Некоммерческое акционерное общество
АЛМАТИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ
Кафедра электроснабжения промышленных предприятий

ВВЕДЕНИЕ В СПЕЦИАЛЬНОСТЬ.
ОСНОВЫ ПЕРЕРАБОТКИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ
ПРОДУКЦИИ И ХРАНЕНИЕ

Конспект лекций
для студентов специальности 5В081200 - Энергообеспечение сельского хозяйства

Алматы 2013

СОСТАВИТЕЛЬ: Г.Д. Манапова. Введение в специальность. Основы переработки сельскохозяйственной  продукции  и  хранение. Конспект  лекций  для  студентов специальности    5В081200  –   Энергообеспечение  сельского хозяйства. – Алматы: АУЭС, 2013.  – 86 с.

В данном курсе лекций освещены вопросы различных технологий переработки и хранения про­дукции растениеводства и животноводства; приведены сооружения и оборудование для хранения сельскохозяйственной продукции; рассмотрены малоотходные и ресурсосберегающие технологии их переработки.

Ил. 22, библиогр. - 15 назв.

Рецензент: канд. техн. наук, доц. Цыба Ю.А.

Печатается по плану издания некоммерческого акционерного общества «Алматинский университет энергетики и связи» на 2013 год.

© НАО «Алматинский университет энергетики и связи», 2013 г.

Содержание

1 Лекция. Качество сельскохозяйственной продукции,  пути его повышения. Виды потерь сельскохозяйственной продукции

2 Лекция. Факторы, влияющие на сохранность сельскохозяйственных продуктов 

3 Лекция. Научные принципы хранения сельскохозяйственных продуктов 

4 Лекция. Переработка и хранение зерна и семян 

5 Лекция. Переработка и хранение зерна и семян (продолжение) 

6 Лекция. Переработка зерна в муку 

7 Лекция. Переработка зерна в крупы 

8 Лекция. Переработка и хранение семян масличных культур 

9 Лекция. Условия, режимы и способы хранения плодоовощной продукции

10 Лекция. Стационарный способ хранения картофеля, овощей и плодов

11 Лекция. Хранение плодоовощной продукции в холодильниках и газовых средах  

12 Лекция. Основные направления переработки овощей и плодов 

13 Лекция. Обработка молока: очистка, охлаждение и хранение 

14 Лекция. Переработка молока 

15 Лекция. Переработка и хранение продукции животноводства 

16 Лекция. Переработка и хранение продукции птицеводства 

17 Лекция. Переработка и хранение рыбы 

18 Лекция. Переработка и хранение рыбы (продолжение)

19 Лекция. Производство комбикормов  и их хранение

20 Лекция. Ресурсосберегающие технологии переработки плодов и овощей 

1 Лекция. Качество сельскохозяйственной продукции,  пути его повышения. Виды потерь сельскохозяйственной продукции

Содержание лекции:

- определение понятия «качество продукции». Показатели и степени качества. Виды потерь продуктов при хранении.

Цель лекции:

- ознакомление с определениями и терминологией; с причинами потерь сельскохозяйственной продукции.

 

Сельское хозяйство производит не только основные пищевые продукты, но и сырье для перерабатывающих производств. Основными отраслями сельского хозяйства являются растениеводство и животноводство. Растениеводство - отрасль сельского хозяйства, занимающаяся возделыванием культурных сельскохозяйственных растений. Растения являются важнейшими поставщиками продуктов питания для человека, кормов для животных и технического сырья для промышленности. Отрасли растениеводства производят более 40% всей сельскохозяйственной продукции страны. От уровня развития растениеводства зависит и уровень животноводства страны.

При переработке доброкачественного сырья сельского хозяйства увеличивается выход продуктов хорошего качества, расширяется их ассортимент. Однако из-за неумелого обращения с продуктами во время уборки и в послеуборочный период снижается их качество, что ограничивает использование сырья по назначению.

Качество – это совокупность свойств продукции, обусловливающих ее пригодность удовлетворять определенные потребности в соответствии с целевым назначением. Именно разнообразные свойства продуктов определяют их полезность для использования на какие-либо цели, например, продовольственные или кормовые. Комплекс этих полезных свойств и составляет качество продукции.

Уровень качества продуктов можно определить конкретно, используя для этого определенные показатели. Это могут быть качественные признаки, определяемые органолептическими методами (сенсорно), а именно: цвет, форма, запах, вкус. Очень широко для оценки качества используются количественные параметры, составляющие основу показателей качества.     

Показатель качества – это количественная характеристика одного или нескольких свойств продукции. Если показатель качества характеризует какое-то одно простое свойство продукции, то он называется единичным, а если несколько простых свойств или одно сложное, то это комплексный показатель качества.

Любой единичный показатель качества имеет наименование, по которому определяется оцениваемое свойство продукта, и конкретное числовое значение, по которому и получают представление об уровне качества, сравнив его с нормами стандарта. Например, влажность зерна, выраженная в процентах (%), дает представление о содержании в нем гигроскопической воды и, соответственно, о его технологических свойствах и устойчивости при хранении.

Выделяют фактические значения показателей качества, которые определяются по стандартной методике из отобранных средних проб продукции, и регламентируемые (нормы стандартов). Уровень качества устанавливается сравниванием действительного и стандартного значений показателей.

Комплексными показателями качества являются товарный сорт или товарный класс продукции. Это ее градация по нескольким единичным показателям качества. Чтобы отнести продукцию к тому или иному товарному сорту или классу, необходимо определить все единичные показатели качества, нормируемые стандартом. Чем выше сорт (класс) продукции, тем выше ее цена при реализации. Если хотя бы по одному показателю продукция не отвечает требованиям данного сорта (класса), она переводится в более низкий товарный сорт (класс) или же признается нестандартной.

Любой показатель качества имеет технологическое и экономическое значение. Технологическое значение связано с тем, что определяется пригодность данного вида продукции к хранению или переработке. Экономическое же значение в том, что чем выше показатели качества, тем выше цена на продукцию и, следовательно, выше экономическая эффективность производства.

Можно выделить три степени качества:

– продукты полноценные или стандартные, отвечающие по всем показателям требованиям стандартов (качество дифференцировано по товарным сортам и классам), пригодные к употреблению на определенные цели без каких-либо ограничений и реализуемые по установленным ценам;

– продукты неполноценные или нестандартные (по одному или нескольким показателям, не отвечающим требованиям стандартов), но пригодные к употреблению на пищевые и другие цели, реализуемые со скидками с цены, установленной на стандартную продукцию;

–  продукты не пригодные к употреблению на пищевые цели, т.к. могут быть токсичными для людей, но пригодные к употреблению на технические или кормовые цели (это так называемый технический брак), а также продукты, полностью утратившие свою доброкачественность (сгнившие, заплесневевшие и т.д.), т.е. абсолютные отходы, подлежащие списанию и уничтожению.

Качеством продукции можно управлять, чтобы способствовать его повышению. На него влияют различные факторы. В период выращивания зерна, овощей и плодов решающими факторами являются приемы агротехники, технологии возделывания, а также уровень плодородия почвы и погодные условия. После уборки урожая очень важно правильно организовать послеуборочную обработку продукции, проведение которой позволяет улучшить качество. Необходимо создать условия для послеуборочного дозревания зерна и плодов. В период хранения необходимо выдерживать оптимальные режимы для каждого вида продукции и соблюдать все правила хранения. Полноценные продукты питания (хлебобулочные и макаронные изделия, крупы, растительные масла, плодоовощные консервы) можно получить только при соблюдении технологии переработки.

Для бесперебойного снабжения населения продуктами питания и промышленности сырьем необходимо иметь достаточные запасы каждого вида продукта. Лишь небольшая часть сельскохозяйственной продукции поступает непосредственно от производителя к потребителю. Большую часть ее сначала сохраняют, подрабатывают или перерабатывают в различных звеньях народного хозяйства.

Несмотря на развитие науки и техники, в мировом хозяйстве теряется значительная часть урожая. По данным Международной организации по продовольствию и сельскому хозяйству потери зерна и зернопродуктов при хранении ежегодно составляют 10÷15  %; потери картофеля, овощей и плодов – 20÷30 %. Основной причиной этих потерь являются: их физические и физиологические свойства; мелкие грызуны и насекомые; разные микроорганизмы (плесень, стрептококки, грибки, споровые бактерии и др.), а также недостаточное или некачественное обеспечение холодильными складами и хранилищами.

Различают два вида потерь продуктов при хранении – потери в массе и  в качестве. В большинстве случаев эти потери взаимосвязаны, т.е. потери в массе сопровождаются потерями в качестве и, наоборот. Потери в массе, как правило, связаны с уменьшением количества хранящегося продукта. Сущность потерь в качестве заключается в уменьшении содержания в продуктах каких-либо полезных веществ, в частичной или полной утрате доброкачественности продуктов, в снижении их потребительной стоимости.

По природе потери могут быть механическими (физическими) и биологическими. Грубое механическое воздействие на зерно, овощи и плоды приводит к травмам, которые являются наиболее распространенными причинами механических потерь. Также могут происходить просыпи (раструска) зерна и семян, картофеля и овощей при негерметичности транспортных средств и хранилищ, неисправности тары. Биологические потери связаны с живым началом продуктов и происходят вследствие протекания в них различных физиологических и биохимических процессов, свойственных биологическим объектам (например, самосогревание и прорастание зерна, картофеля), а также воздействия на продукты различных живых организмов – насекомых и клещей, грызунов, птиц, микроорганизмов. Лишь некоторые виды потерь являются неизбежными (их нельзя полностью устранить, сохраняя продукт в живом виде), другие же образуются в результате неправильного хранения и не могут быть оправданы. Неизбежной механической потерей является неучтенный распыл, возникающий при перемещении зерна, картофеля, овощей. При хранении сочной плодоовощной продукции к неизбежным физическим потерям относится незначительное испарение воды. Трата сухого вещества при дыхании растительных продуктов во время хранения признается единственно оправданной потерей биологической природы. Эти неизбежные потери в массе продукции при хранении являются естественной убылью (нормированными потерями). При рациональной организации хранения они весьма незначительны и за год хранения зерна составляют не более 0,2÷0,4 % от массы продукта, а за сезон (6÷8 месяцев) хранения лежкой плодоовощной продукции - 3÷8 %. Исходя из природы только этих потерь, установлены нормы естественной убыли продукции при хранении и перевозках.

Нормы естественной убыли зависят от вида продукции, зоны хранения (холодная или теплая), способа хранения (навалом или в таре), типа хранилища (бурты, траншеи или специализированные), сезона хранения (осень или зима).

Кроме естественной  убыли потеря массы и снижение качества продукции могут произойти в результате гниения, физиологических заболеваний и механических повреждений. Эти потери называют ненормированными. Они делятся на абсолютный отход и технический брак. Абсолютный отход – это отдельные экземпляры продукции, полностью пораженные болезнями или физиологическими расстройствами. Технический брак – продукция, частично поврежденная при хранении заболеваниями, вредителями, подмороженная, сильно увядшая и т.д. После соответствующей подготовки ее можно использовать на переработку или на корм скоту.

В результате неправильной организации хранения, нарушения режимов и правил, применения недопустимых способов хранения могут происходить значительные потери и в массе, и в качестве продуктов. Потери, возникающие по этим причинам, считаются неоправданными и недопустимыми.

При нерациональном использовании продуктов могут происходить их скрытые потери, т.е. использование продукции не по назначению. Например, использование в пивоваренной промышленности партий ячменя из сортов, не относимых к пивоваренным, как правило, приводит к снижению выхода и качества пива; скармливание свиньям на откорме зерна пшеницы вместо ячменя приводит к снижению привесов. Эти потери происходят в результате неумелого хозяйствования и связаны с недостаточной квалификацией кадров.

Рациональное хранение продуктов возможно только при наличии и правильной эксплуатации технической базы: хранилищ, машин и оборудования, используемых для доработки продуктов с целью повышения их устойчивости и качества.

 

2 Лекция. Факторы, влияющие на сохранность  сельскохозяйственных продуктов

 

Содержание лекции:

- биотические и абиотические факторы. Биохимические и микробиологические процессы.

Цель лекции:

- изучить основы биотических и абиотических факторов; биохимических и микробиологических процессов.

Сохранность продукции растениеводства при хранении зависит от различных факторов, которые подразделяются на две группы: биотические и абиотические факторы.

Биотические факторы связаны с живым началом, с природой продуктов как живых организмов. Они многообразны. Абиотические факторы – это факторы неживой природы, условия внешней среды, влияющие на сохранность продуктов. Биотические и абиотические факторы взаимосвязаны между собой. Интенсивность различных процессов жизнедеятельности растительных организмов можно ослабить или усилить изменением условий внешней среды при хранении, т.е. абиотические факторы влияют на сохранность продуктов не прямо, а косвенно, через интенсивность биотических факторов.

Величину потерь и в целом сохранность сельскохозяйственных продуктов при хранении определяют, главным образом, биотические факторы, так как именно они обусловливают интенсивность и направленность процессов жизнедеятельности. Основными из группы биотических факторов, влияющих на сохранность продуктов, являются следующие: биохимические процессы; микробиологические процессы; развитие вредителей (насекомых, клещей) и грызунов в продуктах.

К биохимическим относят процессы, обусловленные действием ферментов самого продукта. Интенсивность их протекания зависит от природы продукта, его химического состава, особенностей обмена веществ и условий хранения. Наибольшее влияние на сохранность продуктов при хранении оказывают дыхание и гидролитические процессы.

Дыхание  – это процесс, присущий всем живым организмам, в том числе и растительным продуктам. Оно связано с деятельностью окислительно-восстановительных ферментов (оксидаз) и является важным источником энергии для обмена веществ и поддержания жизнедеятельности.  Это сложный процесс диссимиляции (распада) органических веществ до конечных продуктов дыхания с выделением энергии в виде тепла. Выделяют два вида дыхания растительных продуктов – аэробное и анаэробное.

Процесс аэробного дыхания заключается в окислении моносахаров (глюкозы) кислородом воздуха и сопровождается потерей массы растительного объекта, повышением влажности, выделением большого количества тепла и изменением газового состава окружающего воздуха:

               С₆Н₁₂О₆ + 6О₂ → 6СО₂ + 6Н₂О + 2765 кДж.                     (1)

Потери массы при дыхании хранящихся растительных продуктов могут достигать значительных размеров, если режимы хранения далеки от оптимальных. Выделяющиеся при этом тепло и влага могут быть причиной дальнейшего усиления процесса дыхания. Это происходит при плохой вентиляции хранящихся продуктов.

Интенсивность дыхания у различных продуктов неодинакова. Низкая интенсивность дыхания у сухого зерна, более высокая – у плодов и овощей, так как это сочная продукция с большим содержанием воды.  Интенсивность дыхания возрастает при механических повреждениях и микробиологических заболеваниях. Важным фактором, влияющим на интенсивность дыхания, является температура. В определенном интервале повышение температуры на 10 ^оС приводит к увеличению интенсивности дыхания в 2÷3 раза. На интенсивность дыхания также большое влияние оказывает газовый состав воздуха. Повышенные концентрации углекислого газа и пониженные концентрации кислорода сильно тормозят аэробное дыхание растительных продуктов. При снижении концентрации кислорода до 2 % и менее растительные организмы переходят на анаэробное дыхание:

               С₆Н₁₂О₆ → 2СО₂ + 2С₂Н₅ОН + 115 кДж.                          (2)

Выделяющийся при этом этиловый спирт губительно действует на растительные ткани, приводит к потере всхожести семян. Однако при анаэробном дыхании выделяется значительно меньше тепла, чем при интенсивном аэробном дыхании.

Процессы гидролиза протекают в пищевых продуктах под действием гидролитических ферментов – гидролаз. Интенсивность этих процессов определяется химическим составом, активностью ферментов, условиями хранения. Сущность гидролиза заключается в распаде сложных органических соединений до более простых. Например, крахмал гидролизуется до глюкозы, белки – до аминокислот, жиры – до глицерина и жирных кислот. В начале хранения гидролиз приводит к улучшению потребительских качеств плодов и овощей, но затем гидролитические процессы ускоряют старение и порчу продуктов, значительно ухудшают их сохранность.

Все биохимические процессы могут быть замедлены низкими температурами хранения и другими абиотическими факторами.

Микробиологические процессы – одна из главных причин порчи пищевых продуктов при хранении. Основные из них – брожение, гниение и плесневение.

Брожение – это расщепление безазотистых органических веществ (сахаров) под действием ферментов, выделяемых бродильной микрофлорой. При хранении пищевых продуктов чаще всего могут возникать следующие виды брожения: спиртовое (под действием дрожжей), молочнокислое, уксуснокислое, маслянокислое. Некоторые виды брожения лежат в основе различных пищевых производств и играют положительную роль. Например, на спиртовом брожении основаны виноделие, пивоварение, производство спирта; в процессе молочнокислого брожения происходит соление и квашение овощей, мочение плодов, силосование кормов. Однако все эти виды брожения при определенных условиях являются причиной порчи продуктов (сбраживание и прокисание соков, компотов, сухих вин). Маслянокислое брожение вызывает прогоркание муки, масла, порчу солено-квашеной продукции и играет отрицательную роль.

Гниение – это глубокий распад белков и продуктов их гидролиза под воздействием гнилостных бактерий. Процесс в основном возникает в продуктах, богатых белками (мясо, рыба, яйца, молоко). Подвержены гниению и растительные продукты. Гниение почти всегда сопровождается образованием токсических и дурно пахнущих веществ и завершается полной порчей продуктов.

Плесневение обусловлено развитием плесневых грибов, образующих на поверхности продуктов. Их развитию способствует высокая относительная влажность воздуха (ОВВ). Плесневые грибы расщепляют белки, жиры и углеводы пищевых продуктов, придают им плесневый вкус и запах, выделяют токсины и много тепла.

Микробиологические процессы так же, как и биохимические, можно регулировать изменением биотических факторов.

Значительно снижают сохранность продуктов при хранении и наносят большой ущерб различные вредители – насекомые, клещи, грызуны. Они уничтожают пищевые продукты, загрязняют их своими выделениями, являются переносчиками возбудителей инфекционных заболеваний. С вредителями необходимо вести борьбу, контролировать их численность и вредоносность, на которую также влияют факторы внешней среды.

Наиболее действенным абиотическим фактором является температура, поддерживающаяся при хранении продуктов. Она оказывает решающее влияние на величину естественной убыли продуктов. Пределы оптимальных значений температуры для хранения плодов и овощей находятся между точкой замерзания и температурами, ускоряющими их старение и отмирание.

Большое влияние на сохранность продуктов оказывает также относительная влажность воздуха в хранилище. Для сочной плодоовощной продукции она должна быть достаточно высокой (80÷95 %), чтобы предотвратить ее увядание. Зерно и семена необходимо хранить при ОВВ, не превышающей 70 %, для предотвращения сорбции (поглощения) водяных паров из воздуха и увлажнения зернопродуктов, т.к. при этом значительно снижается их устойчивость при хранении.

Газовый состав воздуха также является важнейшим абиотическим фактором. Повышенные концентрации диоксида углерода (СО₂) и пониженные до определенных пределов концентрации кислорода оказывают положительное влияние на сохраняемость и лежкость плодов и овощей за счет снижения интенсивности дыхания и предотвращения потерь от развития микроорганизмов (гниения и плесневения). При хранении продукции в такой газовой среде ослабляются процессы обмена веществ, замедляются процессы старения и отмирания тканей, и значительно продлеваются сроки хранения.

Воздухообмен (вентиляция), влияющий на сохранность продуктов, необходим для поддержания в хранилище равномерного температурно-влажностного и газового режима, удаления паро- и газообразных продуктов жизнедеятельности зерна, плодов и овощей в целях предотвращения образования конденсата влаги на их поверхности и загнивания.

Важную роль при хранении растительных продуктов играет степень освещенности. Овощи и плоды следует хранить в темноте, без прямого доступа солнечного света, так как на свету ускоряются процессы жизнедеятельности и старения, интенсивнее разрушаются биологически активные вещества (пигменты, витамины), происходит позеленение клубней картофеля и головок моркови.

Таким образом, чтобы уменьшить убыль массы плодоовощной продукции и сохранить качество, необходимо на длительное хранение закладывать только качественную продукцию, поддерживать оптимальную температуру и относительную влажность воздуха, использовать полиэтиленовые упаковки, предотвращающие излишнее испарение влаги, создавать нужный газовый режим и применять другие прогрессивные способы хранения.

3 Лекция. Научные принципы хранения сельскохозяйственных продуктов

 

Содержание лекции:

- принципы хранения: биоз, анабиоз, ценоанабиоз и абиоз.

Цель лекции:

- изучить принципы хранения, их классификацию.

В основе всех способов хранения продуктов, применяемых в практике, лежат принципы частичного или полного подавления происходящих в них биологических процессов. Профессор Никитинский Я.Я. систематизировал эти принципы, и выделил четыре принципа хранения: биоз, анабиоз, ценоанабиоз и абиоз.

Принцип биоза.  Название («био» – жизнь) говорит о том, что продукты сохраняются в живом состоянии, с присущим им обменом веществ, без всякого подавления процессов жизнедеятельности. Этот принцип основан на иммунных (защитных) свойствах любого нормально функционирующего здорового организма (в том числе и растительного), обладающего иммунитетом – способностью противостоять воздействию патогенной микрофлоры и неблагоприятных условий внешней среды. Принцип биоза подразделяется на два вида: эубиоз и гемибиоз.

Эубиоз – это истинный, или полный биоз, то есть сохранение продукции до использования непосредственно в живом виде. Так содержат предназначенный для убоя домашний скот и птицу. Чтобы не допустить снижения привесов, необходимо соблюдать соответствующие условия содержания и кормления животных. Нарушение условий эубиоза (неполноценное кормление, плохое содержание животных) приводит к потере их массы и упитанности и понижению качества. В результате производители продукции получают меньше денежных доходов, а потребители – полноценных продуктов питания.

Гемибиоз – частичный биоз, или полубиоз. Это хранение плодов и овощей сразу же после уборки в свежем виде в течение определенного периода времени в естественных условиях, но не в специальных хранилищах. При этом в плодах и овощах идут процессы обмена веществ, поскольку они живые организмы, но не так интенсивно, когда они еще находились на материнских растениях. Иммунные свойства клубней, корнеплодов, луковиц, плодов и ягод на некоторый период обеспечивают их устойчивость к неблагоприятным внешним условиям и микробиологическим заболеваниям. Продолжительность сохранности этих продуктов зависит от их особенностей: химического состава, консистенции мякоти, толщины покровных тканей и защитных образований на них, интенсивности процессов обмена веществ. Овощи и плоды, обладающие высокой лежкостью, могут храниться при комнатной (повышенной) температуре довольно длительный период времени, а вот скоропортящиеся продукты сохраняют свою свежесть только несколько дней и даже часов. Гемибиоз имеет большое экономическое и социальное значение, так как позволяет поставлять свежие плоды и овощи в торговую сеть, реализовать их по высоким ценам и обеспечивать потребителей диетическими, биологически ценными продуктами питания.

Принцип анабиоза - это принцип «скрытой» жизни, приведение продукта в состояние, при котором резко замедляются или совсем не проявляются биологические процессы. В таких продуктах крайне слабо протекают процессы обмена веществ в клетках, приостановлена активная деятельность микроорганизмов, клещей и насекомых. Однако живое начало в продукте и живые организмы в нем не уничтожены. При возникновении благоприятных условий активизируются все процессы жизнедеятельности. Поэтому анабиоз и называют принципом скрытой жизни. Анабиоз может быть создан несколькими способами. В зависимости от этого он подразделяется на несколько видов.

Термоанабиоз – хранение продуктов при пониженных (в охлажденном состоянии) и низких температурах (в замороженном состоянии), которые замедляют процессы обмена веществ в тканях, снижают активность ферментов, приостанавливают развитие микроорганизмов. Чем ниже температура, тем эффективнее задерживаются микробиологические и биохимические процессы. Чаще всего применяют холодильники с искусственным охлаждением. Различают два вида термоанабиоза: психроанабиоз и криоанабиоз.

