирів супроводжується процесом переетерифікації (обміном радикалів), а також приводить до зниження вмісту в суміші вітамінів А і Т>, Але практично не впливає на вміст вітаміну Е. З підвищенням температури гідрування, вологості водню, збільшенням тривалості процесу зростає вміст у гідрованому жирі вільних жирних кислот і продуктів їхньої взаємодії з каталізатором. Відбувається ріст кислотних чисел жиру. Нагромадження вільних жирних кислот є наслідком гідролітичного і термічного розпаду ацилгліцеринів при гідруванні.

Зміни взаємного положення ацильних груп можуть відбуватися в результаті переміщення ацилів усередині триацилгліцерину або при обміні ацильних груп між триацилгліцеринами. При переетерифікації склад жирних кислот жиру не змінюється, відбувається їхній статистичний перерозподіл у суміші триацилгліцеридів, що призводить до зміни фізико-хімічних властивостей жирових сумішей у результаті зміни молекулярного складу. Переетерифікація високоплавких тваринних і рослинних жирів з рідкими рослинними оліями дозволяє одержати харчові пластичні жири з високим вмістом ли-нолевої кислоти.

Процес переетерифікації включає такі операції: дозування, змішування і підігрівання вихідної суміші олій і жирів,

лужну нейтралізацію отриманої суміші, глибоке сушіння рафінованої суміші, змішування з каталізатором і безпосередньо процес переетерифікації. Процес переетерифікації протікає протягом 0,5—1 год при температурі 80—90°С. Витрата каталізатора 0,9—1,5 кг на 1 т жиру. В якості каталізаторів використовують метілат і етилат натрію. Після завершення переетерифікації каталізатор дезактивують. Отриманий готовий продукт промивають і сушать.

Готові переетерифіковані жири, призначені для одержання маргаринової продукції, повинні мати такі показники: температуру плавлення 25—35°С; твердість при 15°С 30—130 г/м; вміст твердих триацилгліцеринів при 20°С 6—20%. Переетерифіковані жири спеціального призначення застосовують у хлібопеченні, при виробництві аналогів молочного і кондитерського жирів і т. д.

2. Процеси перегонки та ректифікації

Існує два види перегонки: проста і фракційна.

Проста перегонка Заключається в безперервному нагріванні рідини з відводом пари. У перегінному апараті в рівновазі з рідиною знаходиться тільки частина утвореної пари. Простою перегонкою отримати чистий компонент не можливо, тому її застосовують, якщо не вимагається повне розділення суміші на чисті компоненти. Вона можлива у тому випадку, коли температури кипіння компонентів сильно розрізняються.

Фракційна перегонка — Процес, що складається з декількох стадій: 1) нагрівання вихідної рідини до кипіння і отримання деякої кількості пари визначеного складу; 2) конденсація отриманої пари; 3) випаровування конденсату для отримання пари нового складу, більш багатої легколетючим компонентом.

На практиці розділення сумішей проводять безперервною фракційною перегонкою, названою ректифікацією. В технології виробництва етилового спирту застосовуються процеси перегонки і ректифікації. Вилучення етилового спирту з бражки і його очистка здійснюються ректифікацією. Ректифікацією Називають процес розділення бінарної або багатокомпонентної рідини суміші на компоненти фракції, що розрізняються між собою летючістю. Розділення бінарної суміші спирт—вода часто називають простою Перегонкою Або Дистиляцією. Розділення однорідних летючих сумішей здійснюють шляхом багатократного двостороннього масо — і теплообміну між протиточнорухаючими паровим і рідинним потоками.

При взаємодії фаз у процесі ректифікації відбувається дифузія (перенос) лекголетючого компоненту з рідкої фази в парову і тяжколетючого компоненту, навпаки, з парової фази в рідку. Спосіб контактування потоків при розділенні водноспиртових сумішей носить ступінчастий характер. Ректифікацію проводять при нормальному тиску в апаратах колонного типу, обладнаних контактними пристроями у вигляді тарілок різних типів (сітчастих, ковпакових, клапанних). Ці пристрої сприяють максимальному наближенню дотичних парового і рідкого потоків, що протилежно рухаються в апараті, а отже, до інтенсивного масообміну.

