Особливості екології і технології виробництва хліба на вітамінізованому борошні

Міністерство освіти та науки, молоді и спорту України ОНАХТ Факультет: технології і безпеки харчових продуктів та екологічного менеджменту Спеціальність: 6.40 106 — екологія, охорона навколишнього середовища та збалансоване природокористування Кафедра: екології харчових продуктів і виробництв РОЗРАХУНКОВО-ПОЯСНЮВАЛЬНА записка до курсової роботи з дисципліни Харчові продукти Тема: «Особливості екології і технології виробництва хліба на вітамінізованому борошні»

Розробила: Богодіст В.Ю.

Керівник: Короленко Л.І.

Консультанти: Шевченко Р.І.

Одеса — 2012

Зміст Вступ

1. Сировина і вимоги нормативно-технічної документації до сировини

2. Готова продукція і вимоги нормативно-технічної документації до готової продукції

3. Нормування показників безпеки і екологічної чистоти сировини і продукції.

4. Розрахунки харчової, енергетичної та біологічної цінності продукту

5. Технологічна схема і її описання

6. Лабораторний контроль токсикологічних показників і методи їх визначення

7. Вплив технології на навколишнє середовище Висновки Список літератури Вступ Хліб — один з головних продуктів харчування, з яким організм людини отримує поживні речовини, вітаміни, що є універсальними регуляторами процесів обміну речовин в організмі, мінеральні солі. Добова потреба коливається від 150 до 500 грамів. Хліб на вітамінізованому борошні відрізняється тільки підвищеним складом вітамінів, тому що вітамінізоване борошно на стадії виробництва збагачується необхідними корисними сполуками.

З кожним роком загострюється проблема як забрудненості сировини, так і готової продукції хлібопекарської промисловості токсикантами, що згубно діють на організм людини. До найважливіших токсикантів хлібопекарської промисловості відносять пестициди, важкі метали, нітрати, нітрити, що потрапляють до сировини під час удобрення чи боротьби зі шкідниками, радіонукліди, що збереглися в ґрунті з часів аварії на ЧАЕС. Потрапивши в організм людини наслідки можуть бути різноманітними. Одні мають властивість накопичуватись в організмі, інші призводять до алергенних захворювань, або онкологічних.

Хлібопекарська промисловість являється чи не найважливішою у харчовій промисловості, але й не малий внесок робить у забрудненні навколишнього середовища: у водойми скидають стічні води, що не завжди достатньо очищені, в атмосферу потрапляють оксиди азоту та сірки, що утворюються в результаті згорання палива в котельнях, пил від борошна, вуглекислий газ, у ґрунти — важкі метали.

Метою даної роботи є вивчення технології хлібопекарської промисловості, основні проблеми забруднення сировини і готової продукції токсичними речовинами і їх вплив на здоров’я людини, а також вирішення проблем забруднення довкілля даною галуззю харчової промисловості.

1. Сировина і вимоги нормативно-технічної документації до сировини У виробництві хліба на вітамінізованому борошні використовують вітамінізоване пшеничне борошно першого сорту, воду, пресовані дріжджі та сіль.

Пшеничне вітамінізоване борошно першого сорту. Якість оцінюється такими показниками як колір, запах, смак, крупність помелу, вологість, зольність, масова частка домішок, зараженість шкідниками, масова частка клейковини та її якість. Вимоги до вітамінізованого борошна першого сорту за ДСТУ 46.004−99 наведені у табл. 1 та 2.

Таблиця 1 — Органолептичні показники

Таблиця 2 — Фізико-хімічні показники

Примітка: в чисельнику номер сита, в знаменнику показник.

Вода питна. Вода в хлібопекарській промисловості використовується як розчинник для солі, для приготування тіста, рідких дріжджів. Йде на господарські потреби — мийку обладнання, приміщень.

Для всіх своїх потреб хлібозаводи використовують звичайну воду з міського питного водопроводу. Запас холодної води повинен бути таким, щоб забезпечити безперебійну роботу на 8 годин, а запас гарячої води, щоб вистачило на 5−6 годин. Температура гарячої води повинна бути приблизно 70 °C.

