Энергетическая ценность пищевых продуктов (калорийность) - это количество энергии, которое образуется при окислении жиров, белков и углеводов, содержащихся в продуктах, и используется для физиологических функций организма.

Калорийность - важный показатель пищевой ценности продуктов, выражается в килокалориях (ккал) или в килоджоулях (кДж). Одна килокалория равна 4,184 килоджоуля (кДж), Энергетическая ценность белков равна 4,0 ккал/г (16,7 кДж/г). Она рассчитывается обычно на 100 г съедобной части пищевого продукта для определения энергетической ценности продукта, следует знать его химический состав.

Пищевые продукты характеризуются комплексом простых и сложных свойств - химических, физических, технологических, физиобиологических и др. Совокупность этих свойств определяет их полезность для человека. Полезность продуктов питания характеризуется пищевой, биологической, физиобиологической, энергетической ценностью, доброкачественностью и органолептическими свойствами.

Энергетическая ценность продукта - это энергия, которая высвобождается из пищевых веществ продуктов в процессе биологического окисления и используется для обеспечения физиологических функций организма.

В процессе жизнедеятельности человек затрачивает энергию, количество которой зависит от возраста, физиологического состояния организма, характера трудовой деятельности, климатических условий обитания и др. Энергия образуется в результате окисления содержащихся в клетках организма углеводов, жиров, белков и в небольшой степени других соединений - кислот, этилового спирта и т.д. Поэтому необходимо знать количество расходуемой в сутки человеком энергии, чтобы своевременно восстанавливать её запасы. Энергия, которую затрачивает человек, проявляется в форме теплоты, поэтому количество энергии выражают в тепловых единицах.

Необходимые вещества поступают в организм с пищей. Используют их также для обеспечения составных частей клеток, тканей и органов, для роста, увеличения массы тела. Поэтому пища должна обеспечивать оптимальные условия для жизни и работоспособности человека.

Достаточное количество в организме пищевых продуктов высокого качества позволяет организовать сбалансированное (рациональное) питание, т.е. организованное и своевременное снабжение организма продуктами, содержащими все вещества, необходимые для обновления тканей, обеспечения энергозатрат и являющиеся регуляторами многочисленных обменных процессов. При этом вещества пищи должны находиться между собой в благоприятных соотношениях. Количество незаменимых компонентов при сбалансированном питании превышает 56 наименований.

Сбалансированное питание требует определенного режима, т.е. распределения приема пищи в течение дня, соблюдения благоприятной температуры пищи и т.д. При сбалансированном питании человека такие основные вещества, как белки, жиры и углеводы, должны находиться в пище в соотношении 1:1:4; а для людей, занимающихся тяжелым физическим трудом, соответственно 1:1:5. Количество белков, жиров и углеводов, необходимое для людей разных профессий при сбалансированном питании, различно. Так, для людей профессий, не связанных с применением физического труда, суточная потребность составляет (в г): в белках - 100, в жирах 87, в углеводах - 310. для людей, профессии которых связаны с применением механизированного труда, такая потребность составляет соответственно 120, 105 и 375 г, а с применением немеханизированного труда - 200, 175 и 620 г.

Таблица

Суточная потребность человека в пищевых веществах

Пищевые вещества	Суточная норма
Белки, г	85
Жиры, г	102
Усвояемые углероды, г	382
В том числе моно- и дисахариды	50-100
Минеральные вещества, мг
Кальций	800
Фосфор	1200
Магний	400
Железо	14
Витамины
В 1 мг	1,7
В 2 , мг	2,0
РР, мг	19
В 6 , мг	2,0
В 12 , МКГ	3,0
В 9 , МКГ	200
С, мг	70
А (в пересчете на ретиноловый эквивалент), мкг	1000
Е, ME	15*
Д, ME	100**
Калорийность, кал	2775

15* = 10 мг токоферола.

100** = 2,5 мкг витамина ДЗ.

Важное значение в питании человека имеет природа белков, жиров и углеводов. Полагают, что общее количество белков должно давать 15 % суточной калорийности (энергетической ценности), причем из этого количества на долю белков животного происхождения должно приходиться более 50 %, на долю жиров - около 30 % калорийности (из них 25 % - на растительные), на долю углеводов - несколько более 50 % (из них на крахмал - 75 %, на сахара 20, на пектиновые вещества 3, на клетчатку 2 %).

Энергетические затраты человека складываются из расхода энергии на основной обмен, прием пищи и трудовую деятельность.

Энергия, расходуемая организмом на основной обмен, связана с работой внутренних органов (сердца, легких, эндокринных желез, печени, почек, селезенки и др.). Считается, что взрослый мужчина массой 70 кг на основной обмен в сутки расходует 1700 ккал, или 7123 кдж, а женщина - на 5 % меньше. У пожилых людей расход энергии ниже, чем у молодых.

Прием пищи увеличивает расход энергии на основной обмен организма в среднем на 10-15 % в сутки и зависит от характера занятий человека. Так, при разных видах работы затрачивается примерно следующее количество энергии (ккал/ч):

при легкой физической механизированной работе - 75; при работе средней тяжести, частично механизированной - 100;

при напряженной физической немеханизированной работе - 150-130;

при очень тяжелой физической работе и занятиях спортом - 400 и более.

По энергетическим затратам взрослое население страны делят на пять групп, детское - на восемь. Кроме того, отдельно выделяют энергетические затраты мужчин и женщин в возрасте 18-29, 30-39, 40-59 лет. Особую группу составляют люди пожилого возраста. Энергетическая ценность пищевых продуктов выражается в ккал или кДж (1 ккал соответствует 4,186 кДж).

В табл. приведены данные, характеризующие энергетические затраты мужчин и женщин в возрасте от 18 до 60 лет при различных видах труда. При расчете потребности в энергии для населения в указанном возрасте средняя масса тела принята для мужчин 70 кг, для женщин -60 кг.

Таблица

Характеристика энергетических затрат мужчин и женщин разного возраста при различных видах труда

Группа интенсивности труда	Потребность в энергии, ккал		Характер труда
	мужчины	женщины
1	2800-2500	2400-2200	Люди преимущественно умственного труда (работники науки, культуры, служащие)
.2	3000-2750	2550-2350	Люди легкого физического труда (связисты, швейники и др.)
3	3200-2950	2700-2500	Люди физического труда средней тяжести (слесари, шоферы, железнодорожники)
4	3700-3450	3150-2900	Люди значительного физического труда (строители, металлурги, сельскохозяйственные рабочие)
5	4300-3900		Люди тяжелого физического труда (грузчики, каменщики)

До недавнего времени считалось, что при окислении 1 г белка, усвояемых углеводов и органических кислот в организме человека выделяется около 4,1 ккал (17,2 кДж), при окислении 1 г жиров 9,3 ккал (38,9 кДж), Позднее было установлено, что энергетическая ценность углеводов несколько ниже, чем белков (табл.).

Таблица

Коэффициенты энергетической ценности различных пищевых веществ

Жиры и углеводы при нормальном процессе усвоения в организме расщепляются до конечных продуктов (углекислоты и воды), как и при обычном сгорании. Белки же расщепляются не полностью, с выделением таких продуктов, как мочевина, креатинин, мочевая кислота и других азотистых соединений со значительной потенциальной тепловой энергией. Поэтому количество тепла при полном окислении белка до конечных продуктов (аммиака, воды и углекислоты) оказывается большим, чем при окислении его в организме.

Энергетическую ценность пищевых продуктов можно определить по химическому составу. Так, если пастеризованное молоко содержит (в %): белков - 2,8, жиров - 3,2 и сахаров - 4,7, то энергетическая ценность 100 г молока составит 57,86 ккал (4,0 ккал *2,8 + 9,0 ккал* 3,2 +3,8 ккал* 4,7), или 241,89 кДж.

Если в составе суточного пищевого рациона имеется (в г):

белков - 80, углеводов - 500, жиров - 80, то общая энергетическая ценность его составит 2915 ккал (4,0 ккал * 80 +9,0 ккал *80+3,8 ккал * 500), или 12 184,7 кДж.

В зависимости от химического состава энергетическая ценность пищевых продуктов различна (табл.).

