В. И. Филиппов, М. И. Кременев­ская, В. Е. Куцакова Технологические основы холодильной технологии пищевых продуктов Рекомендовано Учебно-методическим объединением по образованию в области технологии продуктов питания и пищевой инженерии в качестве учебника для студентов высших учебных заведений Санкт-Петербург ГИОРД 2014 УДК 664.8/9 ББК 36.92 Ф53 Рецензенты: Антипов С. Т., доктор технических наук, профессор, проректор по научной работе ВГТА; Макеева И. А., доктор технических наук, профессор Филиппов В. И. Ф53 Технологические основы холодильной технологии пищевых продуктов : учебник для вузов / В. И. Филиппов, М. И. Кременев­ская, В. Е. Куцакова. — СПб. : ГИОРД, 2014. — 576 с. : ил. ISBN 978-5-98879-184-3 В учебнике рассматриваются технологические аспекты процессов холодильного консервирования пищевых продуктов. Изложены состав и свойства пищевых продуктов, значение микроорганизмов при холодильном консервировании, технологические режимы холодильной обработки, отепления, размораживания, условия хранения и транспортирования различных видов сырья и продуктов их переработки. Приведены технические средства, применяемые в современной холодильной технологии пищевых продуктов. Книга предназначена для студентов вузов, обучающихся по специальностям 260504 «Технология консервов и пищеконцентратов», 260301 «Технология мяса и мясных продуктов» и 260302 «Технология рыбы и рыбных продуктов», бакалавров и магистрантов направлений 260100 «Продукты питания из растительного сырья» и 260200 «Продукты питания животного происхождения», а также может быть полезна аспирантам, научным и инженерно-техническим работникам различных отраслей пищевой промышленности. УДК 664.8/9 ББК 36.92 ISBN 978-5-98879-184-3 © �� ООО ������������������ «Издательство „ГИОРД“», �������������� 2014 оГЛАВЛЕНИЕ Введение.................................................................................9 ГЛАВА 1. СОСТАВ И СВОЙСТВА ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ................. 11 ГЛАВА 2. МИКРООРГАНИЗМЫ И ИХ ЗНАЧЕНИЕ ПРИ ХОЛОДИЛЬНОМ КОНСЕРВИРОВАНИИ....................... 44 ГЛАВА 3. МЕТОДЫ ХОЛОДИЛЬНОГО КОНСЕРВИРОВАНИЯ............. 62 ГЛАВА 4. ОХЛАЖДЕНИЕ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ.............................. 66 4.1. 4.2. 4.2.1. 4.2.1.1. 4.2.1.2. 4.2.1.3. 4.2.1.4. 4.2.2. 4.2.3. 4.3. 4.3.1. 4.3.2. 4.3.3. 4.3.4. 4.3.5. 4.3.6. 4.3.7. 4.3.8. 4.3.9. 4.3.10. 4.3.11. 4.3.12. 4.3.13. 4.3.14. 4.3.15. Способы охлаждения пищевых продуктов..................................... 66 Технология охлаждения продуктов растительного происхождения............................................................................... 67 Предварительная обработка......................................................... 67 Товарная обработка....................................................................... 67 Доставка, приемка, кратковременное хранение сырья............... 68 Инспекция..................................................................................... 76 Сортировка и калибровка............................................................. 77 Специальная обработка картофеля и овощей...............................81 Режимы и организация охлаждения............................................. 82 Технология охлаждения продуктов животного происхождения............................................................................... 94 Классификация и характеристика мяса убойных животных....... 97 Приемка мясного сырья...............................................................101 Охлаждение мяса..........................................................................105 Классификация и характеристика основных видов птицы..................................................................................118 Приемка мяса птицы....................................................................120 Охлаждение мяса птицы...............................................................120 Классификация и характеристика промысловых гидробионтов (рыбы и беспозвоночные)....................................128 Охлаждение рыбы и рыбных продуктов......................................133 Классификация и характеристика яиц........................................144 Упаковка и маркировка яиц.........................................................145 Охлаждение яиц............................................................................146 Охлаждение молока и молочных продуктов................................147 Охлаждение мясных и рыбных полуфабрикатов и кулинарных изделий..................................................................152 Охлаждение колбас и мясных консервов....................................163 Охлаждение животных пищевых жиров......................................165 Оглавление ГЛАВА 5. ХРАНЕНИЕ ОХЛАЖДЕННЫХ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ................................................................................166 5.1. 5.2. 5.2.1. 5.2.2. 5.2.3. 5.2.4. 5.2.5. 5.3. 5.3.1. 5.3.2. 5.3.3. 5.3.4. 5.3.5. 5.3.6. 5.3.7. 5.3.8. 5.3.9. 5.3.10. 5.4. 5.5. 5.6. 5.7. 