Методы исследования пищевых продуктов

1. Макрофизика и микрофизика и их основные категории. Физико-химические свойства. Их общая характеристика. Понятия «физические свойства» в связи с понятиями современной физики. Механические свойства твердых, жидких и газообразных тел и продуктов питания. Методы определения плотности сырьевых объектов, полупродуктов и продуктов пищевых производств в технологии зерна и хлеба, получения продуктов брожения, сахара и крахмала, продуктов макаронных и кондитерских изделий, жиров и масел, рыбных продуктов, продуктов консервирования плодоовощных и животных продуктов. Исследования различных прочностных характеристик сырья и продуктов тех же производств.

Макрофизика - (от греч. makros большой и physis - природа) - классическая физика, еще не имеющая дела с микроскопически малыми телами; противоположность - микрофизика.

Микрофизика - физика элементарных частиц, корпускул, мельчайших материальных единиц. В области микрофизики принцип определенности частей как целого проявляется в особой форме.

Свойство  продукции – это объективная особенность продукции, проявляющаяся при ее изготовлении, хранении, транспортировании и потреблении.

К основным свойствам продовольственных товаров  относятся пищевая ценность, сохраняемость и кулинарно-технологические свойства.

Пищевая ценность продовольственных товаров – это комплексное свойство. Ее составные элементы – энергетическая, биологическая, физиологическая и органолептическая ценность, а также усвояемость и доброкачественность продуктов питания.

Под энергетической ценностью понимают количество калорий, которые может дать организму продукт в зависимости от содержания в нем белков, жиров, углеводов.

Основная  потребность организма человека в энергии покрывается за счет жиров, углеводов и белков, содержащихся в пище. Небольшую часть энергии  человек получает за счет органических кислот, спирта и др.

Энергетическая  ценность 1 г белка составляет 4,0 ккал, 1 г жира – 9,0 ккал, 1 г углеводов  – 3,75 ккал.

Для расчета  теоретической энергетической ценности продовольственных товаров необходимо знать химический состав этих товаров, т.е. процентное содержание в них белков, жиров и углеводов, и массу товара. Рассчитанная таким образом калорийность называется теоретической, т.к. она не учитывает процента усвояемости основных веществ.

Усвояемость – степень использования составных компонентов продовольственных товаров организмом человека. При смешанном питании усвояемость белков составляет 84,5%, жиров – 94%, углеводов – 95,6%.

Практическую  калорийность рассчитывают путем умножения  калорийности белков, жиров, углеводов на процент усвояемости.

Под биологической ценностью продукта понимают сбалансированность содержания незаменимых аминокислот, полиненасыщенных жирных кислот, витаминов, минеральных и балластных веществ.

Физиологическая ценность обусловлена веществами, оказывающими активное воздействие на организм человека. Выделяют три группы физиологически активных веществ, действующих на нервную систему, желудочно-кишечный тракт, иммунную систему человека. Например, кофеин чая и кофе возбуждающе действует на сердечную и нервную деятельность человека. Тартроновая кислота огурцов, кабачков, капусты способствует выведению из организма холестерина.

Органолептическая ценность – это комплексное сочетание свойств продукта: внешний вид (форма, цвет и окраска, состояние поверхности), консистенция, вкус и запах. Причем, последние три имеют первостепенное значение при потреблении продукта.

Доброкачественность продовольственных товаров сочетает в себе органолептическую ценность (цвет, вкус, аромат, консистенция и др.) и безопасность.

Безопасность – это отсутствие недопустимого риска, связанного с возможностью нанесения ущерба здоровью (жизни) человека. На безопасность продуктов питания влияет наличие в пище вредных химических веществ (солей тяжелых металлов, пестицидов, нитратов, канцерогенных веществ), болезнетворных (патогенных) микробов и токсинов. К пестицидам относятся такие вещества, как ДДТ, хлорофос, дихлорофос и другие химические средства защиты растений от вредителей. В стандартах на продукцию предусмотрен контроль за остаточным количеством пестицидов и содержанием нитратов, а также токсичных микроэлементов.

Сохраняемость – одно из свойств качества продукции, относящееся к группе надежности. Надежность – способность изделия выполнять требуемые функции в заданных условиях в течение заданного периода времени.