-  Психроанабиоз - хранение продукции в охлажденном состоянии, при температурах, близких к 0 ^оС. В условиях психроанабиоза лучше всего сохраняются пищевые, технологические и семенные качества овощей и плодов.

- Криоанабиоз - хранение продуктов при  отрицательных температурах. При замораживании происходит полная кристаллизация воды и клеточного сока в тканях продуктов, полностью останавливаются процессы жизнедеятельности, обеспечивается сохранность продуктов в течение длительного периода времени. Замораживание – основной способ хранения мяса и рыбы. Замораживают также наиболее ценные овощные культуры (цветная капуста и брокколи, спаржа), отборные плоды косточковых культур (персик, абрикосы) и ягоды (земляника, малина).

Ксероанабиоз – хранение продуктов в сухом или обезвоженном состоянии. Частичное или полное обезвоживание продукта приводит практически к полному прекращению в нем биохимических процессов, лишает возможности развиваться микроорганизмам. Большинство пищевых продуктов сушат до содержания влаги 4-14 %, в результате чего снижается интенсивность всех биологических процессов. Процесс удаления воды из продуктов называется сушкой. Применяются различные способы сушки: воздушно-солнечная, тепловая, химическая и др. В режиме ксероанабиоза хранят зерно и семена, приготавливают сухофрукты.

Осмоанабиоз – хранение продуктов при повышенном осмотическом давлением в их тканях. Это защищает продукты от воздействия на них микроорганизмов, тем самым, исключает нежелательные микробиологические процессы (гниение, плесневение, брожение). Повышение осмотического давления в продукте достигается введением соли или сахара. На этом принципе основано соление мяса, рыбы, части овощей, консервирование фруктов и ягод сахаром (варка варенья, приготовление джемов и повидла).

Ацидоанабиоз – хранение при изменении  кислотности среды продуктов. Это достигается введением в продукты пищевых кислот: уксусной (маринование), сорбиновой, бензойной, салициловой. Суть принципа в том, что микроорганизмы (гнилостные бактерии) успешно развиваются в нейтральной и слабощелочной средах, но угнетаются в кислой среде (при   рН < 5). Поэтому при подкислении продуктов некоторыми органическими кислотами происходит частичная их консервация.

Наркоанабиоз – применение анестезирующих, наркотических веществ (хлороформ, эфир), которые останавливают действие микроорганизмов и вредителей, замедляют процессы обмена веществ. Разновидностью этого принципа является алкоголеанабиоз – применение для хранения продуктов этилового спирта (например, приготовление крепленых и десертных вин).

Аноксианабиоз – хранение продуктов без доступа воздуха, создание бескислородной среды. Отсутствие кислорода исключает возможность развития аэробных микроорганизмов, насекомых и клещей. Дыхание клеток самого продукта резко замедляется и приобретает анаэробный характер. Происходит консервация продуктов в герметических условиях.

Принцип ценоанабиоза основан на создании анабиотических условий с помощью определенных полезных групп микроорганизмов, для которых создаются благоприятные условия. Полезная микрофлора вырабатывает консервирующие вещества, которые препятствуют развитию нежелательной (патогенной) микрофлоры, вызывающей порчу продуктов. На этом принципе основано микробиологическое консервирование. В практике используют два вида ценоанабиоза - ацидоценоанабиоз и алкоголеценоанабиоз, основанные на применении двух групп микроорганизмов.

- Ацидоценоанабиоз – повышение кислотности среды в результате развития молочнокислых бактерий, которые в анаэробных условиях вырабатывают молочную кислоту. При концентрации молочной кислоты более 0,5 % тормозится деятельность вредных микроорганизмов. На этом принципе основано приготовление и сохранение солено-квашеных овощей, моченых плодов, силосование кормов.

- Алкоголеценоанабиоз – консервирование    продукта     спиртом, выделенного дрожжами в процессе спиртового брожения. Этот принцип используется в виноделии при приготовлении сухих столовых вин, содержащих 9-13 % спирта, путем сбраживания виноградных и плодовых соков.

Принцип абиоза  предусматривает отсутствие живых начал в продуктах, хранение их в неживом состоянии. При этом либо весь продукт превращается в безжизненную и стерильную органическую массу, либо в нем (или на его поверхности) уничтожаются определенные группы микроорганизмов, вызывающих порчу. Абиоз подразделяют на следующие виды:

1)  термоабиоз (термостерилизация) – обработка продуктов высокими температурами, нагрев их до 100 ⁰С и выше. При этом практически все живые организмы погибают. Для разных видов продуктов необходимо различное температурное воздействие, то есть степень стерилизации. Наиболее распространенный способ термостерилизации – консервирование продуктов в герметически укупоренной таре. Консервы могут храниться несколько лет без изменения пищевых и вкусовых достоинств. Если желательно сохранить продукт в свежем виде сравнительно короткое время, его нагревают 10÷30 минут до температуры 65-85 ⁰С, т.е. проводят пастеризацию. Для надежного хранения мясных, рыбных и овощных консервов и безопасного их использования необходимы температуры стерилизации выше 100 ⁰С, что осуществляется в автоклавах;

2) химабиоз (химическая стерилизация) – консервирование продуктов химическими веществами, убивающими микроорганизмы (антисептиками) и насекомых (инсектицидами). Их применение ограничено, так как многие из химических соединений ядовиты для человека. Видами химабиоза являются сульфитация (обработка плодов, овощей, соков и вин сернистым ангидридом SО₂) и копчение, так как дым является хорошим антисептиком из-за содержания в нем формальдегида, смол и других бактерицидных веществ;

3)  механическая стерилизация – удаление микроорганизмов из продуктов фильтрованием, т.е. пропуском плодово-ягодных соков через специальные  фильтры с очень мелкими порами (0,001 мм), задерживающими микроорганизмы, или центрифугированием, применяемом на микробиологических заводах и в лабораторных исследованиях;

4) лучевая (фото) стерилизация – уничтожение микроорганизмов и насекомых ультрафиолетовыми, инфракрасными, рентгеновскими лучами, β и γ – излучением в определенных дозах. Этот способ не получил широкого распространения в пищевой промышленности из-за технической сложности и возможного опасного влияния на здоровье человека. Он требует дальнейшей доработки, совершенствования техники (установок для лучевой стерилизации).

4 Лекция. Переработка и хранение зерна и семян

Содержание лекции:

- факторы, влияющие на состояние и сохранность зерна. Режимы хранения зерна. Методы сушки зерна. Сушильные аппараты. Виды вентилирования.

Цель лекции:

- изучить режимы хранения зерна; методы сушки зерна; принципы работы сушильных аппаратов; области применения различных видов вентилирования.

Зерно имеет важнейшее значение для населения всего земного шара. Оно является сырьем для выработки таких ценных продуктов, как крупы, крахмал, пищевые концентраты и др. Продукты из зерна богаты углеводами (82-83%), белками (14-15%), в них есть жир (2-2,5%), соли фосфора, калия, магния, кальция и другие необходимые для жизни людей элементы. Зерно - концентрированный корм для сельскохозяйственных животных и сырье для многих отраслей в промышленности.

Промышленность по хранению и переработке зерна входит в состав агропромышленного комплекса страны. Ее главная функция – своевременно и качественно, при минимальных затратах выполнять операции по приемке, очистке, сушке, хранению и переработке зерна. 

Долговечность зерна зависит от его исходного качества и условий хранения. Хлебные злаки сохраняют жизнеспособность от 5 до 15 лет. Овес, пшеница и ячмень являются еще более долговечными. Мукомольно-крупяные и пищевые достоинства сохраняются в течение 10-12 лет, кормовые свойства – еще дольше. Однако такое длительное хранение запасов нецелесообразно, их следует обновлять через 3-5 лет.

Важнейшие факторы, влияющие на состояние и сохранность зерна: влажность зерна и окружающей среды; температура зерна и окружающей среды; доступ воздуха к зерновой массе (степень аэрации). Поэтому режимы хранения зерна и семян основаны на воздействии на данные факторы с целью приведения зерновой массы в состояние анабиоза.

В практике хранения зерна и семян в различных странах применяют три режима:

а) хранение зерновых масс в сухом состоянии;

б) хранение зерновых масс в охлажденном состоянии;

в) хранение зерновых масс в герметических условиях (без доступа воздуха).

Выбор режима хранения определяется многими условиями, в числе которых учитывают:

- климатические условия местности;

- типы зернохранилищ и их вместимость;

- технические возможности хозяйства;

- целевое назначение партий;

- качество зерна;

- экономическая целесообразность применения того или иного режима и приема.

Режим хранения в сухом состоянии основан на принципе ксероанабиоза и является наиболее приемлемым и экономически выгодным для долгосрочного хранения зерновых масс. Зерновые массы в таком режиме можно хранить без перемещения в силосах элеватора 2-3 года и в складах 4-5 лет. В зерне и семенах с влажностью ниже критической физиологические процессы проявляются лишь в форме замедленного дыхания, что объясняется отсутствием свободной воды, которая также не дает возможности развиваться микроорганизмам, прекращается развитие клещей. Однако при неправильном уходе за зерновыми массами возможна их порча. Основной причиной порчи является развитие насекомых-вредителей, способных существовать и размножаться в зерне с влажностью ниже критической. Другая причина - образование капельножидкой влаги и повышение влажности в каком-то ее участке вследствие перепадов температур. Поэтому хранение зерновых масс в сухом состоянии требует систематического наблюдения и ухода за ними.

Сушку и очистку проводят после уборки зерна и семян с целью доведения их до требуемых кондиций по влажности и засоренности. Очистка проводится на воздушно-решетных сепараторах, в триерах и других зерноочистительных машинах. Технологический эффект от очистки тем выше, чем больше отделимых примесей удаляется из зерновой массы.

Надежность и эффективность хранения сухих зерновых масс привела к широкому распространению в практике различных методов сушки зерна для снижения его влажности перед закладкой на хранение. Все способы сушки зерна и семян разделяют на две группы: без специального использования тепла (без подвода тепла к высушиваемому объекту); с использованием тепла.

Примером способов первой группы служит сушка путем контакта зерновой массы с водоотнимающими средствами (сухой древесиной, активированным углем, сульфатом натрия и др.) или обработка зерновой массы достаточно сухим природным воздухом. Второй способ основан на создании условий, обеспечивающих повышение влагоемкости паровоздушной среды, окружающей зерно. В этом случае агентом сушки (теплоносителем) служит нагретый воздух. Наиболее распространенные способы с использованием тепла – сушка в специальных устройствах – зерносушилках и сушка на солнце (воздушно-солнечная).

Для сушки зерна наиболее распространены сушилки трех типов: шахтные, барабанные и напольные. Наиболее распространены в мировой практике зерносушения шахтные сушилки. Такое название они получили за устройство рабочей камеры, представляющей чаще всего металлический бункер-шахту. Внутри ее поперек более узкой части размещены металлические короба. Назначение коробов – сделать зерновую массу более доступной агенту сушки и равномерно газопроницаемой. Зерно, загруженное в шахту, размещается между коробами. Агент сушки поступает в шахту через диффузор, проходит через зерновую массу, нагревает и подсушивает ее. При этом и сама зерновая масса находится в движении (опускается вниз, так как в сушилке использован принцип самотека и выпускное устройство находится в нижней части шахты). Чем выше производительность сушилки, тем в той или иной степени больше по высоте и объему шахта (или несколько шахт).

На рисунке  1 показана стационарная сушилка шахтного типа СЗШ-16, которая состоит из двух шахт 5 и 7, расположенных на общей станине. Каждая шахта состоит из двух секций, в которых установлены четырехгранные короба. В зависимости от начальной влажности и значения партии шахты включают в технологическую схему последовательно или параллельно. При параллельной работе зерновую массу загружают в обе шахты, при последовательной – в одну.

Агент сушки попадает из топки 1 в пространство между шахтами, служащее диффузором. Охлаждают зерно в отдельно поставленных колонках 2. Зерно, подсушенное в одной шахте, поступает в охладительную колонку, а из нее в другую шахту. Камера сгорания экранирована, в нее вмонтированы фотосопротивления, обеспечивающие контроль за пламенем. Конструкция выпускного аппарата обеспечивает непрерывный выпуск зерна малыми порциями и периодически большими.

Для контроля за уровнем зерна в шахте установлены сигнализаторы. Если уровень насыпи зерновой массы в шахте ниже допустимого, то выключается двигатель выпускного устройства и на пульте загорается сигнальная лампочка. Выпуск зерна происходит непрерывно. В начале работы выходит недосушенное зерно, которое вторично подают в шахту. В качестве топлива используют тракторный керосин или смесь керосина с дизельным топливом.

Тепловая сушка в зерносушилках различных конструкций наиболее эффективный и высокопроизводительный способ сушки, но дорогостоящий (на сушку 1 т зерна расходуется около 10 литров дизельного топлива).

Используют новые способы тепловой сушки: «в кипящем» слое; во взвешенном состоянии; импульсный; токами высокой частоты; инфракрасными лучами и др. Однако большинство из них  требуют значительных затрат и распространения не имеют.

1 - топка; 2 – охладительная колонка; 3,4 – нории; 5,7 – шахты; 6 – надсушильный бункер; 8 – вентилятор. Рисунок 1 – Схема зерносушилки СЗШ-16 при параллельной работе

Технологическая и экономическая эффективность сушки зависит не только от типа зерносушилок, но и от правильности эксплуатации.  Проведенная тепловая сушка не только обеспечивает ксероанабиоз, но и улучшает посевные и технологические качества зерна.

Сушка активным вентилированием с использованием нагретого или сухого атмосферного воздуха с низкой относительной влажностью очень эффективна технологически и экономически. Активное вентилирование – принудительное продувание воздухом зерновой массы без его перемещения, что возможно вследствие скважистости зерновой массы. Воздух с помощью вентиляторов, обеспечивающих необходимую подачу и развивающих нужный напор, через систему специальных каналов или труб нагнетается в больших количествах в зерновую массу. Этот технологический прием может применяться в различных целях: для сушки, охлаждения, послеуборочного дозревания зерна и семян, ликвидации самосогревания.

Наряду со значительной технологической эффективностью активное вентилирование выгодно и в экономическом отношении. Оно исключает затраты на перемещение зерновой массы и значительно сокращает потребность в рабочей силе. Например, по сравнению с перелопачиванием, оно обходится в десятки раз дешевле, а по технологической эффективности вообще несравнимо.

Активное вентилирование применяют в складах, на площадках, в специальных бункерах и силосах элеваторов. Все установки, применяемые для активного вентилирования, можно разделить на три группы: стационарные, напольно-переносные, передвижные (трубные и телескопические).

На рисунке 2 показаны воздухораспределительные каналы напольно-переносных установок. Воздух в каналы и решетки попадает через диффузор, соединенный с осевым или центробежным вентилятором достаточной мощности и производительности. Вентиляторы присоединяют к диффузору за пределами склада и защищают от осадков. Поставив их на колеса, перемещают к нужным в данный момент диффузорам.

а - укладка в два ряда; б - в три ряда; в - сплошная; г - с отверстиями; 1 - воздухо-распределительная решетка; 2 - диффузор; 3 - вентилятор; 4 - переносная стенка или стена помещения; 5 - проходной щит; 6 - глухой щит. Рисунок 2 – Воздухораспределительные решетки (каналы) напольно-переносных установок

Новый способ активного вентилирования – применение аэрожелобов. Они представляют собой устройства, в которых сочетается перемещение зерна по горизонтали (полу склада) с одновременным активным вентилированием или самостоятельным продуванием.

5 Лекция. Переработка и хранение зерна и семян (продолжение)

Содержание лекции:

- воздушно-солнечная и химическая сушка зерна. Способы охлаждения зерновых масс. Создание бескислородных условий при хранении зерновых масс. Продолжительность хранения зерна. Типы зернохранилищ. Меры борьбы с вредителями зерновых запасов.

Цель лекции:

- изучить группы способов охлаждения зерновых масс; бескислородные условия хранения зерна;  способы и продолжительность хранения зерна.

 

Воздушно-солнечная сушка с применением солнечной радиации, целесообразна для небольших партий семян, когда требуется снижение их влажности на 1-3 %, способствует послеуборочному дозреванию, кроме того, солнечные лучи губительно действуют на микроорганизмы. Это самый дешевый способ сушки. Важный фактор при солнечной сушке – только деревянная или асфальтированная площадка (основание).

Химическая сушка с применением сорбентов (например, сульфат натрия), хорошо поглощающих влагу из семян бобовых культур, склонных к растрескиванию, ее применение ограничено.

Режим хранения в охлажденном состоянии основан на принципе термоанабиоза, на чувствительности всех живых компонентов зерновой массы к пониженным температурам. Их жизнедеятельность при пониженных температурах резко снижается или приостанавливается совсем. Своевременным охлаждением зерновой массы достигают ее полного консервирования на весь период хранения. Даже при хранении сухого зерна его охлаждение дает дополнительный эффект и увеличивает степень консервирования сухой зерновой массы.

Особое значение приобретает временное хранение в охлажденном состоянии партий сырого и влажного зерна, которые не представляется возможным высушить в короткое время. Для таких партий охлаждение является основным и почти единственным методом сохранения их от порчи. Зерновые массы с температурой во всех слоях насыпи от 0 до плюс 10 ⁰С считают охлажденными в первой степени, с температурой ниже 0 ⁰С – во второй степени. Избыточное охлаждение (до минус 20 ⁰С и более) приводит к ухудшению семенных и технологических свойств зерна и создаются предпосылки для резкого перепада температур и конденсата влаги.

Способы охлаждения зерновых масс можно разделить на две группы: пассивные и активные. Пассивное охлаждение осуществляют проветриванием зернохранилищ и устройством в них приточно-вытяжной вентиляции. Пассивное охлаждение не всегда дает достаточный эффект. Активное охлаждение осуществляют пропуском зерна через зерноочистительные машины, зернопогрузчики, конвейеры, нории.  Это наиболее прогрессивный метод охлаждения, дающий самый высокий технологический эффект.

Режим хранения без доступа воздуха (в герметических условиях) основан на принципе аноксианабиоза. Отсутствие кислорода значительно сокращает интенсивность дыхания зерновой массы, зерно и семена переходят на анаэробное дыхание. Почти полностью прекращается жизнедеятельность микроорганизмов, исключается возможность развития насекомых и клещей. При этом резко сокращаются потери массы зерна.

В бескислородной среде с влажностью до критической хорошо сохраняются технологические и кормовые качества зерновой массы. Это почти единственный способ, обеспечивающий сохранность фуражного зерна с повышенной влажностью, исключающий необходимость применения тепловой сушки в зерносушилках. Этим способом нельзя хранить зерна, которые будут использованы для посева, так как при этом режиме неизбежна частичная или полная потеря всхожести вследствие губительного действия на зародыш этилового спирта, выделяющегося при анаэробном дыхании.

Создание бескислородных условий при хранении зерновых масс достигается:

а) естественным накоплением диоксида углерода и потерей кислорода в результате дыхания всех живых компонентов, вследствие чего происходит самоконсервирование (автоконсервирование) зерновой массы в герметичной емкости;

б) создание в зерновой массе вакуума (применяют вакуумные насосы);     

в) введение в зерновую массу газов, вытесняющих воздух из межзерновых пространств (применение брикетов сухого льда, сжигание сжиженного газа в генераторах).

Первый путь более доступный и дешевый, наиболее распространен в практике хранения в сельском хозяйстве.

Для создания  режима хранения зерновых масс без доступа воздуха требуются полностью герметизированные хранилища. Массовое хранение зерна без доступа воздуха осуществляют и в грунте. При хранении зерна в плотном грунте без близкого стояния подземных вод легко обеспечивается надежная герметизация хранимых объектов. Этот  способ получил распространение в связи с увеличением производства зерна кукурузы на кормовые нужды. Зерновую массу кукурузы закладывают в специальные траншеи или силосные ямы, плотно утрамбовывают, укрывают пленочными или другими материалами, а затем землей или глиной (см. рисунок 3).

1 – земля; 2 – толь; 3 – жирная глина с мякиной; 4 – водоотводная канавка; 5 – кирпичная кладка; 6 – битум; 7 – зерно; 8 – бетон. Рисунок 3 – Траншея для хранения зерна в грунте

Хранение зерна может быть временным (краткосрочным) и длительным (долгосрочным). Временное хранение по продолжительности исчисляется в сутках или месяцах (один-три), длительное хранение длится от нескольких месяцев до нескольких лет. Как временное, так и долгосрочное хранение должно быть организовано так, чтобы не было потерь в массе (кроме неизбежных) и тем более потерь в качестве.

Необходимость временного хранения зерна на токах или открытых площадках, в так называемых бунтах (насыпях зерна определенной формы, уложенных по установленным правилам) или в таре возникает в период уборки урожая. Зерно в бунтах доступно воздействию атмосферных условий, легко загрязняется, портится, и не исключается его истребление птицами и грызунами, в открытых бунтах зерно легко прорастает. Перед укладкой в бунт зерновую массу охлаждают до температуры 8 ⁰С и ниже, пропуская ее через цепочку транспортеров, зерноочистительных машин, применяя установки для активного вентилирования.

Длительное хранение зерновых масс осуществляется в зернохранилищах. Любое зернохранилище должно быть достаточно прочным и устойчивым, т.е. выдерживать давление зерновой массы на пол и стены, давление ветра и неблагоприятное воздействие атмосферы. Зернохранилище должно иметь надежную гидроизоляцию (защищать зерновую массу от проникновения атмосферных осадков, грунтовых и поверхностных вод) и термоизоляцию (защищать зерно от резких перепадов температуры). Для защиты зерновых масс от грызунов, птиц, насекомых и клещей зернохранилище должно быть удобным для проведения мероприятий по обеззараживанию (дезинсекции). Зернохранилища сооружают из камня, кирпича, железобетона, металла. Выбор строительных материалов зависит от местных условий, назначения зернохранилищ и экономических соображений.

Основными типами зернохранилищ являются одноэтажные склады с горизонтальными или наклонными полами, а также хранилища силосного типа – элеваторы из железобетона и цилиндрические силосы и бункера (бины) различной вместимости, сделанные из различных металлов. Их преимущество в быстрой механизированной загрузке и выгрузке (самотеком) зерна, надежной защите от грызунов, пожаробезопасности. Основной недостаток силосных элеваторов - нельзя использовать для продолжительного хранения зерновой массы любого состояния. В силосах может быть обеспечено надежное хранение партий зерна только сухого и средней сухости. Кроме того, элеватор наиболее выгоден, когда он принимает, обрабатывает и отгружает большое количество зерна.

В условиях сельскохозяйственного предприятия экономически целесообразными являются зерносклады (с приточно-вытяжной вентиляцией или с активным вентилированием, немеханизированные, частично или полностью механизированные). В настоящее время быстро окупаемыми, компактными, современными хранилищами являются вентилируемые силосы модульной сборки с горизонтальным и конусным днищем.

В практике применяют два способа хранения зерна: в таре (в мешках) и насыпью (в складах, бункерах, силосах, хранилищах). Основной способ хранения зерновых масс – хранение насыпью. Его преимущества: эффективное использование зернохранилища; больше возможностей для механизированного перемещения зерновых масс; облегчается борьба с вредителями; удобнее организация наблюдения за качеством зерна; нет расходов на тару; меньше себестоимость хранения зерна. Хранение насыпью может быть напольным или закромным (в небольших закромах и бункерах).

Хранение в таре применяют лишь для некоторых партий посевного материала: элитные семена; легко растрескивающиеся семена при пересыхании (фасоль); семена, содержащие эфирные масла (культур семейства сельдерейные); семена мелкосемянных культур (люцерна); калиброванные и протравленные семена кукурузы, свеклы, подсолнечника. Этот способ хранения дорогостоящий, но его применяют в определенных случаях для предотвращения потерь зерна и семян в массе и качестве.

