CC BY
46
КАЧЕСТВО И БЕЗОПАСНОСТЬ
УДК: 663.036
Концептуальные аспекты производства напитков,
устойчивых к помутнениям при хранении
И.Ю. Сергеева, канд. техн. наук
Кемеровский технологический институт пищевой промышленности
Национальная идея, которая консолидирует усилия государства и производителей в решении вопросов повышения авторитета страны в мировом сообществе, а также повышения качества жизни населения, -это качество производимой продукции. К основным элементам, на которых должно базироваться повышение технического уровня и конкурентоспособности продукции, можно отнести: использование достижений науки; внедрение ресурсосберегающих, экологически чистых прогрессивных технологий;
использование новых перспективных материалов.
При внедрении данных элементов необходимо обеспечить научно-технический уровень разрабатываемых продуктов и материалов не ниже уже достигнутого ведущими зарубежными производителями при полном соответствии требованиям международных стандартов, норм и государственных стандартов.
Основными требованиями к продуктам питания в настоящее время являются социальные, функциональные, эргономические, эстетические, а также требования сохраняемости и безопасности. В условиях современного массового производства для обеспечения высокого качества продуктов питания усилия производителей должны быть сосредоточены на предупреждение появления дефектов и несоответствий.
Традиционный контроль качества, в основу которого заложен технохи-мический контроль или проверка соответствия объекта контроля техническим требованиям, до настоящего времени широко используется отечественными предприятиями. Сегодня наблюдается активное внедрение системы НАССР в пищевых отраслях, что помогает комплексно управлять качеством продукции и эффективностью производства.
В странах ЕС также реализуются принципы анализа рисков и крити-
ческих контрольных точек, соблюдения предприятиями гигиенических стандартов и стандартов безопасности продуктов питания [1]. За рубежом ведутся активные разработки эффективных систем управления качеством продуктов питания. Современное предприятие, занимающееся изготовлением напитков, должно быстро, гибко и экономично реагировать на изменения рынка. Каждый день бизнес в индустрии напитков характеризуется изменчивостью цен на сырье и желаний потребителей. Поэтому в организацию производства активно внедряются различные системы на основе программного регулирования качества продукции и технологического процесса в целом [2], система контроля технологического оборудования и соблюдения параметров производства ИпеМЕТ [3].
Так, например, в пивоваренной промышленности Германии внедрена система контроля качества пива УЬВ-диаШуСИескБ [4-6], которая включает анализ исходных веществ и сырья, стадий производства и готовой продукции. Проведению контроля предшествует составление подробного плана производственного контроля с указанием объема и места отбора проб, лиц, производящих отбор проб, определяемых параметров и применяемых для контроля приборов.
В европейских странах микробиологический контроль пищевых производств является стандартной задачей по обеспечению качества продукции и защите потребителя. Так, например, в работе Хатцлера М. [7] представлена новая система отбора проб, которая легко адаптируется к различным отраслям промышленности и установкам. При циклическом осуществлении отбора проб в определенных местах можно быстро и эффективно установить улучшение или ухудшение микробиологического состояния или гигиенического статуса.
Качество продуктов питания должно обеспечиваться на всех этапах жизненного цикла продукции, начиная от сырья до реализации готовых изделий. При этом важную роль играет выбор сырья, вспомогательных материалов, прогрессивной технологии, и, что также важно, реализация готовых продуктов и временной отрезок от момента поступления изделия в торговую сеть до потребления. Такой подход предусматривает комплексное решение вопросов формирования качества продуктов питания. Всестороннее рассмотрение проблемы включает все этапы разработки и совершенствования технологии и продукции на основе использования эффективной системы обратной связи и планирования качества, учитывающего конъюнктуру рынка.
В основе одного из направлений методологии научного познания и социальной практики - системного подхода - лежит рассмотрение объектов как сложных систем [8]. Основная процедура системного анализа - построение обобщенной модели, отражающей взаимосвязь объектов в реальной ситуации.