Таблица

Энергетическая ценность различных пищевых продуктов

Наименование продукта	Содержание		%	Энергетическая
	белков	жиров	углеводов	ценность, ккал(кДж)
Мука пшеничная в/с	10,3	0,9	74,2	327(1388)
Крупа гречневая	12,6	2,6	68	329(1377)
Макаронные изделия в/с	10,4	0,9	75,2	332(1389)
Хлеб ржаной из обдирной муки	5,6	1,1	43,3	199(833)
Булки городские	7,7	2,4	53,4	254(1063)
Сахар-песок	-	-	99,8	374(1565)
Шоколад без добавлений	5,4	35,3	47,2	540(2259)

Печенье сахарное из муки высшего сорта	7,5	11,8	74,4	417(1745)
Молоко пастеризованное	2,8	3,2	4,7	58(243)
Сметана 30% жирности	2,6	30,0	2,8	293(1228)
Творог жирный	14	18	1,3	226(945)
Молоко сгущенное стерилизованное	7,0	7,9	9,5	136(565)
Сыр Голландский	26,8	27,3	-	361(1510)
Маргарин сливочный	0,3	82,3	1	746(3123)
Масло сливочное несоленое	0,6	82,5	0,9	748(3130)
Капуста белокочанная	1,8	-	5,4	28(117)
Картофель	2,0	0,1	19,7	83(347)
Томаты грунтовые	0,6	-	4,2	19(77)
Яблоки	0,4	-	11,3	46(192)
Виноград	0,4	-	17,5	69(289)
Говядина 1 категории	18,9	12,4	-	187(782)
Колбаса Докторская	13,7	22,8	-	260(1088)
Окорок Тамбовский вареный	- 19,3	20,5	-	262(1096)
Яйца куриные	12,7	11,5	0,7	157(657)
Карп	16	3,6	1,3	96(402)
Осетр сибирский	15,8	15,4	1	202(845)
Сельдь атлантическая	17	8,5	-	145(607)

Наиболее высокой энергетической ценностью обладают: сливочное масло, маргарин, шоколад, сахарное печенье и сахар-песок, низкой - молоко, яблоки, капуста, некоторые виды рыбы (карп, треска и др.).

Таблица

Химический состав пищевых продуктов

Продукт	белки	жиры	углеводы	зола
Вареные колбасы:
Диетическая
Докторская
Отдельная
Варено-копченые колбасы:
Любительская
Сервелат
Грудинка
Копчено-запеченая
Окорок тамбовский вареный
Консервы:
Фарш свиной
Баранина тушеная
Говядина тушеная
Хлеб и хлебобулочные изделия:
Ржаной простой
Столовый подовый
Пшеничный из муки:
Высшего сорта
Батоны нарезные из муки 1 с.

Макаронные изделия:
Высшего сорта
Растительные масла рафиниров.
Подсолнечное
Арахисовое
Оливковое
Кукурузное
Маргарин:
Молочный
Сливочный
Кондитерские изделия
Карамель
Какао-порошок
Мармелад
Халва тахинская
Торт слоенный
Чай без сахара
Кофе без сахара
Молоко 3,2% жирности
Сливки 20% жирности
Творог жирный

Расчет энергетической ценности пищевых продуктов

Для определения теоретической калорийности 100 г пищевых продуктов, необходимо знать удельную калорийность питательных веществ (1г жира выделяет 9 ккал; 1 г белка - 4,1 ккал; 1 г углеводов - 3,75 ккал) и умножить на количество содержащихся в продуктах. Сумма полученных показателей (произведений) определяет теоретическую калорийность пищевого продукта. Зная калорийность 100 г продукта, можно определить калорийность любого его количества. Зная теоретическую калорийность, например углеводов, можно найти практическую (фактическую) калорийность углеводов путем умножения результата теоретической калорийности углеводов на усвояемость в продуктах (для углеводов - 95,6 %) и деления произведения на 100.

Пример расчета. Определите теоретическую калорийность 1 стакана (200 г) молока коровьего.

По таблице химического состава или учебнику товароведения находим средний химический состав коровьего молока (в %):

жира - 3,2; белков - 3,5; молочного сахара - 4,7; золы - 0,7.

Решение:

Калорийность жиров в 100 г молока - 9x3,2 = 28,8 ккал. Калорийность белков в 100 г молока - 4 х 3,5 = 14,0 ккал. Калорийность углеводов в 100 г молока - 3,75 х 4,7 = 17,6 ккал.

Теоретическая калорийность 1 стакана молока (200 г) будет равна 60,4 х 2 = 120,8 ккал (28,8 + 14,0 + 17,6) х 2: Фактическая калорийность составит с учетом усвояемости жира - 94 %, белков - 84,5 %, углеводов - 95,6 %.

17,6*95/100 + 28,8*94/100+ 14,0*84,5/100= 54,73 ккал

Для перевода килокалорий в килоджоули число килокалорий умножают на 4,184 (по системе СИ).

ЛЕКЦИЯ 1.

ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ И СЫРЬЯ.

КЛАССИФИКАЦИЯ ОСНОВНЫХ ПРОЦЕССОВ

ПИЩЕВОЙ ТЕХНОЛОГИИ.

ПРИНЦИПЫ АНАЛИЗА И РАСЧЕТА ПРОЦЕССОВ И АППАРАТОВ

1.1. ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ И СЫРЬЯ

Гидромеханические процессы - это процессы, скорость которых определяется законами механики и гидродинамики. К ним относятся процессы перемещения жидкостей и газов по трубопроводам и аппаратам, перемешивания в жидких средах, разделения суспензий и эмульсий путем отстаивания, фильтрования, центрифугирования, псевдоожижения зернистого материала.

Теплообменные процессы - это процессы, связанные с переносом теплоты от более нагретых тел (или сред) к менее нагретым. К ним относятся процессы нагревания, пастеризации, стерилизации, охлаждения, конденсации, выпаривания и т. п. Скорость тепловых процессов определяется законами теплопередачи.

Чугуны представляют собой многокомпонентные сплавы железа с углеродом, а также с кремнием, марганцем, фосфором. Чугуны применяют для изготовления как отдельных деталей машин, так и целых аппаратов: цилиндров насосов и компрессоров, зубчатых и червячных колес, труб и трубопроводной арматуры.

Основным методом изготовления деталей из чугунов является литье.

Чугуны хорошо сопротивляются сжатию, плохо - изгибу и растяжению, а также скалыванию.

Цветные металлы, в основном алюминий и медь, широко применяют в пищевом машиностроении.

Алюминий обладает достаточной прочностью, низкой плотностью, хорошей теплопроводностью, легко штампуется и прокатывается. Для изготовления аппаратуры используют марки АОО и АО с содержанием алюминия соответственно не менее 99,7 и 99,6%.

Медь является ценным конструкционным материалом. Для изготовления пищевой аппаратуры применяют марки М2 и М3.

Медь подобно алюминию хорошо тянется, штампуется, вальцуется как в горячем, так и в холодном состоянии. Для изготовления аппаратуры - теплообменных аппаратов, ректификационных колонн и др. - применяют отожженную медь. Из сплавов на основе меди используют бронзы и латуни.

Неметаллические материалы неорганического и органического происхождения используют в пищевой промышленности достаточно широко. Из материалов неорганического происхождения для изготовления самых различных аппаратов (перегонных и выпарных аппаратов, теплообменников, ферментаторов, ректификационных колонн, трубопроводов и т. д.) используют стекло. Применение стекла повышает санитарно-гигиенические условия производства продуктов питания.

Из материалов органического происхождения применяют конструкционные пластические массы: полиэтилен, поликарбонат, полисульфон, полиамиды, фторопласт-4, полистирол и др. Полиэтилен используют для изготовления емкостей для пищевого сырья, футеровки и заполнения аппаратов и других целей. Например, в непрерывном процессе получения шампанских вин для увеличения площади поверхности контакта фаз в реакторах применяют цилиндрические полиэтиленовые насадки.

Из поликарбоната и полиамидов изготовляют некоторые узлы оборудования, посуду и др. Фторопласт-4 применяют для изготовления прокладок и других уплотняющих деталей, футеровки аппаратов. Из полисульфона и поликарбоната изготовляют пленки для мембранных аппаратов. Полистирол применяют для упаковки и изготовления посуды.

Химическая стойкость материалов. Конструкционный материал для изготовления аппаратов, работающих в агрессивных средах, должен обладать высокой химической стойкостью. Преждевременный выход машин и их деталей из строя часто является следствием неправильного выбора материала для их изготовления.

