- •Пищевая инженерия производства жировой продукции
- •Введение
- •1. Пищевая ценность и качество пищевых продуктов
- •1.1. Пищевая ценность
- •Коэффициенты энергетической ценности
- •Энергетическая ценность нутриентов
- •Калорийность некоторых пищевых продуктов
- •1.2. Качество пищевых продуктов
- •2. Основы питания
- •2.1. Физиологическая потребность человека в пище
- •2.2. Основы сбалансированного питания
- •Формула сбалансированного питания
- •2.3. Основы адекватного питания
- •2.4. Основы рационального питания
- •2.4.1. Баланс энергии
- •Нормы энергозатрат для групп работающих в различных условиях
- •2.4.2. Потребность организма в пищевых веществах
- •Нормы физиологической потребности населения в основных пищевых веществах
- •Нормы физиологических потребностей в некоторых пищевых и биологически активных веществах для человека (1859 лет)
- •2.4.3. Режим приема пищи
- •Рекомендуемые размеры потребления пищевых продуктов в среднем на душу населения России
- •3. Белковые вещества
- •3.1. Строение и свойства белков
- •3.1.1. Основные свойства белков
- •3.1.2. Аминокислоты
- •Строение и некоторые свойства аминокислот
- •3.2. Классификация белков
- •3.2.1. Простые белки (протеины)
- •3.2.2. Сложные белки (протеиды)
- •3.3. Пищевая ценность белков
- •3.3.1. Нормы потребления белков
- •Массовая доля белков в некоторых пищевых продуктах, %
- •3.3.2. Биологическая ценность белков
- •Амикислотная шкала для расчета аминокислотного скора фао/воз
- •3.3.3. Характеристика белков сырья пищевых продуктов
- •3.4. Ферменты
- •3.4.1. Классификация ферментов
- •3.4.2. Номенклатура выпускаемых ферментных препаратов
- •3.4.3. Основные способы производства ферментных препаратов
- •4. Углеводы
- •4.1. Моносахариды
- •4.2. Сахароподобные полисахариды (олигосахариды)
- •4.3. Полисахариды, не обладающие свойствами сахаров
- •4.4. Превращения углеводов при производстве пищевых продуктов.
- •4.4.1. Гидролиз ди- и полисахаридов
- •4.5. Значение углеводов в питании
- •5. Липиды
- •5.1. Жирные кислоты
- •5.1.1. Насыщенные жирные кислоты
- •Основные характеристики и свойства некоторых насущенных жирных кислот
- •5.1.2. Ненасыщенные жирные кислоты
- •5.1.2.1. Жирные кислоты олеинового ряда
- •Основные характеристики и свойства некоторых жирных кислот олеинового ряда
- •5.1.2.2. Полиолефиновые кислоты
- •5.1.2.3. Ацетиленовые (алкиновые) кислоты
- •5.1.2.4. Жирные кислоты с дополнительными кислородсодержащими функциональными группами
- •5.1.3. Структура молекул жирных кислот
- •5.1.4. Физические свойства жирных кислот
- •5.2. Вещества, сопутствующие жирам
- •5.2.1. Свободные жирные кислоты
- •5.2.2. Фосфолипиды
- •5.2.2.1. Эфирные фосфатиды
- •5.2.2.2. Жирные кислоты фосфатидов
- •5.2.3. Общие свойства фосфатидов
- •5.2.4. Стеролы и стериды
- •5.2.5. Воски
- •5.3. Пищевая ценность жиров
- •5.4. Биологическая ценность жиров
- •5.5. Биохимические и физико-химические изменения жиров
- •5.6. Окислительная порча жиров
- •6. Витамины
- •6.1. Водорастворимые витамины и витаминоподобные вещества
- •6.2. Жирорастворимые витамины и витаминоподобные вещества
- •Биологическая активность изомеров токоферолов
- •Содержание различных изомеров токоферолов в % от их общего количества
- •6.3. Антивитамины
- •7. Фенольные соединения
- •8. Нуклеиновые кислоты
- •8.1. Пурины и пиримидины
- •8.2. Состав и свойства нуклеиновых кислот
- •9. Минеральные вещества
- •9.1. Макроэлементы
- •9.2. Микроэлементы
- •9.3. Токсичные минеральные вещества
- •9.4. Вода в пищевых продуктах
- •9.4.1. Строение молекулы воды
- •9.4.2. Структура и свойства льда
- •9.4.3. Свободная и связанная влага в пищевых продуктах
- •9.4.4. Взаимодействие «вода – растворенное вещество»