Системный подход предусматривает три основных этапа изучения явлений:
1) детализация (расчленение);
2) систематизация (изучение взаимозависимостей, взаимодействий и соподчиненности);
3) обобщение (синтез, когда из множества факторов от случайных отделяются типичные, главные и решающие факторы, влияющие на результат).
Используем данную методологию применительно к решению проблемы формирования качества напитков, устойчивых к помутнениям при хранении.
На рис. 1 приведена обобщенная схема технологического процесса производства напитков из растительного сырья. Этап детализации в данном случае представляет собой расчленение схемы на стадии и объекты технологического потока.
Используя фасетный метод классификации (параллельное разделение множества объектов на независимые классификационные группировки), выделяем следующие основные опасности, возникающие на пути формирования качества напитков (рис. 2).
Контроль и предупреждающие действия в отношении возникновения химической, физической и биологической опасностей в процессе производства пищевой продукции регламентируются действующими
Рис. 1. Обобщенная схема процесса производства напитков из растительного сырья (ТВС - технологические вспомогательные средства)
Опасности > Вещества, влияющие на безопасность продукта (токсичные элементы, пестициды, микотоксины, аллергены)
Химические
Примеси или иные включения, непреднамерен-^ но добавляемые в пищевую продукцию (вещества, образующиеся при разрушении хрупких материалов, применяемых для изготовления оборудования и средств для производства пищевой продукции, инструменты, конструктивные элементы оборудования, защитная одежда персонала и защитное оборудование) )
Физические
Микроорганизмы посторонние (патогенные, мезофильные аэробные и факультативно анаэробные, бактерии группы кишечной палочки, дрожжи и плесени)
Биологические
Химический состав сырья, полуфабрикатов ^ и готовых напитков; количественное содержание потенциальных мутеобразующих компонентов в объектах технологического потока У
Технологические
Рис 2. Классификация опасностей при производстве напитков, стойких к помутнениям
нормативными документами: ГОСТ Р ИСО 22000-2007, ГОСТ Р 51705.12001, ГОСТ Р 54762-2011 /1БО/ТБ 22002-1:2009 [9, 10, 11].
В данной классификации предлагается еще один вид - технологическая опасность, которая представляет собой вещество, содержащееся в пищевой продукции, а также состояние пищевой продукции и его полуфабрикатов, потенциально не оказывающее отрицательного воздействия на здоровье человека. Однако элементы данного вида опасности обусловливают состояние дисперсной системы напитка и предопределяют его важные качественные показатели - внешний вид, прозрачность и сохраняемость.
Обеспечение прозрачности готовых изделий в момент их выпуска не всегда гарантирует обеспечение стойкости к коллоидным помутнениям в процессе хранения. Стабилизация напитка предполагает необходимость удаления из него соединений, которые потенциально могут стать
причиной помутнений различной природы. Однако одна из главных задач оптимального ведения технологического процесса - сохранение в напитках как можно больше компонентов, обусловливающих его пищевую ценность, при состоянии, не приводящем к помутнению полуфабрикатов и готовых изделий. Проблема повышения стойкости полуфабрикатов и готовых напитков достаточно сложна в связи с неоднородным составом природного сырья, необходимостью одновременно с устранением количественного избытка мутеобразующих компонентов из готовых напитков сохранить их вкусовые и ароматические характеристики. Переход этих веществ и их комплексов в полуфабрикаты, а затем в готовые продукты предопределяет стабильность изделий при хранении.
Напиток, приготовленный из природного сырья, можно рассматривать как сложную многокомпонентную полидисперсную систему, нахо-
Рис. 3. Гипотетическая модель состояния коллоидной системы напитка при воздействии ТВС: 1 - non PCS, 2 - PCS, 3 - more PCS
дящуюся в определённом равновесии. Значительная доля веществ напитка, обусловливающих его характерные особенности (например, вкус, прозрачность), находится в коллоидном состоянии. При хранении под действием многочисленных факторов, таких как температура, свет, кислород, перемешивание, происходит нарушение физико-химического равновесия коллоидной системы напитка, и в нём образуется помутнение.