5.8. Требования к продукции, поступающей на холодильное хранение.........................................................................................169 Технология хранения продуктов растительного происхождения..............................................................................170 Характеристика объектов хранения............................................170 Факторы, влияющие на сохранность плодов и овощей..............171 Классификация способов хранения. Характеристика и назначение хранилищ....................................173 Хранение растительной продукции без искусственного охлаждения...................................................................................174 Хранение растительной продукции с искусственным охлаждением в естественной и регулируемой газовой среде.................................................................................188 Технология хранения картофеля, отдельных видов овощей, плодов и ягод....................................................................204 Хранение картофеля.....................................................................205 Хранение капустных овощей.......................................................210 Хранение корнеплодов.................................................................212 Хранение луковых овощей...........................................................216 Хранение томатных овощей.........................................................220 Хранение тыквенных овощей......................................................221 Хранение салатно-шпинатных, зеленых и десертных овощей......................................................................222 Хранение семечковых плодов......................................................224 Хранение косточковых плодов и ягод.........................................228 Хранение субтропических и тропических культур......................230 Потери плодоовощной продукции при хранении............................232 Особенности технологических режимов предреализационного периода........................................................233 Технология хранения продуктов животного происхождения..............................................................................238 Технология хранения полуфабрикатов, колбас, соленых ветчинных, копченых и кулинарных изделий..........................................................................................244 Технология хранения консервов.....................................................250 ГЛАВА 6. ПОДМОРАЖИВАНИЕ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ И ИХ ХРАНЕНИЕ........................................................................252 6.1. 6.2. Способы подмораживания пищевых продуктов.............................252 Технология подмораживания продуктов растительного происхождения..............................................................................254 Оглавление 6.3. 6.4. Технология подмораживания продуктов животного происхождения..............................................................................255 Хранение подмороженных пищевых продуктов.............................257 ГЛАВА 7. ЗАМОРАЖИВАНИЕ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ.........................260 7.1. 7.2. 7.2.1. 7.2.2. 7.3. 7.3.1. 7.3.1.1. 7.3.1.2. 7.3.1.3. 7.3.1.4. 7.3.2. 7.3.3. 7.3.4. 7.4. 7.5. 7.5.1. 7.5.2. 7.5.3. 7.5.4. 7.5.5. 7.6. 7.6.1. 7.6.2. 7.6.3. 7.6.3.1. 7.6.3.2. 7.6.3.3. 7.6.3.4. Способы замораживания пищевых продуктов...............................268 Технология замораживания пищевых продуктов растительного происхождения.......................................................269 Общие и специальные требования к сырью, предназначенному для замораживания.......................................269 Предварительная обработка сырья (мойка, очистка, резка и тепловая обработка)............................272 Технология замораживания основных видов растительного сырья......................................................................276 Производство замороженных полуфабрикатов и изделий из картофеля................................................................276 Производство гарнирного картофеля..........................................278 Производство картофельных палочек.........................................279 Производство картофельных биточков и котлет........................281 Производство картофельных клецек...........................................283 Производство полуфабрикатов из овощей..................................284 Замораживание плодов и ягод.....................................................285 Замораживание грибов.................................................................286 Особенности замораживания некоторых видов растительной продукции................................................................286 Технология замораживания пищевых продуктов животного происхождения.............................................................289 Замораживание мяса....................................................................289 Замораживание птицы.................................................................299 Замораживание яйцепродуктов...................................................300 Замораживание рыбы...................................................................303 Замораживание молока и молочных продуктов..........................315 Производство замороженных полуфабрикатов, кулинарных изделий и готовых блюд.............................................316 Производство натуральных полуфабрикатов..............................318 Производство рубленых полуфабрикатов...................................328 Производство полуфабрикатов и изделий из теста.....................357 Технология производства пельменей, хинкали и мант...............357 Производство вареников..............................................................372 Технология производства блинчиков..........................................383 Производство и особенности технологии приготовления тестовых заготовок, хлебобулочных, кулинарных и кондитерских изделий..........................................385 Оглавление 7.6.4. 7.6.5. 7.6.5.1. 7.6.5.2. 7.6.5.3. 7.6.5.4. 7.7. 7.8. 7.9. 7.10. 7.11. 7.11.1. 7.11.1.1. 7.11.1.2. 7.11.1.3. 7.11.2. 7.11.3. 