К технологическим приемам, способствующим обеспечению сохранности зерновых масс и применению определенных режимов хранения, относят: сушку и очистку зерновых масс от примесей, их активное вентилирование, обеззараживание от вредителей, химическое консервирование.

Меры борьбы с вредителями хлебных запасов – делят на две группы: предупредительные (профилактические) и истребительные. Все истребительные меры, направленные на уничтожение насекомых и клещей, получили название дезинсекции. Применяемые способы дезинсекции можно разделить на две большие группы физико-механические и химические (с применением ядохимикатов – пестицидов). Наиболее распространенным способом дезинсекции зернохранилищ является фумигация (газация) – обеззараживание парами или газами отравляющих веществ.

Истребление грызунов называется дератизацией и может проводиться различными способами: механическим (отлов с помощью капканов и ловушек) и химическим (применение ядовитых приманок).

Химическое консервирование – это прекращение или замедление жизненных функций зерновой массы и отдельных ее компонентов при хранении путем обработки различными химическими средствами (состояние анабиоза или абиоза). Применяется для консервирования зерновой массы повышенной влажности, предназначенной для  кормовых целей. Химическое консервирование защищает зерна от плесневения, прорастания, самосогревания, а также от  различных насекомых.

Все мероприятия по повышению устойчивости зерновых масс при хранении должны быть экономически выгодными и обязательно проводиться, если это необходимо для предотвращения порчи зерна и снижения потерь.

6 Лекция. Переработка зерна в муку

 

Содержание лекции:

- основные процессы производства муки. Машины, применяемые в процессе производства муки. Хранение муки.

Цель лекции:

- изучить процессы и операции производства муки и способы хранения муки.

Зерноперерабатывающая промышленность одна из ведущих отраслей народного хозяйства нашей страны, которая вырабатывает муку и крупы, а также комбикорма. Мукомольная и крупяная промышленности важные звенья агропромышленного комплекса, поскольку они обеспечивают производство основных продуктов питания людей – муки и круп.

В результате измельчения зерна различных культур получается  ценный пищевой продукт - мука. Основное сырье для хлебопечения, производства макаронных и кондитерских мучнистых  изделий – мука из зерен пшеницы и ржи. Для нужд кулинарии, пищевой, текстильной и других отраслей промышленности вырабатывают муку из ячменя, кукурузы, овса, гречихи, гороха, сои и сорго. Из крупы риса, овсяной и гречневой получают специальную муку для детского питания.

Основные процессы производства муки – подготовка зерна к помолу и собственно помол зерна.

Мука получается в результате помола – совокупности процессов и операций, проводимых с зерном и образующимися при его измельчении промежуточными продуктами. Все помолы подразделяют на разовые и повторительные. При разовом помоле зерно превращается в муку после однократного его пропуска через измельчающую машину (жерновые постава и молотковые дробилки). Так  вырабатывают обойную муку (без просеивания оболочек) установленного выхода и серую сеяную муку с отсеиванием на густых ситах. В современном мукомолье применяются только повторительные помолы, при которых мука получается за несколько пропусков через измельчающие и сортирующие машины. Последовательные воздействия на зерно обеспечивают постепенное измельчение, при котором более хрупкий, чем оболочки, эндосперм скорее превращается в муку. Принцип переработки зерна в муку заключается в многократном избирательном измельчении эндосперма и сортировании продуктов измельчения после каждого его этапа с постепенным извлечением муки и отделением оболочек (отрубей). При сортовых помолах мука высшего сорта вырабатывается из центральной части эндосперма зерна пшеницы, мука первого сорта – из середины, а мука второго сорта – из периферийной части.

В зависимости от количества получаемых сортов муки сортовые помолы бывают односортные, двухсортные и трехсортные.

Помол зерна осуществляют на мукомольных предприятиях: заводах, мини-мельницах и др. На мукомольных заводах применяют развернутые схемы сортового помола с развитым ситовеечным процессом, а на мельницах сельского типа – чаще всего сокращенные схемы.

Мукомольные заводы оборудованы складами и элеваторами для зерна, складами для хранения готовой продукции. Процесс производства на них полностью механизирован. Мукомольные заводы расходуют много энергии и поэтому имеют свое энергетическое хозяйство (электросиловое, паросиловое или дизельное). Здания мукомольных заводов 5-7 этажные с поэтажным размещением машин, у сельских предприятий этажность меньше.

В технологическом процессе широко используют принцип самотека. Зерно или промежуточные продукты, поднятые на верхний этаж механическими (нориями) или пневматическим транспортом, при помощи распределительных устройств попадают в машины и затем по гравитационным (самотечным) трубопроводам направляются к машинам, расположенным этажом ниже.

Для получения нормированного выхода муки стандартного качества зерно перед помолом подвергают очистке и кондиционированию. Зерно от сорной примеси очищают в сепараторах, триерах, дуаспираторах, извлечение минеральной примеси (камни, галька и др.) осуществляется в камнеотделительных машинах. Для отделения зародыша, бородки, верхнего слоя плодовых оболочек, удаления пыли, снижения зольности и обсемененности микроорганизмами проводят сухую обработку поверхности зерна в обоечных (жестких и мягких) и щеточных машинах. В этих же целях может проводиться мокрая обработка зерна в моечных машинах.

Гидротермическая обработка (кондиционирование) зерна предназначена для повышения прочности оболочек и снижения прочности эндосперма. Зерно подвергают холодному кондиционированию (увлажнение водой 18-20 ^оС) в шнеках интенсивного увлажнения с  отволаживанием (отлежкой) зерна в силосах или горячему кондиционированию (горячей водой или паром до 60 ^оС). После кондиционирования зерно лучше измельчается, оболочки легко отделяются от эндосперма, образуя крупные отруби, на 20-30 % снижается расход электроэнергии и износ мельничного оборудования, на 1,5-2 % увеличивается выход муки, особенно высоких сортов. Экономическая и технологическая эффективность кондиционирования зерна высока.

Из зерноочистительного отделения зерно поступает в размольное отделение (см. рисунок 4) мукомольного завода. Помол начинается с драного процесса, в результате которого зерно постепенно измельчается на промежуточные продукты – крупки и дунсты. Процесс осуществляется на вальцовых станках, размещенных на первом этаже. Рабочими органами станков служит пара вальцов (см. рисунок 5), вращающихся с разными скоростями. В результате различных скоростей вращения и рифленой поверхности вальцов зерно и продукты его измельчения, проходящие между ними, раскалываются и дробятся. В драном процессе участвуют несколько вальцовых систем.

Для разделения по крупности крупки и дунсты направляют в просеивающие машины – рассевы. Каждый рассев представляет собой шкаф, разделенный на несколько секций, состоящих из набора ситовых рам с разными размерами отверстий и сборных днищ, и оборудованных каналами для выпуска продуктов. После каждой драной системы установлен свой рассев. Верхние сходы с рассева, не просеявшиеся через наиболее крупные сита, направляются на следующие драные системы для дальнейшего измельчения. Проход через более мелкие сита отсортировывается в виде муки, мелкой, средней и крупной крупок, мягкого и жесткого дунста. Каждый продукт после сортировки по размерам обрабатывается по разным схемам.

Рисунок 4 – Размещение машин в размольном отделении мукомольного завода

Рисунок 5 – Схема измельчения зерна между двумя вальцами

После рассевов крупки поступают в ситовеечные машины, сортирующие их по качеству (добротности) и размеру. Процесс называется обогащением крупок, он позволяет увеличить выход муки высшего сорта при сортовых помолах. Ситовеечные машины сортируют продукты с помощью ситовых рам, установленных в 2-3 яруса с возвратно-поступательным движением, и потока воздуха, проходящего через сита. Наиболее добротные мелкие крупки с пониженной зольностью (1-й группы), содержащие в основном эндосперм, имеют высокую плотность и низкую парусность. Они преодолевают сопротивление потока воздуха, быстро просеиваются через сита и направляются в вальцовые станки, где домалываются в муку. Крупки с частицами оболочки (сростки) имеют повышенную парусность. Они идут сходом с сит и направляются на драные системы для измельчения или в шлифовочные вальцовые станки, оборудованные вальцами без рифлей. В них происходит процесс обработки крупок с оболочками, который называется шлифовочным. После этого значительно снижается зольность крупок, которые снова проходят сортировку перед размолом.

После ситовеечных машин мелкие по размеру добротные крупки не домалывают в муку, а именуют манной крупой.

Отсортированные крупки и дунсты домалывают в муку (с отсеиванием ее на рассевах) на вальцовых станках с мелко рифлеными или микрошероховатыми вальцами. Этот процесс называется размольным. При сортовых помолах работает несколько размольных систем (от 3 до 12). Вся полученная мука проходит через контрольные рассевы и поступает в выбойное отделение мельницы. Отруби выделяются верхним сходом с рассевов последних драных и размольных систем или на бичевых машинах для вымола оболочек.

Технологический процесс на мукомольном заводе сопровождается выделением пыли. Для улавливания ее применяют систему аспирации. При определенной концентрации в воздухе зерновая и мучная пыль взрывоопасны.

После размола муку передают в склад бестарного хранения или упаковывают в мешки. Мука менее устойчивый продукт при хранении, чем зерно. К положительным процессам, происходящим при хранении, относится созревание муки – улучшение ее хлебопекарных свойств (улучшение коллоидных свойств клейковины, побеление муки). Созревание интенсивно происходит при температуре 20-30 ⁰С и почти не проявляется при температуре, близкой к 0 ⁰С. Однако длительное хранение при высокой температуре способствует перезреванию муки и активизации разнообразных отрицательных процессов в ней. Среди них наблюдается окисление и разложение жира – прогоркание муки. Деятельность различных групп микроорганизмов вызывает прокисание, плесневение и даже самосогревание муки. Она становится непригодной для хлебопечения и употребления. Не менее опасно и заражение муки вредителями хлебных запасов.

Для сохранения муки в течение нескольких месяцев необходим сухой, хорошо продезинфицированный склад, без каких-либо запахов. Сухую муку укладывают на деревянные подтоварники в штабеля высотой до 6-8 мешков, с оставлением отступов от стен и контрольных проходов. Применяется и бестарное хранение муки в силосах. Для предотвращения слеживания муки не реже одного раза в месяц необходимо менять местами нижние и верхние мешки в штабеле и перегружать муку из одного силоса в другой.

Чем ниже температура в складе, тем дольше мука сохраняет свои качества. Поэтому рекомендуемая температура для хранения муки не должна превышать 8-10 ⁰С. Очень низкие температуры (около 0 ⁰С) в меньшей степени приемлемы, так как при этом создаются предпосылки для конденсата влаги. Относительная влажность воздуха в хранилище не должна превышать 70 % во избежание увлажнения ее водяными парами воздуха.

Основные показатели эффективности мукомольного производства – выход и качество муки, а также величина удельных эксплуатационных затрат. Для повышения эффективности технологических процессов мукомольных заводов следует применять рациональные технологические схемы, а режимы подготовки, измельчения сырья, сортирования продуктов и удельные нагрузки на оборудование необходимо поддерживать на оптимальном уровне.

7 Лекция. Переработка зерна в крупы

 

Содержание лекции:

- виды и сорта круп. Технологическая схема переработки зерна в крупы. Машины и аппараты для производства круп. Хранение круп.

Цель лекции:

- ознакомление с видами и сортами круп; с основными технологическими операциями, машинами и аппаратами, применяемыми в технологии переработки зерна в крупы.

 

Крупа – это пищевой продукт, состоящий из цельных, дробленых или расплющенных ядер зерна различных культур. Крупы являются вторым по значимости продуктом питания после муки. Они богаты углеводами, протеинами, клетчаткой, витаминами и минеральными веществами.

Зерно в крупы перерабатывают на крупяных заводах или в крупяных цехах при других предприятиях (мукомольных, пищевых комбинатах и т.д.), а также на предприятиях малой мощности, называемых крупорушками.

Вырабатывают следующие виды и сорта круп: из гречихи – ядрицу первого и второго сортов, продел (дробленое ядро); из риса – рис шлифованный и полированный (высший, первый и второй сорта), дробленый (сечка); из гороха – горох лущеный, полированный (целый и колотый); из проса – пшено шлифованное (три сорта); из овса – крупы недробленую, плющеную, хлопья и толокно; из ячменя – крупу перловую (шлифованную) пяти номеров и ячневую трех номеров (дробленую); из кукурузы – крупу шлифованную пяти номеров, крупу для хлопьев (крупную) и кукурузных палочек (мелкую).

Перед переработкой в крупу зерно проходит подготовку, включающую следующие операции:

- очистка зерна от различных примесей на различных машинах (магнитные аппараты, воздушно-ситовые и воздушные сепараторы, триеры, камнеотделительные машины и др.);

-  удаление остей (у риса, овса, ячменя) на шасталках (остеломателях).

Процессы подготовки различных крупяных культур примерно одинаковы, поэтому технологическая схема переработки в основном определяется схемой шелушильного отделения. Шелушение зерна - основная технологическая операция отделения пленок и оболочек (шелухи) от ядра, наиболее энергоемкая, оказывающая существенное влияние на все остальные технико-экономические показатели производства. Принцип действия шелушильных машин можно свести к трем основным способам воздействия их рабочих органов на зерно: шелушение сжатием и сдвигом, шелушение многократным ударом, шелушение трением об абразивную поверхность.

Для шелушения зерна используют различные машины:

- обоечные, основанные на принципе многократного удара; применяются в основном для переработки ячменя и овса, у зерен которых цветковые пленки прочно срослись с плодовыми оболочками;

-  шелушильные постава и машины интенсивного шелушения, в которых используется принцип трения зерна между подвижной и неподвижной поверхностями; используются для переработки различных культур;

- вальцедековые станки, работающие по принципу сжатия зерна и сдвига его цветковых пленок или плодовых оболочек между вращающимся вальцом и неподвижной декой; наиболее приемлемы для переработки гречихи и проса;

- шелушители с резиновыми вальцами, на которых происходит заметная

деформация сдвига, обеспечивая при этом мягкий режим обработки, применяются для переработки риса.

Многие шелушильные машины оборудованы системой аспирации для отвеивания шелухи. Если же такой системы нет, то после шелушения продукт с этой целью пропускают через аспираторы и пневмосепараторы.

Определенную техническую сложность представляет процесс разделения шелушенных и нешелушенных зерен. Эту операцию проводят на решетных крупосортировочных машинах, на которых чистое ядро отделяют от зерна с оболочками на решетах, используя их различия в размерах. Если они по размеру практически не отличаются, то их разделяют по плотности и степени упругости поверхности на специальных падди-машинах.

После шелушения такая крупа, как ядрица у гречихи, уже готова к употреблению и дальнейшей обработки не требует. Для многих же других видов круп проводится финишная обработка ядра для улучшения товарного вида крупы и ее кулинарных достоинств (разваримости, усвояемости и переваримости), которая заключается в шлифовании ядра, при этом ядро приобретает гладкую поверхность. Для некоторых видов и сортов круп (рис, горох) применяют полирование, придающее крупе блестящую поверхность и однородность. Крупу, вырабатываемую из зерна многих культур, сортируют по величине на несколько фракций (номеров). Также могут проводить дробление или плющение для улучшения разваримости и усвояемости крупы.

В процессе механической обработки (очистки, шелушения и шлифования) ядро у части зерен дробится и получается продукт более низкого качества - продел. При выработке круп образуется и некоторое количество муки – мучки, используемый на кормовые или технические цели.

На рисунке 6 приведена схема технологического процесса выработки гречневой крупы на крупорушке.

Зерно гречихи II для очистки от примесей поступает в сепаратор, оборудованный приемным ловушечным ситом с отверстиями диаметром 8-10 мм. Образующаяся пыль поступает в циклон 2. После прохода через магнитный аппарат зерно сортируется по крупности на двухъярусной подсевке с различными диаметрами отверстий. В результате получают четыре фракции зерна. Зерно, прошедшее через последнее сито, направляется в отходы I. Рассортированное зерно поступает в отдельные бункера, из них на вальцедековый станок. Каждую фракцию зерна шелушат отдельно, что позволяет увеличить    выход ядрицы. После шелушения продукт передают в сепаратор и сортируют на четыре фракции: крупу-ядрицу, крупу-продел, мучку и нешелушенное зерно. Последнее снова направляют в бункер, а готовая продукция еще раз проходит через магнитный аппарат.

                     

1 – гречерушальный станок; 2 – циклон; 3 – фильтр; I – отходы; II – зерно гречихи; III – пыль; IV,V – мука; VI – ядрица на магнит; VII – нешелушеная гречиха; VIII – продел.

Рисунок 6 – Схема переработки гречихи на крупорушке сельскохозяйственного типа

Для получения более питательных и разнообразных круп в схему технологического процесса современного крупяного завода включают влаготепловую обработку или пропаривание (гидротермическая обработка) –  увлажнение и нагрев водяным паром в пропаривателях периодического или непрерывного действия. Затем производится охлаждение в охладительных колонках, кратковременное отволаживание, при необходимости просушивание.

Эти операции способствуют повышению прочности ядра и выхода крупы, а также улучшению ее качества (переваримости, кулинарных достоинств) и продлению сроков хранения.

Промышленность выпускает крупы быстрого приготовления, которые не требуют предварительной обработки, варятся всего 10-15 мин или не требуют варки для получения каши. Производят их с применением различных технологий: использование дополнительной гидротермической обработки в сочетании с плющением; использование процессов микронизации; использование экструзионных процессов.

Технология микронизации включает: очистку зерна, шелушение, увлажнение и отволаживание в зависимости от культуры, пропаривание, микронизацию и охлаждение. Процесс микронизации заключается в тепловой обработке зерна или крупы инфракрасными лучами. Длина волн лучей составляет 0,8-1,1 мкм, а мощность излучения обеспечивает нагрев продукта до 90-95 ⁰С за 50-90 с. Под действием инфракрасного излучения в зерне (крупе) закипает внутриклеточная вода и возникающее внутреннее давление вспучивает его, при этом разрываются молекулы крахмала. Микронизированный продукт подвергают плющению при выработке хлопьев.

Для выработки круп заданной формы с новыми физико-химическими свойствами используют специальные аппараты – экструдеры, в которых создаются высокая температура и давление (экструзия горячая высокого давления). На выходе из экструдера в результате резкого перепада давления и температуры происходят мгновенное испарение влаги, глубокие изменения физико-химических свойств сырья, образование пористой структуры и увеличение объема продукта. Так вырабатывают вспученные (взорванные) зерна пшеницы, риса, кукурузы, увеличенные в объеме.

Еще более повышается пищевая ценность круп при варке в сиропе (из солода, сахара, поваренной соли других компонентов) с последующим плющением и обжаркой. Их потребляют в сухом виде или с молоком, кофе, бульоном, киселем и т.д.

Из многих видов крупы вырабатывают пищевые концентраты: их смешивают с другими компонентами и обрабатывают до полной или почти полной готовности. Используя смесь круп (две-три) или вторичных продуктов крупяного производства (дробленых круп) в размолотом виде и добавляя в них высокопитательные вещества (обезжиренное сухое молоко, сухой яичный порошок, витамины, микроэлементы), получают крупы повышенной питательной ценности.

Крупы хранят в чистой, плотной и незараженной таре (мешках). При хранении продукт защищают от увлажнения и вредителей хлебных запасов. Можно хранить крупы в одном складе с мукой. Крупы, выработанные на крупорушках без применения гидротермической обработки, менее стойки при хранении, они быстро прогоркают. Быстро (в течение нескольких недель) прогоркают в теплое время крупы, полученные из зерна, подвергшегося хотя бы самым начальным стадиям самосогревания, прорастания или плесневения.

8 Лекция. Переработка и хранение семян масличных культур

Содержание лекции:

- области применения растительного масла. Способы извлечения масла. Операции переработки масличных семян.

Цель лекции:

- изучить способы, операции и машины для получения растительного масла.

Применение растительного масла разнообразно - употребление в пищу (один из самых высококалорийных продуктов питания, источник витамина Е (токоферола) и незаменимых жирных кислот для организма человека, не содержит холестерина в отличие от жиров животного происхождения); использование во многих отраслях пищевой промышленности (кондитерской, консервной, маргариновой, хлебопекарной и др.) и кулинарии; применение на технические нужды; для производства моющих средств, олифы, лаков и красок; непромокаемых тканей, клеенчатых материалов, пластических масс, искусственных кож, линолеума и многих товаров химической и текстильной промышленности.

Растительное масло и продукты его переработки используют для приготовления фармацевтических, косметических и лекарственных препаратов. Ценным высокобелковым концентрированным кормом для сельскохозяйственных животных служат получаемые отходы при переработке – жмых и шроты. Они входят в состав многих комбикормов.

Основная часть растительного масла вырабатывается на современных промышленных предприятиях, перерабатывающих семена масличных культур, которые оснащены высокопроизводительным технологическим оборудованием. Лишь небольшую часть растительного масла вырабатывают на сельских предприятиях.

Переработка масличных семян включает следующие операции: подготовка к хранению и хранение семян, подготовка их к извлечению масла, прессование, первичная и комплексная очистка масла. Сырьем для получения масла служат маслосемена подсолнечника, сои, рапса, льна масличного и др.

Масло из семян масличных культур извлекают двумя основными способами:

- механическим, в основе которого лежит прессование измельченного сырья. Способ применяется на маслобойных заводах или на маслобойках сельскохозяйственных предприятий;

- химическим (экстракционным), при     котором     специально подготовленное масличное сырье обрабатывают органическими растворителями. Способ применяется на маслоэкстракционных заводах.

При производстве растительного масла проводятся следующие операции:

- очистка семян от примесей в сепараторах различных конструкций и подсушивание их в сушильных агрегатах (пневматических, барабанных или шахтных);

- обрушивание (шелушение) семян, при   этом    получают   продукт, называемый рушанкой (смесь ядер и оболочек семян). Для шелушения семян и отделения оболочки от ядра применяют следующие способы: раскалывание оболочки ударом (подсолнечник); сжатие ее (клещевина); разрезание оболочки и частично ядра (хлопчатник); обдирание оболочки трением о шероховатые поверхности (конопля) и др. В соответствии с этим используют машины с рабочими органами, действующими по принципу многократного или однократного удара семян о металлические поверхности (бичевые и центробежные семенорушки), с режущими стальными рабочими органами (дисковые, ножевые и вальцовые шелушилки), с гладкими или рифлеными металлическими поверхностями, работающими по принципу раздавливания.

- разделение рушанки (отсеивание лузги) в аспирационных вейках и пневмосепараторах;

- измельчение ядра в вальцовых станках и получение мятки;

- влаготепловая обработка мятки: нагрев (до температуры 90-97 ^оС) и увлажнение паром на 1-м этапе; нагрев (до 120 ^оС) с подсушиванием в жаровнях различных конструкций на 2-м этапе. Подготовленный таким путем продукт называют мезгой. Влаготепловая обработка позволяет увеличить выход масла и повысить его качество;

- прессование мезги при механическом способе получения масла в шнековых прессах; предварительный съем масла (1-й отжим) осуществляют в форпрессах, окончательный съем масла (2-й отжим) – в экспеллерах.

Для экстракционного (химического) способа процесс продолжается следующими операциями:

- подготовка сырья для экстракции после предварительного съема масла прессованием, заключается в пропуске через спаренную плющильную вальцовку с гладкими вальцами для получения пластинок толщиной 0,2-0,4 мм (лепестков) в целях увеличения поверхности соприкосновения сырья с растворителем;

- извлечение (экстрагирование) масла из сырья в экстракторах (шнековых, карусельных, ленточных) путем смешивания его с нагретым до температуры 50-55 ^оС органическим растворителем – легким бензином или гексаном; образовавшийся продукт (смесь масла с растворителем) называют мисцеллой;

- отгонка растворителя путем обработки мисцеллы сначала обычным (100 ^оС), а затем крутым (подогретым до 200 ^оС) водяным паром в дистилляторах непрерывного действия. Это позволяет выделить масло в больших количествах, так как в отходе, называемом шротом, остается не более 1-3 % масла.

