План лекции
1. Особенности производства пищевых продуктов
2. Классификация технологических линий пищевых производств
3. Способы технологической обработки
4. Важнейшие технологические понятия и определения
1. Особенности производства пищевых продуктов
Технология пищевых продуктов существенно отличается от остальных химико-технологических производств и имеет ряд особенностей:
1) качественные показатели пищевых продуктов неустойчивы (лабильны), а это не позволяет применять в технологическом процессе обработки высокие скорость, давление, температуру;
2) применяемые сырье и полуфабрикаты имеют сложный состав и структуру, что влечет за собой и сложное построение технологического процесса;
3) исходное сырье, как правило, скоропортящееся, что определяет особые условия хранения, оперативного и надежного контроля качества;
4) механизм процессов, присущих пищевым технологиям (химических, физических, биохимических), достаточно сложен и недостаточно изучен;
5) к готовой продукции предъявляются высокие гигиенические и другие требования (пищевая ценность, безвредность, товарный вид);
6) качество готовых пищевых продуктов в высокой степени зависит от качества сырья;
7) необходимость максимальной сохранности биологической ценности пищевых продуктов.
2. Классификация технологических линий пищевых производств
Все технологические линии пищевых производств разделяют на три группы, обобщенные схемы которых мы рассмотрим.
В структуре любой технологической линии можно выделить три стадии:
-подготовительную,
-основную,
-заключительную.
На подготовительной стадии производства сырье подготавливают к переработке (очистка, мойка, сортировка и пр.).
На основной стадии происходят все превращения, необходимые для получения готовой продукции,
на заключительной стадии продукции придают товарный вид.
I группа. Производства, получающие продукцию на основе обработки многокомпонентных смесей.
Подготовительная Основная стадия Заключительная
Входящие в них отдельные виды сырья и полуфабрикатов полностью включаются в состав целевой продукции (хлебопекарное, кондитерское производство). Структура линий этой группы предприятий характеризуется большим количеством параллельных потоков на подготовительной стадии, которые затем объединяются в один общий поток на основной. Параллельные потоки на основной стадии используют только для увеличения производительности либо для выпуска других сортов или видов продукции.
II группа. Сюда относятся производства, продукция которых не отличается по составу от используемого сырья (консервирование целых фруктов, овощей, и других продуктов сушкой, замораживанием, стерилизацией).
 |
Структура этих линий характеризуется последовательным проведением технологических операций от начальной до конечной стадии. Параллельные линии, как и в первом случае, применяются для выпуска других сортов продукции либо повышения производительности.
III группа объединяет производства, в которых целевой продукт извлекают одним или несколькими способами (экстракция, фильтрование, сортирование) из исходного сырья (сахарное, крахмалопаточное, мукомольное, крупяное, маслоэкстракционное).
 |
Линии этих предприятий состоят из последовательно выполняемых технологических операций с большим количеством возвратных потоков продуктов и рабочих агентов (рециклов), поскольку превращение продукта происходит в результате многократно повторяемых воздействий, которые целесообразно осуществлять в однотипных машинах и аппаратах. Это обусловливает существенную сложность структуры основной стадии. При выпуске многосортной продукции и наличии отходов усложняется и структура заключительной стадии.
Многие пищевые производства представляют собой различные комбинации рассмотренных трех типов технологических процессов. Например, микробиологические производства (дрожжевое, ферментное).
Представление технологических линий однотипными структурами позволяет упростить некоторые задачи их анализа и синтеза (проектирования).
3. Способы технологической обработки
Способы технологической обработки подразделяют:
- по стадиям технологического процесса (на подготовительной, основной и заключительной стадиях).
- по природе действующего начала:
Способы обработки
 |
 |
 |
|||
Механические Гидромеханические Термические Биохимические и
микробиологические
переборка промывание нагревание ферментация
просеивание замачивание темперирование брожение
калибровка процеживание пастеризация маринование
дробление экстрагирование стерилизация
нарезание бланширование
протирание сушка
(гомогенизация) копчение
измельчение уваривание
куттерирование охлаждение
перемешивание замораживание
взбивание автоклавирование
дозирование
формование Электрофизические
разделение
материалов ИК-нагрев
прессование СВЧ-нагрев
экструзия
4. Важнейшие технологически понятия и определения
К основным технологическим понятиям относятся:
n материальный баланс;
n энергетический баланс;
n выход продукции;
n технологическая линия;
n операция и процесс;
n аппаратурно-процессная единица (единичный элемент);
n интенсивность и производительность технологического процесса.
