Вопрос 2 часть

Способы производства сухих специализированных продуктов
Независимо от способа производства и аппаратного оформления процесса можно выделить основные технологические схемы производства сухих продуктов: смешивание компонентов в жидком виде с последующей сушкой, сухое смешивание компонентов, комбинированный способ. Принципиальное отличие этих технологических схем заключается в том, что в первом случае все компоненты в ходе технологического процесса вносятся в жидкую основу. При этом водорастворимые компоненты растворяются в ней, а жировые эмульгируются. Полученная смесь затем подвергается сушке. Во втором случае предполагается смешивание компонентов в сухом виде в необходимых пропорциях. В третьем случае часть компонентов смешивается в сухом виде, а часть – в жидком. Технологический процесс производства сухих продуктов по первой технологической схеме (смешивание компонентов осуществляется в жидком виде с последующей сушкой) реализуется в настоящее время на многих промышленных предприятиях. Недостатком данного способа производства являются
большая энергоемкость производства вследствие многократной термической обработки как исходных компонентов, так и готового продукта;необходимость повышенного внесения в смесь ряда компонентов вследствие их частичной потери в ходе многократных термических воздействий в процессе производства [9].

В соответствии со второй технологической схемой производства сухих продуктов все исходные компоненты поступают на производство в сухом виде и смешиваются в смесителях до получения готового продукта. Недостатком второго способа производства являются:сложность получения компонентов с требуемым уровнем микробиологического обсеменения и возможность ухудшения этого показателя в смесительной камере, поэтому этот способ затруднительно использовать при производстве продуктов, к которым предъявляются высокие требования, с точки зрения микробиологии;при сухом смешивании качественные показатели готового продукта зависят от качества поступающих компонентов и культуры производства (так как на последнем этапе исключена термическая обработка продукта) [17].При технологической схеме производства сухих продуктов комбинированным способом сначала готовят с использованием распылительной сушилки готовую сухую основу, а затем отдельные компоненты, например витаминно-минеральный комплекс, вносят способом сухого смешивания.
Недостатком комбинированного способа производства являются:
отсутствие возможности корректировки состава смеси в процессе производства;возможность повторного микробиологического обсеменения продукта при сухом смешивании.

В целом, сравнивая первую и третью схему, следует отметить, что обе схемы наряду с очевидными достоинствами (высокая производительность и уровень автоматизации производства) обладают и существенными недостатками (высокая стоимость оборудования, применение громоздких и энергоемких вакуум-выпарных установок).
Таким образом, анализируя вышесказанное, можно сделать следующие выводы: сухое смешивание компонентов является более универсальным способом, который при соблюдении определенных микробиологических требований применим как для крупного, так и для небольшого производства. Следует также учитывать, что стоимость аппаратурного оформления процесса сухого смешивания значительно ниже, чем при смешивании компонентов в жидком виде с последующей сушкой. А отсутствие в ходе технологического процесса многократных термических операций снимает необходимость повышенного введения функциональных термолабильных ингредиентов, таких как витамины, различные БАВ и др., которые разрушаются при высоких температурах [17].
Аппаратурное оформление процесса сухого смешивания.
Выбор критерия качества смешения компонентов Процесс смешивания - это механический процесс, в результате которого первоначально находящиеся раздельно компоненты после распределения каждого из них в смешиваемом объеме образуют однородную смесь. Смесители для получения сухих многокомпонентных продуктов разнообразны по конструкции.
Анализ требований, предъявляемых к смесительному оборудованию, показывает, что в настоящее время на первое место выходит обеспечение стабильно высокого качества готовой смеси.Эффективность смешивания и, соответственно, качество готового продукта зависит от физико-механических свойств компонентов смеси, а также от технологических и кинематических факторов: соотношения компонентов, степени загрузки смесителя, скорости перемещения рабочих органов, их конструктивных особенностей, форм и параметров. В зависимости от особенностей процесса смешивания промышленностью выпускаются различные типы смесителей, которые можно условно классифицировать по следующим признакам:по принципу действия – на непрерывного и периодического действия; по расположению рабочего органа – на вертикальные и горизонтальные; по конструкции рабочих органов – на шнековые, барабанные, лопастные, турбинные, пропеллерные и комбинированные; по количеству рабочих органов – одно-, двух- и безвальные (барабанные); по механизму перемешивания частиц – на циркуляционные, объемного и диффузного смешивания [9].