При кипінні суміші більш летючий компонент переходить в парову фазу в більшій кількості, ніж менш летючий. Суміш збагачується одним із компонентів практично в процесі ректифікації, яку можна розглядати як спосіб складної або багатократної перегонки. Вилучення спирту засновано на різній летючості спирту та його домішок. Летючість домішок залежить від концентрації в середовищі етанолу. Для оцінки летючості домішок по відношенню до летючості етанолу використовують поняття коефіцієнтів випару і ректифікації. Якщо позначити вміст (масову долю) етанолу в парах А, А в рідині — 0,, То коефіцієнт випару К = А/а. Для домішок відповідно приймемо позначення а і р. В цьому випадку Кир= А/р.

Коефіцієнтом ректифікації Називається відношення коефіцієнта випару домішок до коефіцієнта випару етанолу:

Фізико – хімічні основи харчових технологій

Він показує збільшення або зменшення вмісту домішок по відношенню до етилового спирту.

Ректифікаційні установки спиртових заводів — це складні системи, що включають колони, теплообмінну апаратуру, контрольно-вимірювальні прилади і автоматичні засоби управління. Основним елементом є колона — протиточний апарат, в якому встановлені тарілки (контактні пристрої).

Процес перегонки використовують також, наприклад, в коньячному виробництві. Коньячні виноматеріали піддають перегонці таким чином, щоб у спирті, який переганяють, зберегти частину летючих сполук (ефіри і кислоти), що беруть участь у створенні характерних аромату і смаку коньяку.

Дезодорація Масел являє собою дистиляційний процес, мета якого — видалення з масла речовин — низькомолекулярних жирних кислот, альдегідів, кетонів і інших летючих продуктів, які визначають запах і смак масла, а також виділення з рослинних масел небажаних чужорідних сполук — поліциклічних ароматичних вуглеводнів, ядохімікатів, токсичних продуктів — афлатоксииів та ін. Частково ці сполуки видаляються з олії на попередніх етапах рафінації.

Масла, які використовуються для приготування маргарину, консервів і інших харчових продуктів, повинні бути звільнені від сторонніх запахів. Видалення запахів відбувається шляхом продувки пари через шар олії під глибоким вакуумом. Така операція називається дезодорацією.

Метод дезодорації заснований на летючості ароматичних компонентів олії, що визначають його запах.

Дезодорація олії виконується в спеціальних апаратах — дезодораторах — при залишковому тиску 50 Па, відсутності повітря і при високій температурі. На початку процесу олію підігрівають глухою парою до температури 100— 120°С, а потім подають гостру пару і поступово температуру доводять до 150—170°С. Тривалість процесу при 150—160°С 4—6 год.

Пара, що надходить у дезодоратор, повинна характеризуватися максимальною чистотою і відсутністю в ній вільного кисню. Наявність повітря в парі сприяє окислюванню олії.

3. Процеси розчинення та кристалізації

Методи підготовки сировини різноманітні і залежать від її виду, фізичного стану і способів послідуючої обробки. Методи підготовки сухої сипучої сировини (кухонна сіль, цукор, зерномучні та ін.), як і способи підготовки соковитої (плодоовочевої) сировини, схожі між собою.

Для зручності дозування деякі сипкі матеріали переводяться в розчини, емульсії, суспензії. Сировина, що розчиняється у воді або здатна утворювати з нею емульсії або суспензії, звичайно дозується при безперервних способах виробництва за об’ємом. У зв’язку з цим на рецептурних станціях або в підготовчих цехах, відділеннях готують перелічені вище рецептурні компоненти.

Сіль розчиняють у спеціальних солерозчинниках, які мають пристрої для фільтрації і відстоювання розчину з метою очищення від нерозчинних домішок.

Концентрацію розчину кухонної солі (розсолу) виражають кількістю грамів солі в 100 г розчину або кількістю грамів солі в 100 г води.

При отриманні розчинів солі їх перевіряють по щільності ареометром і у випадку необхідності коригують концентрацію додаванням солі або води. Звичайно ареометри для визначення концентрації розсолу градуйовані у відсотках солі в розчині. Якщо такого спеціального ареометру (солеміру) немає, можна користуватися ареометром загального призначення, в якому на шкалі вказана щільність рідини, виражена в г/мл. У цьому випадку для перерахунку щільності на концентрацію солі в розсолі необхідно користуватися даними табл. 5.1.