Для коллоидной стабилизации напитков на практике применяют технологические вспомогательные средства [12]. К основным таким направлениям в индустрии напитков относятся удаление избыточного количества потенциальных мутеобразующих компонентов (ПМОК), интенсификация процессов осветления и повышение сроков сохранения прозрачности напитков. Обработка сырья, полуфабрикатов и готовых изделий различными вспомогательными средствами - одно из актуальных направлений повышения стойкости напитков к помутнениям.
На рис. 3 (в табл. 1 - пояснения к рисунку) представлена гипотетическая модель состояния коллоидной системы напитка при воздействии на нее технологических вспомогательных средств.
Детальное изучение структурных особенностей используемого технологического вспомогательного средства для стабилизации напитков от помутнений позволяет представить методику взаимодействия ТВС и компонента помутнений напитков. В табл. 2 приведены структурные характеристики ТВС [13].
Специалист на основе результатов анализа компонентов технологического потока определяет ту стадию процесса, на которой регулирование качественного состава продукта будет способствовать решению поставленной задачи - получению готового напитка гарантированной стойкости.
Информированность технолога-практика о механизме воздействия
Условное обозначение
Характеристика
Результат влияния на качественные показатели напитка
PCS - persistent colloidal system (2)
поп РСБ (1)
тоге РСБ (3)
Стабильная (устойчивая) коллоидная система напитка
Нестабильная коллоидная система напитка, количественное содержание ПМО превышает количественное содержание ТВС, вероятность выпадения взвесей максимальна
Коллоидная система стабильна, количественное содержание ТВС избыточно в отношении количества нестойких коллоидов напитка, вероятность выпадения взвесей минимальна
Показатели качества напитка отвечают требованиям нормативных документов, гарантируются установленные сроки хранения
Нарушение внешнего вида напитка, визуализация опалесценции и осадка, сокращение сроков хранения
Снижение органолептических характеристик в отношении полноты вкуса и цвета напитка, снижение пищевой и физиологической ценности напитка за счет избыточного выведения из продукта физиологически активных компонентов
Таблица 2
Структурные характеристики ТВС
Пример ТВС
1.1.Химическое взаимодействие
1. Механизм воздействия 1.2.Биокаталитическое на компонент помутнений расщепление
1.3. Флокуляция
1.4. Сорбция
2. Химическая организация
2.1.Органические
2.2.Неорганические 3.1.Синтетические
3. Способ получения / пр°исх°ждение 3.2.Натуральные
4.1.Низкомолекулярные
4. Молекулярная масса 4.2.Среднемолекулярные
4.3.Высокомолекулярные
5.1. Растворимые
5. Агрегатное состояние в гт и„„„„„„„,,.,, ,„ реакционной среде Нерастворимые
5.3. Коллоидное
Антиокислители
Ферменты
Флокулянты Сорбенты
Антиокислители, ферменты, флокулянты, сорбенты
Антиокислители, флокулянты, сорбенты
Антиокислители, флокулянты, сорбенты
Антиокислители, ферменты, флокулянты, сорбенты
Антиокислители, флокулянты, сорбенты Антиокислители, флокулянты, сорбенты Ферменты, флокулянты Антиокислители, ферменты, флокулянты Флокулянты, сорбенты Флокулянты
стабилизатора на компонент помутнений позволяет определить рациональную технологическую стадию, т. е. на каком этапе производства будет лучше использовать данное ТВС.
Рис. 4. Концептуальные аспекты формирования качества напитков, устойчивых к помутнениям при хранении
Например, ферменты - это такой инструментарий, применение которого возможно практически на любой стадии технологического потока. Так, в пивоварении ферменты применяют для обработки сырья (при солодоращении), и при приготовлении сусла, и в отделении дображи-вания. Использование осадителей взвесей необходимо сочетать с последующей фильтрацией полуфабриката или готового напитка.
