Практическое задание 1
Тема 1. Классификация, состав, физико-химические и функциональные свойства пищевых и технологических добавок
Задание 1.
Массу для желейного мармелада получают увариванием пектино-сахарного раствора. Кроме того, в рецептурную смесь добавляют патоку, пищевые кислоты, фруктово-ягодные добавки, ароматические вещества и красители. Для растворения пектина перед добавлением в рецептурную смесь 1 часть тонко измельченного пектина смешивают с 5 частями сахара и добавляют 25-кратное количество воды по отношению к пектину, смесь нагревают до кипения.
Рассчитать загрузку сырья для приготовления 300 кг желейного мармелада, если расход цитрусового пектина составляет 8 кг на 1 т продукта.
РЕШЕНИЕ:
1) Определяем необходимое количество пектина
Известно, что на 1 тонну продукта необходимо 8 кг пектина, т.е. для производства 300 кг желейного мармелада понадобиться
Х – 300 кг
8- 1000 кг
Х= 300*8/1000= 2,4 кг.
Задание 2.
Дозировка пектина при производстве конфитюров и джемов составляет 0,2 – 0,4% к массе продукта, пектин добавляют в виде 5% раствора.
Найти массу раствора пектина для производства 100 кг конфитюра.
РЕШЕНИЕ:
1. Определяем необходимое количество массы пектина, необходимое для производства 100 кг конфитюра (примем среднее необходимое значение для производства конфитюра 0,3%)
П= 100*0,3 %= 0,3 кг.
Задание 3.
Для производства пастилы смешивают пектин с яблочным пюре и водой, перемешивают и нагревают до кипения, затем вводят лактат натрия и сахар-песок до содержания сухих веществ 50%.
Определить расход пектина для получения 200 кг пастилы, если норма внесения пектина 7,5 кг на 1 т продукта.
РЕШЕНИЕ:
1) Определяем необходимое количество пектина для производства 200 кг пастилы
П= 7,5*200/1000= 1,5 кг.
1. Классификация добавок, влияющих на консистенцию продукта.
Пищевые добавки — разрешенные Минздравом РФ химические вещества и природные соединения, обычно неупотребляемые в качестве пищевого продукта или обычного компонента пищи, но которые преднамеренно добавляют в пищевой продукт по технологическим соображениям на различных этапах производства, хранения, транспортирования с целью улучшения или облегчения производственного процесса или отдельных операций, увеличения стойкости продукта к различным видам порчи, сохранения структуры и внешнего вида продукта или специального изменения его органолептических свойств.
2. Загустители и гелеобразователи природного происхождения, модифицированные и синтетические. Камеди, пектины, добавки, получаемые из морских водорослей, модифицированные крахмалы и целлюлозы, желатины.
Эта группа пищевых добавок включает соединения двух функциональных классов:
• а) загустители (функциональный класс 23) — вещества, используемые для повышения вязкости продукта;
• б) гелеобразователи (функциональный класс 15) — соединения, придающие пищевому продукту свойства геля (структурированной высокодисперсной системы с жидкой дисперсионной средой, заполняющей каркас, который образован частицами дисперсной фазы).
Загустители и гелеобразователи, введенные в жидкую пищевую систему в процессе приготовления пищевого продукта, связывают воду, в результате чего пищевая коллоидная система теряет свою подвижность и консистенция пищевого продукта изменяется. Эффект изменения консистенции (повышение вязкости или гелеобразование) будет определяться, в частности, особенностями химического строения введенной добавки.
3. Механизм и условия образования гелей. Обратимые и необратимые гели.
Образование геля при изготовлении некоторых молочных продуктов обусловлено в основном дестабилизацией казеинового комплекса. Эти гели необратимы и делятся на следующие группы:
• ферментные гели, образующиеся в результате действия коагулянта, дестабилизирующего к-казеин и вызывающего агрегацию казеина в присутствии ионов кальция;
• гели, полученные в результате нагревания и возникающие как нежелательное явление, если гелеобразование имеет место в У ВТ-молоке или молоке, подвергнутом выпариванию при недостаточно стабилизированной белковой фракции;
• кислотные гели, полученные при кислотной коагуляции молока, например, йогурт;
• гели, образующиеся под действием соли или нагрева (обычно при изготовлении мягкого итальянского сыра «рикотта»).