В пищевых производствах наиболее часто используются смесители периодического действия. Это объясняется тем, что, во-первых, при периодическом смешивании можно обеспечить точное соотношение между компонентами (их часто загружают в смеситель по массе), а во-вторых, при большом числе компонентов их дозирование в смеситель непрерывного действия затруднено.
Требования к смесительному оборудованию, как правило, исходящие из конкретных производственных условий, следующие:
смеситель должен быть периодического действия;рабочая камера его должна герметизироваться и исключать контакт обрабатываемого материала с окружающей средой, обеспечивать высокую интенсивность процесса и хорошее качество готовой смеси;смеситель должен оказывать мягкое воздействие на обрабатываемую смесь [9].В настоящее время в фармацевтической и пищевой промышленности при производстве лекарственных средств, биологически активных добавок, биопрепаратов и пищевых продуктов все более широкое распространение получают смесители барабанного типа. Барабанные смесители относятся к смесителям диффузионного смешивания, которые выпускаются в основном с цилиндрическим корпусом, расположенным горизонтально или с небольшим углом наклона к горизонту, и предназначены для смешивания сыпучих, не склонных к агрегированию, порошкообразных материалов [9].
В основу конструкции смесителей данного типа положен классический принцип смешения "пьяная бочка". В процессе перемешивания происходит активное взаимодействие частиц продукта друг с другом, что является положительным фактором, сказывающимся на качестве и скорости перемешивания компонентов.Барабанные смесители относятся к тихоходным машинам, так как окружная скорость вращения составляет от 0,17 до 1 м/с. Сыпучие материалы можно подавать в смеситель непрерывно или порционно. Последнее возможно благодаря тому, что барабанный смеситель обладает высокой сглаживающей способностью. В барабанных смесителях рекомендуется поддерживать каскадный режим движения материала в корпусе. При этом режиме частицы материала, находящиеся в глубине слоя, движутся по круговым траекториям вплоть до выхода на поверхность в верхней части ската, образованного свободной поверхностью слоя смешиваемого материала. После выхода частиц на поверхность слоя они откатываются по склону. Вся верхняя часть ската представляет собой слой небольшой толщины, состоящий из хаотически движущихся вниз частиц. Именно в этом тонком слое и происходит в основном процесс смешивания частиц [9]. Преимуществами барабанных смесителей по отношению к другим являются: простота конструкции и надежность в эксплуатации, возможность смешивания материалов без разрушения частиц, широкий диапазон рабочих объемов. Кроме того, перемешивание материала по сложной траектории под действием сил тяжести и заданного разнонаправленного вращения сводит к минимуму негативное действие центробежных сил. Помимо этого, данный способ перемешивания не ведет к образованию «мертвых зон» и разогреву продукта, как в случае со смесителями, оборудованными мешалками [9].

В процессе смешивания в рабочем объеме смесителя происходит взаимное перемещение частиц разных компонентов смеси. В результате перемещений возможно бесконечное разнообразие расположения частиц в рабочем объеме смесителя. В этих условиях соотношение компонентов в микрообъемах смеси – величина случайная, поэтому большая часть известных методов оценки качества смеси основана на методах статистического анализа. Для упрощения расчетов все смеси условно считают двухкомпонентными, состоящими из так называемого ключевого компонента и условного, включающего все остальные компоненты смесей. Подобный прием позволяет оценивать однородность смеси параметрами распределения одной случайной величины – содержанием ключевого компонента в пробах смеси. В качестве ключевого компонента обычно выбирают такой компонент, который либо легко анализировать, либо распределение его в смеси особенно важно по техническим требованиям.В качестве критерия оценки качества смешивания наиболее часто используют коэффициент вариации (неоднородности) V_с, который определяется по формуле:

где С_ср – среднее арифметическое значение концентрации ключевого компонента во всех n пробах смеси, %;

C_i – концентрация ключевого компонента в i-й пробе, %,

n – количество проб.