Продукты коррозии являются причиной снижения качества продукта, загрязняя его. Они могут испортить цвет, ухудшить вкус, придать запах продукту. Кроме того, материал аппарата может служить катализатором, интенсифицирующим течение побочных процессов. Контакт обрабатываемых веществ с коррозиенестойким материалом может в некоторых случаях препятствовать проведению процессов, например биохимических.

Оценка материала по коррозиестойкости проводится по специальной шкале (табл. 1.3.1).

Таблица 1.3.1. Шкала коррозиестойкости металлов

Группа стойкости	коррозиестойкости	Скорость коррозии,
Совершенно стойкие
Весьма стойкие
Пониженно-стойкие
Малостойкие
Нестойкие

Для оценки интенсивности процесса коррозии применяют глубинный или массовый показатель. Глубинный показатель при равномерной коррозии измеряется уменьшением толщины металла (в мм) в год. Для изготовления аппаратуры используют материалы, скорость коррозии которых не превышает 0,1...0,5 мм в год.

Для защиты металлов от коррозии их покрывают металлическими и неметаллическими пленками, облицовывают. Из металлов для этих целей используют хром, никель, алюминий и др., из неметаллов - эмали, полимерные материалы и различные лаки.

Технико-экономический выбор коррозиестойких материалов. При выборе материалов должны учитываться следующие факторы: первоначальная стоимость основного технологического оборудования; затраты, обусловленные коррозией или устранением ее последствий в процессе технического обслуживания оборудования в рассматриваемом коррозиестойком исполнении; затраты, обусловленные коррозией или устранением ее последствий при текущих и капитальных ремонтах оборудования; убытки от простоев во время межремонтного срока службы оборудования, обусловленные коррозией или устранением ее последствий. Вариант с минимальными затратами является наиболее рациональным для каждой позиции разрабатываемой технологической схемы.

1.3.5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ РАЗМЕРОВ АППАРАТОВ

Основные типы процессов и аппаратов. Машины и аппараты по принципу организации процесса бывают периодического, непрерывного и смешанного действия.

В периодическом процессе отдельные его стадии (например, загрузка теста в смеситель , нагрев, смешение и выгрузка) осуществляются в одном аппарате (машине), но в определенной последовательности.

В непрерывном процессе отдельные его стадии осуществляются одновременно, но в разных местах одной машины или аппарата или в разных машинах и аппаратах.

В смешанных процессах отдельные стадии осуществляются периодически в машинах и аппаратах периодического действия, а другие стадии - в машинах и аппаратах непрерывного действия.

В зависимости от изменения параметров процесса (температур, давлений, скоростей, концентраций и т. д.) во времени они делятся на установившиеся (стационарные) и неустановившиеся (нестационарные).

В установившихся процессах значения параметров постоянны во времени (непрерывные процессы), а в неустановившихся - изменяются во времени, т. е. являются функциями положения в пространстве и во времени (периодические процессы).

Непрерывные процессы отличаются от периодических по распределению времени пребывания частиц среды в аппарате и связанных с ним изменений других факторов (температур, концентраций), влияющих на процесс. В периодически действующем аппарате все частицы находятся одинаковое время, в непрерывнодействующем - различное время.

Для характеристики периодических и непрерывных процессов используют следующие понятия:

продолжительность процесса τ - время, необходимое для завершения всех его стадий от загрузки исходного сырья до выгрузки готового продукта;

период процесса ∆τ - время от начала загрузки исходного сырья данной партии до начала загрузки исходного сырья следующей партии;

степень непрерывности τ/∆τ - частное от деления продолжительности процесса на его период.

Периодический процесс характеризуется периодом ∆τ> 0, степенью его непрерывности τ / ∆τ <1 и единством места осуществления отдельных стадий процесса.

Непрерывный процесс характеризуется периодом ∆τ→0, степенью его непрерывности τ / ∆τ → ∞ и единством места проведения отдельных стадий.

Непрерывные процессы в настоящее время широко внедряются в промышленность благодаря значительным преимуществам перед периодическими. Такие преимущества заключаются в возможности специализации и типизации аппаратуры для каждой стадии процесса, в стабилизации процесса во времени, стабилизации и повышении качества продукта, во внедрении автоматических систем управления технологическим процессом (АСУ ТП).

По распределению концентраций (температур) в рабочем объеме аппараты бывают идеального смешения, идеального вытеснения и промежуточного типа.

В аппаратах идеального смешения концентрация (температура) во всем объеме одинакова и равна концентрации (температуре) на выходе из аппарата.

В аппарате идеального вытеснения концентрация (температура) меняется плавно от начальной до конечной.

В реальных аппаратах поле концентраций (температур), как правило, отличается от схем идеального перемешивания и идеального вытеснения. Они относятся к аппаратам промежуточного типа.

В аппаратах промежуточного типа распределение, или поле, концентраций (температур) в рабочем объеме можно характеризовать числом псевдосекций идеального смешения или коэффициентами диффузии.

Степень приближения поля концентраций (температур) к полям в аппаратах идеального смешения или вытеснения устанавливают экспериментально на основании кривых отклика на вводимое в поток возмущение. Так, при количестве псевдосекций N=1 имеем аппарат идеального смешения, при N →∞ - аппарат идеального вытеснения. При промежуточном значении числа псевдосекций N аппарат относится к аппаратам промежуточного типа.

Распределение концентраций (температур) в аппарате необходимо знать для вычисления средней движущей силы процесса и времени пребывания.

Рассмотрим характер изменения температур в аппаратах непрерывного действия идеального смешения, идеального вытеснения и промежуточного типа.

В аппарате идеального смешения (рис. 1.3.1, а) жидкость идеально перемешана. Температура поступающей в аппарат жидкости tH мгновенно принимает значение температуры жидкости в аппарате tK , которая равняется конечной температуре жидкости на выходе из аппарата.

Рис. 1.3.1. Характер изменения температуры при нагревании жидкости в аппаратах:

где: а - идеального смешения; б - идеального вытеснения; в - промежуточного типа: ts - предельная температура в процессе (например, температура греющего пара)

В аппарате идеального вытеснения (рис. 1.3.1, б) поступающие в аппарат объемы жидкости не смешиваются с предыдущими, полностью вытесняя их. В результате этого температура жидкости плавно меняется по длине или высоте аппарата от tH до tK .

В аппаратах промежуточного типа (рис. 1.3.1, в ) отсутствует идеальное смешение жидкости, но нет и идеального вытеснения. Вследствие этого температура жидкости изменяется первоначально скачкообразно от tH до t " H , как в аппарате идеального смешения, а затем плавно изменяется от t н" до t к, как в аппарате идеального вытеснения.

Движущей силой процесса является разность между предельной температурой и рабочей. На рис. 1.3.1 показано изменение движущей силы (разности температур), пропорциональное величинам заштрихованных площадей. Максимальные величины движущей силы соответствуют аппаратам идеального вытеснения, минимальные - аппаратам идеального смешения, промежуточные - аппаратам промежуточного типа.

Если рабочий объем аппарата идеального смешения Vp разделить на N последовательно соединенных секций объемом каждая Vр/N, то движущую силу можно значительно увеличить, причем чем больше N , тем больше будет и движущая сила. Практически при N=8...16 движущая сила такого аппарата промежуточного типа будет приближаться к движущей силе в аппарате идеального вытеснения.

Расчет аппаратов (машин) периодического действия. При расчете аппаратов (машин) периодического действия задаются производительностью в единицу времени (в час, сутки и т. д.) Vτ и периодом процесса ∆τ.

Число партий продукта в сутки, которое производится одним аппаратом или машиной, b =24/∆τ.

Число партий, которое должно быть выпущено в сутки для достижения заданной производительности Vτ, a=V τ /V где Vр - рабочий объем аппарата.

Требуемое число аппаратов или машин n=a/b=Vτ ∆τ/(24Vр).

Если заданная производительность обеспечивается работой одного аппарата или машины (n=1), то его рабочий объем https://pandia.ru/text/78/416/images/image005_120.gif" width="133" height="25 src=">, (1.3.4)

где М - масса получаемого продукта; Vр - рабочий объем аппарата; - продолжительность процесса; - объемный коэффициент скорости процесса; - средняя движущая сила процесса.

В общем случае https://pandia.ru/text/78/416/images/image009_87.gif" width="139" height="53 src=">.

Если объем сырья перерабатываемого в единицу времени, составляет , то средняя производительность аппарата в единицу времени (в кг/с, кг/ч)

https://pandia.ru/text/78/416/images/image012_67.gif" width="112" height="47 src=">.