4. Эмульгаторы, гидрофильно-липофильный баланс эмульгаторов.
Эмульгаторы (emulsifiers, emulsifying agents) — это вещества, способствующие образованию стойких эмульсий и стабилизирующие однородную смесь из двух или более несмешиваемых фаз, таких как масло и вода в пищевых продуктах.
Эмульгаторы представляют собой коллоидные системы из двух или более несмешивающихся фаз с развитой поверхностью раздела между ними. Одна из фаз (жидкость) образует непрерывную дисперсионную среду, по объему которой распределена дисперсная фаза в виде мелких твердых частиц, капель или пузырьков.
5. Технологические функции эмульгаторов в пищевых системах.
Все эмульгаторы — поверхностно-активные вещества, которые способны снижать поверхностную энергию на границе раздела фаз с образованием устойчивых дисперсных систем, состоящих из внутренней дисперсной фазы и внешней дисперсионной среды. В зависимости от природы диспергируемых фаз возможно образование следующих типов пищевых дисперсных систем (табл).
6. Пенообразователи.
Пищевые пенообразователи (foaming agents, foamers) — это эмульгаторы, создающие условия для равномерной диффузии газообразной фазы в жидкие и твердые пищевые продукты, в результате чего образуются пены и газовые эмульсии.
Пена представляет собой дисперсную систему, состоящую из ячеек — пузырьков газа (пара), разделенных пленками жидкости (или твердого вещества). Обычно газ (пар) рассматривается как дисперсная фаза, а жидкость (или твердое вещество) — как непрерывная дисперсионная среда. Структура пен определяется соотношением объемов газовой и жидкой фаз и в зависимости от него ячейки пены могут иметь сферическую или многогранную (полиэдрическую) форму.
7. Природные и синтетические консерванты в пищевых системах, механизм действия консервантов.
Пищевые консерванты — это добавки, создающие неблагоприятные условия для развития микроорганизмов. В этой статье мы расскажем о применении этих веществ в пищевой промышленности.
Натуральных пищевых консервантов, при производстве которых не используют химических веществ, практически нет. В эту категорию входят 4 добавки.
• Низин (E 234) и натамицин (E 235). Эти натуральные консерванты— продукты ферментации бактерий. Действуют как антибиотики.
• Молочная кислота (E 270). Этот натуральный консервант— продукт естественного брожения жидкостей (вино, пиво, молоко и пр.). Работает как антиокислитель.
8. Пищевые антиоксиданты, синергисты антиоксидантов, комплексообразователи, механизм их действия.
Антиоксидант – это любое соединение, которое существенно замедляет окисление субстрата, при этом присутствуя в сравнительно низких концентрациях. Этому определению соответствует большое количество соединений органической природы, способных вступать в реакцию с активными формами кислорода.
Присутствие в системе антиоксидантов позволяет замедлить окисление многих биологически активных веществ (например, липиды, белки, нуклеиновые кислоты) – как в условиях in vivo, так и в in vitro.
Практическое задание 2
Тема 3. Предупреждение дефектов готовых изделий, повышение качества изделий.
Тема 4. Корректировка технологических процессов при использовании пищевых технологических добавок и улучшителей.
Задание 1.
Определить возможное суточное потребление консерванта сорбиновая кислота (Е200), если консервант наиболее часто входит в состав продуктов:
- плавленые сыры - до 3 г/кг,
- соленые огурцы - до 1 г/кг,
- джемы, варенье, желе - до 1 г/кг,
- цитрусовые мармелады – до 0,5 г/кг,
- рыба соленая – до 0,2 г/кг,
- напитки безалкогольные ароматизированные – до 0,3 г/кг,
- десерты на молочной основе – до 0,3 г/кг,
- творожные изделия, сухие завтраки на основе злаковых и картофеля – до 2 г/кг,
- шоколад с начинкой – до 1,5 г/кг,
- хлеб, хлебобулочные и мучные кондитерские изделия, расфасованные, упакованные с длительным сроком хранения – до 2 г/кг.
- ДСД добавки 25 мг/кг массы тела.
РЕШЕНИЕ: Для того чтобы предотвратить негативные последствия от употребления добавки Е200, медики рассчитали его допустимую суточную дозу, и для взрослого человека она не должна превышать 25мг/1кг массы тела.