Химическая организация ТВС предопределяет производственные потери, связанные с удельным расходом. Например, при использовании бентонита как стабилизатора полуфабрикатов для ликероводочных изделий, который по своей химической природе является неорганическим веществом, наблюдаются большие производственные потери с осадком при осветлении полуфабрикатов. При этом эффективные дозировки измеряются в граммах на кубический дециметр. В то же время
использование органического средства, например полиакриламида с аналогичной целью, способствует образованию компактного осадка, при этом доза внесения ТВС во много раз меньше и измеряется в миллиграммах на кубический дециметр.
Агрегатное состояние, в котором находится вспомогательное средство в реакционной среде, в свою очередь предопределяет механизм взаимодействия, способ использования в технологическом процессе, позволяет обозначить стадию технологического процесса, на которой будет рационально использовать конкретное ТВС, необходимость дополнительных производственных операций. Например, применение флокулянтов и сорбентов целесообразнее всего на стадии выдержки полуфабриката перед процессом фильтрации, а применение антиок-сидантов или ферментов не требует обязательной фильтрации после обработки.
Способ получения/происхождения позволяет косвенно оценить экономическую составляющую от использования ТВС. Например, синтетические вспомогательные средства в большинстве случаев дешевле натуральных. Молекулярная масса также играет роль в определении агрегатного состояния и степени растворимости для отдельных элементов подмножества вспомогательных средств, таких как флокулянты и сорбенты.
При определении технологической направленности применения вспомогательного средства специалист производства должен первоначально обозначить объект технологического потока (сырье, полуфабрикаты или готовые напитки перед стадией фасования), регулирование состава которого предопределяет получение продукта гарантированной стойкости. Далее он конкретизирует потенциальный мутеобразующий компонент, наличие или избыточное содержание которого требует внесения ТВС. После решения этих вопросов делают заключение о применении конкретного ТВС или нескольких ТВС в комплексе с целью получения си-нергетического эффекта.
Обобщая вышеприведенные рассуждения, можно предложить следующую концепцию формирования качества напитков, устойчивых к помутнениям при хранении (рис. 4).
Интегрированные системы контроля производственного процесса необходимо дополнить аддитивными критическими контрольными точками (ККТ) по определению количественного содержания потенциаль-
ных мутеобразующих компонентов и собственно вспомогательного средства по ходу технологической цепочки с обозначением критических пределов их содержания. Кроме того, целесообразно консолидировать систему НАССР и схему технохимичес-кого контроля (ТХК) производственного процесса в отношении технологических параметров отдельных технологических стадий (температуры, давления и продолжительности операции). От правильного проведения или своевременной корректировки данных параметров зависит химический состав производственного объекта, и, как следствие, количественное содержание веществ, предопределяющих равновесие дисперсной системы напитка или его полуфабриката.
Для оптимизации выбора ТВС с целью совершенствования технологического процесса и получения высококачественной продукции необходима методика комплексной оценки эффективности вспомогательных технологических средств с учетом структурных особенностей и технологических аспектов применения данных материалов. Данный вопрос освещался в ранее опубликованных работах [13, 14].
Предлагаемые принципы представляют собой взаимосвязанные элементы «часового механизма», присутствие каждого из которых яв-
ляется обязательным и необходимым. При реализации данных аспектов обнаруживается надежный инструмент, позволяющий организовать формирование полноценных характеристик производимого напитка и получение готового продукта высокого качества.
ЛИТЕРАТУРА
1. Maillard, R. Lebensmittelsicherheit in Europa/R. Maillard//Fleischwirtschaft. - 2011. - № 4. - Р. 61-63.
2. Brinkmann, J. Prozessleit systeme in der Getränkebranche/J. Brinkmann// Getränkeindustrie. - 2011. - № 4. -С. 18-20.
3. Flad, S. Anlagenverlusten auf der spur/S. Flad//Brauindustrie. - 2012. -№ 5. - Р. 10-13.
4. Salger, S. Exzellent operieren/S. Salger, M. Vlijmen//Brauindustrie. -2011. - № 6. - Р. 12-14.
5. Salger, S. Operational excellence in der Getränkeindustrie/S. Salger, M. Vlijmen//Getränkeindustrie. - 2011. -№ 6. - Р. 33-35.