Вода питна, яку застосовують для приготування тіста, повинна відповідати ДСанПіН 2.2.4−171−10 (№ 400), які наведені в табл. 3. [7]

Таблиця 3 — Показники якості води

Пресовані хлібопекарські дріжджі. В хлібопекарській промисловості використовують рідкі, пресовані та сушені дріжджі. Для приготування білого хліба використовують пресовані дріжджі. Пресовані дріжджі представляють собою вирощені в особливих умовах дріжджові клітини, виділені із середовища в якому вони розвивались сепаруванням, промиті та пресовані. Хлібопекарські пресовані дріжджі повинні відповідати вимогам ДСТУ 4812:2007 (табл. 4).

Таблиця 4 — Показники якості хлібопекарських дріжджів

Поварена сіль. Сіль входить в рецептуру приготування білого хліба в дозуванні 1−2,5% до маси борошна. По рецептурі приготування білого хліба беремо екстра сіль, яка згідно ДСТУ 3583−97 повинна відповідати вимогам, що наведені в табл. 5.

Таблиця 5 — Органолептичні та фізико-хімічні показники якості солі

2. Готова продукція і вимоги нормативно-технічної документації до готової продукції

хліб вітамінізований борошно екологічний За якістю хлібні вироби повинні також відповідати вимогам нормативно-технічних документів. У цих документах зазначені показники, що відображають якість виробів. Основними серед них є форма, колір, стан поверхні та м’якушки, вологість, кислотність, пористість. Для визначення показників якості застосовують такі показники, відповідно до ДСТУ 4582−2006.

Таблиця 6 — Органолептичні показники якості готової продукції

Таблиця 7 — Фізико-хімічні та мікробіологічні показники готової продукції

3. Нормування показників безпеки і екологічної чистоти сировини і продукції

Сировина, використовувана у виробництві повинна відповідати вимогам по обмеженню припустимих рівнів вмісту основних груп потенційно небезпечних для здоров’я речовин хімічного та біологічного походження (відповідно до «Медико-біологічних вимог і санітарних норм якості продовольчої сировини й харчових продуктів» № 5061−89 і Доповненнями до Медико-біологічних вимог… № 122−12/805).

Вимоги до вітамінізованого борошна першого сорту наведені у табл. 8.

Таблиця 8 — Показники вмісту токсичних сполук

Вимоги до води вказані у табл. 9.

Таблиця 9 — Показники вмісту токсичних сполук у воді

Вимоги до хлібопекарських дріжджів наведені в табл. 10.

Таблиця 10 — Показники вмісту токсичних сполук у дріжджах

Сіль повинна відповідати вимогам, що наведені в табл. 11.

Таблиця 11 — Показники вмісту токсичних сполук у солі

Токсикологічні показники готової продукції представлені у табл. 12.

Таблиця 12 — Показники вмісту токсичних сполук у готовій продукції

Всі хімічні елементи в даній таблиці впливають на організм людини і різні їх концентрації призводять до різних наслідків, від отруєння до летального наслідку.

Свинець. При хронічному отруєнні свинцем спостерігається загальна слабкість, біль у животі. Хронічна інтоксикація свинцем настає в результаті вживання свинцю 1₈ мг/добу. Свинець має кумулятивні властивості - накопичується в кістках у вигляді нерозчинених трьохосновних фосфатів і не спричиняє отруйної дії. Але під впливом певних факторів (підвищена кислотність дефіцит Ca в їжі, зловживання спиртними напоями), запаси його в кістках стають мобільними, він переходить у кров і може викликати отруєння навіть у загостреній формі. Уражується центральна нервова система, система травлення, порушуються деякі функції організму та погіршується самопочуття людини.

Потужним джерелом потрапляння свинцю в організм людини є питна вода. Доведено, що підвищений вміст свинцю у воді обумовлює, як правило, збільшення його концентрації в крові.

Кадмій. Солі кадмію характеризуються мутагенними та канцерогенними властивостями, має тератогенну та ембріотоксичну дію. Кадмій блокує роботу ряду важливих для життєдіяльності організму ферментів. Крім того, він вражає печінку, нирки, підшлункову залозу, здатен викликати емфізему, рак легенів. Шкідливість кадмію підвищується його кумулятивністю, тобто за потрапляння в організм не значної кількості цього елементу його вміст у нирках або печінці може через деякий час досягнути небезпечної концентрації.

Ртуть. Ртуть високотоксичний та кумулятивний токсикант, що вражає кровотворну, нервову, ферментативну систему, систему травлення та нирки, печінку. При гострому отруєнні спостерігаються важкий стан хворого, що зумовлює смерть.