- охлаждение масла в теплообменнике;

- взвешивание и отправка в хранилище.

Масло после прессования или экстрагирования содержит твердые и коллоидные примеси, поэтому подлежит очистке – рафинации. Способы рафинации разные: физические (отстаивание, центрифугирование, фильтрование); химические (гидратация, щелочная рафинация); физико-химические (отбеливание, дезодорация).

В процессе рафинации из масла удаляют различные примеси (минеральные, слизистые вещества, фосфатиды, свободные жирные кислоты, красящие вещества, специфические запахи). При гидратации масло в эмульгаторах перемешивают с горячей водой (или паром). При этом фосфолипиды вбирают воду, набухают и укрупняются. Образующиеся хлопья выпадают в осадок. Гидратированное масло даже при длительном хранении остается прозрачным и не дает осадка (отстоя).

От механических примесей и воды масло очищают на различных центрифугах (центрифугирование). Фильтрование через специальную ткань или ткань и фильтровальную бумагу в фильтрах-прессах позволяет отделять механические примеси, плотность которых не отличается от плотности масла. После первой горячей фильтрации и гидратации масло пропускают через сепараторы.  При этом наиболее полно отделяются фосфатиды и вода.

От красящих веществ растительное масло очищают адсорбционной рафинацией, т.е. масло обрабатывают специальными порошками, мельчайшие частицы которых адсорбируют на своей поверхности красящие вещества. Для отбеливания используют отбеливающие глины и другие сорбенты. Для удаления неприятных запаха и вкуса проводят дезодорацию масла в специальных аппаратах.

Рафинированное масло хранят в плотно закрытых резервуарах, без доступа воздуха, влаги и света.

На рисунке 7 приведен способ получения растительного масла прессовым способом.

Семена подсолнечника, поступающие из зернохранилища, взвешивают и ссыпают в приемный бункер 1, затем ковшовой норией 2 подают через магнитные устройства 3 в сепаратор для очистки от минеральных и органических примесей. Далее семена еще раз пропускают через магнитные устройства, после чего они поступают в распределительный шнек, размещенный над бичевыми рушильными машинами 8, в которых ядра подсолнечника отделяют от лузги. Рушанку направляют в аспирационную вейку 9. Воздушным потоком, создаваемым вентилятором вейки, отделяется лузга. Ядро и сечка с небольшой примесью лузги (2-3 %) самотеком поступают в пятивальцовый станок 10. Измельченную массу (мятку) транспортером подают в бункер 12 пресса 13 предварительного съема масла. Здесь мятку увлажняют паром, подогревают до температуры 75-90 ⁰С, подвергают сжатию. В результате происходит частичный съем масла, которое стекает в поддон пресса, где его предварительно очищают на вибросите. Отгонным шнеком масло направляют в промежуточные сборники 22, откуда насосом подают в фильтр-прессы горячей фильтрации. Полуобезжиренную мятку из пресса предварительного съема направляют в пятичанную жаровню 15. Далее мезга поступает в сборный шнек 16, транспортирующий ее в веерные барабаны шнековых прессов окончательного съема масла. Выделяемое масло, проходя через сито, поступает в сборник, размещенный под прессом. Из сборника масло поступает в промежуточный сборник, потом его пропускают через фузоловушку и при помощи насоса подают в специальный фильтр-пресс 26, затем в бак 25 готовой продукции. Экспеллерную ракушку, или жмых II, подают в шнек, который транспортирует ее в бункер.

              

1 - приемный бункер; 2,6,11,18 - нории; 3,7 - магнитные устройства; 4 - аспиратор; 5 - бункер семян, подготовленных к переработке; 8 - бичевая рушильная машина; 9 - аспирационная вейка; 10 - вальцовый станок; 12 - бункер; 13 - пресс предварительного съема масла; 14 - приемные баки; 15 - жаровня; 16 - сборный шнек; 17 - шнековые прессы; 19 - бункер для жмыха;  20 - насос для масла; 21 - улавливатель отстоя; 22 - промежуточные сборники масла; 23 – шнек жмыха; 24 - фильтр; 25 - бак готовой продукции; 26 - фильтр-пресс; I - лузга; II - жмых.

Рисунок 7 - Схема производства растительного масла прессовым способом

Совершенствование технологии производства подсолнечного масла возможно по нескольким направлениям. Одно из них - внедрение технологической схемы производства растительного масла без предварительного обрушивания маслосемян при помощи пресс-экструдеров. Очищенные маслосемена сразу поступают на пресс-экструдер, эффективно отжимающий масло из семян подсолнечника. Такая технология производства растительного масла значительно проще классической.

9 Лекция. Условия, режимы и способы хранения плодоовощной продукции

 

Содержание лекции:

-  режимы хранения плодоовощной продукции:  в охлажденном состоянии и в состоянии с измененной газовой средой (РГС, МГС). Способы хранения: полевой и стационарный.

Цель лекции:

- ознакомление с основными условиями, режимами и способами хранения плодоовощной продукции.

В нашей стране, как и в других странах умеренного климата, существует потребность использовать растительную продукцию, выращенную за один сезон, в течение года, т.е. до нового урожая.

Картофель, плоды, овощи -  продукция живая, в ней постоянно происходят процессы, характерные при росте и созревании на материнском растении, в том числе процессы порчи и старения.

При хранении плодоовощной продукции необходимо обеспечить минимальные потери количества и качества: она не должна гнить, усыхать, прорастать и терять вкусовые и питательные свойства. Бороться с потерями при хранении трудно. Часто бывает, что сохранить урожай сочной растительной продукции гораздо сложнее, чем вырастить его.

Хранение картофеля, овощей и плодов – сложный процесс, результат которого зависит от многих факторов. Для успешного хранения плодоовощной продукции учитывают следующие абиотические факторы: температуру продукции и окружающей среды, влажность воздуха окружающей среды, доступ воздуха и его газовый состав в массе продукции и в окружающей среде. Таким образом, под режимом хранения овощей и плодов понимают оптимальное сочетание условий внешней среды, обеспечивающих их максимальную сохраняемость.

Температура при хранении должна быть такой, при которой процессы жизнедеятельности были бы сильно заторможены, но не проявлялись физиологические расстройства. Температуру хранения подбирают с учетом биологических особенностей культуры, сорта, степени зрелости и назначения: для потребления в свежем виде, для переработки, для семенных целей. Для большинства видов плодоовощной продукции оптимальные температуры в пределах от 0 до 8 ⁰С. Температура в хранилище должна быть оптимальной и постоянной. Даже колебания на 1÷2 ⁰С вызывают значительные потери продукции и ухудшение ее качества, особенно при длительном хранении. Кроме того, изменения температуры вызывают выпадение конденсата на поверхности  овощей, что способствует их загниванию. Колебания температуры легче избежать в хранилищах с искусственным, машинным охлаждением, в холодильниках. Температура контролируется электротермометрами и другими приборами дистанционного измерения температуры.

От влажности среды зависит свежесть продукции, тургор ее клеток. Чем суше воздух, тем быстрее теряется влага из продукции, снижается масса и качество при хранении. Слишком высокая относительная влажность воздуха (ОВВ) опасна тем, что при снижении температуры продукция может отпотеть. Появление капельной влаги на поверхности продукции способствует быстрому развитию гнилостных микроорганизмов и загниванию продукции. Обычно рекомендуется оптимальная ОВВ для хранения овощей от 85 до 95 %. Для постоянной влажности надо поддерживать постоянную температуру в хранилище, особенно в холодильнике. Для измерения ОВВ используют психрометры, а также волосяные, мембранные и электрические гигрометры.

Состав газовой среды влияет на характер и интенсивность дыхания плодоовощной продукции при хранении и, в результате, на сохраняемость. Если продукция хранится в герметичных емкостях, то за счет дыхания самих плодов и овощей происходит накопление СО₂ и уменьшение количества О₂, снижается интенсивность дыхания, замедляется дозревание и старение.

Для плодоовощной продукции применяют в основном два режима хранения: в охлажденном состоянии (в условиях термоанабиоза в модификации психроанабиоза) и в охлажденном состоянии с измененной газовой средой (РГС или МГС), то есть в условиях сочетания термоанабиоза с аноксианабиозом.

Выбор режима хранения определяется экономической и технологической целесообразностью. На создание второго режима хранения необходимы более высокие затраты, однако они компенсируются его высокой технологической эффективностью.

Для хранения плодоовощной продукции применяют два основных способа хранения: полевой и стационарный.

Полевой способ хранения картофеля и некоторых видов овощей (капуста белокочанная, столовые корнеплоды) распространен в условиях небольших сельскохозяйственных предприятий, фермерских хозяйств и не требует больших затрат. Это хранение продукции в простейших хранилищах – в ямах, типовых буртах и траншеях; погребах и подпольях; в модернизированных буртах, траншеях и на постоянных буртовых площадках; снегование.

Бурты – валообразные удлиненные насыпи овощей или картофеля, уложенные на грунте (на поверхности земли или в неглубоком длинном котловане) и укрытые термо- и гидроизоляционными материалами (см. рисунки 8,9).

Траншеи – канавы, вырытые в грунте, в которые засыпают или укладывают овощи и картофель, а затем также укрывают. При правильной закладке картофеля и овощей в бурты и траншеи и надлежащем уходе за ними хранение может быть вполне успешным. Используют в основном в  южных регионах. Для укрытия траншей и буртов чаще всего применяют землю и солому с чередованием в два-три слоя. Толщина укрытия обусловлена погодными условиями и видом продукции.

1 - приточный вентиляционный канал; 2 – картофель; 3 – буртовой термометр; 4 – солома; 5 – первоначальный слой земляного укрытия; 6 – земляное укрытие; 7 – обводная канава.

Рисунок 8 - Схема бурта для хранения картофеля

1 - борозда; 2 - пленка; 3 - первый слой тюков соломы; 4 - второй слой тюков соломы; 5 - вентиляционный канал; 6 - картофель; 7 - слой соломы, уплотненный вручную.

Рисунок 9 -  Поперечный разрез бурта с картофелем:

Картофель и овощи (капуста, свекла, морковь) размещают в буртах и траншеях следующими способами: насыпью с переслойкой землей или песком; насыпью без переслойки (с приточно-вытяжной или активной вентиляцией).

Бурты и траншеи оборудуют различными системами вентиляции: приточно-гребневой, трубной, приточно-вытяжной или активной (см. рисунок 10). Наиболее простая – приточно-гребневая. Для устройства приточно-вытяжной вентиляции применяются приточные и вытяжные трубы, по дну траншей и буртов выкапываются неглубокие вентиляционные канавки, которые укрывают решетками. Система активного вентилирования (при помощи вентиляторов) применяется в основном в крупногабаритных буртах.

Эффективность полевого способа хранения и возможности поддержания оптимального режима во многом зависят от погодных условий в осенне-зимний период. Это наиболее дешевый способ хранения картофеля и овощей.

Обычные бурты и траншеи имеют серьезные недостатки: высокую трудоемкость, трудность регулирования режима хранения, недостаточную вместимость.

При хранении корнеплодов и лука хорошие результаты получают, размещая продукцию в буртах и траншеях – в ящиках. Ящики устанавливают в бурт таким образом, чтобы в основании его получались 1-2 проточных вентиляционных канала. Ширина таких буртов больше, чем типовых.  

Использование тары при буртовании несколько снижает затраты труда. Кроме того, в этих сооружениях складываются лучшие условия хранения и потери уменьшаются.

1 - глухой бурт; 2 - бурт на приподнятом настиле и траншея с охлаждаемым дном; 3 - бурт с приточным каналом; 4 - бурт и  траншея с воздушной рубашкой (постоянным укрытием); 5 - бурт с приточными и вертикальными вытяжными каналами; 6 - бурт с горизонтальным гребневым вытяжным каналом.

Рисунок  10 - Схема вентиляции буртов и траншей

 

10 Лекция.  Стационарный способ хранения картофеля, овощей и плодов

Содержание лекции:

- виды плодоовощехранилищ. Режимы хранения в плодоовощехранилищах. Системы вентиляции в хранилищах.

Цель лекции:

- ознакомление  с различными типами хранилищ и поддержанием режимов хранения в них. Изучение различных систем вентиляции в хранилищах.

Основным способом хранения большей части картофеля и овощей, всех плодов и ягод, является стационарный способ – в специально построенных хранилищах. При этом способе имеется значительно больше возможностей для поддержания оптимального режима хранения.

Капитальные или специализированные хранилища представляют собой деревянные, кирпичные или сборные железобетонные конструкции, вместимость их от 200 до 10 000 т продукции. Крупные хранилища более экономичны для больших партий плодов и овощей: затраты на единицу хранящейся продукции в случае полной загрузки в них меньше, чем в мелких хранилищах. В сельскохозяйственных предприятиях более рационально строить хранилища малой и средней вместимости.

Плодоовощехранилища бывают наземные, полузаглубленные и заглубленные в грунт. Углубление стабилизирует температуру и влажность. В районах с зимней температурой наружного воздуха до минус 20 ⁰С используют наземные хранилища, в районах с температурой минус 30-40 ⁰С - полузаглубленные и заглубленные. Их также классифицируют по видам продукции: картофеле-, корнеплодо-, капусто-, луко-, плодо- и универсальные (комбинированные) для хранения нескольких видов продукции. Большинство хранилищ одноэтажные, прямоугольные. Но есть хранилища двухэтажные, например, для семенного картофеля.

Наиболее удобные хранилища – холодильники.

При стационарном способе хранения плодоовощную продукцию размещают: в закромах хранилища, оборудованных приточно-вытяжной вентиляцией; насыпью в крупных закромах, оборудованных активной вентиляцией; сплошной насыпью (навалом) в хранилищах, оборудованных активной вентиляцией; в таре на поддонах в штабелях и в контейнерах в хранилищах с принудительной вентиляцией; в ящиках, контейнерах с полиэтиленовыми вкладышами; в полиэтиленовых контейнерах с силиконовыми вставками; в полиэтиленовых мешках, пакетах и др.

Важнейшее условие успешного хранения плодоовощной продукции – устройство вентиляции. Своевременный и достаточный обмен воздуха в хранилищах позволяет создать оптимальные режимы как по температуре, так и по относительной влажности воздуха. Хорошая вентиляция позволяет предупреждать подмораживание продуктов или быстро снизить температуру в помещении.

По системе поддержания режима хранения выделяют хранилища с вентиляцией (приточно-вытяжной (естественной), принудительной и активным вентилированием), с искусственным охлаждением (холодильники) и с отоплением.

Основным оборудованием для поддержания режима хранения в хранилищах являются вентиляционные и холодильные установки, устройства для создания и регулирования заданного состава газовой среды, средства автоматического управления работой вентиляционным, отопительным, холодильным и другим оборудованием.

Система приточно-вытяжной вентиляции состоит из приточных и вытяжных труб и вентиляционных люков (см. рисунок 11,1). Принцип действия естественной вентиляции основан на законах тепловой конвекции. Воздух при нагревании расширяется, становится менее плотным и движется вверх, а более холодный и плотный  - вниз. В результате этого создается тяга. Скорость движения и давление воздуха тем больше, чем больше разность температуры в хранилище и снаружи, т.е. эффективность приточно-вытяжной вентиляции зависит от разности температур воздуха в хранилище и атмосферного. При разности температур менее 4 ⁰С вентиляция практически не работает. Поэтому осенью вследствие незначительной разницы между температурой атмосферного воздуха и температурой продукции естественная вентиляция не обеспечивает быстрого охлаждения. Приточные каналы защищают от проникновения через них в хранилища грызунов, а вытяжные – от птиц.

1 - естественная; 2 - принудительная;  3 - активное вентилирование.

Рисунок 11 - Системы вентиляции хранилищ

Принудительная вентиляция (см. рисунок 11,2) более совершенная система. Воздух в хранилище подается вентиляторами, а удаляется через вытяжные каналы в результате создающегося напора. Иногда вентиляторы устанавливают и в вытяжных каналах.

Системой принудительной вентиляции оборудуют средние и крупные хранилища, так как в них не удается поддерживать нужный режим за счет естественной вентиляции. Эту систему побудительной общеобменной вентиляции используют при хранении продукции в таре. При этом должно быть обеспечено равномерное обмывание воздухом каждого контейнера или ящичного поддона с продукцией. Принудительную вентиляцию используют также при хранении продукции на стеллажах, а иногда при хранении картофеля или овощей в небольших закромах.

Самой совершенной системой является система активной вентиляции (см. рисунок 11,3). Она позволяет быстро устанавливать требуемые параметры воздуха в помещении, обеспечивающие оптимальные условия хранения и прохождения необходимых процессов (лечебного периода, обсушки продуктов и т.д.). В хранилищах с активным вентилированием потери массы качества продуктов в 2-3 раза ниже по сравнению с обычными условиями. Увеличивается и срок хранения.

Простейшая система активного вентилирования включает: приточную шахту для забора атмосферного воздуха и вентиляционную камеру; рециркуляционный воздухопровод  (с клапаном) для забора в систему воздуха хранилища; осевые или центробежные вентиляторы; магистральный воздухопровод и распределительные воздухопроводы (каналы) с клапанами; вытяжные шахты.

На рисунке 12 приведена схема активного вентилирования, которая состоит из приточной шахты для забора наружного воздуха; смесительной камеры, куда поступает наружный воздух через приточную шахту и внутренний воздух хранилища через рециркуляционный воздуховод. Соотношение воздуха, поступающего из хранилища, и наружного регулируют заслонкой смесительной камеры, при этом возможны различные варианты.

1- приточная шахта; 2 - рециркуляционный воздуховод; 3 - смесительная камера; 4 - заслонка смесительной камеры; 5 - воздуховод смешанного воздуха; 6 - центробежный вентилятор; 7 - подпольный раздаточный канал; 8 - пол.

Рисунок 12 -  Схема активного вентилирования

Система активной вентиляции отличается от принудительной вентиляции тем, что при обеспечивается подачу воздуха непосредственно через массу продукции снизу вверх, При этом наружный воздух или его смесь с внутренним нагнетается в массу насыпи картофеля или овощей снизу, холодный воздух проходит через слой продукции, охлаждает его, забирает влагу и выходит в верхнюю зону хранилища, откуда отводится вытяжной вентиляции (см. рисунок 13). В результате этого удается значительно быстрее охладить, отеплить, обсушить картофель и овощи; создавать почти одинаковые условия как в нижней, так и верхней части хранилища (температуры, влажности и газового состава среды), не опасаясь возникновения самосогревания и отпотевания; увеличить высоту насыпи и высоту укладки продуктов, хранящихся в таре. В результате более экономично используется объем хранилищ, снижаются в 2-3 раза потери по сравнению с обычными условиями и увеличивается срок хранения.

Затраты на оборудование хранилищ установками активного вентилирования окупаются за 1-3 года.

Работу активного вентилирования автоматизируют при помощи датчиков температуры (термопар, термометров сопротивления). По их сигналам вентиляторы включаются и выключаются, заслонки в смесительной камере устанавливаются в нужном положении. Датчик для измерения относительной влажности воздуха – гигристор – позволяет обнаруживать очаги болезней в продукции. Над очагом заболевания (0,5÷1 м) влажность воздуха повышается примерно на 10 %. Такие места и указывают гигристоры, подвешенные над картофелем или овощами в разных зонах хранилища. Для полного использования возможностей активного вентилирования в системе должен находиться калорифер для подогрева воздуха, что особенно важно зимой.

1 - насыпь продукции; 2 - вентилятор; 3 - увлажнитель воздуха; 4 - магистральный воздуховод; 5 - подогреватель воздуха, верхней зоны; 6 - вытяжная шахта с заслонкой; 7 - воздухоохладитель; 8 - смесительный клапан; 9 - забор наружного воздуха; 10 - забор внутреннего воздуха; 11 - приточная шахта.

Рисунок 13 - Активная вентиляция при размещении продукции в насыпи

Внедряются установки для активного вентилирования с автоматическим регулированием температуры и влажности воздуха по заданному режиму.

Активное вентилирование способствует лучшему сохранению картофеля и овощей также потому, что дает возможность быстро обсушить мокрую продукцию, убранную в дождливую осеннюю погоду.

11 Лекция.  Хранение плодоовощной продукции в холодильниках и газовых средах

Содержание лекции:

- холодильники. Системы охлаждения камер хранения. Типы газовых сред. Газогенераторная установка. РГС. МГС.

Цель лекции:

- ознакомление с различными системами охлаждения и типами газовых сред. Изучение принципа действия газогенераторной установки.

Строительство холодильников обходится значительно дороже обычных хранилищ, но  они быстро окупаются. Холодильники включают камеры хранения, отделение товарной обработки продукции, машинное отделение и подсобные помещения для обслуживающего персонала. Холодильники обычно выполняют одноэтажными наземными зданиями, но в крупных городах строят сооружения в 5-7 этажей.

В  холодильниках используются компрессорные холодильные установки, представляющие собой замкнутую систему, состоящую из компрессора, испарителя (рефрижератора), конденсатора и регулирующего вентиля. Охлаждение продукции осуществляется за счет изменения агрегатного состояния хладагента (фреон, аммиак), имеющего низкую отрицательную температуру кипения. Хладагент вскипает в испарителе, находящемся в холодильной камере, и при этом забирает тепло от продукта. Затем он компрессором перекачивается в конденсатор, где под давлением переходит в жидкое состояние, отдавая при этом тепло. Регулирующий вентиль – это клапан, отрегулированный на поддержание перепада давления между испарителем и конденсатором.

Применяют две основные системы охлаждения камер хранения: непосредственную и рассольную (см. рисунок 14).

1 - конденсатор; 2 - испаритель; 3 - регулирующий вентиль; 4 - бак с рассолом; 5 - насос; 6 - батарея охлаждения.

Рисунок  14  - Схема непосредственного (а) и рассольного (б) охлаждения камер

В первом случае жидкий хладагент поступает в батареи, размещенные в камерах, и испаряется в них, тем самым охлаждая окружающий воздух. Такая система проста, экономична, однако она имеет недостаток: если нарушается герметичность батарей или подводящих труб, пары хладагента могут попасть в камеру и вызвать ожоги плодов и овощей.

Во втором случае испаритель холодильной установки помещают в емкость с промежуточным хладоносителем – раствором хлористого кальция или этиленгликолем. Холодный рассол подается насосом в охлаждающие батареи, размещенные в камерах холодильника. При этом способе исключено попадание хладагента в камеры хранения. Благодаря большой вместимости системы хладоносителя можно останавливать компрессор для осмотра и ремонта. Но для рассольного охлаждения требуется больше труб, поэтому оно дороже. Кроме того, при данном способе тратится больше энергии, чем при непосредственном охлаждении.

Хранением в регулируемой газовой среде (РГС) считают хранение плодов в среде с определенной концентрацией СО₂ и О₂ при определенной температуре.  В типовых проектах холодильников 25 % объема отводят под камеры, оборудованные газогенераторными установками, обеспечивающими стабильное поддержание температурно-влажностного режима и состава газовой среды.

Газовые среды подразделяют на три типа: нормальные, когда сумма процентов СО₂ и О₂ составляет 21 % (например, СО₂ – 5 % и О₂ – 16 %); с низким содержанием кислорода (до 3-5 %), а количество СО₂ (3-6 %); субнормальные, когда  резко понижена концентрация О₂ (1-1,5 %), а содержание СО₂ – 0-2 %. Однако следует учесть, что очень низкие концентрации О₂ и предельно высокие концентрации СО₂ могут приводить к отрицательным последствиям: появлению ожога поверхностных тканей, пухлости плодов, образованию водянистых пятен на поверхности кожицы, изменению окраски.