6. Uhde, Ch. Immer einen Schritt voraus sein/Ch. Uhde, R. Folz//Brauindustrie.-
2011. - № 10. - Р. 60-64.
7. Hatzler, M. Sauberkeit kontrollieren/M. Hatzler, J. Koob, R. Riedl, F. Jacob//Getränkeindustrie. -
2012. - № 5. - Р. 12-15.
8. Кириллов, В.И. Квалиметрия и системный анализ/В.И. Кириллов. -М.: ИНФРА-М, 2013. - 440 с.
9. ГОСТ Р ИСО 22000-2007. Системы менеджмента безопасности пищевой продукции. Требования к организациям, участвующим в цепи создания пищевой продукции. - М.: Стандартинформ, 2007.
10. ГОСТ Р 51705.1-2001. Системы качества. Управление качеством пищевых продуктов на основе принципов ХАССП. Общие требования. -М.: Стандартинформ, 2001.
11. ГОСТ Р 54762-2011/1Б0/ТБ 22002-1:2009. Программы предварительных требований по безопасности пищевой продукции. Часть 1. Производство пищевой продукции. - М.: Стандартинформ, 2012.
12. Технический регламент Таможенного союза ТР ТС 029/2012 «Требования безопасности пищевых добавок, ароматизаторов и технологических вспомогательных средств».
13. Сергеева, И.Ю. Вспомогательные материалы для стабилизации напитков от помутнений: классификация и особенности применения: мо-нография/И.Ю. Сергеева. - Кемерово: КТИПП, 2013. - 151 с.
14. Сергеева, И.Ю. Комплексная оценка эффективности технологических вспомогательных средств, используемых для повышения стойкости напитков к помутнениям/И.Ю. Сергеева, В.А. Помозова, А.В. Шаф-рай//Пиво и напитки. - 2014. -№ 3. - С. 52-57.
Разработка концептуальных аспектов производства напитков, устойчивых к помутнениям при хранении
Ключевые слова
качество напитков; комплексная оценка эффективности; напитки; помутнения напитков; стойкость; технологические вспомогательные средства
Реферат
В статье рассмотрен системный подход к решению проблемы формирования качества напитков, устойчивых к помутнениям. В ряде опасностей процесса производства пищевой продукции, регламентируемых нормативными документами, для технологии напитков предложен дополнительный вид - технологическая опасность. Элементы данного вида опасности потенциально обусловливают состояние дисперсной системы напитка и предопределяют качественные показатели - внешний вид, прозрачность, сохраняемость. Предлагается гипотетическая модель состояния коллоидной системы напитка при воздействии на нее технологических вспомогательных средств. Представлены структурные характеристики технологических вспомогательных средств, показано их значение в производственном процессе. Разработаны концептуальные аспекты формирования качества напитков, устойчивых к помутнениям при хранении.
Авторы
Сергеева Ирина Юрьевна, канд. техн. наук, доцент, Кемеровский технологический институт пищевой промышленности, 650056, г. Кемерово, Строителей бульвар, 47; [email protected]
The conceptual Aspects of Producing Turbidity Resistant beverages
Key words
beverages; persistence; beverage turbidity; complex estimation of effectiveness; technological additional substances; beverage quality
Abstracts
The application of a systematic approach methodology to the problem of making quality beverages resistant to turbidity during storage is considered in the article. A number of hazards restricted by the normative documents exist in the food production process. An additional type of technological hazard for beverages is offered. Elements of this type of hazard potentially influence the dispersed beverage system condition and predetermine its quality indicators -appearance, transparency, storage quality. A hypothetical model of the beverage colloidal system effected by the technological additional substances is shown. The structural characteristics of technological additional substances and their importance in the production process are presented. The conceptual aspects of making quality beverages resistant to the turbidity during storage are worked out.
Authors
Sergeeva Irina Yuryevna, Candidate of Technical Sciences, Associate professor,
Kemerovo Institute of Food Science and Technology; 47, Boulevard Stroiteley, Kemerovo, 650056, Russia, [email protected]