Между производительностью аппарата и его рабочим объемом существует определенная связь.

Из уравнения расхода =fv, где f - площадь поперечного сечения аппарата; v - линейная скорость. Умножим и разделим правую часть этого уравнения на длину аппарата L , тогда =fL v/L = /, или

https://pandia.ru/text/78/416/images/image006_103.gif" width="13 height=15" height="15"> определим из сопоставления уравнений (1.3.4) и (1.3.5):

Промышленное оборудование" href="/text/category/promishlennoe_oborudovanie/" rel="bookmark">промышленного оборудования в расчетные уравнения вводить соответствующие коэффициенты, учитывающие изменение масштаба процесса и аппарата. Такие коэффициенты получают на основании физического и математического моделирования процессов и аппаратов.

1.3.6. МОДЕЛИРОВАНИЕ И ПОДОБИЕ ПРОЦЕССОВ ПИЩЕВОЙ ТЕХНОЛОГИИ

Виды моделирования. Процессы пищевой технологии характеризуются большим количеством и многообразием параметров, определяющих протекание процессов, значительным количеством внутренних связей между параметрами. Чтобы ограничить такой большой поток информации о процессе, создают его модель, которая отражает отдельные явления изучаемого процесса.

Процесс моделирования включает сравнение модели с явлением (модель считается удовлетворительной, если расхождение невелико) и сравнение нашего ожидания с показаниями модели.

Применяют два вида моделирования: физическое и математическое. При физическом моделировании изучение данного процесса происходит на физической модели. Математическое моделирование предусматривает математическое описание модели изучаемого процесса. При этом физический процесс заменяют алгоритмом, моделирующим его. Затем устанавливают адекватность модели изучаемому процессу.

Методы математического моделирования в сочетании с ЭВМ позволяют при относительно небольших материальных затратах изучать различные варианты аппаратурно-технологического оформления процесса, находить оптимальные.

При математическом моделировании используют также свойство изоморфности дифференциальных уравнений, которое является отражением единства законов природы и позволяет с помощью однотипных дифференциальных уравнений описать различные по своей физической природе явления. Существует аналогия между процессами, различными по своей сущности: электрическими, гидродинамическими, тепловыми и массообменными. Эти процессы описываются однотипными дифференциальными уравнениями: перенос электричества (закон Однотипные дифференциальные уравнения:

перенос электричества (закон Ома) –

i = - (1/R )(dU / dx );

перенос количества энергии (закон трения Ньютона) –

https://pandia.ru/text/78/416/images/image017_56.gif" width="64" height="21">,

где: dU / dx , dv / dx , dc / dx , dt / dx – градиенты соответственно напряжения, скорости, концентрации и температуры; здесь i – сила тока; https://pandia.ru/text/78/416/images/image018_38.jpg" width="226" height="154 src=">

Рис. 1.3.2. Геометрически подобные аппараты

Временное подобие заключается в том, что отношение между интервалами времени завершения аналогичных стадий процесса сохраняется постоянным.

Например, продолжительность нагрева смеси до температуры кипения в первом аппарате составляет , а во втором - τ"1 Продолжительность испарения определенного количества воды составляет соответственно τ"2 и τ"2. Тогда временное подобие процессов будет характеризоваться соотношением

https://pandia.ru/text/78/416/images/image021_50.gif" width="75" height="24 src=">.gif" width="21" height="24 src=">- масштабный коэффициент временного подобия.

Временное подобие процессов называется гомохронностью. В случае, когда Кτ=1, имеет место синхронность процессов, являющаяся частным случаем гомохронности.

Подобие физических величин имеет место при соблюдении геометрического и временного подобия. В этом случае говорят также о подобии полей физических величин.

Полем физической величины называют совокупность мгновенных локальных значений этой величины во всем рабочем объеме, в котором протекает процесс.

Подобие граничных условий заключается в том, что отношение всех значений величин, характеризующих эти условия, для сходственных точек в сходственные моменты времени сохраняется постоянным.

Подобие начальных условий означает, что в начальный момент, когда начинается изучение процесса, соблюдается подобие полей физических величин, характеризующих процесс.

Если все индивидуальные признаки различных процессов, входящих в один класс, подобны, то процессы также подобны, т. е. подобные процессы представляют собой один процесс, протекающий в различных масштабах, так как подобные процессы описываются одинаковыми дифференциальными уравнениями, а индивидуальные признаки процессов (условие однозначности) различаются масштабом.

Определим условия подобия на примере дифференциального уравнения второго закона механики F = m (dv / dτ ), где F -сила; т - масса; v - скорость; τ - время. Приведем уравнение к безразмерному виду. Для этого разделим обе части уравнения на правую часть: Fdτ/(mdv)=1. Тогда для первого из двух рассматриваемых подобных процессов F"dτ"/(m"dv")=l; для второго - F""dτ""/(m""dv"")=l.

Так как процессы подобны, заменим переменные первого процесса через соответствующие переменные второго процесса, умножим их на масштабные коэффициенты:

https://pandia.ru/text/78/416/images/image027_36.gif" width="112" height="45 src=">.

Полученное уравнение и уравнение второго процесса не должны различаться. Однако они различаются комплексом из произведения масштабных коэффициентов. Эти уравнения, очевидно, будут тождественны только тогда, когда этот комплекс будет равен единице:

KFK τ/(KmKv)=1. Это соотношение выражает условие подобия процессов: умножение переменных на постоянные масштабные коэффициенты не меняет самого дифференциального уравнения.

Заменим масштабные коэффициенты соответствующими значениями. Тогда

https://pandia.ru/text/78/416/images/image029_32.gif" width="221" height="41 src=">

Выражение idem означает «одно и то же», т. е. в каждом подобном процессе комплексы переменных величин могут изменяться в пространстве и во времени, но в любых сходственных точках рабочего объема в сходственные моменты времени эти комплексы принимают одно и то же значение. Безразмерные комплексы, составленные по такому типу, называются критериями подобия или числами подобия.

Критерии подобия носят названия по фамилиям выдающихся ученых, известных своими работами в соответствующей области наук. Полученный выше критерий характеризует механическое подобие и называется критерием Ньютона: Ne =Fτ/(mv ).

Получение критериев подобия из дифференциального уравнения сводится к следующим операциям: 1) составляется дифференциальное уравнение процесса; 2) дифференциальное уравнение приводится к безразмерному виду делением обеих частей уравнения на правую или левую часть или делением всех слагаемых на один из членов с учетом его физического смысла; 3) вычеркиваются символы дифференцирования. Символы степеней дифференциалов сохраняются.

При проведении процесса физические величины в различных точках рабочего объема могут иметь различные значения. В этом случае в критериях подобия фигурируют усредненные значения, и тогда пользуются усредненными критериями (числами) подобия.

Кроме критериев подобия, получаемых из дифференциальных уравнений, используются также параметрические критерии, представляющие собой отношение двух одноименных величин и вытекающие непосредственно из условии задачи исследования.

Например, при изучении движения жидкости в канале процесс будет зависеть от соотношения длины трубы и диаметра l / d =Г1 (где Г - геометрический критерий подобия), относительной шероховатости и диаметра трубы Δ/ d =Г2. Линейный размер, входящий в эти критерии подобия, называется определяющим размером.

Все критерии подобия можно разделить на определяющие и определяемые. Определяющие критерии состоят только из физических величин, входящих в условия однозначности. Критерии подобия, в состав которых входит хотя бы одна величина, не входящая в условия однозначности, называются определяемыми.

Для обеспечения подобия необходимо равенство определяющих критериев. Равенство определяющих критериев является достаточным условием подобия.

Не определяющие критерии являются однозначной функцией определяющих критериев.

Первую теорему подобия можно формулировать так: при подобии процессов равны все критерии подобия.

Вторая теорема подобия (теорема Федермана -Бэкингема) утверждает, что результаты опытов следует представлять в виде зависимостей между критериями. Функциональная зависимость между критериями подобия называется критериальным уравнением. Критериальные уравнения описывают всю группу подобных процессов. Это обстоятельство имеет большое практическое, значение и позволяет моделировать промышленный объект на подобной лабораторной модели.

Вид критериального уравнения определяется экспериментальным путем. Во многих случаях эта зависимость представляется в виде степенных функций.

Третья теорема подобия (теорема, мана) гласит, что критериальные уравнения применимы только для подобных процессов.

Явления подобны, если их определяющие критерии численно равны, а следовательно, равны и определяемые критерии.