Сухая смесь высокого качества оценивается значениями V_c = 0,5÷4 %; среднего качества V_c = 4÷10 %; низкого качества V_c > 10 %. Однако подобное деление следует считать условным, так как качество смеси, ее необходимая однородность определяются техническими условиями на готовую смесь [2, 17, 19].В исследовательской практике коэффициент неоднородности определяют путем предварительного отбора и последующего анализа большого количества проб. Для оценки качества смесей, получаемых в смесительных аппаратах периодического действия, используют в основном два метода отбора проб:метод квартованияметод точечного отбора.Чаще всего для изучения кинетики смешивания в барабанных смесителях периодического действия рекомендуется использовать метод точечного отбора проб. Он заключается в отборе проб специальным пробоотборником из разных зон внутреннего объема смеси после остановки смесителя. Отобранные пробы подвергаются количественному анализу на содержание в них ключевого компонента. Очень часто при получении многокомпонентной смеси наиболее сложной проблемой является равномерное распределение небольшого количества микронутриентов в основной массе материалов. При введении необходимого количества микронутриентов – витаминов, минеральных веществ и БАДов – должно быть гарантировано их присутствие в заданном соотношении в каждом единичном объеме готовой смеси. Поэтому при значительных соотношениях массовых составляющих компонентов (1:10² и более), входящих в смесь, эффективная однородность состава конечной смеси достигается за счет последовательного «разбавления» смеси в нескольких аппаратах или путем многоступенчатого смешивания.

^

3.Основные технологические операции и режимы при производстве концентратов сухих напитков.

Концентрированные сухие напитки представляют собой сухую порошкообразную смесь на основе сахара, содержащего комплекс витаминов и пробиотиков и т.д.. Поступаемое сырье подвергается входным контролем качества, которое осуществляется в соответствии с правилами приемки и методических анализов изложенных в действующих стандартах или ГОСТ. Сырье электропогрузчиком поступает в цех, в зону растаривания и подготовки сырья. Рецептурные компоненты смеси пропускают через просеиватель ситом из проволочной сетки. В просеивателе сахар-песок(основные компоненты) очищаются от посторонних примесей. Затем отправляется на дробилку. Полученная сахарная пудра дополнительно подвергается просеиванию для удаления слипшихся комочков и затем все компоненты помещают в соответствующий накопитель бункера. Дозирование рецептурных компонентов, которые осуществляется на весах с решётчатым устройством,дополнительные компоненты, которые являются компонентами предсмесей взвешиают на весах, а основные компоненты взвешиваются на платформах весах,а смешивание компонентов осуществляется в 2 этапа:1. приготовление предсмеси,2- приготовление смеси. Предсмесь предназначена для приготовления напитков может включать в себя следующие компоненты: лимонную кислоту, витаминный премикс, ароматизатор натуральный или идентичный натуральному,B-каротин, пищевые волокна, концентрат свекольного сока для наполнения красного оттенков и фруктоза. Предварительное взвешивание компонентов предсмеси отправляются в шнековый смеситель, где интенсивно перемешиваются в течении 15 минут, полученная предсмесь отправляется в бункер накопитель.На втором этапе готовят смесь в другом шнековом смесителе,в состав которого входят основные компоненты напитка:сахар или фруктоза. Смесь непрерывно перемешивают и вносят приготовленную на 1 этапе и взвешивают предсмесь. Все перемешивается не менее 15 минут до получения однородной сыпучей массы. Полученный концентрат отправляют в накопительный бункер,а затем в отделение фасовки. В помещении, где осуществляется процесс фасовки, относительная влажность воздуха должна быть не более 75% и воздух +18-22. Шнековый транспортер получивший смесь отправляется в вертикально фасовочный автомат, где осуществляется фасовка в пакеты из комбинированных термостатов полимерных материалов в том числе на основе фольги при давлении воздуха 0,1Мпа. Масса нетто 20 грамм. Затем пакеты с продуктом отводящим транспортером подают на стол, где их вручную укладывают в картонные каробки по 200 грамм по 10 пакетов, а затем отводят ленточным транспортером. Они подаются на следующий стол, где картонные коробки укладываются в гофро короба с помощью электропогрузчиков и отправляются на склад готовой продукции.