Для расчета возьмем потребителя с массой тела 60 кг, соответственно для него допустимой нормой станет потребление сорбиновой кислоты равной 1,5 гр (25*60= 1500 мг или 1,5 гр).
Задание 2.
Рецептура напитка «Дюшес»:
- Сахар 64,11 кг
- Кислота лимонная 1,408 кг
- Ароматизатор «Груша» до 0,2 дм3,
- Колер (Е150а) 1,16 кг
- Натрия бензоат (Е211) 0,177 кг
- Двуокись углерода 4,15 кг
- Вода питьевая до 1000 дм3.
Максимальное содержание добавки в пересчете на бензойную кислоту в безалкогольных напитках 150 мг/л. ДСД бензойной кислоты 5 мг/кг. Оценить
содержание бензоата натрия по отношению к максимально допустимому в безалкогольных напитках и возможное суточное потребление добавки при употреблении 1 л напитка в сутки.
РЕШЕНИЕ:
При производстве используется натрия бензоат в количестве 0,177 кг.
Переведем его в бензойную кислоту = 0,177*1,18=0,209 кг на 1000 л. готового продукта, соответсвенно на 1 литр 0,209 гр.
1. Добавки, используемые в качестве загустителей и гелеобразователей.
Загустители и гелеобразователи по химической природе представляют собой линейные или разветвленные полимерные цепи с гидрофильными группами, которые вступают в физическое взаимодействие с имеющейся в продукте водой. За исключением микробных полисахаридов — ксантана Е 415 и геллановой камеди Е 418, а также желатина (животный белок) — гелеобразователи и загустители являются углеводами (полисахаридами) растительного происхождения, растительными гидроколлоидами. Их получают из наземных растений или водорослей. Из бурых водорослей получают альгиновую кислоту Е 400 и ее соли Е 401...404.
2. Синергический эффект при введении смеси загустителей и гелеобразователей.
Синергический эффект повышения вязкости может быть достигнут также при комбинировании загустителей с некоторыми биополимерами белковой природы, особенно часто он наблюдается с белками молока (например, каррагинаны). При комбинировании загустителей с гелеобразователями, а также гелеобразователей друг с другом тоже возможно проявление эффекта синергизма (взаимного усиления). Поэтому в пищевой промышленности всего мира такое широкое применение находят смеси загустителей и гелеобразователей. Чаще всего их называют стабилизаторами, стабилизационными системами или стабилизаторами-загустителями. Если же в их состав входят эмульгаторы, то смеси носят название стабилизаторов-эмульгаторов.
3. Направления модификации крахмала и целлюлозы.
Способы модификации крахмала
Сшивание состоит в замене части водородных связей на более прочные ионные.
Крахмальная гранула на молекулярном уровне имеет укрепляющие ее произвольно расположенные спайки. Часто это дикрахмал-фосфаты и дикрахмал-адипаты с фосфатными или адипатными мостами.
Обычно одна поперечная связь приходится на 100 - 3000 ангидроглюкозных остатков в молекуле крахмала. По мере того как возрастает количество поперечных связей, крахмал становится более устойчивым к желированию, к кислотному, тепловому и механическому воздействиям.
Стабилизация - химическая модификация крахмала введением ацетильных и гидроксипропильных групп с целью предотвратить регресс при охлаждении. Тогда происходит увеличение срока годности изделий благодаря устойчивости к изменениям температуры при замораживании - оттаивании.
4. Применение модифицированных крахмалов и целлюлоз, ДСП добавок.
Модифицированный крахмал применяется для замещения жира и улучшения текстуры. Он обладает высоким усилием сдвига и устойчивостью к температуре, позволяет сохранять содержание ароматизаторов и масел в рецептурах. Помимо этого крахмалы применяются в производстве готовых пищевых продуктов в качестве эмульгаторов, стабилизаторов, загустителей, опудривающих средств, стабилизаторов при замораживании-оттаивании и т.п.
Модифицированные крахмалы можно использовать также в рецептурах продуктов, технология приготовления которых предусматривает микроволновую обработку, сублимацию, высокотемпературную обработку, запекание и жарку, чтобы предотвратить изменение их текстуры в процессе приготовления.
5. Полисахариды морских растений.