В заключение можно констатировать, что исследование процессов методом теории подобия состоит из получения математического описания процесса с помощью дифференциальных уравнений и условий однозначности, преобразования этих дифференциальных уравнений (или дифференциального уравнения), как показано выше, в критериальное уравнение и нахождения конкретного вида этого уравнения на основании экспериментального изучения процесса.

1.3.7. РАСЧЕТ ТЕПЛОМАССООБМЕННЫХ АППАРАТОВ С УЧЕТОМ

ФАКТОРА МАСШТАБНОГО ПЕРЕХОДА

При масштабном переходе к промышленным аппаратам увеличение диаметров контактных устройств, с одной стороны, приводит к увеличению длины пути потока, что повышает эффективность массообмена. Однако при этом ухудшается распределение потока по поперечному сечению - изменяется гидродинамика аппарата. Возникает поперечная неравномерность потоков, приводящая к снижению эффективности массопередачи в аппарате.

Снижение эффективности тепломассообменных промышленных аппаратов по сравнению с подобной лабораторной моделью является следствием изменения гидродинамики потоков при прочих равных условиях, приводящего к снижению средней движущей силы процесса.

Движущую силу в промышленном аппарате можно определить по формуле

где: пр, м- движущая сила соответственно в промышленном и модельном аппаратах; Ф N - фактор масштабного перехода.

Движущую силу в реальном аппарате промежуточного типа выразим через движущую силу в аппарате идеального вытеснения или смещения:

https://pandia.ru/text/78/416/images/image033_30.gif" width="25" height="25"> - движущая сила в аппарате идеального вытеснения или смешения.

Подставив значения движущих сил в уравнение тепломассообмена (1.3.1) для модельного и промышленного контактных устройств, получим фактор масштабного перехода, который характеризует влияние гидродинамической обстановки при масштабном переходе на движущую силу процесса:

ФN=Е пр/Е м

где: Епр, Ем - коэффициенты использования движущей силы соответственно в промышленном и модельном аппаратах.

Тогда площадь поверхности (объем) аппарата

Если распределение концентраций (температур) в модели такое же, как в аппарате идеального вытеснения или смешения, т. е. м = и, то Ем = 1 и ФN = Епр. Эффективность модели и промышленного аппарата будет одинаковой, если ФN = 1.

Одним из путей увеличения эффективности аппаратов при масштабном переходе является организация процесса в режиме идеального вытеснения. В этом случае ФN → 1.

Для характеристики полей концентраций (температур) в аппаратах используются гидродинамические модели перемешивания: псевдосекционная, диффузионная, циркуляционная и построенные на их основе комбинированные модели перемешивания и структуры потоков, которые дают возможность провести аналитические исследования и описать (формализовать) процесс.

Одним из требований, предъявляемых к модели, является то, что модель наиболее полно должна отражать характер потоков вещества и энергии при достаточно простом математическом описании.

Математическая модель включает гидродинамические характеристики структуры потоков и описание кинетики рассматриваемого процесса.

Псевдосекционная (ячеечная) модель перемешивания построена из допущений о подобии перемешивания частиц в канале и в каскаде из N последовательно соединенных секций полного перемешивания и описывается системой линейных дифференциальных уравнений первого порядка вида

https://pandia.ru/text/78/416/images/image036_25.gif" width="236" height="48 src=">, (1.3.9)

где: х и - текущие концентрация и время; х н – начальная концентрация; Вымывание" href="/text/category/vimivanie/" rel="bookmark">вымывания введенного в канал индикатора.

На рис. 1.3.3 приведены кривые, построенные по уравнению (1.3.9) при N = 1...5, 7, 10, 20.

Диффузионная модель перемешивания описывает распределение вещества в потоке за счет молекулярной и турбулентной диффузии дифференциальным уравнением одномерной конвективной диффузии, в которое вводится эффективный коэффициент обратного перемешивания:

https://pandia.ru/text/78/416/images/image039_24.gif" width="13" height="15">(dx / dz ).

При идеальном перемешивании концентрация х в любой точке постоянна и дифференциальное уравнение приобретает вид х=xнехр(-τ/τв).

https://pandia.ru/text/78/416/images/image039_24.gif" width="13" height="15 src=">l/Dэ

где: v - скорость потока; l - линейный размер.

Установление связи между этими параметрами имеет важное практическое значение, так как позволяет использовать данные по перемешиванию, полученные на основании диффузионной модели, в математических описаниях массообмена, в основу которых положена псевдосекционная модель перемешивания.

Псевдосекционная модель совпадает с диффузионной с точностью до членов, содержащих производные старше второго порядка.

Связь между критерием Боденштейна В и N определяется из равенства статистических параметров дифференциальных функций распределения xN и хв.

Контрольные вопросы и задания

1. Какому общему закону подчиняются про­цессы пищевой технологии? Как записывается этот закон? 2. В чем заключаются задачи расчета машин и аппаратов пищевых производств? 3. Какие требования предъявляют к машинам и аппаратам? 4. Перечислите конструкционные материа­лы, применяемые в пищевом машиностроении. 5. Какие факторы учитывают при технико-экономическом выборе материалов для пищевого оборудования? 6. Ка­кими показателями характеризуются периодический и непрерывный процессы? 7. Как рассчитывают объем аппарата непрерывного действия? 8. Что такое мате­матическое и физическое моделирование? 9. В каком случае используется теория подобия для моделирования процессов? 10. Как получают критерии подобия? Ка­кие бывают критерии подобия? 11. Что учитывается фактором масштабного пере­хода при расчете тепломассообменных процессов? 12. Какие гидродинамические модели перемешивания используются для описания полей температур или кон­центраций в тепломассообменных аппаратах?

Пищевые продукты животного и растительного происхождения представляют собой многокомпонентные системы, включающие в себя белки, жиры, углеводы, макро- и микроэлементы, витамины, воду.

Белки. Одним из основных компонентов пищевых продуктов и сырья являются белки. Они используются организмом для построения структурных элементов клеток и тканей, синтеза ферментов-биологических катализаторов и гормонов, регулирующих обменные процессы. Основное значение имеет содержание в белке незаменимых аминокислот. Белок считается полноценным, если в его состав входят в оптимальных соотношениях все незаменимые аминокислоты (валин, изолейцин, лейцин, лизин, метионин, треонин, триптофан, фенилаланин). По сравнению с белками животного происхождения растительные белки содержат меньше незаменимых аминокислот и труднее перерабатываются организмом человека. Средняя потребность взрослого человека в белке составляет 80...100г в сутки, при этом 55% от этого количества должно быть белками животного происхождения.

Жиры. Обязательным компонентом пищевого рациона человека являются жиры. Значение жиров в питании определяется их высокой энергетической ценностью, превосходящей энергетическую ценность белков и углеводов более чем в два раза, а также содер­жанием в них полиненасыщенных жирных кислот (линоленовая, арахидоновая), которые относятся к незаменимым компонентам пищи. Кроме того, жиры, растворяя витамины А, Е, D, К, способствуют их усвоению организмом. Поступающие с жирами фосфатиды, стерины и другие компоненты участвуют в создании структурных элементов клетки и синтезе биологически важных соединений.

Среднесуточная потребность взрослого человека в жирах составляет 80... 100г (около 33% энергетической ценности рациона), в том числе на долю растительного жира дол­жно приходиться 25...30%.

Углеводы. Значение углеводов в питании определяется их энергетической ценностью, участием в синтезе структурных элементов клетки. Некоторые углеводы выполняют специфические функции. Они влияют на деятельность желудочно-кишечного тракта, способствуют снижению содержания вредных веществ в организме. В наибольших количествах углеводы входят в состав продуктов растительного происхождения. Суточная потребность взрослого человека в углеводах составляет 400...500 г.

Минеральные вещества. В зависимости от концентрации минеральные вещества делятся на макроэлементы (кальций, фосфор, натрий, калий, магний, хлор, сера, кремний) и микроэлементы (железо, йод, медь, цинк, кобальт, молибден, хром, никель, фтор и др.). Минеральные вещества содержатся в пищевых продуктах в виде органических и неорганических соединений. Они участвуют в построении тканей, в синтезе специфических белков, ферментов, гормонов, в создании требуемого ионного состава среды организма.