Миш’як. Отруйна речовина, порогом токсичності являється 5−7 мг. Отруєння миш’яком призводить до проблеми з диханням, захворювань печінки, онкологічних захворювань, викликає нервові захворювання, слабкість, оніміння кінцівок, свербіж, потемніння шкіри, атрофію кісткового мозку.

Цинк. Добова потреба в цьому хімічному елементі складає 22 мг. на добу, порогом отруєння може стати 220 мг/добу. Симптоми отруєння — це болі у животі, нудота, в дуже важких випадках отруєння цинком може призвести до пневмонії.

4. Розрахунки харчової, енергетичної та біологічної цінності продукту Харчова цінність — загальне поняття, що включає енергоцінність продуктів, вміст у них харчових речовин і ступінь їх засвоєння організмом, органолептичні гідності, доброякісність (нешкідливість). Більш висока харчова цінність продуктів, хімічний склад яких більшою мірою відповідає принципам збалансованого та адекватного харчування, а також продуктів — джерел незамінних харчових речовин.

Першим етапом є розрахунок енергетичної цінності харчового продукту. Енергетична цінність продуктів, або калорійність — це кількість енергії, що вивільняється в організмі людини з продуктів харчування в процесі травлення, за умови її повного засвоєння. Її зазвичай відносять до 100 г продукту:

(1)

де Е — енергетична цінність 100 г продукту, кДж;

Б, Ж, В — вміст у 100 г продукту відповідно білків, жирів, вуглеводів, г;

16,7; 16,7; 37,7- відповідно енергетична цінність 1 г білка, вуглеводів і жирів, кДж.

Енергетична цінність хліба на вітамінізованому борошні:

Другим етапом є визначення кількості продукту, Х_Г, що відповідає 10% добовим енерговитратам, або 1190 кДж.

(2)

Третім етапом є перерахування хімічного складу 100 г продукту на кількість його, що відповідає 1190 кДж енергетичної цінності.

Останнім етапом є визначення % відповідності останнього хімічного складу за кожною харчовою речовиною формулі збалансованого харчування за тими ж речовинами. Всі розрахунки зводимо у табл. 13.

Таблиця 13. Інтегральний скор хліба на вітамінізованому борошні

Біологічна цінність продуктів харчування в основному характеризується вмістом білка та його амінокислотним складом. Вона розраховується амінокислотним скором кожної незамінної амінокислоти досліджуваного білка по відношенню до гіпотетичного ідеального білка:

(3)

Вміст амінокислоти в 1 г даного білка дорівнює:

(4)

де — маса амінокислоти у продукті, мг/100г;

— маса білка у продукті, г/100г.

Табл. 1.14. Розрахунок амінокислотного скору

Таким чином, лімітованою амінокислотою є лізин, скор якого складає 46,23%. Причиною цього є тривала термічна обробка.

5. Технологічна схема і її описання Технологічна схема виробництва хлібу на вітамінізованому борошні представлена на рис. 1.

Рис. 1. Технологічна схема виробництва хліба на вітамінізованому борошні

Підготовка борошна. Борошно доставляється на хлібозавод у автоборошновозах, а додаткова сировина в автомашинах. Перед пуском у виробництво пропускають крізь сита для відділення сторонніх домішок. Для пшеничного борошна застосовують металеві сита № 2.Для видалення з борошна частинок металу та металевий пил, його пропускають крізь магнітоулавлювачі, де борошно переміщається тонким шаром (6−8 мм). Просіяне та очищене від металевих домішок по трубопроводам борошно попадає в силоси для зберігання. У виробництві повинен завжди бути запас просіяного борошна, у кількості яка забезпечила б безперебійну роботу на 2−3 години. Роторними живильниками з силосів борошно направляється в проміжну ємність, далі шнековим живильником в проміжну ємність, потім через автоваги з бункером в виробничі бункери.

Підготовка води. Воду, яка йде на технологічний процес, готують в водомірному бачку, доводять до потрібної температури, змішуючи гарячу з холодною, або підігрівають холодну за допомогою пари.

Додаткова сировина у вигляді розчинів готується у збірниках.

Підготовка пресованих дріжджів. Пресовані дріжджі використовують у вигляді суспензій, розводять їх у воді у відношенні 1: 3 — 1: 4 температурою 27 — 33 °C і подають далі у технологічний процес. Перед пуском у виробництво дріжджову суспензію необхідно пропустити крізь сито с розмірами комірок не більше 2,5 мм.