Газогенераторная установка (см. рисунок 15) действует по принципу сжигания пропана или других горючих газов в смеси с воздухом. Пропан горит в присутствии специальных катализаторов без пламени, в результате сжигания газа О₂ воздуха в основном расходуется в процессе горения и образуется смесь, состоящая из N₂, СО₂, небольшого количества О₂ и паров воды. Эту смесь в специальных установках освобождают от ненужных примесей, излишнего количества СО₂ и охлаждают. В результате получается атмосфера нужного состава, которую подают в камеры. Нужный состав газовой среды в хранилище автоматически поддерживают специальные устройства и проверяют газоанализаторами. Строгая газонепроницаемость хранилища не обязательна, но необходима для экономии энергии.

Под модифицированной газовой средой (МГС) понимают изменение состава воздуха в хранилище или в упаковке за счет дыхания овощей, плодов, в результате чего содержание СО₂ в окружающей овощи атмосфере увеличивается, а О₂ снижается. Этот способ изменения газовой среды не такой определенный как РГС, значит, не такой надежный.

1 - вентилятор; 2 - газовая горелка; 3 - камера сгорания; 4 - водяной охладитель; 5 - кран; 6 - скруббер; 7 - камера хранения; 8 - сборник конденсата; 9 - баллоны с газом; 10 - клапан; 11 - регулятор подачи газа; I - подача воды; II - вывод атмосферы; III - отвод воды.

Рисунок 15 - Газогенераторная установка

Существуют несколько способов создания МГС для хранения плодов.  В полимерных селективно-проницаемых пленках: в мелких упаковках (полиэтиленовых пакетах и мешках), в ящиках с полиэтиленовыми вкладышами, контейнерах-мешках с диффузионными вставками, под полиэтиленовыми накидками с силиконовыми вставками (газообменником). В них накапливается соответствующее количество СО₂ и поддерживается необходимый уровень содержания О₂, позволяющие сохранить плоды и овощи лучше, чем без упаковки.

В упаковках с силиконовой вставкой накапливающийся СО₂ быстрее диффундирует наружу, а потребляемый на дыхание О₂ – внутрь емкости (см. рисунок 16). Подбирая размер силиконовых мембран, в герметичных упаковках создают и поддерживают оптимальный состав газовой среды в течение всего периода хранения. Когда мембрану из силиконовой резины вклеивают в боковую стенку этого контейнера, состав атмосферы в разных его зонах различен, из середины зоны таких крупных упаковок затруднен отвод тепла.

В устройстве, названном теплогазообменником, мембрана из селективно-проницаемой пленки заключена в лопастный  перфорированный корпус из листового полистирола. В процессе загрузки контейнера такое устройство устанавливают вертикально посередине, внизу и вверху теплогазообменника пленку затягивают жгутами так, чтобы отверстия его сообщались с атмосферой хранилища (см. рисунок 17). При помощи такого теплогазообменника отводятся тепло и СО₂, поступает О₂, в результате в насыпи хранящейся продукции создаются одинаковые условия и потери составляют 3-4 %.

1 - полиэтиленовая пленка; 2 - газообменник; 3 - поддон; 4 - трубка с зажимом для взятия проб атмосферы на анализ; 5 - ящик с продукцией; 6 – горловина.

Рисунок 16 - Крупногабаритный полиэтиленовый контейнер с силиконовым газообменником

1 -  вкладыш; 2 - теплогазообменник; 3 - стенка контейнера;

4 - селективно-проницаемая мембрана.

Рисунок 17 - Контейнер с полиэтиленовым вкладышем и теплогазообменником

Хранение в МГС и РГС позволяет снизить потери в 2-3 раза, увеличить сроки хранения плодоовощной продукции от 2-3 до 6-8 месяцев, но не все виды и сорта способны сохраняться в таких условиях.

Находит применение метод хранения при пониженном атмосферном давлении, особенно при хранении в специальных контейнерах и трейлерах. Теоретическая посылка этого метода заключается в том, что если создать в камере пониженное по сравнению с атмосферным давление, то снизится парциальное давление газов, входящих в состав воздуха. В разреженной атмосфере можно получить концентрацию СО₂ около нуля и О₂ около 4 %, т.е. благоприятную для хранения многих плодов и овощей в РГС. При пониженном давлении температура и влажность регулируются весьма точно, причем заданные пределы одинаковы во все объеме продукции, поэтому овощи сохраняются значительно дольше, чем при обычных способах хранения.

12 Лекция. Основные направления переработки овощей и плодов

 

Содержание лекции:

- способы переработки картофеля, овощей, плодов и ягод. Способы сушки.

Цель лекции:

- изучить способы и принципы консервирования овощей и плодов.

Большинство пищевых продуктов растительного происхождения не может долго сохраняться в свежем виде. Портятся продукты в результате воздействия на них ферментов, входящих в состав самих продуктов, и микроорганизмов. Переработка (или консервирование) в широком смысле слова, основана на замедлении и прекращении биохимических процессов в плодах и овощах, подавлении нежелательной микрофлоры и изоляции продукта от внешней среды.

Задачей переработки или консервирования овощей и плодов является их сохранение, но не в свежем виде, а в переработанном. При этом, как правило, изменяются химический состав и вкусовые качества плодоовощной продукции, которая приобретает новые потребительские свойства.

Способы переработки картофеля, овощей, плодов и ягод разнообразны. В зависимости от способов воздействия на сырье и происходящих в нем процессов их разделяют на следующие группы:

1) физические – термостерилизация при производстве консервов в герметически укупоренной таре, сушка, замораживание, лучевая стерилизация;

2) химические – консервирование     веществами     антисептического действия;

3) физико-химические способы - использование осмотически деятельных веществ;

4) биохимические (микробиологические) – квашение и соление овощей, мочение плодов и ягод, производство столовых вин;

5) комбинированные.

Принцип тепловой стерилизации (термостерилизация) лежит в основе приготовления всех консервов для создания условий абиоза. Термостерилизация позволяет практически полностью уничтожить микроорганизмы и их споры. Степень нагревания, при котором достигается стерилизующий эффект, зависит от свойств продукции, в первую очередь, ее кислотности (рН) и обсемененности. Нагревание до 100 ⁰С называют пастеризацией, нагревание при температуре 100 ^оС и выше – стерилизацией. Стерилизацию  при температуре 100 ^оС осуществляют в котлах, при более высокой температуре - под давлением в автоклавах.

Стерилизация консервов в автоклаве при повышенных температурах и давлении необходима для уничтожения возбудителя опасной болезни – ботулизма. Бактерии, вызывающие ботулизм, активно развиваются в анаэробных условиях (в герметически укупоренной таре), и только воздействие высоких температур способствует их уничтожению. При нарушении технологии производства (недостаточная стерилизация, плохая герметизация) возможны разные виды порчи консервов.

Ассортимент консервов, выпускаемых в герметически укупоренной таре, чрезвычайно разнообразен. Из овощей готовят натуральные овощные и закусочные овощные консервы, овощные соки и салаты, из томатов – сок, пюре и пасту. Из плодов и ягод готовят компоты, пюре, соусы, соки, варенье, повидло, джемы.

Применение токов высокой и сверхвысокой частоты – один из вариантов тепловой стерилизации продуктов. Пищевой продукт в электромагнитном поле поглощает электрическую энергию, преобразуя ее в тепловую. Скорость нагревания пищевого продукта в поле ВЧ или СВЧ значительно выше и составляет не десятки минут, а минуты или секунды. Это позволяет в значительной степени сохранить качество продукта.

Сушка – сложный процесс удаления из продуктов практически всей свободной воды для предотвращения их порчи (принцип ксероанабиоза). При малом содержании влаги микробы не могут питаться, хотя и не погибают. Это экономически эффективный способ консервирования, т.к. сухие плоды достаточно стойки и малоемки при хранении и перевозках, удобны для транспортирования. Они обладают высокой питательной и энергетической ценностью. Наиболее распространенными продуктами являются сухофрукты из яблок, сушеный виноград (изюм и кишмиш), сушеный абрикос (курага, урюк, кайса), чернослив, сушеные овощи. Сухие продукты хранят в герметически закрываемой таре во избежание поглощения ими влаги из окружающего воздуха.

Различают два основных способа сушки: воздушно-солнечный и искусственный.

Воздушно-солнечную сушку проводят на специально подготовленных площадках на специальных деревянных лотках, подносах, настилах. Продолжительность сушки зависит от вида сырья, интенсивности солнечной радиации, температуры воздуха и составляет 8-15 суток. Сушат вначале на солнце, а затем досушивают под навесами в тени.

Основной способ искусственной сушки овощей, плодов и картофеля – тепловой, с использованием нагретого воздуха. Применяют различные виды сушилок: камерные, ленточные и конвейерные непрерывного действия, распылительные. В сушилках поддерживают необходимые режимы сушки. Сушку ведут в два этапа. На первом этапе для плодов косточковых культур устанавливают невысокую температуру (45-65 ^оС), на втором этапе их досушивают при более высокой температуре (75-90 ^оС). Для плодов семечковых культур применяют обратный режим: вначале их запекают при более высокой температуре, а досушивают – при пониженной температуре. Продолжительность сушки в сушилках колеблется от 10 до 20 часов.

Сублимационная сушка осуществляется возгонкой влаги из замороженного продукта, минуя жидкое состояние. При этом сохраняются исходные свойства сырых продуктов. Сушеные продукты хорошо набухают, быстро и полностью восстанавливаются благодаря пористости и гигроскопичности. Сушка сублимацией состоит из трех стадий: замораживания в результате образования глубокого вакуума или в специальной морозильной камере; возгонки льда без подвода тепла извне; досушки в вакууме с подогревом продукта. Сухой продукт часто сохраняет объем исходного сырья, сушка идет равномерно, без образования наружной корки.

Замораживание является способом консервирования, основанным на обезвоживании тканей плодов и овощей путем превращения содержащейся в них влаги в лед (принцип криоанабиоза). При замораживании происходит почти полное прекращение деятельности микроорганизмов, многие из них погибают. В замороженных плодоовощных продуктах сохраняются все пищевые качества, 80 % витаминов и биологически активных веществ.

Для получения продукции высокого качества замораживание должно быть быстрым, а размораживание (дефростация) медленным. Для быстрого замораживания используют скороморозильные аппараты флюидизационного типа, где продукция замораживается в непрерывном воздушном потоке.

Это самый эффективный и прогрессивный способ консервирования. Энергозатраты при данном способе консервирования значительно ниже, чем при тепловой стерилизации.

Все замороженные плодоовощные продукты необходимо хранить при достаточно низких температурах ( -12÷ -18 ⁰С) и высокой влажности воздуха. При этом важно не допустить колебания температур, что способствует перекристаллизации льда и ухудшению качества продукта. Повышение температуры хранения нежелательно еще и потому, что при этом в продуктах, даже не оттаявших, становится возможной жизнедеятельность некоторых видов микроорганизмов, а также повышение активности ряда ферментов.

К химическим методам, основанным на применении специальных консервантов или антисептиков, относят сульфитацию (окуривание плодов и ягод сернистым газом  или применение водного раствора сернистого ангидрида), использование уксусной, бензойной и сорбиновой кислот. При воздействии на микроорганизмы различных ядовитых для них веществ они погибают или их жизнедеятельность значительно ослабляется.

Разновидность химического консервирования - маринование - консервирование ягод, плодов, овощей и другого сырья с применением уксусной кислоты (пример ацидоанабиоза). Уксусная кислота тормозит или полностью подавляет жизнедеятельность микроорганизмов.

Плодово-ягодные соки и пюре консервируют сернистым ангидридом (сульфитация) в сульфитаторах. Все сырье и полуфабрикаты, консервируемые сернистой кислотой, подвергают последующей тепловой обработке для удаления летучей сернистой кислоты (десульфитация). Для консервирования соков используют бензойнокислый натрий. В качестве консерванта плодоовощной продукции широко используют сорбиновую кислоту и ее соли.

Применение химических консервантов строго нормируют  при приготовлении различных продуктов. Нормируют и остаточное количество консервантов в готовых продуктах.

Физико-химические способы (принцип осмоанабиоза) предполагают использование осмотически деятельных веществ (сахара, соли). Этот способ консервирования применяют  давно и  основан он на создании высокого осмотического давления среды, которая становится недоступной для микроорганизмов. Вследствие высокой концентрации в среде соли (10-20 %) или сахара (не ниже 65 %) они погибают. На этом основано, например, консервирование плодов и ягод путем их варки с сахаром или в крепких сахарных сиропах – варенье, джем, повидло, желе.

Особое место среди способов консервирования занимают биохимические способы (пример ацидоценоанабиоза). Соление, квашение и мочение  - разные виды переработки, свойственные отдельным плодам и овощам. Однако все они основываются на одном общем процессе – на получении молочной кислоты из сахара сырья, благодаря жизнедеятельности молочнокислых бактерий. Квашение - консервирование овощей и плодов в результате накопления в них молочной кислоты и других побочных продуктов брожения. Создание анаэробных условий в продукте препятствует развитию в нем большей части бактериальной флоры, особенно гнилостной. Мочение плодов и ягод основан, так же как и квашение, на молочнокислом брожении сахара, содержащегося в плодах и ягодах.

Основная задача при биохимическом способе консервирования – стимулировать действие полезных микроорганизмов и подавлять вредных (маслянокислых, уксуснокислых).

Каждый из перечисленных выше способов консервирования имеет свои преимущества и недостатки. Выбор того или иного способа переработки плодоовощного сырья зависит от возможностей переработчика, а главным образом, от экономической целесообразности. Для достижения наилучшего результата способы переработки сочетают, т.е. комбинируют. Например, маринады после приготовления подвергают тепловой стерилизации, варенье после варки пастеризуют и т.п.

13 Лекция.  Обработка молока: очистка, охлаждение и хранение

Содержание лекции:

- основные операции по обработке и переработке молока.  Предприятия по обработке и переработке молока. Приемка, очистка, охлаждение и хранение молока на перерабатывающем предприятии. 

Цель лекции:

- ознакомиться с основными операциями обработки и переработки молока. Изучить оборудование для обработки молока и принципы их действия.

 

Молочные продукты высокой пищевой ценности и потребительских свойств можно получить только из качественного сырья. Качество получаемого сырья в первую очередь зависит от условий его получения: соблюдения санитарно-гигиенических правил дойки, содержания животных; мойки оборудования для дойки; хранения и транспортирования молока.

Операции по обработке и переработке молоко делятся на основные и вспомогательные. К основным относят: биохимические операции – закваска, брожение, сквашивание, витаминизация, созревание, химическая обработка; механические операции – очистка, нормализация, гомогенизация, эмульгирование, смешивание, сбивание масла и др.; тепловые операции  - пастеризация, подогрев и охлаждение. К вспомогательным операциям относят: прием, взвешивание, отбор проб на качество продукта, транспортирование в пределах  молочной, мойка посуды, хранение и сдача продуктов.

Предприятия по обработке и переработке молока можно разделить на две группы. Первая группа – прифермерские молокоприемные пункты, молочные и доильно-молочные блоки, мини-заводы; вторая – предприятия молочной промышленности. Они отличаются составом технологического оборудования, технологическим схемам, производительностью, номенклатуре выпускаемой продукции и технико-экономическими показателями.

После дойки и взвешивания молоко очищают от механических загрязнений и микроорганизмов. Одним из параметров, влияющих на эффективность очистки, является температура молока. Очищать можно холодное и подогретое молоко. Наиболее эффективна очистка при температуре 30-45 ⁰С в зависимости от способа очистки.

Очистка осуществляется путем фильтрования на фильтрационных аппаратах с тканевыми или металлическими перегородками и центробежным способом на сепараторах-очистителях. При прохождении жидкости через фильтрующую перегородку на ней задерживаются загрязнения. Кроме известных сменных тканевых фильтров, применяют фильтры многоразового использования, изготовленные по самой современной технологии.

Наиболее эффективна очистка молока с помощью сепараторов-молокоочистителей. Центробежная очистка в них осуществляется за счет разницы между плотностями частиц плазмы молока и посторонних примесей. Посторонние примеси, плотность которых больше, чем у плазмы молока, отбрасываются к стенке барабана и оседают на ней в виде слизи.

Молоко, подвергаемое очистке, поступает по центральной трубке (см. рисунок 18, а) в тарелкодержатель, из которого направляется в шламовое пространство между кромками пакета тарелок и крышкой. Затем молоко поступает в межтарелочные пространства и по зазору между тарелкодержателем и верхними кромками тарелок поднимается вверх и выводит через отверстия в крышке барабана. Процесс очистки начинается в шламовом пространстве, а завершается в межтарелочных пространствах. При центробежной очистке молока вместе с механическими загрязнениями удаляется значительная часть микроорганизмов. Для достижения наибольшей степени удаления микробных клеток предназначен сепаратор-бактериоотделитель. Эффективность выделения микроорганизмов на нем достигает 98 %.

Используемые в настоящее время сепараторы по назначению подразделяются на следующие группы:

а) сепараторы-сливкоотделители  (см. рисунок 18,б) предназначены для разделения молока на сливки и обезжиренное молоко при одновременной очистке полученных компонентов от механических загрязнений;

а – молокоочиститель; б – сливкоотделитель; 1 – исходное молоко; 2 – легкая фракция (очищенное молоко или сливки); 3 – частицы, образующие осадок; 4 – осадок (слизь); 5 – тяжелая фракция (обезжиренное молоко).

Рисунок 18 – Схема работы сепарирующего устройства

б) сепараторы-нормализаторы предназначены для получения молока заданной жирности;

в) сепараторы-диспергаторы предназначены для очистки молока и дробления жировых шариков;

г) сепараторы-бактериоотделители и универсальные предназначены для выполнения всех перечисленных операций.

В зависимости от использования сепараторы подразделяются на  открытые (молоко, сливки и обезжиренное молоко соприкасаются с воздухом); полузакрытые (молоко на вводе соприкасается с воздухом, а сливки и обезжиренное молоко идут по закрытой системе); закрытые  или герметичные (процесс сепарирования идет без соприкосновения с окружающей средой).

Своевременное охлаждение молока влияет на его бактерицидность. В неохлажденном молоке быстро развиваются микроорганизмы, вызывающие ухудшение его качества. Размножение большинства микроорганизмов в молоке резко замедляется при охлаждении его ниже 10 ⁰С и почти полностью прекращается при температуре 2-4 ⁰С. Поэтому молоко нужно охладить как можно быстрее, а лучше – непосредственно в процессе доения. Для первичного охлаждения молока и рекуперации тепла на молочных фермах используют различные проточные пластинчатые или трубчатые охладители  (см. рисунок 19).

    

            а                                        б                                                           г

а – охладитель ООМ-1000; б – вакуумный охладитель ДФ 04 000А; в – цилиндрический охладитель; в – плоский двухсекционный охладитель со щитками; 1 – приемник парного молока; 2 – охлаждающие поверхности; 3 – сборник охлажденного молока; 4 – вход холодной воды; 5 – выход отепленной воды; 6 – вход холодного рассола; 7 – выход отепленного рассола; 8 – патрубок вакуумного насоса.

Рисунок 19 – Охладители молока

Вторичное, окончательное охлаждение молока до 4 ⁰С может производиться в современных автоматизированных молочных танках-охладителях. Существуют четыре варианта систем охлаждения с использованием танков-охладителей. Первый - самый простой и дешевый вариант – это танк-охладитель с непосредственным охлаждением. Однако в нем компрессорно-конденсаторный агрегат включается только после заполнения емкости до    уровня, обеспечивающего перемешивание молока мешалкой. В противном случае возможно примерзание молока к внутренней поверхности танка, что недопустимо.

Второй вариант – танк-охладитель с намораживанием льда. Охлаждение стенок танка производится ледяной водой, циркулирующей в замкнутом контуре. Достоинства этого варианта: охлаждение молока до 10 ⁰С происходит в 1,5 раза быстрее, чем в танке с непосредственным охлаждением; охлаждение молока начинается сразу в момент поступления его в танк, так как задержка включения компрессорно-конденсаторного агрегата отсутствует; исключено примерзание молока к стенкам танка; намораживание льда может происходить в ночное время при минимальных нагрузках в электросетях, при этом пиковое потребление значительно меньше, чем у традиционных охладителей.

Третий вариант – это танк-охладитель с намораживанием льда в комплекте с проточным охладителем. Он сохраняет все достоинства второго и, кроме того, обеспечивает практически мгновенное охлаждение молока и снимает проблему изменения его свойств при смешивании теплого и холодного молока.

Танки-охладители второго и третьего типов, вследствие их большой стоимости, распространены не так широко.

Четвертый вариант - пластинчатые охладители в сочетании с танками непосредственного охлаждения. Они требуют большого расхода воды и весьма чувствительны к содержанию в ней минеральных веществ. Однако если качество воды хорошее, то применение проточных охладителей позволяет повысить эффективность системы охлаждения. При этом тепло охлаждаемого молока может быть рационально использовано для подогрева воды в системе отопления или на технологические нужды.

В прифермерских молочных блоках первичная обработка молока обычно производится с помощью технологического оборудования, входящего в комплект доильных установок, специальных ванн, танков и фляг. Например, агрегат ДК2-100 «Маяк» предназначен для доения коров, фильтрации, охлаждения и сбора молока в передвижной танк-охладитель (см. рисунок 20). Танк-охладитель представляет собой передвижную двухстенную емкость, изготовленную из листовой нержавеющей стали. На наружной стенке его имеются кольцевые гофры, образующие с внутренней стенкой каналы для прохода хладоносителя. Температуру парного молока сразу же после выдаивания можно снизить до 8 ⁰С. Над горловиной танка расположен съемный колпак, на котором  размещены входные патрубки.

                                      

Рисунок 20 – Передвижной охладитель молока ДК2-100 «Маяк»

Кронштейны для крепления пульсаторов или фильтров-счетчиков молока при контрольном доении, коллектор для подключения танка-охладителя и пульсаторов к вакуумной системе, вакуумный автоклапан. Молоко из доильного аппарата по шлангу поступает в танк, стекая по стенкам. Охлаждает его холодная вода, циркулирующая в межстенном пространстве.

В зарубежных странах молоко охлаждают путем погружения фляг во флигатор или ванну с проточной водой и использования индивидуальных фляжных, а также плоских охладителей. Преимущество отдается второму способу как наиболее эффективному.

Иногда в парное молоко во флягах опускают брикеты замороженного молока. Процесс охлаждения при этом протекает очень быстро: через полчаса после внесения брикетов температура молока снижается до 12-13 ⁰С. Применяют также ванны и танки, снабженные холодильными установками.

Для хранения молока после очистки используют различные ванны. Ванна ВО-1000 вместимостью 1000 л со встроенным аккумулятором и холодильной машиной состоит из двух основных частей: ванны для молока с мешалкой и машинной части. В ороситель насосом подается ледяная вода, охлаждающая стенки ванны. В процессе ее наполнения парное молоко стекает струйками по охлажденным стенкам ванны и температура его снижается до 15-17 ⁰С. Затем молоко охлаждается до 5 ⁰С и хранится при этой температуре до отправки. Установка снабжена автоматическим устройством, которое выключает холодильную машину, если температура воды снизится до 0,5 ⁰С, и включает ее. Если температура будет выше 1,5 ⁰С. Перед пуском межстенное пространство ванны заливают водой.

Кроме ванн и танков, используемых одновременно для охлаждения и хранения молока, существуют резервуары-термосы, применяемые только для хранения молока. Они могут быть вертикальными или горизонтальными и представляют собой цилиндрические сосуды, покрытые термоизоляционным материалом и заключенные в стальные кожухи. В резервуарах температура охлажденного молока сохраняется.

14 Лекция. Переработка молока

Содержание лекции:

- способы переработки молока.

Цель лекции:

- изучение различных способов и аппаратов для переработки молока.

