Реферат: Физические методы переработки сырья при производстве пищевых продуктов. Способы получения сырья реферат

Реферат - Физические методы переработки сырья при производстве пищевых продуктов

Тема: Физические методы переработки сырья при производстве пищевых продуктов План лекции :

1. Механические процессы обработки сырья. Классификация основных процессов пищевых технологий Тип переноса Движущая сила

Процессы

Технологические операции Перенос количества движения Механическая сила, давление

Механические

Дробление, резание, сортирование, прессование, классификация, дозирование

Гидромеханические

Отстаивание, фильтрование, перемешивание жидкостей или газов, осаждение, центрифугирование Перенос теплоты Разность температур

Тепловые

Нагревание, охлаждение, выпаривание, конденсация Перенос массы Разность концентраций

Массообменные (Физико-химические)

Сушка, экстракция, адсорбция, абсорбция, кристаллизация, растворение, перегонка

Химические

Превращения веществ, гидролиз, меланоидинообразование, дегидратация, сульфитация, окисление

Деятельность микроорганизмов

Биохимические

Катализ химических процессов ферментами

Микробиологические

Брожение, плесневение, окисление

Технологические процессы обработки пищевых продуктов принято подразделять на следующие группы: механическую, гидромеханическую, термическую, биохимическую и химическую.

К механической относят процессы, основу которых составляет механическое воздействие на продукт: сортирование, измельчение, перемешивание, взбивание, прессование, дозирование и формование.

К гидромеханической относят процессы, основой которых является гидромеханическое воздействие на обрабатываемый продукт: промывание, замачивание, осаждение, фильтрование.

К термической относят процессы, движущей силой которых является разность температур взаимодействующих сред: нагревание, охлаждение (в естественных условиях и с применением искусственного холода), выпаривание, конденсация.

К биохимической относят процессы, связанные с гидролизом, окислением, гликолизом и брожением.

К химической относят процессы воздействия на продукт химических веществ, вызывающих определенные реакции (разрыхление, сульфитация).

Перечисленные процессы сопровождаются многообразными изменениями физических, химических и органолептических свойств перерабатываемых продуктов.

1. МЕХАНИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ

СОРТИРОВАНИЕ

Различают два вида разделения продукта: сортирование ни качеству в зависимости от органолептических свойств (цвет, состояние поверхности, консистенция) и разделение по величине на отдельные фракции (сортирование по крупиц, ми и форме).

В первом случае операцию производят путем органолептического осмотра продуктов, во втором — путем просеивания.

Сортирование путем просеивания (мука, крупа) применяют для удаления посторонних примесей. При просеивании через отверстия проходят частицы продукта, размеры которых меньше отверстий сит (проход), а на сите в виде отходов остаются частицы с размерами, превышающими размеры отверстий сит (сход).

Для просеивания применяют: металлические сита со штампованными отверстиями; проволочные из круглой металлической проволоки, а также сита из шелковых, капроновых пи гей и других материалов.

Сита из шелка обладают высокой гигроскопичностью и имеют сравнительно быструю изнашиваемость. Капроновые  мало чувствительны к изменению температуры, относительной влажности воздуха и просеиваемых продуктов; прочность капроновых нитей выше шелковых.

Сортирование продуктов но величине (калибрование) применяют в процессе первичной обработки картофеля, корнеплодов в целях уменьшения их отходов и увеличения производительности машин при механизированной очистке.

Современные крупные перерабатывающие комплексы используют новейшие достижения электрохимической промышленности, в том числе – оптические датчики, калибруемые на восприятие тех или иных размеров частиц, или даже их цвета. Так, в крупных фабриках-кухнях устанавливают поточные линии по сортировке картофеля, моркови,  фруктов, ягод, грибов. Специальная конвейерная система и пневматические лопасти отсеивают продукт согласно заданным параметрам, удаляя его с основного движущегося полотна ленточного конвейера.

ИЗМЕЛЬЧЕНИЕ

Измельчением называют процесс механического деления обрабатываемого продукта на части с целью лучшего его технологического использования. В зависимости от вида сырья и его структурно-механических свойств используют в основном два способа измельчения: дробление и резание.

Дроблению подвергают продукты с незначительной влажностью (зерна, сухари, некоторые пряности), резанию — продукты, обладающие высокой влажностью (овощи, плоды, мясо, рыба и др.).

Дроблением называют процесс уменьшения размеров кусков без придания им определенной формы.

Классификация способов дробления.

По характеру применяемых усилий способы дробления могут быть классифицированы как дробления при помощи удара, раздавливания, раскалывания, истирания, разрыва, изгиба.

Есть дробление крупное, среднее, мелкое и тонкое.

Различают следующие дробилки:

а) щековая дробилка;

б) вальцовые дробилки — применяются для дробления и помола зерна, солода, плодов, жмыхов и т.д.;

в) молотковые дробилки — применяются для дробления зерна, картофеля, солода, жмыха, барды, шлаков и др.;

г) дисковые дробилки — применяются для мелкого дробления зерна, солода, сухарей, жмыха и т.д.;

д) шаровые мельницы — применяются для тонкого помола.