4.Практика обогащения пищевых продуктов микронутриентами началась в США в конце 1920-х гг. с йодирования поваренной соли. В 1938 г. приняты нормы обогащения муки тиамином, рибофлавином, ниацином и железом. В нашей стране также есть опыт обогащения пищевых продуктов массового потребления. В 1943 г. в США был принят закон, обязывающий проводить витаминизацию муки с добавлением железа. Основой для введения витаминизации муки был тезис о необходимости восполнения тех потерь витаминов, которые происходят при размоле зерна и отделении отрубей.Термин «обогащение пищевых продуктов» следует использовать в сочетании с указанием конкретных обогащающих добавок, например, обогащение витаминами, обогащение микроэлементами, обогащение комплексом микронугриентов и т.п. Для обозначения дополнительного введения витаминов часто применяется термин «витаминизация». Продукты питания в настоящее время обогащаются не только незаменимыми микронутриентами - витаминами и минеральными веществами, но и другими компонентами: пищевыми волокнами, ПНЖК, фосфолипидами, биологически активными соединениями природного происхождения (фитосоединениями), полезными видами живых молочнокислых бактерий, в частности, бифидобактериями (пробиотиками) и необходимыми для их усиленного размножения олигосахаридами как пребиотиками. Иногда процесс комплексного добавления пищевых и неалиментарных веществ к пище называют термином «фортификация», а продукты - фортифицированными. Основные принципы обогащения пищи микронутриентами Обогащение пищевых продуктов микронутриентами предусматривает либо восполнение потерь в процессе технологической обработки и переработки, либо дополнительное введение микронутриентов в продукты, в естественных условиях их не содержащих, либо сочетание этих двух подходов. Примером первого подхода является восполнение содержания витаминов группы В в муке первого и высшего сортов до уровня их содержания в исходном зерне, примером второго - добавление витамина А к тростниковому сахару в странах Латинской Америки в целях профилактики ксерофтальмии и слепоты, обусловленной дефицитом этого витамина, или введение витамина С в молоко и кефир. Термин «витаминизация» часто употребляется применительно не только к продуктам питания, но и к людям, обозначая восполнение недостатка витаминов в организме человека или больших групп населения путем приема витаминных препаратов или обогащенных витаминами продуктов питания.Обогащение пищевых продуктов микронутриентами - серьезное вмешательство в традиционно сложившуюся структуру питания человека, которое должно осуществляться только на основе научно обоснованных, проверенных практикой медико-биологических и технологических принципов и требований. Эти принципы сформулированы с учетом научных данных о роли питания и отдельных пищевых веществ в поддержании здоровья и жизнедеятельности человека, о потребности организма в отдельных пищевых веществах и энергии, о реальной структуре питания и фактической обеспеченности населения.К медико-биологическим проблемам обогащения относятся выбор конкретного пищевого вещества или группы веществ, выбор продуктов для обогащения, выбор уровня обогащения; обеспечение эффективности обогащения, безопасности, а также сохранение потребительской ценности продуктов.Выбор конкретных пищевых веществ для обогащения продуктов питания определяется прежде всего наличием проблемы дефицита этих нутриентов среди населения. Необходимо использовать те микронутриенты, дефицит которых реально имеет место, достаточно широко распространен и наносит вред здоровью. К числу таких микронутриентов следует отнести в первую очередь витамин С, витамины группы В, фолиевую кислоту, а из минеральных веществ - йод, железо, кальций.Не исключается возможность использования более полного набора добавок, включающего практически весь комплекс необходимых человеку витаминов, макро- и микроэлементов. Введение их в продукт в количествах, обеспечивающих 30-50% суточной потребности, надежно гарантирует поддержание оптимальной обеспеченности организма всеми витаминами и минеральными веществами практически при любых дефектах питания и в то же время не создает угрозы избытка этих веществ.Для эффективного решения проблемы дефицита микронутриентов среди широких слоев населения различного достатка, обогащать ими следует в первую очередь продукты массового потребления, доступные для всех групп детского и взрослого населения, регулярно используемые в повседневном питании. Обогащенные продукты должны быть привычными для использования и потребления населением или, по крайней мере, его целевыми группами. К таким продуктам относятся мука и хлебобулочные изделия, молоко и кисломолочные продукты, сахар, соль, напитки, продукты детского питания, функциональные продукты.Избранный для обогащения продукт должен быть подходящим носителем для пищевого вещества. Обогащение пищевых продуктов витаминами и минеральными веществами не должно ухудшать потребительских свойств этих продуктов: уменьшать содержание и усвояемость других содержащихся в них пищевых веществ, существенно изменять вкус, аромат, свежесть продуктов, сокращать срок их хранения.