ü Понятия производительность технологического процесса, себестоимость имеют чисто экономическую сущность, но широко используются в технологии для сравнительной характеристики эффективности технологических процессов. Выбор оптимального варианта возможен только при учете технологической и экономической эффективности.
Материальный и энергетический балансы составляют для:
n анализа работы существующих линий;
n определения расходов основного продукта и рабочих агентов на каждой технологической операции;
n расчета выхода;
n организации учета продукции;
n повышения ее качества;
n снижения себестоимости.
Материальный баланс выражает закон сохранения массы вещества, согласно которому:
в замкнутой системе масса веществ, вступающих во взаимодействие, равна массе веществ, образующихся в результате этого взаимодействия.
Применительно к условиям пищевых производств материальный баланс называют продуктовым расчетом. При его определении учитывают массу сырья, химический анализ сырья, нормируемые потери.
Продуктовый расчет в пищевых производствах является основной формой учета готовой продукции, проводящегося на всех этапах технологической схемы.
Материальный баланс непрерывных производств, при котором общая масса веществ, поступивших в аппарат, равна массе веществ, вышедших из аппарата, имеет вид:
n m
å Giвх – å Giвых = 0 ,
вх вых i=1 i=1
где Gi G i – соответственно массы продуктов, поступающих в аппа-
рат (на линию, операцию) и выходящие из него;
n, m – количество компонентов продуктов во входном и выходном
потоках.
Уравнения материального баланса используют также для анализа и математического описания переходных процессов в пищевой технологии. С учетом изменения массы вещества в аппарате уравнение материального баланса имеет вид:
n m m
å Giвх – å Giвых = å DMi/t
i=1 i=1 i=1
где DMi - изменение массы i-го вещества в аппарате за время t.
Решение уравнений полного материального баланса позволяет вычислить те характеристики технологических потоков, которые измерить трудно либо принципиально невозможно. Для этого используют уравнения кинетики, равновесного состояния и другие описания процесса.
Энергетический баланс составляют на основе закона сохранения энергии, в соответствии с которым в замкнутой системе сумма всех видов энергии постоянна.
Суть энергетического теплового баланса: приход теплоты в аппарат за какой-то промежуток времени равен ее расходу.
Уравнение теплового баланса имеет вид:
n m k p
å Qiвх - å Qiвых + å Qiф.х. – å Qiпот = 0
i=1 i=1 i=1 i=1
где: Qiвх – количество теплоты, поступающее в аппарат с материальными
потоками;
Qiвых - количество теплоты, уносимое выходящими потоками;
Qiф.х. – теплота физических или химических процессов, происходящих
с выделением либо поглощением теплоты ;
Qiпот – потери теплоты в окружающую среду;
n, m, k, p -количество видов соответственно входных, выходных,
внутренних потоков и тепловых потерь.
Уравнение теплового баланса используют для определения динамических свойств машин и аппаратов.
Выходом продукта называют отношение количества конечного продукта Gк к содержанию этого продукта в исходном сырье Gн:
В = Gк/Gн . 100%
В сахарном производстве за Gн принимается все количество вещества в исходном сырье (например, в диффузионном соке).
Проще определить выход продукта там, где его получают в результате смешивания компонентов (кондитерское, хлебопекарное, консервное производств). За исходное количество продукта берется сумма его компонентов во всех видах сырья.
Технологическая операция – совокупность воздействий на обрабатываемый продукт, происходящих в одном месте и в определенное время и приводящих к заранее заданному изменению характеристик или свойств продукта.
Этап (стадия) технологического процесса – совокупность технологических операций, обеспечивающая получение промежуточного продукта, т.е. такие изменения качества обрабатываемого сырья или промежуточного продукта, которым можно или целесообразно дать количественную технологическую или экономическую оценку.
Технологический режим – совокупность численных значений основных параметров, характеризующих среду или рабочую зону, в которой происходит данная технологическая операция. (Для химико-технологических производств – это температура, давление, концентрация взаимодействующих веществ, способ и степень перемешивания, в некоторых случаях – расстояние между рабочими поверхностями. Частота колебаний, амплитуда, состояние поверхности и т.д.).
Себестоимость продукции определяется как величина затрат на производство единицы массы или объема продукции.