- •9.4.5. Жесткость воды
- •9.4.6. Активность воды
- •10. Метаболизм пищевых веществ
- •10.1. Основы пищеварения
- •10.2. Биологическое окисление
- •10.3. Метаболизм основных продуктов распада макронутриентов
- •10.3.1. Метаболизм сахаров
- •10.3.2. Метаболизм жирных кислот
- •10.3.3. Метаболизм аминокислот
- •10.4. Взаимопревращения жиров, аминокислот и углеводов
- •10.5. Биосинтез в процессах метаболизма
- •10.5.1. Синтез гликогена
- •10.5.2. Синтез жирных кислот
- •10.5.3. Превращение жирных кислот в жиры
- •10.5.4. Синтез белков
- •11. Пищевые добавки
- •Функциональные классы пищевых добавок
- •11.1. Пищевые красители
- •Основные натуральные и синтетические пищевые красители
- •11.2. Вещества, изменяющие консистенцию
- •11.2.1. Загустители и студнеобразователи
- •11.2.2. Эмульгаторы и стабилизаторы
- •11.3. Ароматические вещества
- •Ароматические вещества некоторых пищевых продуктов
- •Ароматические вещества
- •11.4. Подсластители
- •Свойства основных подсластителей
- •Максмально применяемая массовая доля подсластителей в продуктах. Мг/кг
- •11.5. Химические консерванты
- •Ориентировочные дозы внесения взаимозаменяемых консервантов в пищевые продукты, г/100 кг продукта
- •11.6. Антиоксиданты и их синергисты
- •11.7. Ферментные препараты
- •12. Природные токсиканты и загрязнители
- •12.1. Природные токсиканты
- •12.2. Загрязнители
- •12.2.1. Пестициды
- •12.2.2. Токсичные элементы
- •12.2.3. Радиоактивные загрязнения
- •12.2.4. Микотоксины
- •12.2.5. Канцерогенные вещества
- •Контрольные вопросы
- •Список рекомендуемой литературы
- •Б.А. Рогов пищевая инженерия производства жировой продукции Справочное пособие
9.4.2. Структура и свойства льда
В молекуле воды угол между связями близок к тетраэдрическому, 109,5°. Неподеленные электронные пары занимают две оставшиеся вершины тетраэдра. В жидкой воде содержатся ассоциаты из молекул воды. Для твердой фазы (льда) характерно аналогичное расположение молекул, но упорядоченность распространяется на всю структуру в целом. В этой структуре молекулы упакованы менее плотно, чем в жидкой воде. Именно поэтому вода, замерзая, увеличивает свой объем на 9 %, и лед имеет меньшую плотность, чем вода при 0 °C. В своей основе структура льда похожа на структуру алмаза.
Меньшая плотность льда по сравнению с водой при 0 °C приводит к тому, что пруды и озера замерзают, начиная с поверхности. Максимум плотности воды наступает при 4 °C. При дальнейшем охлаждении вода на поверхности становится менее плотной и поэтому остается над несколько более теплой водой глубинных слоев до тех пор, пока не замерзнет. Слой льда на поверхности предохраняет находящуюся под ним воду от дальнейшей потери теплоты. В замерзших реках и озерах месяцами живут подо льдом рыбы и растения.
Молекула воды с тетраэдрически направленными связями, кристаллизуясь, может связывать четыре других молекулы воды в тетраэдрической конфигурации. Это дает гексагональную кристаллическую решетку в кристалле льда. Обычный лед принадлежит к бигексагональному бипирамидальному классу гексагональных систем. Кроме того, лед может существовать в девяти других кристаллических полиморфных структурах, а также в аморфном состоянии неопределенной структуры. Однако, из общих структур, только обычная гексагональная структура льда стабильна при нормальном давлении и температуре 0 °C.
На структуру кристаллов льда оказывают влияние растворенные вещества. Однако для большинства пищевых продуктов и биологических материалов наиболее важной является гексагональная структура. Она была обнаружена при замораживании модельных водных растворов сахарозы, глицерина, альбумина и др. при концентрации растворенных веществ, которая не влияла на мобильность молекул воды.