При обогащении необходимо учитывать возможность химического взаимодействия обогащающих добавок между собой и с компонентами обогащаемого продукта, и выбирать такие их сочетания, формы, способы и стадии внесения, которые обеспечивают их максимальную сохранность в процессе производства и хранения.Регламентируемое, т.е. гарантируемое производителем, объявляемое на упаковке (этикетке) содержание микронутриентов в обогащенном ими продукте питания должно быть достаточным для удовлетворения 30-50% средней суточной потребности в этих микронутриентах при обычном уровне потребления обогащенного продукта. Количество микронутриентов, дополнительно вносимых в продукты, должно быть рассчитано с учетом их возможного естественного содержания в исходном продукте или сырье, а также потерь в процессе производства и хранения, чтобы обеспечить содержание этих витаминов и минеральных веществ на уровне не ниже регламентируемого в течение всего срока годности обогащенного продукта.Регламентируемое содержание витаминов и минеральных веществ в обогащаемых ими продуктах должно указываться на индивидуальной упаковке этого продукта и строго контролироваться как производителем, так и органами государственного надзора.В ряде случаев сочетание в одном продукте некоторых обогащающих добавок оказывается нежелательным или невозможным в связи с их вкусовой несовместимостью, нестабильностью или нежелательными взаимодействиями друг с другом. Например, в продукты, обогащенные солями железа или другими микроэлементами, не всегда следует вводить пищевые волокна, способные прочно связывать эти микроэлементы, нарушая их всасывание в желудочно-кишечном тракте.Муку и хлеб целесообразно обогащать витаминами группы В, сравнительно хорошо переносящими воздействие высокой температуры в процессе выпечки, тогда как витамин С отличается значительно меньшей устойчивостью. Поэтому витамин С для обогащения муки и хлеба практически не используется. Вместе с тем включение небольших количеств аскорбиновой кислоты в витаминные и витаминно-минеральные смеси для обогащения муки имеет иные, чисто технологические цели: аскорбиновая кислота ускоряет созревание муки и улучшает ее хлебопекарные свойства.Довольно трудную в технологическом отношении проблему представляет сочетание в одном продукте аскорбиновой кислоты с солями железа или другими металлами переменной валентности (цинк, медь и др.), катализирующих ее быстрое окисление с утратой витаминной активности, особенно в жидких продуктах: соках, напитках, молоке и кисломолочных продуктах. Для преодоления этих трудностей разработаны специальные, более стабильные и защищенные от взаимодействия друг с другом формы витаминов и минеральных веществ.На практике эта проблема обычно решается путем распределения плохо совместимых обогащающих добавок между различными продуктами. Так, муку и хлеб обогащают, как правило, витаминами группы В, кальцием и железом. В соки и напитки чаще всего добавляют витамин С и водорастворимые витамины группы В (В₁, В₂, В₆, В₁₂), никотиновую, пантотеновую, фолиевую кислоты и биотин. Жирорастворимые витамины А, D, Е, К и каротин чаще добавляют в продукты, содержащие жир, - растительное, сливочное масло, маргарин, молоко и кисломолочные продукты. Их можно вводить также в соки и напитки, используя в этих целях специальные растворимые в воде формы этих витаминов.Для обогащения рациона микроэлементами, такими, например, как йод, фтор и некоторые другие, чаще всего используют пищевую соль, питьевую воду и минерализованные напитки. Специальные, защищенные формы этих микроэлементов позволяют вводить их и в другие продукты, в том числе в сочетании с более или менее полным набором витаминов.В последние годы накоплен определенный опыт использования как отдельных витаминов, так и поливитаминных смесей для обогащения продуктов питания, которые призваны внести вклад в решение проблемы ликвидации дефицита микронутриентов. Процесс внедрения обогащенных продуктов находится под контролем органов госсаннадзора, что обеспечивает полную безопасность обогащенных продуктов.

Выбор оптимальной упаковки в значительной степени определяется сроком хранения и стоимостью. Витамин А необходимо защищать от кислорода и света, витамин С - от кислорода, а рибофлавин и пиридоксин - от света. В напитках, молоке и масле кислород может вызывать быстрое разложение витаминов А и С. Упаковка из стекла - хороший выбор для защиты от кислорода, но с точки зрения удобства использования, утилизации и других причин пластмассовая является более подходящей. Правильно подобранные упаковочные материалы совместно с соответствующими передозировками витаминов - путь преодоления проблем, вызываемых взаимодействием с кислородом. Светозащитная упаковка (темное стекло, темный пластик, асептические коробки) - также способствуют сведению к минимуму воздействие света и, следовательно, сведению к минимуму разложения светочувствительных витаминов.