Овощи и плоды являются источником различных минеральных солей, в том числе калия и железа. В состав фруктов и овощей входят различные витамины. Растительная пища-основной источник витамина С (аскорбиновой кислоты). Содержание витамина С в съедобной части овощей, фруктов и ягод широко варьируется (5... 250 мг на 100 г) и меняется при созревании плодов и овощей и их хранении. Вода входит в состав всех биологических материалов и является важнейшим компонентом среды обитания животного и растительного мира. Свойства воды меняются в зависимости от происхождения (дождевая, ледниковая, речная и т. п.), географического места взятия пробы, температуры и давления, наличия растворенных солей и прочих веществ, объекта, в состав которого она входит, и его влагосодержания. Вода является одним из немногих веществ, которые при замораживании расширяются, ее плотность максимальная при температуре +4° С.

Благодаря лабильным водородным связям становится возможным осуществление различных биомолекулярных процессов, характерных для объектов биологического происхождения.

К наиболее важным теплофизическим свойствам пищевых продуктов относят удельную теплоемкость, теплопроводность, температуропроводность, удельную энтальпию, криоскопическую температуру, плотность.

Удельной теплоемкостью (с , кДж/(кг∙К)) является количество энергии (теплоты), которое необходимо подвести к 1кг вещества, чтобы изменить его температуру на один градус.

Продукты условно считаются двухкомпонентными системами, состоящими из воды и сухих веществ. Если известны состав продуктов питания и удельная теплоемкость этих компонентов, то удельную теплоемкость продукта можно определить по закону аддитивности:

КДж/(кг∙К),

где с

W - массовая доля воды (влагосодержание) продукта;

ω - массовая доля вымороженной воды;

с св - удельная теплоемкость сухих веществ, кДж/(кг∙К);

с л - удельная теплоемкость льда, кДж/(кг∙К);

с ω - удельная теплоемкость воды, кДж/(кг∙К);

Удельная теплоемкость сухих веществ продуктов животного происхождения составляет 1,34…1,68 кДж/(кг∙К), растительных -0,7…1,96 кДж/(кг∙K).

Чем больше влаги в продукте, тем выше теплоемкость. Изменение удельной теплоемкости продуктов в интервале температур замораживания определяется в основном начальным влагосодержанием продукта и количеством вымороженной воды. Теплоемкость убывает с понижением температуры, стремясь к нулю при абсолютном нуле температуры.

Коэффициент теплопроводности (λ, Вт/(м∙К))- количество теплоты, которое проходит через единицу толщины однородного вещества за единицу времени при градиенте температуры в один градус:

λ ω -.коэффициент теплопроводности воды, равный 0,60 Вт/(м∙К);

λ св - коэффициент теплопроводности сухих веществ, равный 0,26 Вт/(м∙К).

Теплопроводность продуктов с понижением температуры остается практически постоянной до начала замерзания, а затем увеличивается, так как коэффициент теплопроводности льда в четыре раза больше, чем воды.

Коэффициент температуропроводности (а , м 2 /с), характеризует скорость перемещения температурного фронта в теле продукта при тепловой или холодильной обработке:

, м 2 /с,

где a - коэффициент температуропроводности продукта, м 2 /с;

λ - коэффициент теплопроводности продукта, Вт/(м∙К);

с - удельная теплоемкость продукта, кДж/(кг∙К);

ρ - плотность продукта, кг/м 3 .

При положительных температурах температуропроводность продукта практически неизменна, но с началом льдообразования она резко уменьшается. Это вызвано выделением теплоты кристаллизации. При дальнейшем понижении температуры вследствие роста теплопроводности и уменьшения теплоемкости температуропроводность увеличивается и достигает постоянного значения, когда вода полностью переходит в лед.

Энтальпия (i, кДж/кг) или теплосодержание. Она является функцией состояния термодинамической системы. Энтальпию продовольственных продуктов в холодильной технологии применяют для определения отведенной или подведенной теплоты при холодильной обработке продуктов.

Криоскопической температурой (t кр, о С) является температура, при которой начинается кристаллообразование в продукте. В большинстве продуктов криоскопическая температура t кр =-0,5…-5°С. Более низкое значение температуры соответствует продуктам с меньшим содержанием воды.

Плотность (ρ, кг/м 3 ) показывает какая масса продукта находится в одном кубическом метре его объема. Плотность большинства скоропортящихся продуктов составляет около 1000 кг/м 3 .

При замораживании плотность продукта уменьшается (на 5…8%), т.к. вода в тканях, превратившись в лед, увеличивается в объеме.

Удельная теплоемкость (с) пищевых продуктов колеблется в пределах от 0,5 до 0,98 ккал/(кг∙град). Чем больше влаги в продукте, тем выше теплоемкость. Например, теплоемкость растительного масла равна 0,5 ккал/(кг∙град), а для овощей - 0,98 ккал/(кг∙град).

Пищевые продукты имеют в основном небольшую теплопроводность. Поэтому они охлаждаются относительно медленно.

Вопросы для самопроверки

1 Основные теплофизические характеристики пищевых продуктов.

2 Как изменяются теплофизические характеристики пищевых продуктов при понижении температуры?

3 Вода, особенности её состояния в пищевых продуктах при понижении температуры.

4 Понятие о криоскопической температуре.

2417 0

Годятся в пищу нам со дня творенья
Животные продукты и растенья,
Солей и минералов пестрый ряд,
Лекарства, что недуги исцелят.
Ибн Сина

Число потребляемых натуральных продуктов ограничено: в основном это свежие овощи, фрукты, ягоды, орехи, мед. Большинство продуктов употребляют после переработки: колбасные, кондитерские, хлебобулочные изделия, кисломолочные продукты, различные блюда и т.д. Пищевые продукты различаются по химическому составу, перевариваемости, усвояемости, характеру воздействия на организм человека, что надо учитывать при построении лечебных диет и выборе оптимальных способов кулинарной переработки.

В одном из руководств тибетской медицины говорится: «Нет в природе такого вещества, которое не годилось бы в качестве лечебного средства. Если посмотреть на природу взглядом врача, ищущего лекарственные средства, то можно сказать, что мы живем в мире лекарств». Многие дары природы успешно используются в народной медицине и служат сырьем для приготовления различных лекарственных препаратов.

Краткая характеристика диетических свойств основных пищевых продуктов

Молоко

Содержит белки, полноценные по содержанию аминокислот. Жирные кислоты, входящие в состав липидов молока, в основном насыщенные. В молоке большое содержание кальция, магния и фосфора, находящиеся в легкоусвояемой форме.

Молоко и получаемые из него продукты содержат большинство необходимых организму пищевых веществ, которые благоприятно сбалансированы и хорошо усваиваются. Молоко, особенно в теплом виде, требует для переваривания минимального напряжения секреторной функции желудка и быстро покидает его.

Молоко и многие молочные продукты обладают диетическими свойствами. В натуральном виде и для приготовления различных блюд оно незаменимо в лечебном питании многих заболеваний. Например, в молоке относительно много калия и мало натрия, что позволяет увеличить мочеотделение при отеках.

Кисломолочные напитки (кефир, ацидофилин и др.)

Сравнительно с молоком эти продукты легче перевариваются и усваиваются, стимулируют выделение пищеварительных соков, нормализуют двигательную функцию кишечника и подавляют в нем гнилостные бродильные процессы. Ценность кисломолочных продуктов состоит в том, что они содержат в своем составе микроорганизмы и продукты их жизнедеятельности (антибиотики), угнетающие деятельность гнилостных бактерий в кишечнике.

Ацидофильные напитки полезны при хронических гастритах с низкой кислотностью желудочного сока, колитах, фурункулезе и т.д.

Сыры

Являются весьма ценными пищевыми продуктами. К подобным продуктам кроме сыра можно отнести только яйца и икру. В сыре сконцентрированы пищевые вещества молока. Сыры характеризуются высоким содержанием белка, жира, легкоусвояемого кальция и фосфора. В лечебном питании применяют неострые, малосоленые и предпочтительно нежирные сыры, чаще в диетах при туберкулезе, хронических заболеваниях кишечника и печени, в периоде выздоровления после инфекционных болезней, при переломах костей. Тертый сыр переваривается легче, чем нарезанный ломтиками. В плавленых сырах меньше белков, жиров, кальция, чем в обычных твердых сырах.

Творог

Отличается высоким содержанием полноценного легкоусваяемого белка, кальция и фосфора. Широко используется в лечебном питании (атеросклероз, болезни печени, сахарный диабет, ожоги, переломы костей и другие заболевания).