Коммерческие препараты этой подгруппы пищевых добавок объединяют полисахариды, выделяемые из красных и бурых морских водорослей. В пищевой промышленности широко используют альгинаты, каррагинаны и агароиды.
Альгиновая кислота (Е400) и ее соли (Е401 — Е405).
Эта подгруппа представляет собой полисахариды бурых морских водорослей родов Laminaria и Macrocystis (alga в переводе с латинского — водоросль), которые построены из остатков ?-D-маннуроновой и ?-L-гулуроно-вой кислот, находящихся в пиранозной форме и связанных в линейные цепи 1,4-гликозидными связями.
Распределение остатков мономеров этих кислот вдоль полимерной цепи носит блочный характер и образует три типа блоков:
• гомополимерные блоки из монотонных последовательностей остатков ?-D-маннуроновой кислоты (М-блоки).
6. Влияние степени этерификации пектина на механизм гелеобразования.
В производстве кондитерских изделий технологи, повсеместно сталкиваются с пектинами: в зефире, мармеладе, желейных конфетах, фруктовых начинках.
Следует отметить, что производственный процесс с использованием этого ингредиента не так прост, но достаточно стандартен. Есть несколько параметров, изменяя которые, можно влиять на технологические режимы и на качество конечного продукта. Все эти параметры хорошо изучены, как и сам процесс гелеобразования.
7. Механизм действия эмульгаторов.
Действие эмульгаторов основано на способности поверхностно-активных веществ (ПАВ) снижать энергию, необходимую для создания свободной поверхности раздела фаз.
Концентрируясь на поверхности раздела смешивающихся фаз, ПАВ снижают межфазное поверхностное натяжение и обеспечивают длительную стабильность композиции.
В зависимости от природы ПАВ они ускоряют образование и стабилизируют тип эмульсии, в дисперсионной среде в которой они лучше растворимы.
8. Дополнительные функции эмульгаторов в пищевых системах.
Основная задача эмульгаторов – образование и поддержание в однородном состоянии смеси несмешиваемых фаз. Однако в пищевых системах их применение может быть связано не столько с эмульгированием, сколько с их взаимодействием с другими пищевыми ингредиентами. Общее свойство, объединяющие эмульгаторы, и отличающие их от П.Д. других классов, - поверхностная активность.
9. Пенообразователи первого и второго рода.
Чистые жидкости моносостава не способны к образованию сколь-нибудь устойчивой пены – для получения устойчивой пены в жидкой фазе кроме растворителя должен присутствовать специальный поверхностно-активный компонент (пенообразователь) способный адсорбироваться на межфазной поверхности «раствор-воздух».
10. Роль консервантов при хранении продуктов питания.
онсерванты - пищевые добавки, применение которых позволяет увеличить срок хранения и реализации пищевых продуктов. Консерванты защищают продукты от порчи, вызываемой патогенной микрофлорой. Общеизвестные вещества, обладающие консервирующим действием (поваренная соль, уксус, этиловый спирт, коптильный дым и т.д.), обычно применяются в определенной концентрации (например, сахар проявляет антимикробное действие только при концентрации 60%). Консерванты (сорбиновая кислота, низин, диоксид серы и т.д.), используются в намного меньшем объеме и практически не влияют на органолептические свойства (вкус, цвет, запах, внешний вид продукта).
11. Преимущества применения смесей консервантов.
Эффективность конкретного консерванта неодинакова в отношении плесневых грибов, дрожжей и бактерий, т.е. он не может быть эффективен против всего спектра возможных возбудителей порчи пищевых продуктов. Большинство консервантов, находящих практическое применение, действует в первую очередь против дрожжей и плесневых грибов. Некоторые консерванты малоэффективны против определённых бактерий, так как в области оптимальных для бактерий значений рН (часто это нейтральная среда) они слабо проявляют своё действие. Впрочем, такие бактерии не развиваются в средах с рН, благоприятным для применения консервантов.
12. Применение антиоксидантов в пищевых технологиях.
К пищевым антиокислителям (антиоксидантам) относятся вещества, замедляющие окисление в первую очередь ненасыщенных жирных кислот, входящих в состав липидов (см. табл. 1.1, функциональный класс 5). Этот класс пищевых добавок включает три подкласса с учетом их функций:
• антиокислители;
• синергисты антиокислителей;
• комплексообразователи.