Таблиця 5.1

Співвідношення щільності розсолу кухонної солі і вмісту в ньому солі (при 20°С)

Концентрація солі, %

Щільність розсолу, г/мл

Концентрація солі, %

Щільність розсолу, г/мл

1

2

3

4

0,5

1,002

5,5

1,038

1,0

1,005

6,0

1,041

1,5

1,009

6,5

1,045

2,0

1,013

7,0

,049

2,5

1,016

7,5

,052

3,0

1,020

8,0

,056

3,5

1,023

8,5

,060

4,0

1,027

9,0

063

4,5

1,031

9,5

1,067

5,0

1,034

10,0

1,071

Цукор гарно розчиняється у воді, концентрація розчину залежить від температури. Розчинність цукру в залежності від температури води представлена в табл. 5.2.

Таблиця 5.2 Розчинність цукру в залежності від температури

Температура,

10

20

30

40

50

60

80

100

Розчинність, г на 100 мл

179,2

190,5

; 203,9

219,5

238,1

260,4

287,3

362,1

487,2

Цукрові і цукропатокові сиропи готують на багатьох підприємствах. Сироп, наприклад, є другою складовою частиною компотів консервного виробництва. Від якості приготування сиропу багато в чому залежить загальна якість консервів. Концентрація цукрового сиропу визначається його призначенням — забезпечити найкращий смак консервів.

Готується цукровий сироп на консервних підприємствах у варильних котлах. У варильний котел заливають воду в об’ємі, що на 1,5 % перевищує розрахункову кількість, необхідну для отримання сиропу необхідної концентрації, нагрівають до

кипіння, додають цукор-пісок, попередньо просіяний через сито з магнітоуловлювачем, доводять до кипіння і повного розчинення цукру та кип’ятять протягом 2—3 хв. У підготовленому сиропі перевіряють масову частку сухих речовин за допомогою рефрактометра з ціною ділення не більше 0,2 %, потім фільтрують.

На основі цукропатокових сиропів готуються мармеладні і цукерні маси, карамель та ін. Цукор — кристалічна речовина. В харчових продуктах цукор знаходиться в аморфному і рідко — у кристалічному стані. Для перетворення кристалічної речовини в аморфну необхідно зруйнувати кристалічну решітку шляхом розчинення або розплавлювання, а потім розплавлену масу швидко охолодити. Втрачаючи швидкість руху при охолодженні, молекули цукру не встигають зібратися в структуровану решітку, внаслідок чого маса здобуває однорідну аморфну структуру. Цукор, що мас в молекулі 8 гідроксильних груп, легко перетворюється в аморфну речовину, однак це перетворення можливо лише при умові уповільненого руху молекул. Для цього, наприклад, при виробництві карамелі підвищують в’язкість цукрового сиропу шляхом уварювання його до вологості 1 —3 %.

Аморфний стан нестійкий. З часом у продуктах все ж відновлюється кристалічна решітка» вироби оцукрюються. Особливо швидко оцукрюються карамель та інші вироби з поверхні навіть при незначному їх зволоженні. Зовнішньо оцукрювання карамелі проявляється в утраті нею прозорості.

Будучи кристалічною речовиною, сахароза може виділятися у вигляді кристалів тільки з пересичених розчинів. Отже, для можливості кристалізації сахарози необхідно створювати пересичення її в розчинах. Пересичені розчини нестійкі, і з часом зайво розчинена сахароза виділиться у вигляді кристалів.

Щоб довести розчин сахарози до пересиченого стану, створити умови для створення центрів кристалізації і здійснити ріст кристалів шляхом відкладення на їхній поверхні все нових і нових кількостей сахарози, що кристалізується, застосовується уварювання. Вміст сахарози в розчині залежить від коефіцієнта пересичення, він зростає з підвищенням температури і виражається масовим відношенням розчиненого цукру до чистої води в розчині. У присутності нецукрів розчинність значно збільшується і визначається Коефіцієнтом насичення (відношення коефіцієнта розчинності сахарози Н В даному розчині, що містить нецукри, до розчинності чистої сахарози) при тій же температурі, тобто:

Фізико – хімічні основи харчових технологій

Розчин, що містить цукри більше, ніж у насиченому розчині, називається Пересиченим. Ступінь пересичення розчину вимірюється Коефіцієнтом пересичення, Що показує, у скільки разів у даному розчині на одиницю води приходиться цукру більше, ніж у насиченому розчині при тій же температурі,

Фізико – хімічні основи харчових технологій

Де: а — коефіцієнт пересичення;

Н{ — кількість розчиненого цукру в даному розчині на одиницю маси води;

Н’— Розчинність цукру на одиницю маси води при тій же температурі в дистильованій воді.