Підготування розчину солі. Для того щоб очистити сіль від домішок, для рівномірного розподілення у тісті, її перед пуском у виробництво розчиняють, фільтрують та відстоюють. Сіль швидше розчиняється при температурі 28 °C, та перемішуванні. Сировину дозують відповідно рецептурі та направляють далі у виробництво, на приготування тіста.

Приготування тіста. У тістомісильну машину бункерного тістоприготувального агрегату борошно, розчини додаткової сировини з бачків постійного рівня відміряють дозаторами. Відомо два основних способи приготування пшеничного тіста — опарний та безопарний. На хлібопекарських підприємствах пшеничний хліб в основному виробляють опарним способом. Основною перевагою такого способу є вища якість хліба. Опарний спосіб передбачає приготування тіста у дві фази: перша — приготування опари, друга — приготування тіста.

Приготування опари. Для приготування опари використовують приблизно половини загальної кількості борошна, до двох третин води та вся кількість дріжджів. Опара повинна бути рідша тіста. В основному початкова температура від 28 до 32 °C. вологість опари декілька вища за вологість тіста і становить 47−50%. Час бродіння опари коливається від 3 до 5 год. Відсутність грудочок борошна приймається як показник завершення процесу замішування опари. На готовій опарі замішують тісто.

Замішування тіста. В опару вносять частину борошна та води, що залишилась, а також сіль. Тісто має початкову температуру 28 — 30 °C. З самого початку замішування борошно взаємодіє з водою, дріжджами, сіллю, в наслідок виникає ряд процесів: фізико-механічні, колоїдні, біохімічні.

Частинки борошна при замішуванні тіста починають швидко поглинати воду, набухаючи при цьому. Набухлі білкові речовини створюють ніби каркас тіста губчатої структури, що й визначає в’язкість та еластичність тіста. Основна частина води адсорбційна зв’язує більшу кількість води. По меншій мірі діють і ферменти, які розщепляють крохмаль. Механічна дія замішування, в перший період сприяє набухання клейковинного каркасу, що покращує фізичні властивості тіста. В процесі замішування тіста підвищується його температура, так як механічна енергія замішування частково переходить в теплову.

Бродіння. Тривалість бродіння опари 3 — 5 год, а тіста 1−2 год. Ціль бродіння опари та тіста — приведення тіста в стан, при якому воно по газоутворюючій спроможності та структурно-механічним властивостям буде найкращим для обробки та випікання. Не менш важливо накопичення при цьому в тісті речовин, обумовлюючих смак та аромат, притаманний хлібу з добре виродженого тіста. В процесі бродіння виділяється вуглекислий газ.

При бродінні продовжують інтенсивно розвиватись процеси набухання колоїдів. Поступово підвищується кислотність та накопичується спирт, температура підвищується на 1−2 °С.

Обробка тіста. Виброжене тісто живильником направляється в тістоділитель. Допускається відхилення не більше ± 2,5% від встановленої маси одного виробу. Масу шматків при діленні систематично контролюють вибірковим шляхом, для цього на робочому місці обробки тіста встановлюють циферблатні ваги. Далі у вигляді окремих шматків певної маси транспортерами направляється в округлювач, а потім — у закаточну машину.

Розтійка. Укладальником-маніпулятором тістові заготовки перекладаються у разстійні шафи. Під час обробки тіста: ділення його на шматки та округлення, майже повністю видаляється вуглекислий газ. Для того, щоб розпушити тісто, надати йому об'єм та форму, перед посадкою в піч тісто піддають розтійці. В процесі продовжується бродіння, при цьому виділяється вуглекислий газ, який розпушує тісто та збільшує його в об'ємі. Основними факторами, що впливають на тривалість розтійки, є температура та відносна вологість.

Випікання. Після розстійки заготовки транспортером подаються на під тунельної печі. Це дуже важливий завершаючий етап у процесі виробництва хліба. Готовий хліб відрізняється від тіста по зовнішньому вигляду, за смаковими та фізичними властивостями. Тепло витрачається на прогрівання тіста до температури, що забезпечує його готовність, на випарювання з нього вологи та підігрів пари до температури пароповітряної суміші у печі. У процесі випікання тепло передається за рахунок випромінення або радіації від нагрітих поверхонь та нагрітого пароповітряного середовища.

Мікробіологічні та біохімічні процеси. В результаті життєдіяльності бродильної мікрофлори в перші хвилини випікання вміст спирту, СО₂ та кислот в тісті підвищується, що сприяє збільшенню об'єму хліба та покращенню його смакових властивостей. Активність ферментів зростає до максимуму, а потім падає до нуля внаслідок теплової денатурації ферментів.