 

Нормализация  - это регулирование состава сырья для получения готового продукта определенной жирности. Один из простейших способов нормализации по жиру – нормализация путем смешивания в емкости рассчитанных количеств нормализуемого молока и нормализующего компонента (сливок или обезжиренного молок). Нормализацию смешиванием можно осуществить в потоке (см. рисунок 21,а), когда непрерывный поток нормализуемого молоко смешивается в определенном соотношении с потоком нормализующего продукта.

Нормализация молока с использованием сепаратора-сливкоотделителя осуществляется в таком порядке: нормализуемое молоко подается на сепаратор-сливкоотделитель, где разделяется на сливки и обезжиренное молоко. Затем полученные сливки и обезжиренное молоко смешиваются в потоке в требуемом соотношении, а часть сливок (при Ж_м › Ж_н.м.) или обезжиренного молока (Ж_м ‹ Ж_н.м) отводится как избыточный продукт (см. рисунок 21, б). Массовая доля жира в молоке, нормализованном потоке, регулируется автоматически с помощью систем управления.

Рисунок 21 – Схема нормализации с применением сепаратора-сливкоотделителя, снабженного нормализующим устройством

Гомогенизация – это обработка молока (сливок), заключающаяся в дроблении (диспергировании) жировых шариков путем воздействия на молоко значительных усилий в гомогенизаторах. При хранении свежего молока и сливок из-за разницы в плотности молочного жира и плазмы происходит всплывание жировой фракции, или ее отстаивание. В процессе гомогенизации размеры жировых шариков уменьшаются примерно в 10 раз, а скорость всплывания их становится примерно в 100 раз меньше. Гомогенизация происходит при повышенных давлениях (10-20 МПа), однако, чем выше давление, тем выше расход электроэнергии. Гомогенизаторы бывают одно, двух – или трехступенчатыми.

Другой формой первичной обработки молока является использование мембранной техники. К мембранным методам обработки продукта относят баромембранные и электромембранные (например, электродиализ).

Баромембранным называют способ обработки, когда продукт проходит через мембрану под действием избыточного давления. В зависимости от размера отделяемых частиц различают обратный осмос, ультрафильтрацию, нанофильтрацию, микрофильтрацию и др.

Ультрафильтрация – это фильтрация под давлением 0,1-0,5 МПа с помощью полупроницаемых синтетических полимерных или керамических мембран с порами размером 50-100 нм с целью выделения белков из молока или молочной сыворотки. Такие мембраны задерживают молекулы с размерами больше, чем размеры пор, и пропускают мелкие молекулы.

Микрофильтрация молока – относительно новый мембранный процесс, при котором, как и при ультрафильтрации, разделение компонентов молока протекает под действием давления в проточном режиме при скоростях жидкости 5-7 м/с. Микрофильтрация на керамических мембранах с различными размерами пор позволяет удалять из молока бактерии (до 99,6 %) и одновременно жировые частицы (до 98 %).

Обратный осмос – это разделение растворов через полупроницаемые мембраны с порами менее 50 нм при давлении 1-10 МПа.  При обратном осмосе через мембраны проходит только вода, а все остальные части молочного сырья задерживаются мембраной. Происходит концентрирование молочного сырья.

Электродиализ – это перенос ионов из одного раствора в другой, осуществляемый через мембрану под действием электрического поля, создаваемого электродами, расположенными по обе стороны мембраны. Электродиализу подвержены только те вещества, которые при растворении диссоциируют на ионы или образуют заряженные комплексы. В молочной промышленности электродиализной обработке подвергают молочную сыворотку с целью ее деминерализации. В молочной сыворотке содержится повышенное количество минеральных солей, что затрудняет ее переработку на продукты питания, особенно для детей. Освобождение сыворотки от минеральных солей при помощи электродиализа в 8-10 раз дешевле, чем при использовании для этой цели ионообменных смол.

Достижения в технологии фракционирования и модификации компонентов  молока путем ультрафильтрации, электродиализа, обратного осмоса обусловили более широкое применение молочных ингредиентов в различных отраслях промышленности (хлебопекарной, кондитерской, мясной). Применение мембранных процессов привело к созданию малоотходного производства, позволяющего повысить эффективность использования сырья на пищевые цели. В результате применения мембранных процессов все сухие вещества молока оказываются полностью переработанными в полноценные продукты питания, что позволяет увеличить выработку товарной продукции из единицы сырья и снизить ее себестоимость. Продукты ультрафильтрации нашли применение в производстве молочных напитков, сыров и творога. Внедрение ультрафильтрации на сыродельных заводах позволяет увеличить выход сыров на 15-20 % путем использования сывороточных белков концентрата сыворотки, сократить расход сычужного фермента на 75-80 %, а также частично решить проблему очистки сточных вод.

Другим способом сохранения качества молока является тепловая обработка. Тепловую обработку проводят с целью обеззараживания молока. Она обеспечивает не только надежное подавление жизнедеятельности микроорганизмов, но и максимально возможное сохранение исходных свойств молока.

К видам тепловой обработки относятся пастеризация и стерилизация. Разновидности пастеризации – ультравысокотемпературная (УВТ) обработка и термизация.

Пастеризация молока – тепловая обработка с целью уничтожения вегетативных форм микрофлоры, в том числе патогенных, при температурах 74-78 ⁰С с выдержкой 15-20 с. Режим пастеризации обеспечивает получение заданных свойств готового продукта, в частности органолептических показателей (вкус, нужные вязкость и плотность сгустка). Применяют два способа пастеризации – длительный и кратковременный. Все способы пастеризации позволяют получить безвредный для употребления в пищу продукт, но имеющий ограниченный срок хранения.

В хозяйствах и молочной промышленности применяют пластинчатые пастеризаторы (см. рисунок 22). Они состоят из различного количества пластин с волнистой или ребристой поверхностью прямоугольной формы. Молоко проходит между двумя пластинами, а теплоноситель (вода или пар низкого давления) циркулирует противотоком с другой стороны пластины. Такой аппарат имеет высокую производительность и размещается на небольшой площади. Контроль и регулировка нагрева выполняются автоматически.

УВТ- обработка молока проводится при температурах выше 100 ⁰С без выдержки или с выдержкой 1-3 с.

1 – сепаратор-молокоочиститель; 2 – насос для перекачки молока; 3 – уравнительный бак; 4 – пастеризатор; 5 – пульт управления.

Рисунок 22 – Автоматизированная пластинчатая пастеризационно-охладительная установка

Термизация – тепловая обработка молока с целью увеличения продолжительности его хранения путем снижения бактериальной обсемененности. Проводят ее при температуре 60-65 ⁰С в течение 15-20 мин  или при 69-72 ⁰С с выдержкой 15 мин. В сыроделии термизацию применяют для обработки молока с повышенной бактериальной обсемененностью и предназначенного для созревания, а в производстве молочных консервов – для повышения термостойкости молока.

В последние годы начали применять новые методы воздействия на молоко с целью уничтожения микрофлоры и одновременно сохранения его естественных свойств. Из этих методов наибольшее распространение получили ультрапастеризация и активизация.

Ультрапастеризация проводится при температуре от 105 до 150 ⁰С с выдержкой молока от нескольких секунд до доли секунды. Теоретической предпосылкой ультрапастеризации является то, что клетки микроорганизмов обладают более высокой чувствительностью к повышению температуры, чем вещества, обусловливающие питательную ценность молока. Так, при повышении температуры выше 100 ⁰С на каждые 10 ⁰С скорость уничтожения микроорганизмов увеличивается в 10 раз, а скорость побурения молока – только в 3 раза. При температурах 130-150 ⁰С ультрапастеризация эффективна в  уничтожении теплостойких спор даже при большой обсемененности молока. По сохранению витаминов ультрапастеризация превосходит другие виды тепловой обработки (стерилизацию, сгущение, сушку),  приближаясь в этом отношении к обычной пастеризации.

Способ активизации, предложенный в Швейцарии, заключается в применении ультрафиолетовых излучений определенной длины волн с целью уничтожения микроорганизмов и спор. Молоко без нагрева, проходя по кварцевым трубкам, подвергается воздействию лучей путем бомбардировки его фотонами, проходящими через кварц. Такая пастеризация молока при контакте его с холодной трубкой имеет преимущество – исключает применение дорогостоящего оборудования и одновременно обеспечивает высокое качество молока.

Стерилизацию по сравнению с пастеризацией проводят при температурах выше 100 ⁰С, но с менее продолжительной выдержкой, поэтому физико-химические свойства молока почти такие же, как при пастеризации. Стерилизация уничтожает почти всю микрофлору молока.

Различают периодическую стерилизацию в таре и непрерывную в потоке с асептическим розливом. Периодическую стерилизацию в таре осуществляют после фасования и герметического укупоривания продукта при 110-120 ⁰С в течение 15-30 мин. Стерилизаторы периодического действия – автоклавы. Продукт в таре загружают в автоклав, нагревают паром, выдерживают определенное время и охлаждают водой или воздухом до 40-50 ⁰С. Такая стерилизация обеспечивает высокую стойкость продукта при хранении даже в неблагоприятных условиях (при 50 ⁰С) в течение 12 мес. и более. Однако этот способ малопроизводителен и вызывает физико-химические изменения молока из-за продолжительного теплового воздействия: молоко приобретает сильно выраженный кипяченый вкус, буровато-кремовую окраску.

Наиболее распространена непрерывная стерилизация с одноступенчатым и двухступенчатым режимами. При стерилизации с одноступенчатым режимом в потоке продукт подвергают кратковременной УВТ - обработке при температуре 130-150 ⁰С в течение нескольких секунд, после чего фасуют в асептических условиях в стерильную тару. Стерилизацию в потоке проводят прямым или косвенным нагревом. Прямой нагрев осуществляют путем смешивания теплоносителя (пара) с продуктом, а косвенный нагрев – через теплопередающую поверхность. При смешивании с паром продукт нагревается практически мгновенно, что позволяет использовать молоко более низкой термоустойчивости. Существенные  недостатки этого способа: низкий коэффициент регенерации теплоты, повышенные требования к качеству нагреваемого пара.

Для стерилизации продукта способом косвенного нагрева применяют трубчатые, пластинчатые, а для вязких продуктов – скребковые теплообменники. Однако при стерилизации в таких теплообменниках быстрее образуется пригар на теплопередающих поверхностях.

Непрерывную стерилизацию с двухступенчатым режимом осуществляют в последовательности: продукт стерилизуют в потоке при 130-150 ⁰С в течение нескольких секунд, а затем, после розлива и укупоривания, вторично стерилизуют в таре при 110-118 ⁰С в течение 15-20 мин. Такой  режим стерилизации предназначен для уничтожения микробов.

Предложен новый способ стерилизации молока - молоко распыляют и в этот момент его нагревают до температуры перегретого пара. Бактерии мгновенно погибают. Затем молоко охлаждают.

Консервирование молока. Молочные консервы – пищевые продукты, получаемые из цельного или обезжиренного натурального молока путем сгущения или сушки, стойкие в хранении.

В зависимости от способа консервирования различают сгущенные (жидкие) и сухие молочные консервы. При консервировании сгущением и внесением сахара получают: сгущенное цельное и обезжиренное молоко с сахаром, сгущенные сливки с сахаром, какао и кофе со сгущенным цельным молоком и сахаром; при консервировании сгущением и высокой температурой получают  сгущенное стерилизованное молоко, сгущенные стерилизованные сливки и др.

При консервировании высушиванием получают: сухое цельное и обезжиренное молоко, сухие сливки, сухие высокожирные сливки (сухое масло), сухие кисломолочные продукты (простокваша, ацидофильное молоко, кефир, ряженка, сметана, молочные пасты, творог), сухие молочные продукты и молочные препараты для детского питания, сухие смеси для мягкого мороженого. Хранят молочные консервы при температуре 10 ⁰С. Гарантийные сроки хранения в зависимости от вида упаковки 8-12 месяцев для сгущенных с сахаром и 3-8 месяцев без сахара.

Для получения сгущенного молока молоко пропускают через центробежный молокоочиститель и охладитель. Затем молоко нормализуется в молокохранильном танке. После нормализации перекачивается насосом в пастеризатор, где подвергается моментальной пастеризации. При непрерывном способе производства сгущенного молока с сахаром из пастеризатора молоко поступает в смесительные ванны, куда подается сахарный сироп. Смесь молока с сахаром при температуре не ниже 80 ⁰С засасывается в вакуум-аппарат, где под вакуумом выпаивается. Сгущенное молоко подается в вакуум-кристаллизаторы, где путем испарения в высоком вакууме охлаждается до 18-20 ⁰С. Охлажденное сгущенное молоко подается в разливочную машину и расфасовывается.

Процесс производства сухого молока вплоть до момента сгущения исходного молока аналогичен процессу производства сгущенного молока. Затем оно высушивается распылительным или барабанным способом и превращается в сухой порошок.

15 Лекция. Переработка и хранение продукции животноводства

Содержание лекции:

- предприятия по обработке и переработке скота. Технологический процесс переработки животных. Методы холодильного консервирования животноводческой продукции.  Способы консервирования мяса.

Цель лекции:

- изучение различных способов и методов переработки и хранения продукции животноводства.

Предприятия по обработке и переработке скота можно условно разделить на три группы:

- бойни и хладобойни.  Хладобойни отличаются от бойни наличием холодильника для кратковременного хранения подмороженного мяса или длительного для замороженного;

- мясоперерабатывающие заводы, желатиновые и клеевые заводы, заводы по производству органопрепаратов, утилизационные заводы по выработке мясокостной муки, технического жира и т.д.;

- мясокомбинаты – предприятия по комплексной переработке скота и всех продуктов убоя.

Основными предприятиями являются мясокомбинаты и мясоперерабатывающие заводы. На мясоперерабатывающих заводах, в отличие от мясокомбинатов, убой скота не производится. Завод работает на привозном сырье и выпускает широкий ассортимент продукции.

Технологический процесс переработки животных состоит из следующих операций: убой, съемка шкур с туш животных, забеловка, извлечение внутренних органов, распиловка туш, зачистка туш, клеймение и взвешивание туш. На линиях первичной переработки устанавливают следующее оборудование: устройства для оглушения скота (боксы), подъемники, устройства для сбора крови, оборудование для съемки шкуры, столы для разборки внутренних органов, пилы для распиловки туш, устройство для мойки, весы. Мясокомбинаты и мясоперерабатывающие предприятия имеют свою электрическую подстанцию и котельную.

Сохранить естественные свойства животноводческой продукции позволяет способ консервирования холодом. К основным методам холодильного консервирования относят охлаждение, замораживание и холодильное хранение. При охлаждении и замораживании подавляется размножение микроорганизмов, резко сокращается скорость ферментативных, физико-химических и биохимических процессов, но не прекращается. Охлаждение продуктов заключается в понижении их температуры до температуры не ниже криоскопической,  которое обеспечивает срок их хранения, как правило, не более нескольких дней.

Замораживание – это процесс полного или частичного превращения в лед содержащейся в продукте влаги при понижении температуры ниже криоскопической. Замороженными считают продукты, в которых примерно 85 % влаги превратилось в лед.

Для замораживания мяса используют камеры и морозильные аппараты. Камеры бывают с естественной и принудительной циркуляцией воздуха, тупиковыми и проходными, периодического и непрерывного действия. Морозильные аппараты бывают воздушными, плиточными и контактными.

Замораживают мясо двухфазным и однофазным способами. Сущность двухфазного способа замораживания - мясо сначала охлаждают до -4 ⁰С, а затем замораживают в морозильных камерах при температуре от -20 до -35 °С (быстрое замораживание) и от -18 до -23 °С (медленное замораживание).

При однофазном способе мясные туши в парном состоянии замораживают в морозильных камерах при температуре от -30 до – 35 °С. Этот способ пригоден для непродолжительного хранения мяса (1 - 3 месяца). Мясо, замороженное однофазным способом, имеет более высокие вкусовые и пищевые  достоинства (органолептические свойства), чем мясо двухфазного способа замораживания. Этот  способ экономически выгодный, так как время замораживания сокращается вдвое и составляет 24-30 ч, меньше потери массы (1,58-2,1 % против 3-4 % при двухфазном способе), сокращаются затраты труда на транспортирование, эффективно используются производственные площади, более высокое качество мяса.

В быстрозамороженном мясе мелкие кристаллы льда равномерно распределены по всей мышечной ткани в межклеточном пространстве и в клетках, не нарушая ее структуру. Мясной сок при размораживании такого мяса быстро поглощается тканями, поэтому потери питательных веществ невелики. Существенный технологический эффект способа быстрого замораживания - моментальное прекращение развития микрофлоры на поверхности туш, в результате чего мясо отличается большей стойкостью при хранении в замороженном виде и после размораживания.

При медленном замораживании в межклеточном пространстве образуются крупные кристаллы льда, разрушающие клетки мышечной ткани. При размораживании товарный вид такого мяса ухудшается и несколько снижается его пищевая ценность, так как вытекает мясной сок, содержащий питательные вещества.

Эффективным является замораживание мяса и субпродуктов в блоках, т.к. при этом сокращаются потери массы, расход холода, достигается экономия холодильных площадей и средств, а также более рациональная организация технологического процесса изготовления мясопродуктов.

 Мясо и мясопродукты замораживают в воздухе, в растворах солей или некоторых органических соединений, в кипящих хладагентах, в контакте с охлаждаемыми металлическими пластинами.

 Замораживание в воздухе - наиболее распространенный и универсальный способ замораживания. Интенсивность замораживания достигается снижением температуры до -35 °С, увеличением скорости воздуха до 4-5 м/с, уменьшением толщины продукта. Замораживание в жидких кипящих средах - применяют для замораживания эндокринно-ферментного сырья, мясопродуктов небольшого размера орошением хладагентов или в парах N₂ и СО₂. Высокая скорость теплоотвода значительно сокращает потери массы в процессе замораживания и обеспечивает наиболее полное сохранение исходного качества продукта.       

Замораживание посредством контакта с охлаждаемыми металлическими плитами обеспечивает сокращение продолжительности процесса по сравнению с замораживанием в воздухе примерно в 1,5 - 2 раза.

Немаловажную роль при хранении мясопродуктов играет влажность среды. Относительная влажность в камерах хранения замороженных продуктов не регулируется искусственно, а устанавливается самопроизвольно в зависимости от условий, особенностей продуктов, действия охлаждающих приборов и наличия теплопритоков. Рекомендуют ОВВ 92-95 %.

Существенное значение имеет стабильность температурного режима в процессе хранения, т.к. колебания температуры способствуют увеличению кристаллов льда и субли­мации влаги. Потери массы при хранении мороженого мяса составляют 0,05-0,3 % в месяц. В настоящее время холод применяют в сочетании с различными физическими и химическими методами консервирования. К физическим методам относят применение вакуумной упаковки, предохраняющей продукт от окислительного действия воздуха и подсыхания поверхностного слоя. При использовании упаковки потери сокращаются в 5-8 раз.

К химическим методам относится применение антибиотиков, антиокислителей, диоксида углерода и озона вместе с холодом. В промышленных масштабах часто применяется озон для подготовки камер хранения к приему продуктов на длительное хранение.

В зимний период допускается хранение замороженного мяса в неотапливаемых помещениях при покрытии штабелей мяса брезентом, парусиной, соломенными матами, с соблюдением ветеринарных и санитарных правил (за исключением южных районов).

Проблема стойкости при хранении мясопродуктов, обладающих высокими потребительскими свойствами, по сей день актуальна. Поэтому дальнейшее совершенствование технологий хранения сырья и готовой продукции является важной задачей отрасли. В настоящее время осваиваются новые способы переработки мяса, производства продуктов и их хранения.

Применением других способов консервирования – посолом, сушкой, копчением, мочением, консервированием с помощью высоких температур (стерилизацией) - из мясного сырья получают пищевую и техническую продукцию. К пищевым мясным продуктам относят следующие группы изделий: копчености, колбасы, полуфабрикаты мясные (рубленные, замороженные, порционные натуральные и др.), консервы мясные,  мясопродукты сублимационной сушки и бульонные кубики, кулинарные мясные изделия. К технической продукции относят: консервированные шкуры, технические жиры, кровяной альбумин, сухие животные корма и др.

Стерилизация – основной метод баночного консервирования пищевых продуктов, в том числе и мяса. Технология приготовления консервов сводится к тому, что подготовленное мясо закладывают в жестяные или стеклянные, герметически закрывающиеся банки, которые подвергают стерилизации при температуре выше 100 ⁰С. Консервы могут храниться без порчи многие годы. Транспортабельность, быстрота приготовления пищи дают баночным консервам целый ряд преимуществ перед другими видами консервирования продуктов. Мясные консервы, несмотря на обработку высокой температурой, сохраняют большинство питательных и биологически активных компонентов.

Сублимационная сушка позволяет уменьшить массу и объем мяса. Сушку проводят в специальных установках – сублиматорах, которые состоят из сушильных камер, холодильной установки для замораживания продукта, вакуумного насоса и конденсатора для удаления паров воды. Продукты не теряют первоначальных органолептических свойств, не меняют форму и структуру, сохраняют ферменты, витамины, экстрактивные вещества. Они могут храниться около года при положительных температурах. Низкое содержание влаги препятствует развитию микроорганизмов. Однако действие отрицательных температур не уничтожает полностью микрофлору, поэтому сублимационной сушке можно подвергать только доброкачественное сырье.

К другим методам консервирования мяса относят ионизирующее и инфракрасное облучение, сверхвысокочастотный нагрев.

Облучение ультрафиолетовыми (УФ) лучами применяется на мясоперерабатывающих предприятиях. Применение УФ-облучения  в сочетании с отрицательными температурами позволяет увеличить сроки хранения в 2-2,5 раза. Для подавления жизнедеятельности микроорганизмов применяют катодные, рентгеновские и радиоактивные гамма-лучи при одновременном воздействии холодом. При использовании УФ- и ионизирующего облучения эффект достигается не только в результате физического воздействия, но и в результате химических изменений в тканях продукта и микробиальных клетках. Однако  ионизирующее облучение находится в стадии эксперимента, т.к. при этом методе возникают нежелательные изменения в продукте.

Сверхвысокочастотный нагрев применяют чаще всего для приготовления пищи в бытовых СВЧ-печах.

16 Лекция. Переработка и хранение продукции птицеводства

Содержание лекции:

- технологический процесс обработки птицы. Продукция птицеводства, ее переработка и хранение.

Цель лекции:

- ознакомление с основными операциями технологического процесса обработки птицы;  переработкой и хранением продукции птицеводства.

Технологический процесс обработки птицы включает следующие операции: прием и навешивание птицы на конвейер; оглушение птицы; убой и обескровливание; ослабление удерживаемости оперения путем обработки горячей водой; удаление оперения; полупотрошение и потрошение тушек; сортировку и маркировку тушек; фасовку тушек; холодильную обработку мяса; транспортировку мяса.

Выпотрошенные тушки птиц направляют на охлаждение, формовку и упаковку.

В зависимости от температуры в толще грудных мышц тушки подразделяют на парное (после убоя), остывшее (не выше 25 ⁰С), охлажденные (от 0 до 4 ⁰С), подмороженные (от -1 до -5 ⁰С ) и мороженые  (не выше -8 ⁰С). По упитанности тушки птицы подразделяют на первую и вторую категории.

Для получения охлажденного мяса тушки птиц выдерживаются в камерах  охлаждения,  где  одновременно  с  понижением температуры   протекают   процессы созревания.  При   благоприятных санитарно-гигиенических условиях переработки здоровой птицы мясо может храниться при температурах от 0 до +2 ⁰С при относительной влажности воздуха 80-85 %  не более 5 суток со дня выработки. У подмороженного мяса срок   хранения увеличивается до 10-15 суток. Мороженое мясо птицы хранят  в холодильниках при относительной влажности воздуха 85-95 %.