Мясо и мясные продукты

Мясо полезно как источник полноценного белка, ряда витаминов и минеральных веществ. Белки мяса полноценные (достаточное содержание незаменимых аминокислот). Содержание белка в различных видах мяса: говядина — 18—20%, жирная свинина — 11,7%, беконная свинина — 17%, баранина — 15,6 — 19,8%, птица — 18—21%. Жиры мяса содержат в основном насыщенные жирные кислоты.

Мясо и мясные продукты содержат относительно много витаминов группы В, фосфора, калия, железа и цинка. Минеральные вещества, содержащиеся в мясе, хорошо усваиваются.

В мясе кролика содержится 21% белка, 7—15% жира. Мышечные волокна мяса кролика мелкие, что способствует более легкому перевариванию. Сравнительно с мясом других животных в крольчатине меньше холестерина, больше фосфолипидов, железа. Все это позволяет широко использовать мясо кролика в различных диетах.

Перевариваемость мяса зависит от вида, возраста и упитанности животных, части туши, вида кулинарной обработки. Вареное или рубленое мясо проваривается лучше, чем жареное или куском. Очень тощее мясо переваривается хуже упитанного, говядина — хуже телятины, курятина — хуже цыпленка. Части туши, бедные соединительной тканью (спинная, поясничная), перевариваются лучше, чем богатые ею (шея, голяшки и др.). Мясо, богатое соединительной тканью, рекомендуется при запорах, ожирении, атеросклерозе.

Мясные продукты, особенно субпродукты, содержат большое количество экстрактивных веществ, в том числе пуринов, которые преобразуясь в организме человека в мочевую кислоту, способствует развитию подагры. Отварное мясо содержит меньше пуринов, чем жареное или тушеное, так как большая часть пуринов переходит при варке в бульон. При тепловой обработке мяса происходят потери питательных веществ. Наименьшие потери пищевых веществ наблюдаются при тушении мяса, приготовлении рубленых котлет, а наибольшие — при варке и жарении. Жарение — наименее выгодный и наименее рациональный вид тепловой обработки мяса. В лечебном питании используют телятину, говядину, отдельные категории свинины и баранины, мясо кролика, кур, индеек. Не рекомендуются утки и гуси, содержащие большое количество жира.

Из субпродуктов (внутренние органы и части туш) наиболее важна в лечебном питании печень, богатая кроветворными микроэлементами и витаминами. Кроветворные вещества хорошо усваиваются из вареной, тушеной, жареной печени, паштетов. Поэтому в диетах, в частности при малокровии, нет необходимости применять только сырую и полусырую печень.

В лечебном питании используют вареные колбасы, особенно докторскую, диетическую, молочную, диабетическую. Кровяная и ливерная колбаса эффективны при малокровии. В лечебном питании исключаются копченые, полукопченые, жирные, пряные и острые колбасы. При некоторых болезнях почек надо ограничивать содержание белков в рационе. В этом случае ограничивается и мясо. Жареное мясо не рекомендуется при заболеваниях желудка, печени, желчевыделительной системы, поджелудочной железы.

Лисовский В.А., Евсеев С.П., Голофеевский В.Ю., Мироненко А.Н.

Всё, кроме кислорода, человек получает для своей жизнедеятельности из пищи. "Недаром над всеми явлениями человеческой жизни господствует забота о насущном хлебе…"
(И. П. Павлов).

Пищевой продукт — это продукт животного, растительного, минерального или биосинтетического происхождения, предназначенный для употребления в пищу человеком как в свежем, так и в переработанном виде (ГОСТ Р 51074-97 "Продукты пищевые. Информация для потребителей. Общие требования"). К пищевым продуктам относят напитки, жевательную резинку и любые вещества, применяемые при изготовлении, подготовке и переработке пищевых продуктов, но не относят косметическую продукцию, табачные изделия и вещества, используемые только в качестве лечебных средств.

В сфере товарно-денежных отношений пищевые продукты приобретают категорию продовольственных товаров .

Таблица 13

Пищевые продукты удовлетворяют потребности человеческого организма в энергии, пластических и биологически-активных веществах, участвуют в формировании иммунитета, регулируют обмен веществ, обеспечивают удовлетворение органолептических ощущений. Среднее потребление пищи в сутки составляет около 800 г (без воды) и около 2000 г воды. В табл. 13 приведена средняя суточная потребность взрослого человека в основных питательных веществах.

Наша пища состоит из большого числа различных химических соединений: белков, жиров, углеводов, и др. Рассмотрим наиболее важные из них.

Вода входит в состав всех пищевых продуктов, но в разных количествах. Она составляет около 2/3 массы тела человека и обеспечивает протекание важнейших биохимических и физиологических процессов в организме. Потеря организмом воды в количестве 6-8% от массы тела приводит к серьезным физиологическим нарушениям, а свыше 10-12% — к изменениям, несовместимым с жизнью. Потребности человеческого организма в воде удовлетворяются за счет употребления питьевой воды и напитков, пищевых продуктов, содержащих воду, а также за счет воды, образующейся в тканях при биологическом окислении различных веществ (белков, жиров, углеводов и др.).

К пищевым продуктам с высоким содержанием воды относят свежие плоды и овощи (65-95%), молоко (87-90%), рыбу (62-84%), мясо (58-74%), печеный хлеб (42-51%). Эти продукты нестойки при хранении, поскольку вода является благоприятной средой для развития микроорганизмов, протекания биохимических, химических и других процессов. Они быстро подвергаются различным видам порчи, а для продления сроков хранения нуждаются в консервировании.

Низким содержанием воды отличаются мука, крупа, макаронные изделия (12-15%), чай и кофе (3-8%), крахмал (13-20%), сухофрукты (12-25%). Очень мало воды в сахаре, соли, растительных маслах и животных топленых жирах (десятые доли процента). Эти продукты сохраняются лучше, но, обладая высокой гигроскопичностью (способностью поглощать и удерживать водяные пары из окружающей атмосферы), они легко увлажняются, что приводит к потере сыпучести, слеживанию, комкованию и другим нежелательным изменениям качества.

См.далее:

Кроме перечисленных групп химических соединений, в состав пищевых продуктов входят органические кислоты, ферменты, фенольные, красящие и ароматические вещества, которые оказывают большое влияние на их качество и сохраняемость.

Потребительские свойства продовольственных товаров. Безопасность продовольственных товаров. Понятие о пищевой ценности

Структура потребительских свойств продовольственных товаров схематично представлена на рис. 11.

Важнейшим потребительским свойством продовольст-венных товаров является их безопасность . При характеристике безопасности продовольственных товаров оценивают их химическую и санитарно-гигиеническую безопасность.

Рис. 11. Структура потребительских свойств продовольственных товаров

Химическая безопасность продовольственных товаров связана с отсутствием или предельно допустимым содержанием в их составе токсичных химических веществ. Для большинства пищевых продуктов такими веществами являются: тяжелые металлы (мышьяк, ртуть, кадмий, свинец, медь, цинк, железо, олово), пестициды, радионуклеиды и микотоксины. В некоторых продовольственных товарах регламентируется содержание антибио-тиков и гормональных препаратов (в молочных и мясных товарах), нитратов (в плодоовощных товарах), нитритов (в колбасных изделиях и мясокопченостях), метилового спирта (в коньяках, водках и ликероводочных изделиях) и других токсичных веществ.

Показатели безопасности продовольственных товаров проверяются при проведении обязательной сертификации. Характеристику пищевой ценности, сохраняемости и других потребительских свойств продовольственных товаров необходимо давать только после подтверждения их безопасности.

Пищевая ценность — это комплексное свойство продовольственных товаров, включающее энергетическую, биологическую, физиологическую и органолептическую ценности, усвояемость и доброкачественность.

Энергетическая ценность (калорийность) определяется количеством энергии, которая высвобождается из пищевых веществ продукта в процессе биологического окисления и используется для обеспечения физиологических функций организма. При окислении 1 г белков образуется 4 ккал (16,7 кДж) энергии, 1 г углеводов — 3,75 ккал (15,7 кДж), 1 г жиров — 9 ккал (37,7 кДж). Таким образом, энергетическая ценность пищевого продукта зависит прежде всего от его химического состава. Наиболее высокой энергетической ценностью обладают такие продукты, как сливочное масло, пищевые жиры, сахар, шоколад, конфеты и другие кондитерские изделия. Данные об энергетической ценности указываются на упаковке пищевых продуктов.