Якщо а =1 — розчин насичений; а <1 — розчин ненасиче-ний; а >1 — розчин пересичений.

Кристал цукру являє собою комбінацію шести кристалографічних форм, має властивість векторіальності, тобто неоднаковості властивостей у різних напрямках. Ріст кристалів відбувається не миттєво, а з деякою швидкістю, що називається швидкістю кристалізації, яка характеризується коефіцієнтом, що визначає кількість сахарози в міліграмах, що

Відклалася з пересиченого розчину в секунду на 1 м2 поверхні кристала. Експериментально встановлено залежність:

2 = к’Рт

Де: § — Маса цукру, що викристалізовується мг;

К’ — Коефіцієнт швидкості кристалізації, мг/(м2 -с);

Р — Площа поверхні кристала, м2;

Т — час кристалізації, с.

Кристалізація цукру зв’язана з переміщенням маси й відноситься до дифузійного процесу, рушійною силою якого є різниця концентрації сахарози в розчині і на поверхні кристалів. Звичайно кристали цукру рухаються в міжкристальній рідині, на їхній поверхні утворюється прикордонний шар, швидкість якого стосовно поверхні кристалів близька до нуля, і, отже, масообмін у прикордонному шарі може відбуватися тільки шляхом дифузії. Очевидно, що прикордонний шар і чинить опір при кристалізації.

Крім того, перехід цукру з прикордонного шару безпосередньо до кристала також пов’язаний з подоланням деякого опору. Таким чином, швидкість кристалізації є функцією двох процесів, що протікають одночасно, — розчинення і росту кристалів цукру шляхом сумісних перетворень.

Термінологічний словник.

Екстракція – процес добування з твердої або різної складної речовини одного чи кількох компонентів

Дезодорація — звільнення від неприємного запаху шляхом нейтралізації його певними хімічними речовинами або іншим шляхом.

Реферати

Реферати :

Tagged with: , , , , , ,
Posted in Теоретичні основи технології харчових виробництв
Перелік предметів:
  1. Інформаційні технологіі в галузі
  2. Інформаційні технологіі в системах якості стандартизаціісертифікаціі
  3. Історія української культури
  4. Бухоблік у ресторанному господарстві
  5. Діловодство
  6. Мікропроцесорні системи управління технологічними процесами
  7. Науково-практичні основи технологіі молока і молочних продуктів
  8. Науково-практичні основи технологіі м’яса і м’ясних продуктів
  9. Організація обслуговування у підприємствах ресторанного господарства
  10. Основи наукових досліджень та технічноі творчості
  11. Основи охорони праці
  12. Основи підприємницькоі діяльності та агробізнесу
  13. Політологія
  14. Технологічне обладнання для молочноі промисловості
  15. Технологічне обладнання для м’ясноі промисловості
  16. Технологічний семінар
  17. Технологія зберігання консервування та переробки молока
  18. Технологія зберігання консервування та переробки м’яса
  19. Технологія продукціі підприємств ресторанного господарства
  20. Технохімічний контроль
  21. Технохімічний контроль
  22. Управління якістю продукціі ресторанного господарства
  23. Вища математика 3к.1с
  24. Вступ до фаху 4к.2с.
  25. Загальні технології харчових виробництв
  26. Загальна технологія харчових виробництв 4к.2с.
  27. Мікробіологія молока і молочних продуктів 3к.1с
  28. Математичні моделі в розрахунках на еом
  29. Методи контролю харчових виробництв
  30. Основи фізіології та гігієни харчування 3к.1с
  31. Отримання доброякісного молока 3к.1с
  32. Прикладна механіка
  33. Прикладна механіка 4к.2с.
  34. Теоретичні основи технології харчових виробництв
  35. Технологія зберігання, консервування та переробки м’яса
  36. Фізика
  37. Харчові та дієтичні добавки
  38. Фізичне виховання 3к.1с

На русском

  1. Методы контроля пищевых производств
  2. Общая технология пищевых производств
  3. Теоретические основы технологий пищевых производств
  4. Технология хранения, консервирования и переработки мяса
LiveInternet