Колоїдні процеси. До них відносять клейстеризація крохмалю та денатурацію білків. Завдяки цим процесам хліб стає їстівним.

Охолодження та зберігання. У момент виходу з печі температура кірки хліба сягає 130^оС, поверхні - 180^оС, центру м’якушки — 96…98^оС. При цьому вологість кірки дорівнює нулю, вологість центру м’якушки на 1−2% більше початкової вологості тістової заготовки. Потрапляючи в охолоджувальне відділення з температурою 18…25^оС, хліб починає остигати, волога від центру м’якушки переміщається до кірці, частина вологи і летких компонентів випаровується з поверхні хліба, обумовлюючи витрати його маси (усихання). Усихання в середньому становить 3 — 4% маси виробу після виходу його з печі. За рахунок переміщення вологи у внутрішніх і зовнішніх шарах кірка швидко остигає і зволожується до 12 — 14%. Вологість м’якушки поступово зменшується. Випечений хліб збірним транспортером направляється на розподільчий транспортер або візок. За допомогою пристроїв для орієнтування хліб надходить у хлібоукладочний агрегат, а потім на полиці контейнерів. Завантажені контейнери збираються на накопичувач, звідки вони переміщаються загрузочним конвеєром.

6. Лабораторний контроль токсикологічних показників і методи їх визначення Методи контролю токсичних сполук, що зустрічаються у сировині та готовій продукції представлені в табл. 15.

Таблиця 15. Методи контролю токсичних сполук

Показники безпеки визначаються наступними методами.

Метод визначення свинцю, кадмію та міді (ГОСТ 26 932, ГОСТ 26 933, ГОСТ 26 931) заснований на сухій мінералізації (озоленні проби) з використанням, як допоміжний засіб, азотної кислоти і кількісному визначенні свинцю, кадмію та міді поляграфуванням в режимі змінного струму.

Атомно-абсорбційний метод визначення токсичних елементів (ГОСТ 30 178, ГОСТ 51 766, ГОСТ 26 927) заснований на мінералізації продукту способом сухого чи мокрого озолення і визначенні концентрації елементу в розчині мінерелізату методом пламеневої атомної абсорбції.

Метод визначення миш’яку (ГОСТ 26 930) заснований на вимірі інтенсивності забарвлення розчину комплексного з'єднання миш’яку з диетилдитіокарбоматом срібла в хлороформі.

Визначення активності радіонуклідів цезію-137 та стронцію-90 (МУК2.6.1.1194—2003). В якості радіометричних установок при вимірі цезію-137 рекомендується використати сцинтиляційні і напівпровідникові гамма-спектрометри з блоками детектування у свинцевому захисті.

Вимір активності робиться відповідно до інструкції і методичних вказівок до використовуваного гамма-спектрометру.

Для виміру активності стронцію-90 рекомендуються бета-спектрометри або бета-радіометри, що характеризуються значенням мінімальної вимірюваної активності 0,1−1,0 Бк.

Порядок і періодичність контролю сировини і готової продукції за показниками безпеки здійснюються згідно методичних вказівок «Порядок і періодичність контролю продовольчої сировини і харчових продуктів за показниками безпеки», затверджених Міністерством охорони здоров’я України 11.10.05, № 5.08.07/1232.

Колориметричний метод визначення ртуті (ГОСТ 26 927) заснований на деструкції аналізованої проби сумішшю азотної і сірчаної кислот, осадженні ртуті йодидом міді і подальшому колориметричному визначенні у вигляді тетрайодмеркуроата міді - шляхом порівняння із стандартною шкалою.

Інверсіонно-вольтамперометричний метод визначення вмісту токсичних елементів (кадмію, свинцю, міді, цинку, миш’яку (ГОСТ Р 51 301)) заснований на здатності елементів електрохімічно осідати на індикаторному електроді з аналізованого розчину при потенціалі граничного дифузійного струму, що задається, а потім розчинятися в процесі анодної поляризації при певному потенціалі, характерному для кожного елементу.

7. Вплив технології на навколишнє середовище Хлібопекарські підприємства забруднюють навколишнє середовище атмосферними викидами, шумом, вібрацією, електромагнітними коливаннями, стічними водами. Утворення відходів та споживання ресурсів на кожній технологічній операції наведено у табл. 16.

Таблиця 16 — Вплив хлібопекарської промисловості на навколишнє середовище