Показатель  качества продукции – это количественная характеристика одного или нескольких свойств продукции. Показатели качества бывают единичные (размер) или комплексные (внешний вид), определяющие (например, внешний вид, размер, вкус, запах для различных видов плодов и овощей) и специфические (степень зрелости, длина кочерыжки для капустных овощей, позеленение картофеля).

По методам определения свойства пищевой продукции подразделяются на группы:

• органолептические (цвет, вкус, запах, консистенция);
• физико-механические (влажность, плотность, вязкость, пористость и др.);
• физико-химические (содержание соли, сахара, кислотность);
• микробиологические (коли-титр для молочных продуктов, допустимое количество сальмонелл);
• технологические (увеличение массы макаронных изделий после варки).

По функциональному назначению свойства пищевой продукции подразделяются на:

• экологические;
• эргономические, отражающие взаимодействие системы «человек-продукция»;
• группы надежности (показатели сохраняемости) - способности продукта сохранять качество при определенных условиях и сроках хранения;
• свойства транспортабельности (при перевозках);
• эстетические (стабильности товарного вида, изображение фирменных знаков);
• свойства безопасности потребления, обеспечивающие безвредность;
• свойства физиологического назначения, характеризующие диетические и лечебные свойства продукции.

Методы  определения свойств пищевой  продукции включают органолептический, основанный на анализе восприятий органов чувств, измерительный, осуществляемый на основе технических средств измерения, экспертный, осуществляемый на основе решения, принимаемого экспертами, и социологический, осуществляемый на основе сбора и анализа мнений фактических и возможных потребителей продукции. Наиболее часто в торговой практике и на предприятиях-изготовителях применяют органолептический и измерительный методы определения показателей качества.

Качество  хлеба обусловлено качеством  сырья и технологией приготовления.

Сырье. К основному сырью относят муку, воду, соль, дрожжи и определенные культуры молочно-кислых бактерий; к дополнительному — жиры, сахар, молоко, яйца, солод, изюм, мак, пряности и др. Мука используется хлебопекарная пшеничная и ржаная различных сортов.

При подготовке сырья муку разного качества смешивают  таким образом, чтобы получить смесь с хорошими хлебопекарными свойствами. Как правило, смешивают слабую муку с более сильной, темную со светлой и т. д. Для отделения посторонних примесей муку просеивают, при этом она насыщается кислородом воздуха, что улучшает ее хлебопекарные свойства. Затем муку пропускают через магнитоуловители для удаления металлических примесей.

Вода  должна соответствовать требованиям  стандарта к питьевой воде. Воду подогревают с таким расчетом, чтобы температура теста при замесе была 30°С.

Пищевую соль, сахар растворяют в воде, фильтруют  и подают в производство в виде раствора определенной плотности.

Жидкие  жиры процеживают, твердые растапливают при температуре не выше 45°С и процеживают.

Относительная плотность определяется как отношение  плотности исследуемого вещества к плотности «стандартного» вещества в определенных физических условиях:

d  =

,

где ρ - плотность  данного вещества (кг/м³);

      ρ₀ -  плотность «стандартного» вещества (кг/м³).

Плотность вещества, р, кг/м³, определяется как отношение покоящейся массы, m (кг) к ее объему v(м³):

ρ =

,

Для жидких пищевых веществ «стандартным»  веществом является чистая вода при температуре 3,98°С и нормальном атмосферном давлении, что соответствует наибольшей ее плотности.

Относительную плотность определяют при температуре  продукта 20°С и воды 4°С или 20°С и обозначают символами d или d . Для пересчета значений плотности d в d или наоборот пользуются температурными коэффициентами расширения.

d = 1,00177  d и d = 0,99823 d

Относительная плотность жидких продуктов зависит  не только от их температуры, но и от концентрации сухих веществ.

Показатели  плотности учитываются при оценке качества молока, определении содержания сухих веществ в плодовых и ягодных экстрактах, содержания поваренной соли в растворах.

Для определения  относительной плотности чаще всего  применяют пикнометрический или ареометрический метод.