Норма энергетической ценности суточного рациона для взрослого человека составляет 2800 ккал, однако она может изменяться в зависимости от возраста, пола, характера работы, климата и других факторов.

Под биологической ценностью продукта понимают сбалансированность содержания в его составе биологически активных веществ: незаменимых аминокислот, полиненасыщенных жирных кислот, витаминов и минеральных веществ. Фактору биологической ценности уделяется повышенное внимание при разработке новых продуктов питания, продуктов для детского и диетического питания, продуктов специального назначения (для спортсменов, космонавтов и др.).

Физиологическая ценность продукта обусловлена содержанием веществ, оказывающих активное влияние на физиологические системы организма: нервную, сердечно-сосудистую, пищеварительную, иммунную. Так, например, алкалоиды чая и кофе (кофеин, теобромин, теофиллин) оказывают возбуждающее действие на нервную и сердечно-сосудистую системы, балластные вещества (пектин, клетчатка, гемицеллюлозы) вызывают перистальтику кишечника и благоприятно воздействуют на пищеварительную систему, многие витамины активно влияют на иммунную систему организма.

Органолептическая ценность — это комплексное сочетание свойств продукта, определяемых органами чувств: вкус, запах, цвет, внешний вид, консистенция и др. Эти свойства являются определяющими при выборе продовольственных товаров потребителями и формировании потребительских предпочтений. Для кондитерских и вкусовых товаров органолептические свойства имеют первостепенное значение при характеристике их пищевой ценности.

Усвояемость — это степень использования составных компонентов пищи организмом человека. Усвояемость зависит от химической природы и физического состояния веществ, входящих в состав пищевого продукта (температуры плавления, степени дисперсности и др. факторов), а также от сочетаемости веществ между собой. При смешанном питании средняя усвояемость белков составляет 84,5%, жиров — 94%, углеводов — 95,6%.

Доброкачественность — сохранение первоначальных свойств продукта без признаков порчи. Бессмысленно говорить о биологической или физиологической ценности продукта, если утеряна его доброкачественность.

Период времени, на протяжении которого можно сохранить доброкачественность, характеризуется другим потребительским свойством продовольственных товаров — сохраняемостью . В
п. 5.5 приведена классификация продовольственных товаров по сохраняемости.

Кулинарно-технологические свойства продовольственных товаров связаны со степенью технологической обработки продукта, с удобством и затратами времени на приготовление пищи (например, время варки круп до готовности, кулинарно-технологические свойства полуфабрикатов и продуктов, готовых к употреблению в пищу).

Эргономические свойства прежде всего связаны с расфасовкой и упаковкой продовольственных товаров, так как именно эти факторы обеспечивают удобство и комфорт при употреблении.

Некоторые виды плодов и овощей

Молочные товары, колб. изделия

Пищевые жиры, слив. масло, торты и пирожные

Вентиляция, РГС

Без доступа света

Консервы (мясные, рыбные, молочные, плодоовощные), сахаристые кондитер-ские изделия, некоторые безалкоголь-ные и алкогольные напитки

Мука, крупа, крахмал, сахар, соль,

некоторые мучные кондитерские изделия

Без резких колебаний t° и ОВВ

Соблюдение правила товарного соседства

Чай, кофе, пряности

Не выше 20

Не более 70-75

Санитарно-гигиенический режим хранения включает требования к чистоте складских помещений (воздуха, пола, стен, оборудования, тары и др.). Чистота складских помещений характеризуется отсутствием загрязнений: минеральных, органических, микробиологических и биологических. Требования к чистоте регламентируются нормами СанПиНа и правилами внутреннего распорядка складов и хранилищ.

В соответствии с условиями хранения для различных видов продовольственных товаров устанавливаются сроки хранения (годности, реализации) .

Срок хранения — это период, в течение которого пищевой продукт при соблюдении установленных условий хранения сохраняет все свои свойства, указанные в нормативной или технической документации (или) договоре купли-продажи. По истечении срока хранения пищевой продукт может оставаться пригодным для употребления в пищу, несмотря на некоторое снижение потребительских свойств.

Срок годности - это период, по истечении которого пищевой продукт считается непригодным для использования по назначению. Перечень пищевых продуктов, на которые устанавливается срок годности, утверждает правительство Российской Федерации.

Срок реализации - дата, до которой пищевой продукт может предлагаться потребителю для использования по назначению и до которой он не теряет своих потребительских характеристик. Этот срок устанавливается с учетом некоторого разумного периода хранения продуктов в домашних условиях. Исчисляют срок реализации с даты изготовления.

По сохраняемости продовольственные товары подразделяются на:

• скоропортящиеся (со сроком годности от нескольких часов до нескольких суток): мясной фарш, паштеты из мяса и печени, торты и пирожные с заварным кремом или из взбитых сливок и др.;
• товары кратковременного хранения (со сроком годности или хранения до 1 месяца): хлебобулочные изделия, некоторые виды кондитерских изделий, некоторые виды свежих плодов и овощей и др.;
• товары длительного хранения (со сроком годности или хранения более 1 месяца): замороженные мясо и рыба, растительные масла, мука, крупы, чай, кофе, алкогольные напитки, стерилизованное молоко и др.

Соблюдение условий и сроков хранения (годности) является одним из главных факторов обеспечения качества продовольственных товаров.

Потери продовольственных товаров

Потери продовольственных товаров, возникающие на разных этапах (при хранении, транспортировании, реализации), в зависимости от вида утрачиваемых характеристик подразделяются на количественные и качественные.

В зависимости от причин возникновения количественные потери подразделяются на два вида — естественную убыль и предреализационные потери.

Естественная убыль вызывается процессами, связанными с природой самого товара. К причинам естественной убыли относятся: расход веществ на дыхание (у свежих плодов и овощей, яиц, живой рыбы), усушка товаров (замороженных мяса, рыбы, хлебобулочных изделий и др.) за счет испарения влаги, распыл (утруска) сыпучих продуктов (муки, крахмала, соли, сухого молока, сахара-песка и др.), впитывание жидкой фракции продукта в упаковку (квашеные овощи, соленая рыба, халва и др.), улетучивание веществ (этилового спирта у алкогольных напитков) и другие процессы.

Предреализационные потери возникают при подготовке продовольственных товаров к продаже и подразделяются на ликвидные (зачистка от штаффа нерасфасованного сливочного масла, удаление головы и плавников у рыбы, раскрошка при рубке мяса, взвешивании печенья, сухарей, макаронных изделий и др.) и неликвидные (удаление упаковочных и перевязочных материалов, удаление заливочных жидкостей, отбраковка загнивших плодов и овощей и др.).

Количественные потери называют также нормируемыми, так как списываются они по установленным нормам.

Качественные потери возникают за счет процессов (микробиологических, биологических, биохимических, физических, физико-химических), происходящих при несоблюдении условий хранения, транспортирования и реализации товаров. Списываются качественные потери по актам, поэтому называются актируемыми . Актированию предшествует оценка качества товаров компетентными лицами. Стоимость недоброкачественных товаров списывается за счет прибыли торгового предприятия или взыскивается с конкретных лиц, по вине которых возникли эти потери.

Требования к упаковке и маркировке продовольственных товаров

Для упаковки продовольственных товаров используют различные виды тары и упаковочных материалов. Общими требованиями, предъявляемыми к упаковке продовольственных товаров, являются следующие:

• упаковка должна быть безопасна, т. е. не должна содержать вредных веществ, которые при контакте с пищевым продуктом могут переходить в его состав;
• упаковка должна надежно защищать пищевой продукт от неблагоприятных воздействий окружающей среды;
• упаковка должна быть совместима с упаковываемым товаром, т. е. не должна оказывать нежелательных воздействий на потребительские свойства товара;
• упаковка должна соответствовать экологическим требованиям — при использовании и утилизации не наносить существенного вреда окружающей среде;
• упаковка должна быть эстетична и соответствовать эргономическим требованиям (см. п. 5.2).

Маркировка , наносимая на упаковку (этикетку, контр-этикетку, ярлык или лист-вкладыш) продовольственных товаров, должна быть однозначно понимаемой, полной и достоверной. В соответствии с ГОСТом Р 51074-97 "Продукты пищевые. Информация для потребителя. Общие требования" информация о пищевых продуктах должна содержать установленные сведения (см. гл. 3, п. 3.3).

В последующих главах (11-14) дана более подробная характеристика некоторых групп продовольственных товаров.