9.4.3. Свободная и связанная влага в пищевых продуктах
Связь воды с пищевым продуктом имеет важное для него значение, так как она обеспечивает консистенцию и структуру продукта, ее взаимодействие с присутствующими в продукте компонентами определяет устойчивость при хранении.
Присутствующая в продукте влага может быть в свободном и связанном с компонентами продукта состоянии.
Под свободной влагой понимают, отличающуюся невысокой энергией связи с тканями материала, легко из него удаляемую. Наличие свободной влаги обусловливает значительную интенсивность дыхания и других биохимических процессов, приводящих к быстрой порче зернопродуктов.
Под связанной влагой понимают влагу, характеризующуюся более высокой энергией связи с тканями продукта, при которой все процессы в продукте затухают и он становится стойким при хранении. Связанная влага имеет ряд особенностей:
– по сравнению с капельной водой у нее более низкая температура замерзания (–20 °C и ниже);
– теплоемкость меньше;
– пониженная упругость пара;
– большая теплота испарения;
– резко уменьшенная способность растворять твердые вещества.
Удалить всю связанную влагу невозможно, так как это сопряжено с разрушением тканей материала. Влажность материала, определяемая приборами, которая входит в стандарты, представляет собой содержание физически связанной с тканями материала влаги, удаляемой в конкретных условиях ее определения. В нее входит вся свободная влага и часть связанной. Влажность, ниже которой биохимические процессы в зерне резко ослабляются, а выше которой начинают бурно нарастать, называют критической. Это состояние материала, при котором появляется свободная вода, т. е. вода с пониженной энергией связи, обеспечивающей интенсификацию ферментативных процессов.
Гигроскопическая влага – это влага, поглощенная (сорбированная) материалом из воздуха. Равновесная влага – это влага, содержащаяся в материале в таком количестве, которое соответствует данному сочетанию относительной влажности и температуры воздуха. Если поместить материал в замкнутое пространство, в котором создана определенная относительная влажность воздуха, то сухой материал будет поглощать водяные пары и увлажняться. Затем наступает состояние, когда материал перестает сорбировать влагу и его влажность становится равной влажности окружающего воздуха. Если поместить влажный материал, он будет подсыхать, а влажность воздуха возрастать до тех пор, пока влажность материала не придет в равновесие с влажностью воздуха. Влажность материала, соответствующая состоянию равновесия, называют равновесной.
При равновесной влажности упругость паров в капиллярах материала равна упругости его в окружающем воздухе. Равновесная влажность зависит от ряда условий: химического состава и структуры материала, способа достижения равновесия (увлажнение или высушивание), величины исходной влажности, характера и интенсивности механического воздействия на материал, степени зрелости зерна, плодов, овощей и т. д.
Величина равновесной влажности зависит от температуры: при одной и той же относительной влажности воздуха более высокой температуре отвечает более низкая равновесная влажность, и, наоборот понижение температуры приводит к повышенной равновесной влажности материала.
Содержание связанной влаги в продукте зависит от его свойств. Причины связывания влаги в сложных системах различны. Наиболее прочно связана та часть влаги, которая в высоковлажных продуктах находится в щелях молекулы белка или является частью химических гидратов. Следую-щий тип наиболее прочно связанной влаги – это «близлежащая влага», т. е. монослой молекул в большинстве гидрофильных групп неводного компонента. Вода, ассоциированная с ионами и ионными группами, является наиболее прочно связанным типом «близлежащей воды». «Мультислойная вода» (вода полимолекулярной адсорбции) примыкает к монослою и образует несколько слоев за «близлежащей водой». Это менее прочно связанная влага, но она еще достаточно связана с неводными компонентами, и поэтому ее свойства существенно отличаются от чистой воды. Таким образом, «связанная влага» состоит из «близлежащей влаги» и почти всей «мультислойной воды».
Кроме того, небольшое количество воды может иметь уменьшенную подвижность и упругость пара из-за того, что она заключена в макро-капиллярах материала. В пищевых продуктах часть воды удерживается макромолекулярной матрицей, например, гелями пектина и крахмала. При этом небольшое количество органического материала физически удерживает большое количество воды. Эта вода не удаляется из пищевого продукта даже при большом механическом усилии. С другой стороны, эта вода ведет себя почти как чистая вода во время технологических процессов обработки. Например, ее можно удалить при высушивании или превратить в лед при замораживании. Эта вода составляет главную часть воды в клетках и гелях, и количественное изменение ее имеет большое значение для качества пищевых продуктов.