Процесс подмораживания и заморозки производят в холодильных аппаратах. Для замораживания тушек птицы применяют также способ замораживания в жидких не кипящих средах - путем их погружения или орошения растворами хлорида натрия, кальция определенной концентрации или смесью воды с пропиленгликолем при температуре не выше -20 °С. Средняя продолжительность замораживания тушек птицы в растворе хлорида кальция при температуре -26 ÷ -30 °С составляет 20-30 мин. Метод позволяет интенсифицировать процесс замораживания, механизировать и автоматизировать процесс холодильной обработки продуктов. При этом практически отсутствует усушка продукта, не ухудшается его товарный вид.

В последние годы большое применение находит глубокая переработка птицы. При этом тушка используется более рационально, наиболее ее ценные части (грудная и бедренная) выделяются на изготовление полуфабрикатов, а менее ценные (спинно-лопаточная, крылья, шея) направляют на механическую обвалку и используют для производства колбасных изделий и фаршевых консервов.

Полуфабрикаты  - сырые мясопродукты, подготовленные к термической обработке,  -  являются  прогрессирующей  областью  производства. Для  производства  полуфабрикатов  используется мясо, полученное  от  здоровой  птицы,  свежее,  без  постороннего  запаха и несвойственного  цвета,  признанное ветеринарно-санитарной экспертизой пригодным    для   получения   этих   мясопродуктов,   соответствующим требованиям ГОСТ. Мясо и субпродукты должны быть правильно обработаны, промыты,   не   иметь  загрязнений,  кровяных  сгустков,  защищены  от измененных тканей, травм, кровоподтеков, без остатков оперения.

В производственных помещениях должен строго соблюдаться температурный режим:  в отделении сырья 0 - +4  ⁰С,  в технологическом отделении не выше +12 ⁰С,  в экспедиции +6 ⁰С; поддерживаться относительная влажность в пределах 75 %.

Полуфабрикаты подразделяются на натуральные, панированные и рубленые. Для каждого полуфабриката используют мясо определенной части тушки.

Натуральные  полуфабрикаты  бывают  порционные (состоят из одного

или  двух  кусочков мяса одинакового размера и массы) и мелкокусковые, которые состоят из нескольких кусочков мяса. К мелкокусковым полуфабрикатам относят куриный набор для бульона, он  состоит из мяса костных кусочков массой 50-1 г (нестандартное мясо по массе, упитанности, обработке и др.), котлеты отбивные и рубленые.

Панированные  полуфабрикаты - кусочки мяса, разрыхленные отбивкой для  придания им нежности, смоченные яичной массой, которые обваливают (панируют)  в  сухарной  муке.

Тушки  кур  разделяют  на  продольные  половинки, а гусей, уток и индеек  -  на четвертинки, которые упаковывают в полиэтиленовые пакеты или пленки.  При полном потрошении тушек птиц готовят наборы из  субпродуктов, в   состав   которых  входят  голова,  ноги,  шея  без  кожи,  крылья, мускулистый желудок и сердце.  Субпродукты должны быть чистыми, хорошо обработанными,  охлажденными  до  0  ÷  +2  ⁰С.

Наборы  из  субпродуктов  упаковывают  в  полиэтиленовые и другие пленки, которые разрешается использовать в пищевой промышленности. В  процессе  переработки  птицы  получают  нестандартное мясо, не отвечающее  требованиям по показателям упитанности, массе, обработке и др. Из такого мяса делают полуфабрикат "набор из мяса птицы". Нестандартное мясо допускается использовать для выработки паштета в  случаях,  когда  возникает  необходимость  его тепловой обработки с целью его предварительного обеззараживания.

Яйцо – питательный продукт высокой ценности, оно содержит все необходимые вещества в оптимальном соотношении, в т.ч. значительное количество минеральных веществ и витаминов.

Яйца, поступающие для хранения и переработки, сортируют с помощью овоскопа. Яйца раскладывают по сортам. Помещение для хранения яиц должно быть чистым, сухим, без посторонних запахов, температура – 8-10 ⁰С (не более 20 и не ниже 0 ⁰С).

Куриные яйца, в зависимости от срока хранения и качества, подразделяются на диетические и столовые. Их в зависимости от массы подразделяют на 3 категории: отборную, первую и вторую. Диетические яйца маркируют красной, а столовое – синей краской. Диетические и отборные яйца упаковывают отдельно по категориям.

Яйца не обладают большой устойчивостью в хранении. Через поры скорлупы испаряется вода, и внутри яйца образуется пространство, заполненное воздухом, которое носит название пуги. С воздухом в яйцо проникают и микробы, вызывающие порчу продукта. Порча яйца возникает также от загрязнения скорлупы, так как грязь и сопутствующие ей микробы проникают внутрь. Небрежное, неаккуратное перекладывание и неосторожная переноска яиц понижают устойчивость в хранении, так как могут вызвать взбалтывание и смешение желтка и белка, что, как правило, ускоряет порчу. При длительном хранении в ненормальных условиях белок разжижается, желток всплывает и пристает к внутренней стороне скорлупы. Обычно в этом месте образуется плесень. Если яйцо долго хранить, то желток смешивается с белком и яйцо приобретает неприятный привкус "лежалости". Яйца плохо переносят резкие повышения или понижения температуры. При резком повышении температуры на наружной поверхности образуется скопление влаги (роса), которая способствует развитию микроорганизмов. При резком понижении температуры влага, выступающая на внутренней поверхности скорлупы, также способствует развитию микроорганизмов.

Для сохранения свежести и доброкачественности яиц необходимо:

- хранить яйца в холодильнике при температуре от 1 до 2°С;

- закладывать на хранение только яйца с чистой скорлупой;

- не закладывать на хранение в холодильник теплые яйца;

- холодные яйца не переносить сразу в очень теплое помещение;

- проверять перед закладкой на хранение целость скорлупы, так как надтреснутые яйца портятся быстрее других;

- не закладывать на хранение битые яйца;

- не помещать яйца рядом с остро-пахнущими продуктами.

Наиболее распространена переработка яиц на яичный порошок, который получается при сушке яиц. Технологический процесс производства сухого яичного порошка состоит из следующих операций: прием и сортировка яиц, удаление возможной микрофлоры с поверхности яиц путем их мойки и дезинфекции, разбивание яиц, разделение на белок и желток, фильтрация яйцемассы, перемешивание, пастеризация и охлаждение яичной массы. Сушка, упаковка яичного порошка, хранение. Для производства яичного порошка берут только доброкачественные яйца. Срок хранения яичного порошка составляет 6 мес. при температуре воздуха до 20 ⁰С и ОВВ 65-70 %; при влажности 60-65 % срок хранения можно увеличить до 2-х лет.

Зарубежные фирмы производят яичный порошок в зависимости от его назначения разного состава: для пекарен, для производства макарон, для производства майонеза и др.

Кроме сухих яичных порошков перерабатывающая промышленность производит мороженые яйцепродукты: яичный меланж, мороженый белок и мороженый желток. При производстве мороженых яйцепродуктов яичную массу готовят так же, как и для выработки сухих яичных продуктов.

При убое птицы получают перопуховое сырье. Из них после переработки производят различные пуховые изделия.

Отходы птицеводства могут использоваться при производстве кормов для животноводства и удобрения.

17 Лекция. Переработка и хранение рыбы

Содержание лекции:

- холодильная обработка рыбы. Способы охлаждения рыбы. Типы морозильных установок.

Цель лекции:

- ознакомление с различными способами охлаждения и замораживания рыбы; типами морозильных установок.

Рыба и морепродукты относятся к скоропортящимся пищевым продуктам. Поэтому для выработки охлажденной и мороженой рыбы, рыбного филе, балычных, кулинарных и других изделий используют как наиболее высококачественное сырье живую рыбу.

На жизнедеятельность микроорганизмов самое неблагоприятное воздействие оказывает льдообразование внутри их клеток. При существующих промышленных способах замораживания рыбного сырья погибает 80-90% микроорганизмов. При последующем хранении мороженой продукции количество жизнеспособных микробов сокращается медленно. Даже после 10-12 месяцев хранения мороженой продукции в ней хорошо сохраняются многие спорообразующие бактерии, которые при попадании в благоприятные условия интенсивно развиваются.

Холодильная (низкотемпературная) обработка рыбы и других видов пищевого сырья включает следующие процессы: охлаждение, подмораживание, замораживание и холодильное хранение.

Охлаждение – понижение температуры продукта от начальной до температуры близкой к криоскопической. Криоскопической называют температуру, при которой вода в тканях пищевого сырья начинает переходить из жидкого состояния в твердое.

Способы охлаждения рыбы классифицируются в зависимости от вида охлаждающей среды: холодной морской водой, охлаждение льдом, льдоводяной смесью, сухим льдом, кипящими хладагентами. В рыбной промышленности наибольшее распространение получило охлаждение холодной морской водой, льдом и льдоводяной смесью. В перспективе возможно распространение способа охлаждения рыбы сухим льдом или кипящими хладагентами. Однако в настоящее время это экономически невыгодно.

Холодная морская вода и льдоводяная смесь преимущественно применяются для охлаждения рыбы на средних и крупных рыболовных судах, реже - на береговых предприятиях и во внутренних водоемах. Лед как охлаждающая среда широко используется на промысле в прибрежной зоне морей, во внутренних водоемах и на береговых предприятиях.

Основной задачей охлаждения рыбы на добывающих и рыбообрабатывающих судах является сохранение ее качества до обработки. Охлаждение рыбы производится в высокопроизводительных механизированных рыбоохладителях (бункерах), установленных на всех современных судах.

Применяются два способа охлаждения в морской воде:  погружением  и орошением. При погружении в холодную морскую воду рыба быстрее и равномернее охлаждается, чем при орошении, однако ее ткани в этом случае обводняются и просаливаются в большей степени.

При охлаждении рыбы льдом нерационально используются трюмы судов, камеры хранения, транспортные средства, производственные помещения. Охлаждение рыбы льдом менее экономично, чем охлаждение ее в холодной морской воде, так как на его производство тратится значительно больше энергии, чем на охлаждение воды. Кроме того, в холодной морской воде рыба охлаждается намного быстрее и до более низкой температуры, чем во льду, что является существенным преимуществом. В неподвижной морской воде рыба охлаждается почти в 3 раза быстрее, а в циркулирующей - в 4-5 раз быстрее, чем в мелкодробленом льду. Благодаря этому способ охлаждения рыбы в холодной морской воде получил широкое распространение, особенно на судах.

Для многих видов рыб наиболее эффективным способом является охлаждение в льдоводяной смеси. В результате того, что на протяжении всего процесса охлаждения поддерживается низкая температура охлаждающей среды, обеспечивается наиболее высокая скорость охлаждения рыбы. Охлаждение рыбы льдосоляной смесью (2-4 % -раствор соли) применяется только при наличии специального разрешения. При таком охлаждении возможно подмораживание рыбы,  она быстро портится в результате воздействия рассола, образующегося при таянии льда.

Подмораживание - это охлаждение рыбного сырья до температуры ниже криоскопической, но не ниже минус 3 ^оС. Этот метод применяется в тех случаях, когда требуется сохранять продукты более продолжительное время, чем охлажденные, и менее чем замороженные. Подмороженные продукты по своему качеству мало чем от­личаются от охлажденных, но их производство, хранение, пе­ревозка и реализация позволяют увеличить сроки хранения. Продолжительность хранения рыбы в подмороженном  состоянии в 2-2,5 раза больше чем охлажденных, это создает возможности транспортировки их на дальние рас­стояния без снижения качества и товарного вида.

Продукты, находящиеся в подмороженном состоянии, могут складироваться в штабеля при хранении и транспортировке, что повышает рентабельность холодильного транспорта и  использования пло­щади холодильных камер. При хранении и транспортировке подмороженной рыбы отпадает необходимость использования льда, вследствие чего почти в 2 раза повышается эффективность использования транспорта, а также холодильных предприятий.

Подмораживание рыбы желательно осуществлять сразу после вылова,     т. е. непосредственно на судах, оборудованных соответст­вующим холодильным оборудованием. Продол­жительность процесса зависит от параметров охлаждающей среды и от размеров рыб.

Замораживание – это технологический процесс, при котором температура пищевого сырья искусственно понижается до температуры намного ниже криоскопической с последующим хранением сырья при низких отрицательных температурах. Рыбу замораживают в разделанном или в неразделанном виде,  поштучно, россыпью или блоками. Разделывание рыбы на промысле создает условия для безотходной технологии, т.к. из отходов вырабатываются кормовые и техни­ческие продукты. Замораживать и транспортировать разделан­ную рыбу экономически выгодно по сравнению с целой рыбой. Разделывание также позволяет придать рыбе более привлекательный товарный вид. На судах рыбу замораживают в основном блоками.

Способы замораживания рыбных продуктов подразделяются в соответствии с источником получения холода, видом охлаждающей среды, характером теплообмена между продуктом и хладагентом. По источнику получения холода они подразделяются на замораживание естественным и искусственным холодом. Замораживание естественным холодом пищевого сырья и продуктов применяется в зимний период в районах с суровым климатом. По виду охлаждающей среды способы замораживания подразделяются на замораживание воздушное, в контакте с металлическими поверхностями, жидкостное, льдосолевое, в кипящих хладагентах.

По характеру теплообмена между продуктом и холодильным агентом способы замораживания делятся на замораживание в воздухе как промежуточном теплоносителе (контактное или бесконтактное); в жидкости как промежуточном теплоносителе (контактное или бесконтактное); в кипящем хладагенте (контактное или бесконтактное). При контактном замораживании продукт непосредственно соприкасается с охлаждающей средой, при бесконтактном – имеется какая-либо перегородка между продуктом и охлаждающей средой.

Морозильные установки  подразделяются на следующие основные типы: с интенсивным движением воздуха; многоплиточные; контактные, в которых продукты замораживают при непосредственном контакте с жидким хладоносителем или холодильным агентом.

Основными критериями при оценке способов замораживания являются качество получаемой продукции, техническое совершенство и экономичность. Существующие способы заморажи­вания наряду с достоинствами имеют некоторые недостатки.

Интенсивное замораживание продукта в воздухе позволяет получать продукт высокого качества, но при этом значителен расход холода, велики его потери в окружающую среду. При замораживании в потоке холодного воздуха водяной пар от  продуктов осаждается на поверхности приборов охлаждения в виде инея, что ухудшает теплообмен между воздухом и охлаждающей средой в батареях или воздухоохладителях.

В условиях промысла рыбу в основном замораживают в воздушных или плиточных морозильных аппаратах. Рыб тунцового промысла замораживают в жидкостных морозильных аппаратах.

В процессе замораживания необходимо контролировать температурный режим в морозильном аппарате.

Замораживание в плиточных аппаратах экономически более выгодно, чем воздушное, но происходит примерзание продукта к охлаждающим плитам. Поэтому продукт необходимо предварительно обертывать полимерной пленкой или специальной бумагой, что приводит к дополнительным затратам упаковочных материалов и труда.

Многоплиточные морозильные аппараты бывают мембранными, горизонтальноплиточными, вертикальноплиточными, роторными и различаются расположением блоков продукта, способом его загрузки.

В жидких средах продукт замораживается быстро. Этот способ замораживания требует расхода электроэнергии на 20-30 % меньше по сравнению с воздушным способом. При замораживании продуктов в жидких хладоносителях в качестве теплоотводящей среды применяют в основном водные растворы солей. Замораживание продукта без упаковки в растворе поваренной соли наряду с такими преимуществами как ускорение процесса замораживания и отсутствие усушки имеет и недостатки: проникновение соли в продукт, изменение цвета и ухудшение товарного вида, переход экстрактивных веществ в рассол. В качестве теплоотводящей среды используют также жидкие азот и диоксид углерода.

Контактное замораживание в кипящих хладагентах (жидком азоте) характеризуется большой скоростью процесса, простотой технологии и обслуживания технологического оборудования, высоким качеством замороженной продукции, возможностью организации непрерывного производства, а также не требует больших площадей. Однако эта охлаждающая среда экономически выгодна при замораживании пищевых продуктов высокой стоимости, небольших размеров и малой толщины, т.к. на продуктах большой толщины появляются механические повреждения из-за больших температурных перепадов по объему продукта.

18 Лекция. Переработка и хранение рыбы (продолжение)

 

Содержание лекции:

- способы увеличения сроков хранения рыбы.

Цель лекции:

- ознакомление с разными способами увеличения сроков хранения рыбы.

 

Способы увеличения сроков хранения охлажденной рыбы в основном основаны на подавлении жизнедеятельности микроорганизмов. Охлажденная рыба сохраняется тем дольше, чем раньше началось ее охлаждение. Сроки хранения охлажденной рыбы увеличиваются до 10-12 суток с понижением температуры.

Сроки хранения охлажденной рыбы можно увеличить на 3-5 суток путем применения антисептиков (сорбат калия).

Применение озонированной воды для промывки филе и рыбы позволяет удлинить срок их хранения в охлажденном виде на 33-50 %. Экономически целесообразно использование озонированного льда для хранения охлажденных филе и рыбы в торговой сети.

Использование УФ-облучения в сочетании с низкими температурами позволяет продлить время хранения рыбы в 2-2,5 раза.

Увеличить сроки хранения охлажденной рыбы можно при использовании сравнительно невысоких доз ионизирующей радиации (радуризации), не вызывающих изменений в органолептических показателях продукта. Облучение дозами 3-5 кГр с охлаждением полностью исключает возможность развития в радуризованных продуктах патогенных и токсигенных микроорганизмов. Сроки хранения охлажденной рыбы, обработанных α, β, γ-лучами, увеличиваются на 20-25 суток по сравнению с необлученными.

Увеличить сроки хранения охлажденной рыбы можно также путем применения камер с пониженным давлением. Микроорганизмы при пониженном давлении хуже развиваются, и создаются благоприятные условия для довольно длительного сохранения качеств охлажденной рыбы.

Сроки сохранения качества мороженой рыбы увеличиваются при понижении температуры его хранения. Например, треска глазированная при температурах -12, -18 и -30 ⁰С сохраняется соответственно 3, 6 и 9 мес.

Одним из путей увеличения сроков хранения и качества мороженой рыбы является ее упаковывание в паро- и газонепроницаемые полимерные материалы, целлофановые пленки, пленки из полиэтилена высокого и низкого давления, полипропилена, полиамидов, поливинилиденхлорида и поливинилхлорида. Применение пленок не оказывает определяющего влияния на состав и количество микроорганизмов, но является важным фактором сохранения цвета и товарных характеристик рыбы.

В настоящее время быстроразвивающимся направлением в технологии холодильной обработки является хранение фасованной рыбы под вакуумом. Продолжительность замораживания при вакуумном запаковывании в пленки увеличивается на 8-12 % по сравнению с неупакованной продукцией, однако это компенсируется значительным увеличением сроков сохранения ее качества.

Представляет интерес упаковывание мороженой рыбы по методу край-о-вэк (вторая кожа). Продукт, упакованный в перфорированную сарановую пленку, помещается в камеру с горячим воздухом или паром на 5-10 с. При нагревании пленка сокращается в размерах, отверстия заплавляются и на продукте образуется «вторая кожа». Сарановая пленка обладает низкой газопроницаемостью и поэтому хорошо защищает мороженую продукцию от воздействия кислорода воздуха.

Применение защитных пленок в качестве упаковок позволяет значительно снизить усушку продуктов при их замораживании и холодильном хранении.

Продолжительность хранения мороженой рыбы с использованием антиокислителей  (аскорбиновая и изоаскорбиновая кислоты, их натриевые и калиевые соли, коптильная жидкость, бутилоситолуол) увеличивается на 1-3 месяца по сравнению с продолжительностью хранения продукции без антиокислителей.

Развитию гнилостных бактерий препятствует концентрированный соляной раствор.  На этом принципе основан способ консервирования, который называется  посолом. Консервирование посолом  заключается в том, что в тканях рыбы создается высокая концентрация поваренной соли.  Чем выше концентрация соли, тем надежнее законсервирована рыба. Посол не является радикальным методом консервирования в отличие от замораживания, поэтому хранение  соленой рыбы происходит при температуре не выше 0 ⁰С.

Существуют разнообразные методы посола, которые зависят от классификационных признаков: введения соли; температуры, при которой протекает процесс; продолжительности процесса; вида используемого для посола оборудования. 

Удаление из продукта всей содержащейся в нем влаги обеспечивает неограниченный срок хранения. Рыбу по степени обезвоживания делят на сушеную, вяленую и провесную.

В зависимости от технических средств, применяемых в процессе, сушка разделяется на искусственную и естественную. Искусственная сушка проводится в специальных коптильных аппаратах при строго заданных условиях, а естественная осуществляется на открытом воздухе или в помещениях, где условия определяются состоянием естественного воздуха. Основной средой является воздух, но сушку можно проводить и в других газовых средах – азот, углекислота, другие инертные газы. Сушку производят горячим, холодным и сублимационным способами.

Вяление проводят в естественных и искусственных условиях. В искусственных условиях применяют сушильно-провялочные устройства, представляющие собой туннель, которая состоит из нескольких зон по которым перемещаются тележки с развешанной на них рыбой.  В туннель подают сухой воздух, параметры которого поддерживают кондиционером. Готовая продукция в упаковочной  таре различного вида хранится при температуре 10 ⁰С и относительной влажности 75 %.

Энергетические затраты на сушку велики. Эффективность энергозатрат можно повысить, если нагревать воздух не паром, а горячей водой теплоцентрали.

Копчение рыбы проводят в коптильных устройствах непрерывного и периодического действия. Устройства непрерывного действия имеют высокую производительность, полностью механизированы, управление ими автоматизировано. Они рассчитаны на обработку большого количества одного вида рыбы строго ограниченного размера. Такие условия ограничивают применение подобных устройств.  Установки периодического действия требуют частично ручного труда, поэтому имеют меньшую производительность, чем  непрерывные. Но они не зависят от  вида рыбы и поэтому можно разнообразить ассортимент в зависимости от спроса или изменения вида поступающего сырья. К непрерывно действующим установкам относят туннельные, роторные, щелевые. К периодическим – башенные, карусельные, центробежные, камерные. Все типы установок являются универсальными, так как могут быть применены для копчения и вяления. Перспективной является технология электрокопчения, принцип которой заключается в том, что частички продуктов пиролиза приобретают заряд в электрическом поле и устремляются к противоположно заряженному электроду, на котором размещена рыба, и дымовые частицы оседают на ней.

Упакованная копченая продукция хранится при температуре 0 ÷ -5 ⁰С в течение 2 мес.  Пониженная температура и ограниченный срок объясняются тем, что продукты пиролиза относительно легко улетучиваются с поверхности рыбы, и продукт теряет специфические гастрономические свойства и не может называться копченным.

Рыбными консервами называют продукцию, упакованную в герметичную тару и нагретую до температуры, при которой погибают все виды микрофлоры. Такой способ консервирования позволяет хранить продукцию в любых условиях от 6 мес. до 2,5 лет. Для производства консервов используют свежее, охлажденное и мороженое сырье.

Заводы по производству рыбных консервов  по сравнению с другими предприятиями рыбной промышленности наиболее механизированы, производительность труда на них выше, могут производить продукцию из нерыбного сырья (моллюски, водоросли и др.). К недостаткам производства консервов относятся относительно высокая энергоемкость и расходы на изготовление тары.

19 Лекция. Производство комбикормов  и их хранение

Содержание лекции:

- виды комбикормов. Технологический процесс производства комбикормов. Хранение комбикормов.

Цель лекции:

- ознакомление с видами комбикормов;  операциями технологического процесса производства комбикормов;  особенностями хранения комбикормов.

Наукой о кормлении сельскохозяйственных животных, птиц и рыб установлено, что только при наличии полноценных в кормовом отношении рационов возможно с минимальными затратами корма и в более короткие сроки получать максимальные количества товарной продукции (молока, мяса, яиц и т.д.) высокого качества. Поэтому современное животноводство базируется на использовании специально подготовленных кормов, или, сокращенно, комбикормов.