7.11.4. Производство готовых полуфабрикатов в панировке.................397 Производство готовых блюд........................................................411 Производство первых блюд..........................................................415 Производство вторых мясных и рыбных обеденных блюд.........420 Производство салатов..................................................................435 Производство десертов.................................................................436 Требования к упаковке замороженной продукции..........................463 Контроль качества замороженной продукции................................467 Требования к транспортированию замороженной продукции......................................................................................469 Сублимационная сушка пищевых продуктов.................................469 Холодильное технологическое оборудование для замораживания пищевых продуктов........................................477 Воздушные морозильные аппараты............................................478 Тележечные морозильные аппараты............................................478 Конвейерные морозильные аппараты.........................................480 Флюидизационные морозильные аппараты...............................488 Аппараты для замораживания продуктов в жидком хладоносителе..............................................................491 Контактные морозильные аппараты...........................................495 Криогенные морозильные аппараты...........................................500 ГЛАВА 8. ТЕХНОЛОГИЯ ХРАНЕНИЯ ЗАМОРОЖЕННЫХ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ..........................................................505 ГЛАВА 9. ОТЕПЛЕНИЕ И РАЗМОРАЖИВАНИЕ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ................................................................................515 9.1. 9.2. 9.2.1. 9.2.2. Отепление пищевых продуктов......................................................515 Размораживание пищевых продуктов............................................517 Способы и технология размораживания пищевых продуктов......................................................................................520 Технические средства для размораживания пищевых продуктов......................................................................536 ГЛАВА 10. НЕПРЕРЫВНАЯ ХОЛОДИЛЬНАЯ ЦЕПЬ................................544 10.1. 10.2. 10.3. Стационарные холодильные предприятия (холодильники)..............................................................................545 Холодильный транспорт.................................................................549 Условия, сроки и особенности перевозки пищевых продуктов........................................................................564 Список литературы............................................................................................568 ВВЕДЕНИЕ В настоящее время необходимым является создание продуманной и научно обоснованной концепции развития холодильной отрасли в нашей стране. Для этого требуется разработка долгосрочной научно-техниче­ ской программы развития холодильной промышленности, объединение усилий производителей и потребителей холода, ученых, представителей власти и финансистов. Формально в России такой промышленности, как холодильная, не существует, поэтому при создании концепции следует говорить о решении вопросов, связанных с внедрением новейших технологий холодильной обработки и хранения пищевой продукции, разработкой холодильного оборудования и его рациональной эксплуатацией, применением холода на предприятиях пищевой и перерабатывающей промышленности, различных видах транспорта, в сельском хозяйстве, сфере торговли и быту. Привлечение в производство инвестиций различных холдингов, консорциумов и финансово-промышленных групп на основе соответ­ствующей нормативно-правовой базы позволит обеспечить техниче­ское и технологическое перевооружение пищевых предприятий на базе развития машиностроения. Особенности географического положения и природно-климатических условий России предполагают развитие всех отраслей пищевой промышленности. Скомпенсировать сезонность производства продукции растительного и животного происхождения, сохранить ее пищевую и биологическую ценность в течение длительного времени возможно с помощью консервирования. Наиболее эффективным при обработке и хранении продуктов питания является холодильное консервирование. Такой распространенный и экономичный способ, как охлаждение, предотвращает порчу и сокращает потери, вызывая минимальные измения первоначальных свойств продукции при сохранении ее пищевой ценности и потребительских свойств. Холодильная технология продуктов питания представляет собой отрасль науки, которая изучает рациональные и научно обоснованные способы использования холода в пищевой промышленности, решает задачи сохранения сырья и продуктов питания. Введение Технологические аспекты холодильного консервирования требуют знания научно обоснованных методов проведения процессов охлаждения, замораживания, размораживания, продолжительности обработки, температурно-влажностных режимов при транспортировании и хранении пищевой продукции. Чрезвычайно важным представляется изучение научно обоснованных методов снижения потерь пищевой продукции при холодильной обработке и хранении. Необходимы знания о применении дополнительных к холоду средств. Это использование регулируемых и модифицированных газовых сред, экологически безопасных биологических и синтетических препаратов, влияющих на физиологические и технологические свойства пищевых продуктов, упаковочных материалов. Совершенствование и создание новых технологий холодильной обработки и хранения совмест­но с другими методами консервирования позволят решить задачу сохранения каче­ства с учетом