Ареометрический метод проводят с помощью прибора ареометр (Рис 1) со шкалой, показывающей плотность. В исследуемый жидкий продукт погружают ареометр до тех пор, пока масса жидкого продукта, вытесненного им, не станет равной массе ареометра.

Плотность жидкого продукта определяют по градуированной шкале ареометра в зависимости от уровня его погружения. Внутри некоторых ареометров имеется термометр, которым можно измерять температуру исследуемого жидкого продукта.

Пикнометрический метод основан на определении массы равных объемов исследуемого продукта и воды при температуре 20°С с помощью прибора пикнометра (Рис 2), который взвешивается, термостатируется вместе с исследуемым продуктов и отдельно с дистиллированной водой.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Плотность исследуемого продукта вычисляется  по формуле:

 

d₂₀ =   ,

где m - масса пустого пикнометра, г;

      m₁ - масса пикнометра с исследуемой жидкостью, г;

      m₂ - масса пикнометра с дистиллированной водой, г.         

Получение продуктов  брожения.

Под брожением понимают превращение углеводов и некоторых других органических соединений под воздействием ферментов, продуцируемых микроорганизмами, в новые вещества. Известны различные виды брожения. Обычно их называют по конечным продуктам, образующимся в процессе брожения, например спиртовое, молочнокислое, уксуснокислое и др.

Многие  виды брожения, например спиртовое, молочнокислое, ацетонобутиловое, уксуснокислое, лимоннокислое и др., вызываются различными микроорганизмами. Например, в производстве этанола, хлеба, пива, вина применяют дрожжи; в производстве лимонной кислоты — плесневые грибы; в производстве уксусной и молочной кислот, ацетона —бактерии. Основная цель указанных производств — превращение субстрата (питательной среды) под действием ферментов микроорганизмов в необходимые продукты. В других производствах, например в производстве хлебопекарных дрожжей, главной задачей является накопление максимального количества культивируемых дрожжей.

Основные  группы микроорганизмов, используемых в отраслях пищевой промышленности, — бактерии, дрожжевые и плесневые грибы.

Получение сахара и крахмалопродуктов.

Сырьем для производства сахара (сахарозы) служат сахарная свекла и сахарный тростник. В нашей стране сахарный тростник не выращивается, поэтому практически единственным сырьем является сахарная свекла. В то же время у нас в значительном количестве перерабатывается тростниковый сахар-сырец, поступающий из Кубы, Мексики, Индии, Австралии и других стран жаркого климата.

Принципиальная технологическая  схема производства сахара – песка  из свеклы показана на рисунке

Рис. 3. Принципиальная технологическая схема производства сахара – песка из свеклы.

Крахмал, сахаристые продукты на его  основе (патока, декстрины, кристаллическая глюкоза), модифицированные крахмалы широко применяют в пищевой промышленности и в других отраслях народного хозяйства. Основное сырье для их получения – картофель и кукуруза. Технология получения крахмала и крахмалопродуктов из них различна.

Ниже приведены принципиальные технологические схемы получения  сырого картофельного крахмала и кукурузного крахмала.

 

Рис. 4. Принципиальная технологическая схема получения  сырого картофельного крахмала.

Рис. 5. Принципиальная технологическая схема получения  кукурузного крахмала.

 

Методы получения макаронных изделий.

Технологическая схема производства макаронных изделий включает следующие  этапы: хранение и подготовка сырья к производству, приготовление теста, прессование, разделка, сушка, охлаждение и упаковывание изделий.

Характерной особенностью макаронного производства является широкое использование автоматизированных линий, объединяющих в единый комплекс все технологические операции, что обеспечивает высокую степень механизации и автоматизации производственных процессов, позволяет получать качественные изделия. В зависимости от вида вырабатываемых изделий и установки того или иного оборудования используют ряд аппаратурно-технологических схем. Наиболее перспективными являются следующие: схема производства длинных изделий с подвесным способом сушки на линиях Б6-ЛМВ и Б6-ЛМГ и схема производства коротких изделий с сушкой на ленточных транспортерах на линиях Б6-ЛКС. В состав этих линий входит единая мучная система для подготовки муки и ее транспортирования на производство, которая принципиально не отличается от применяемой на хлебозаводах.