Комбикорма приготавливают для кормления сельскохозяйственных животных всех видов и возрастов (молочных коров, телят, откормочного скота, кур-несушек, ремонтных цыплят и молодняка, цыплят-бройлеров и т.д.).

Комбикорма - сложные однородные смеси очищенных и измельченных до необходимой крупности различных кормовых средств и микродобавок, вырабатываемые по научно обоснованным рецептам и обеспечивающие более полноценное кормление животных. Достоинство производства комбикормов состоит также в том, что рационально используются  продукты-отходы различных отраслей пищевой, мукомольно-крупяной, мясомолочной и рыбоперерабатывающей промышленности.

Комбикорма производят на комбикормовых предприятиях (заводах и цехах). Заводы строят главным образом в поселках вблизи животноводческих комплексов или около железнодорожных станций, чтобы продукцию удобнее было реализовывать в ближайшие животноводческие хозяйства. Кормоцехи размещают обычно непосредственно при животноводческих фермах, что позволяет резко сократить объем транспортных работ на кормораздаче.

Комбикормовые предприятия вырабатывают следующую продукцию: кормовые смеси, комбикорма-концентраты, полнорационные комбикорма, белково-витаминно-минеральные добавки (БВМД), премиксы, карбамидный концентрат и др.

Кормовые смеси  - однородный продукт, состоящий в основном из грубых (сено, солома, мякина, стержни початков кукурузы, сухой жом и др.) и концентрированных кормов, используемых в кормлении взрослых жвачных животных. Они не содержат полного набора питательных веществ, но эти смеси представляют большую ценность, чем отдельно скармливаемые компоненты. Усвояемость их повышена в результате измельчения сырья до  крупности, наиболее приемлемой для данного вида и группы животных. Комбикорма-концентраты с повышенным содержанием протеина, минеральных веществ и микродобавок скармливают в добавление к зерновым, сочным или грубым кормам для обеспечения биологически полноценного кормления животных и птицы. Они составляют основную часть вырабатываемых в настоящее время комбикормов. Полнорационные комбикорма состоят из всех необходимых для организма животных и птицы питательных и стимулирующих физиологическую деятельность веществ без добавления в рацион других видов кормов. Белково-витаминно-минеральные добавки (БВМД) - однородная смесь измельченных высокобелковых и минеральных кормовых средств и микродобавок,  приготовленная по научно обоснованным рецептам и вводимая в комбикорма для повышения кормовой ценности. Премиксы - однородная высокодисперсная смесь биологически активных веществ (витаминов, антибиотиков, микроэлементов и т.п.) и наполнителя (например, мелкие отруби), вводят в комбикорма до 1 %. Карбамидный концентрат применяют только в составе комбикормов для взрослых жвачных животных и в строго ограниченных дозах. 

Комбикорма выпускают в рассыпном (мучнистом), гранулированном и брикетированном виде.

Все комбикорма вырабатывают на заводах по утвержденным рецептам с учетом следующих факторов: вида животного (птицы или рыбы); возраста животного, назначения его (по виду использования); соблюдения норм введения компонентов, предусмотренных рецептами, и полного соблюдения ограничений введения в комбикорма компонентов, содержащих ядовитые вещества, а также веществ, раздражающих пищеварительные органы животных.

Основой всякого комбикорма являются зерно и семена различных культур - кукурузы, ячменя, овса, пшеницы, проса, сорго, зернобобовых и отруби пшеничные. К ним, в зависимости от рецепта,  добавляют жмыхи, шроты, корма животного происхождения (муку костную, кровяную, мясную, рыбную и др.), кормовые дрожжи, минеральные корма (мел, ракушка) и т.д.

На принципиальной схеме производства комбикормов на заводе показаны основные этапы технологического процесса: от хранения сырья до получения готовой продукции (см. рисунок 23). Пооперационная технология приготовления комбикормов состоит из значительного числа отдельных операций, выполняемых в поточных линиях параллельно или последовательно.  При этом, как правило, числу основных компонентов соответствует и набор поточных линий. Чем сложнее состав комбикормов, тем более многооперационее технологический процесс и большее число поточных линий должно участвовать в его осуществлении. Число, структуру и производительность поточных линий определяют конкретная технологическая схема приготовления комбикормов, номенклатура, объем и физико-механические параметры сырья, программа работ и ассортимент комбикормов, а также производительность применяемых машин и оборудования.

1 - хранение сырья; 2 – очистка, шелушение, измельчение сырья; 3 – дозирование; 4 – смешивание; 5 – мелассирование; 6 – брикетирование; 7 – гранулирование; 8 –хранение комбикормов. I – сено; II – зерно;  III – отруби;  IV- мел, соль;  V – меласса, жир;  VI – рассыпные комбикорма;  VII – рассыпные мелассированные;  VIII – гранулированные;  IX – брикетированные комбикорма.

Рисунок 23 – Схема производства комбикормов

Основными специализированными поточными технологическими линиями являются: подготовка зернового сырья, мучнистого сырья и кормовых отходов, шелушение пленчатых культур, подготовка минерального сырья, измельчение грубых кормов, подготовка жидких компонентов и обогатительных смесей (премиксов), дозирование и смешивание компонентов, гранулирование и брикетирование комбикормов.

Для приготовления комбикормов с большим содержанием компонентов и довольно точным их весовым (или объемным) соотношением, особенно БВМД и микроэлементов, должна быть хорошо отработана и налажена система автоматического управления и контроля технологических процессов комбикормового предприятия. Для этого необходимо как можно шире применять средства автоматики с использованием электронной аппаратуры.

Наиболее проста технология кормовых рассыпных смесей. Компоненты, каждый отдельно, очищают от примесей, шелушат и измельчают на молотковых дробилках до необходимой крупности. Подготовленные компоненты отмеривают в нужных дозах и смешивают на шнековых аппаратах-смесителях. Полученный продукт укладывают в мешки или хранят в рассыпном виде.

Производство брикетированных комбикормов сложнее. Такие комбикорма вырабатывают для жвачных животных. Смесь измельченных компонентов перемещают в специальный смеситель, где смешивают с дозированной в необходимом количестве мелассой (кормовая патока из отходов свеклосахарного производства), поступающей в распыленном состоянии. Образующуюся хорошо перемешанную массу передают в прессы для брикетирования.

Гранулированные комбикорма выпускают в основном в виде полнорационных. Гранулирование позволяет получать высокопродуктивные корма, улучшать их вкусовые качества, делать их более удобными для хранения и транспортирования, а также предотвращать потери. В гранулах лучше сохраняется сбалансированность комбикормов, особенно в отношении витаминов, микроэлементов и других биологически активных веществ. Особую роль они играют в кормлении птицы, рыбы, пушных зверей. Гранулы представляют собой небольшие цилиндры определенного диаметра и высоты, получаемые прессованием массы подготовленного продукта.

Комбикормовые заводы относят к пожаро- и взрывоопасным производствам. Многочисленные процессы измельчения органического сырья при неправильной работе машин могут приводить к накоплению в воздухе значительного количества пыли, способной легко воспламеняться и взрываться. Оборудование заводов должно исключать выделение пыли в окружающее пространство, а содержание пыли в воздухе производственных помещений не должно превышать установленных санитарных норм.

Комбикорма – более сложные и трудные объекты хранения, чем зерно, мука и крупа. Объясняется это большим числом компонентов, входящих в их состав, и различными физическими, химическими и биологическими свойствами каждого компонента. В применении к комбикормам термин «критическая влажность» характеризует возможность активного развития микроорганизмов. Устойчивость комбикормов при хранении во многом зависит от качества и количества компонентов. Обладая гигроскопическими свойствами, комбикорма существенно изменяют свою влажность. Особенно быстро это происходит в рассыпных кормах.

Наибольшее влияние на сохранность комбикормов оказывает температура окружающей среды. Огромное значение температуры объясняется тем, что основной причиной понижения качества и порчи всех комбикормов является активное развитие микрофлоры (бактерии, плесневые грибы) и вредителей хлебных запасов (клещи и насекомые). При наличии достаточного количества влаги (на уровне критической и более) и положительных температурах (10-20 ⁰С и выше) плесени быстро развиваются, выделяют много тепла и служат основной причиной самосогревания. Единственный фактор, ограничивающий развитие микрофлоры и вредителей, окислительных процессов в комбикормах, - пониженная температура. Хранение при пониженной температуре (ниже 10 ⁰С) и при влажности ниже критической значительно увеличивает срок хранения комбикормов.

Хранят комбикорма насыпью или в таре в сухих складах (относительная влажность воздуха 70-75 %) или кратковременно в силосах.

Для хранения сырья и готовой комбикормовой продукции применяют склады следующих типов: ангарные, башенные, бункерные и специальные. Ангарные склады используют для хранения сырья и готовой продукции, которые можно размещать россыпью или в таре (обычно в мешках). В этих складах погрузочно-разгрузочные работы можно выполнять вручную или с использованием стационарных и мобильных средств механизации. Башенные склады применяют для хранения сырья и готовой продукции россыпью. В них используется вся их емкость и высок уровень механизации погрузочно-разгрузочных работ. Однако эти складские сооружения довольно дороги по капиталоемкости как строительные объекты. Бункерные склады применяют в основном как емкости для размещения запасов сырья и готовой продукции на 2-3 дня. Бункера, как правило, выполняют из металла и оборудуют стационарными средствами механизации. Специальные склады предназначены для хранения жидких компонентов, а также для кукурузы в початках. В состав таких складов входят приемный резервуар, насосная станция и система трубопроводов.

Новый способ консервирования комбикормов – хранение в атмосфере азота, диоксида углерода, окиси углерода. Бескислородная среда значительно сокращает потери каротина и тормозит окислительные процессы.

20 Лекция. Ресурсосберегающая технология переработки плодов и овощей и экономическая эффективность хранения плодов и овощей

Содержание лекции:

- понятия о ресурсосберегающей, безотходной и малоотходной технологиях переработки плодов и овощей. Приоритетные направления переработки плодоовощных продуктов.

Цель лекции:

- ознакомиться с современными высокоэффективными направлениями переработки плодоовощных продуктов.

Развитие современного агропромышленного хозяйства наряду с получением высоких урожаев ставит проблему продолжительного хранения, качественной и высокоэффективной переработки сельхозпродуктов.

Экономическая целесообразность производства тех или иных видов продукции в сельских хозяйствах определяется наличием перерабатывающих предприятий в данной местности, сырьевой зоной, специализацией хозяйств, рациональным использованием сырья и материалов. Организация хранения и переработки плодов и овощей на местах важна и в том плане, что она исключает отвлечение большого количества людей  и автотранспорта на доставку продукции во время уборки в места потребления.

Для дальнейшего совершенствования переработки плодов и овощей на местах и повышения эффективности мешает устаревшее, малопроизводительное оборудование. Поэтому необходимо применять современное оборудование для небольших перерабатывающих заводов, комплектные  установки и технологические линии по переработке плодов и овощей в сельских организациях. Используемые в настоящее время морозильные установки более эффективны, чем их предшественники, но, тем не менее, технический уровень производств нельзя признать удовлетворительным. Лишь небольшой процент активной части производственных фондов предприятий соответствуют мировому уровню, остальные подлежат модернизации или замене.

Под ресурсосберегающей технологией переработки плодов и овощей подразумевают комплекс мероприятий, обеспечивающих рациональное использование сырья, материалов, топлива, энергии. Сюда входят: малоотходная и безотходная технологии; внедрение современного оборудования, уменьшающего расход энергии и топлива и повышающего производительность труда.  Но при этом необходимо получать продукцию высокого качества.

Безотходная  технология переработки овощей и плодов – это принцип организации технологического производства, при котором не наносится ущерб окружающей среде и обеспечивается рациональное и комплексное использование всех компонентов сырья, следовательно, повышается экономическая эффективность данной отрасли.

Малоотходная технология,  по сравнению с безотходной технологией, которая обеспечивает безвредное производство с полной утилизацией или захоронением отходов; водооборотом; рекультивацией отвалов и др., лишь решает задачу комплексного использования сырья и необратимых изменений в окружающей природной среде. Малоотходная технология подразумевает создание и внедрение на предприятиях процессов получения дополнительной продукции из отходов, разработку водооборотных циклов на базе локальной очистки сточных вод, разработку процессов переработки производства во вторичные материальные ресурсы. Один из видов малоотходной технологии – бессточная система промышленного использования воды, при которой большая ее часть находится в водооборотном цикле при небольшой подпитке свежей водой.

Если плоды и овощи перерабатывают без отходов за счет резкого увеличения затрат энергии и материалов, то такая технология не будет ресурсосберегающей и не всегда она оправдывается экономически.

При переработке плодов и овощей в зависимости от вида сырья, применяемой технологии и выпускаемой продукции отходы могут составлять до 50 %. Они образуются при очистке, резке, протирании, прессовании других технологических операциях. Поэтому первый путь рационального использования – сокращение отходов. Однако полностью сократить их невозможно. При переработке плодов и овощей неизбежны отходы в виде кожицы, семян, семенного гнезда, косточек, выжимок, отстоев соков и др. они содержат ценные питательные и экстрактивные вещества – сахара, красящие, белковые и пектиновые вещества, органические кислоты, витамины и др. Следовательно, второй путь повышения эффективности использования плодоовощного сырья – выработка из отходов продуктов и материалов, необходимых в народном хозяйстве. Получение продуктов из отходов имеет и определенное социальное значение. Например, при переработке мандаринов с комплексным использованием сырья, кроме основных видов продукции (варенье, джем, цукаты), из отходов можно получать настойки, витамин Р, эфирное масло и др. Все плодоовощные отходы должны утилизироваться для получения желирующего концентрата или порошка (пектиновых веществ). Плодовые косточки и семена также подлежат утилизации.

Способы переработки фруктов, овощей, плодов, ягод и картофеля разнообразны. Однако хранение плодоовощной продукции в свежем виде и быстрое замораживание фруктов и овощей являются сегодня двумя наиболее приоритетными направлениями в развитии современного  агропромышленного хозяйства. Только при использовании этих способов переработки плодоовощная продукция сохраняет в полной мере все свои полезные и органолептические свойства.

В связи с этим одной из наиболее важных задач является задача разработки новых технологий хранения и переработки урожая, при которых потери урожая были бы сведены к минимуму. При этом внешний вид и полезные свойства продуктов, находящихся на длительном хранении, сохранялись бы в естественном и неизменном виде на протяжении всего срока хранения.

Вторым приоритетным направлением переработки (консервирования) плодоовощных продуктов, основанным на обезвоживании тканей плодов и овощей путем преобразования влаги, которая содержится в них, в лед, является способ быстрого замораживания плодоовощной продукции, или так называемое шоковое замораживание. При замораживании происходит почти полное прекращение деятельности микроорганизмов, большинство из которых гибнет. Это наиболее эффективный способ консервирования плодоовощной продукции.

Быстрозамороженные продукты, полуфабрикаты и готовые блюда пользуются популярностью во всем мире.  Их потребление в таких странах, как Великобритания, Дания, Финляндия, Франция, Германия, Швеция, Швейцария, США и Япония составляет от 40 до 100 кг в год на человека. Причем ежегодно производство в этих странах увеличивается на 5-7 %.  В мировой практике ассортимент продуктов, которые консервируются с помощью способа быстрого замораживания, чрезвычайно широк.

По сравнению с традиционным способом замораживания на стеллажах в холодильных камерах преимущества применения быстрозамораживающих аппаратов: уменьшаются потери продукта в 2-3 раза; сокращается время замораживания в 3-10 раз; сокращаются производственные площади в 1,5-2 раза; сокращается производственный персонал на 25-30 %; сокращается срок окупаемости на 15-20 %; лучше сохраняется структура тканей свежего продукта, чем при других способах консервирования,

Отсутствие любой термической и химической обработки и вследствие этого неизменность типов белков делают быстрое замораживание способом, который абсолютно не ухудшает экологическую чистоту и биохимию продукта.

За счет скорости замораживания сокращаются и периоды активности бактериологической среды. Бактерии разных типов имеют разные (в том числе и ниже 0 °С) температурные зоны жизнедеятельности. При медленном замораживании в продукте появляются и остаются следы жизнедеятельности каждого из этих типов бактерий. При шоковой заморозке ряд типов бактерий не успевает развиться.

Потери массы продукта, которые образуются в результате испарения жидкости (усыхание) при заморозке, представляют в обычном режиме до 5-10 %. Форсированный режим заморозки сокращает потери массы до 0,8 %, что также дает значительный экономический эффект.

Из-за предотвращения усыхания при быстрой заморозке ароматические и питательные вещества не успевают выйти из продукта, что сохраняет его качество. Пищевая ценность и вкусовые качества остаются неизменными.

Срок хранения быстрозамороженных продуктов выше, чем продуктов, замороженных в обычных камерах. Быстрозамороженные продукты лучше сохраняют свои качества при продолжительном хранении, чем свежие. Таким образом, технология шоковой заморозки обеспечивает сохранение качеств свежего продукта и делает это лучше чем при других способах заготовки и хранения.

Для долгосрочного хранения продуктов, на протяжении нескольких месяцев, необходимо продукты довольно быстро заморозить до температуры ниже -30 °C и длительное время сохранять при температуре около -21°С.

Для изготовления быстрозамороженных продуктов, полуфабрикатов и готовых блюд применяются следующие типы быстрозамораживающих аппаратов:

1) флюидизационные, предназначенные для замораживания мелкоштучного или измельченного плодоовощного сырья: плодов (слива, персик, абрикос), ягод (земляника, смородина, клюква, черника), овощных рагу и суповых смесей (свекла, морковь, кабачки, сладкий перец, капуста), картофеля фри. Возможно замораживание грибов (целиком или кусочками), а также мелкой рыбы и креветок. Этот класс аппаратов обеспечивает высочайшую (среди воздушных) скорость заморозки, минимальную усушку и сохраняет высокое качество продуктов. После замораживания продукт сохраняет исходную рассыпчатую структуру и прекрасно фасуется.

2) Конвейерные - предназначены для заморозки мясных, рыбных, молочных, мучных полуфабрикатов и готовых блюд. Возможно также замораживание продуктов растительной группы: грибов, земляники, персиков, абрикосов.

3) Люлечные - для замораживания фасованных полуфабрикатов из птицы, мяса и рыбы: биточков, котлет, бифштексов, гамбургеров, сосисок (в том числе в вакуумной упаковке), кондитерских изделий, а также различных гарниров и готовых вторых блюд.

4) Спиральные - предназначены для замораживания порционных блюд из мяса, рыбы, плодов, овощей, а также полуфабрикатов в панировке.

На экономическую эффективность хранения плодов и овощей влияют: объем  хранящейся продукции, ее качество и сортовой состав; тип хранилищ и степень использования их объема; технология, режим и продолжительность хранения плодов; вид тары и упаковки; уровень механизации работ и производительность труда.

Чем дольше хранятся овощи и плоды, тем больше естественная убыль массы и ненормированные потери.

В каждом хранилище или камере холодильника выбирают свои режимы вентилирования и охлаждения продукции, зависящие от типа проекта, качества строительных работ и др. Например, в камере могут быть участки с недостаточной циркуляцией воздуха из-за неправильно  отрегулированного вентилятора или недостаточной его мощности, возможны зоны конденсации влаги на отдельных участках потолка в результате нарушения теплоизоляции и т.д. Постоянные наблюдения за температурой, относительной влажностью воздуха, составом газовой среды (в холодильниках с РГС), анализ сохранимости плодов и овощей различных сортов, убранных с конкретных полей и садов, а также организация подготовки хранилищ и холодильников к приему урожая, хранению и реализации продукции дадут возможность выявить существующие недостатки и совершенствовать технологию хранения плодов и овощей.

Учеными РФ предложена энергосберегающая безотходная технология для крупных фермерских хозяйств. Комплекс «открытый грунт – животноводческая ферма – защищенный грунт» имеет замкнутый цикл. В открытом грунте выращивают сельскохозяйственные культуры, которые используются в качестве корма в животноводческих и птицеводческих предприятиях. В биогазовых установках из навоза и помета получают биогаз, который используют для обогрева теплиц. Навоз и помет используется в качестве удобрения в теплицах, а также для разведения вермикультур (червей). Черви превращают навоз и помет в биогумус – ценное органическое удобрение для открытого грунта. Биомассу червей, содержащую почти все аминокислоты, протеин, липиды и др. можно использовать в качестве добавки в корм животных.

Специалистами МСХА им. К.А.Тимирязева (Россия) предложена замкнутая гидропонная система  для совместного выращивания карпа, томатов и огурцов. Рыба потребляет корм из автокормушки, а растения очищают циркулирующую воду, проходящую через их корневую систему. При этом уровень авторегуляции загрязнения и очистки воды настолько совершенен, что в воде обнаруживаются только следы нитратов.

Животноводческие и птицеводческие предприятия являются источниками загрязнения окружающей среды, поэтому необходим учет и регламентация их вредных выбросов в окружающую среду.

Система навозоудаления должна быть надежно изолирована от грунтовых вод. Выделяемые животными тепло, влага и углекислый газ применять в пристенных теплицах, что предотвратит их выброс в атмосферу и будет использован в фотосинтезе растениями.

Существенная экономия тепла достигается в результате объединения коровника и теплицы. При этом в теплицу подается не холодный наружный воздух, а из коровника температурой около 10 ⁰ С. Затраты энергии снижаются еще и потому, что пристенная теплица представляет собой эффективный аккумулятор солнечной энергии. Опыт эксплуатации подобных теплиц показал, что без дополнительных затрат в весенне-осенний период можно повысить температуру воздуха в теплице на 10 ⁰С, зимой на 5-8 ⁰С.

При объединении коровника с теплицей и биореактором повышается экологическая безопасность фермы, достигается экономия энергоресурсов и, следовательно, снижаются энергоемкость и себестоимость продукции.

Список литературы

1. Поморцева Т.И.  Технология хранения и переработки плодоовощной продукции. - Москва, 2001.

2. Шувариков А.С., Лисенков А.А. Технология хранения, переработки и стандартизация продукции животноводства. - МСХА, 2009. - 606 с.

3. Трисвятский Л. А. и др.  Хранение  и  технология  сельскохозяйственных продуктов. -М.: Агропромиздат, 1991.

4. Волкинд И. Л. Промышленная технология  хранения  картофеля,  овощей  и плодов. - М.: Агропромиздат, 1988.

5. Момот В. В., Балабанов  В.  В.  Механизация  процессов  переработки  и хранения овощей и плодов. - М.: Агропромиздат, 1988.

6. Скрипников Ю.  Г.  Прогрессивная  технология  хранения  и  переработки плодов и овощей. - М.: Агропромиздат, 1989.

7. Широков Е. П., Полегаев В. И. Хранение и переработка плодов и  овощей. - М.: Агропромиздат, 1989.

8. Новикова Н.Н. Технология производства, переработка и хранение производства животноводства. - М.: Колос, 2002.

9. Технологические основы производства и переработки продукции животноводства. Под  ред. В.И. Фисинина, Н.Г. Макарцева. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2008.

10. Дьяченко В. С.  Хранение  картофеля, овощей и плодов. - М.: Агропромиздат, 1987.

11. Бредихин С. А. и др. Технология и техника переработки молока. - М.: ГИОРД, 2003.

12. Ефремова А.С., Забашта А.Г. Современные технологии производства мясных полуфабрикатов и продуктов из мяса. – М.: МГУПБ, 2008. - 79 с.

13. Крусь Г.Н., Храмцов А.Г., Волокитина З.В., Карпычев С.В. Технология молока и молочных продуктов. - М.: КолосС, 2004. - 455 с.  

14. Крусь Г. Н., Шалыгина А. М., Волокитина Э. В. Методы исследования молока и молочных продуктов. - М.: КолосС, 2002. - 367 с.

15. В.Н. Фомин. Состояние производства и пути повышения качества зерна в

Республике Татарстан.  - Казань, 2000.

Сводный план 2013 г., поз. 240