особенностей изменений пищевого сырья и готового конечного продукта. Научно-технические разработки в области холодильной технологии должны учитывать структуру холодильного хозяй­ства нашей страны. Она включает холодильники агропромышленного комплекса (сельское хозяйство, перерабатывающие отрасли, молочная и мясная промышленность, плодоовощная отрасль), рыбного хозяйства (судовое и береговое), государственного резерва, холодильный транспорт (автомобильный, железнодорожный, речной и морской), а также холодильники для оптовой, розничной торговли и бытовые холодильники. Основной задачей производственных и распределительных холодильников является регулирование ритмичности и сезонности поставок сырья и продукции. Сегодня особое внимание уделяется изучению всех звеньев холодильной цепи, начиная с предварительного охлаждения и заканчивая длительным хранением замороженных продуктов, осуществляемым на производственных площадях и емкостях базисных и распределительных холодильников. Совершенствование технологий холодильного консервирования продуктов питания предполагает техническое перевооружение холодильных предприятий за счет применения современных высокоэффективных машин, аппаратов, приборов и сооружений, предназначенных для производства искусственного холода. ГЛАВА 1. СОСТАВ И СВОЙСТВА ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ Химический состав пищевых продуктов разнообразен по каче­ ственному и количественному содержанию отдельных компонентов. Он определяется структурой и составом образующих их тканей. Пищевые ингредиенты, поступая в организм человека, преобразуются в результате сложных биохимических превращений и являются строительным и энергетическим материалом, обеспечивающим его жизнедеятельность. Следует иметь в виду, что для обеспечения нужд организма человека вместе с пищевыми продуктами в него должны поступать вещества, не синтезируемые в организме человека в процессе обмена веществ. Продукты питания должны не только удовлетворять потребности человека в основных питательных веществах и энергии, но и выполнять профилактические и лечебные функции. Химический состав идентичных пищевых продуктов не является постоянным. Это результат их индивидуальных биологических особенностей. Содержание химических веществ овощей, плодов, ягод и грибов изменяется в процессе роста и развития растений и зависит от климатических, метеорологических и почвенных условий произрастания, вида, сорта, степени зрелости, сроков уборки, товарной (предварительной) обработки, режимов и продолжительности хранения. Состав и свойства продуктов животного происхождения определяются условиями кормления, возрастом, средой обитания, сезонно­стью и другими факторами. Все вещества, входящие в состав пищевых продуктов, подразделяются на две группы: органические и неорганические. К первой группе относятся углеводы, азотистые вещества, липиды, органические кислоты, витамины, фенольные соединения, ко второй — вода и минеральные вещества. Углеводы. Эти органические соединения являются наиболее распространенными. Их содержание в растениях составляет до 90%, а в организме человека и животных — около 2% в пересчете на сухое 11 Глава 1. Состав и свойства пищевых продуктов вещество. Углеводы являются предшественниками органических кислот, липидов, белков, ферментов и многих других веществ. В питании человека и животных углеводы играют роль источника энергии, а у растений, кроме того, они служат для построения опорных тканей. Потребность человека в углеводах составляет 350...500 г в сутки, однако при тяжелой физической нагрузке она увеличивается в 2...3 раза. При окислении в организме 1 г углеводов выделяется 16,7 кДж энергии. Избыточное потребление углеводов отрицательно влияет на жировой обмен в организме. Углеводы подразделяют на два класса: моносахариды и полиса­ хариды. В состав пищевых продуктов чаще всего входят моносахариды — пентозы (арабиноза, ксилоза, рибоза) и гексозы (глюкоза, фруктоза, гексоза и галактоза). Полисахариды подразделяются на полисахариды первого и второго порядка. Полисахариды первого порядка (олигосахариды) — это дисахариды (сахароза, мальтоза, лактоза, трегалоза), трисахариды (раффиноза) и тетрасахариды. К полисахаридам второго порядка относятся крахмал, инулин, гликоген, клетчатка и пектиновые вещества. Так как моносахариды и полисахариды первого порядка имеют сладкий вкус, их называют сахарами. С точки зрения пищевой ценности углеводы подразделяют на усвояемые (глюкоза, фруктоза, сахароза, крахмал, декстрины, гликоген) и неусвояемые (инулин, маннан, пектин, целлюлоза, гумми и слизи). К моносахаридам относятся неусвояемые пентозы — арабиноза и ксилоза растительных оболочек, рибоза и дезоксирибоза, а также хорошо усвояемые гексозы — глюкоза, фруктоза и галактоза. Пентозы (С5Н8О5 )n чаще находятся в растительных продуктах в форме высокомолекулярных полисахаридов пентозанов, реже — в свободном виде. Арабиноза входит в состав полисахарида арабана, который встречается в слизях, пектиновых веществах и гемицеллюлозах. Содержится в зерне пшеницы, плодах, овощах и т. д. Рибоза в виде D-рибозы и D-дезоксирибозы входит в состав рибонуклеиновых кислот, которые играют большую роль в живых организмах при передаче наследственных свойств и синтезе белков. Гексозы (С6Н12О6 ). В пищевых продуктах представлены главным об­ разом D-глюкозой, D-фруктозой и D-галактозой. Глюкоза и галактоза являются альдозами, а фруктоза — кетозой. Моносахариды встречаются в α-, β- и γ-формах. Содержащиеся в пищевых продуктах низкоактивные α- и β-формы под воздей­ствием гормонов поджелудочной железы человека превращаются в активную γ-форму, в виде которой они и усваиваются. Аналогичные α-, βи γ-формы существуют для фруктозы и галактозы. Глюкоза в природе 12