Резанием называют процесс уменьшения размеров кусков с приданием им определенной формы.

В процессе резания осуществляют разделение продукта па части определенной или произвольной формы (куски, пласты, кубики, брусочки и др.), а также приготовление мелкоизмельченных видов продуктов (фаршей и др.).

Измельчение овощей, корнеплодов, фруктов на части определенных размеров и формы производят с помощью овощерезательных машин (или «овощерезок), рабочими органами которых являются ножи различных типов, разрезающие продукт в двух взаимно перпендикулярных направлениях. Для измельчения мяса, рыбы применяют мясорубки и куттеры.

Для измельчения твердых продуктов, обладающих высокой механической прочностью (например, кости), применяют ленточные и дисковые пилы.

Измельчают сырье и превращают его в равномерную по структуре массу с помощью терочных рабочих органов. Этот способ применяют при производстве крахмала и соков. Для этой цели используют специальные терочные машины либо осуществляют этот процесс вручную с помощью обыкновенных и механизированных терок.

Для измельчения продуктов, доведенных до готовности, с целью получения пюреобразной консистенции применяют протирочные машины, оказывающие на продукт комбинированное воздействие: раздавливание его лопастями и одновременное продавливание через отверстия сита, кромки которых дополнительно разрезают продукт.

В зависимости от вида продукта рекомендуются сита с отверстиями ячеек диаметром от 1,5 до 3 мм.

ПЕРЕМЕШИВАНИЕ

Приготовление ряда кулинарных изделий (салатов, винегретов) требует механического перемешивания разнородных продуктов с целью получения однородной массы. От продолжительности перемешивания смесей зависят их консистенция и физические свойства.

Перемешивание способствует интенсификации тепловых биохимических и химических процессов вследствие увеличения поверхностного взаимодействия между частицами смеси.

При подготовке пластичных масс, например, замесе теста различной консистенции, производят смешивание ряда компонентов: воды, муки, дрожжей, сахара, жира и т. п. При дальнейшем перемешивании тесто приобретает определенные физико-химические свойства, связанные с биохимическими процессами, происходящими вследствие взаимодействия компонентов.

Процессы перемешивания используют также при производстве фаршей и котлетной массы из измельченного сырья (мясо, рыба, овощи) после добавления к ним ряда компонентов.

Перемешивание осуществляют в планетарных миксерах, или специальных смешивающих барабанах. Так в барабанах смешивают мясо с маринадом для получения готового полуфабриката шашлыка. Некоторые производители выпускают смесительные барабаны для смешивания и последующего дозирования европейских и корейских салатов. Прессование Сущность прессования заключается в том, что на продукт оказывают давление, под действием которого происходит изменение его характеристик.

Впищевых производствах процессы прессования подразделяются на следующие виды:

отжатие, предназначенное для отделения жидкости от влагосодержащих продуктов;

формование, экструзия и штамповка, предназначенные для придания продуктам, полуфабрикатам определенной геометрической формы; собственно прессование или брикетирование, предназначенные для уплотнения сыпучих материалов или каких-либо разрозненных частиц в плотные агрегаты.

Отжатие обеспечивает отделение жидкости от твердого продукта. В одних случаях — для отделения жидкости как более ценного компонента. Обычно таким образом получают различные соки для последующего приготовления из них киселей, муссов, соусов. В других случаях — для отделения жидкости как менее ценного компонента. Например, отделение сыворотки от творога при приготовлении из него некоторых кулинарных изделий.

Таким образом, отжатие — типичный процесс разделения систем, содержащих жидкие фракции. Одновременно он является и процессом образования однородных систем, т. к. в результате получают однородную жидкость и однородный твердый остаток, который может иметь форму брикета.

Формование и штамповка применяются при изготовлении кондитерских изделий и продуктов из теста, а также при приготовлении котлет и т. п. При этом процессе не происходит разделения системы.

Собственно прессование или брикетирование применяют для производства, например, мясных формованных продуктов из отдельных кусков после их варки, а также брикетов из отходов сырья и остатков пищи. В результате этих процессов получают однородную массу в виде брикетов, плит, таблеток.

Экструзией называют процесс продавливания материала через профилирующие головки, в результате которого получают продукт требуемой формы. При этом необходимо, чтобы материал продавливался при соответствующих температурах и давлениях. Давление создается специальными прессующими устройствами: шнековыми, поршневыми и вальцовыми нагнетателями.

ДОЗИРОВАНИЕ И ФОРМОВАНИЕ

Производство продукции предприятий общественного питания и ее отпуск осуществляются в соответствии с ГОСТами или ТУ или внутренними технологическими картами и сборниками рецептур, с  нормами закладки сырья и выхода готовой продукции (масса, объем). В связи с этим существенное значение имеют процессы деления продукта на порции (дозирование) и придания им определенной формы (формование). На предприятиях общественного питания процессы дозирования и формования осуществляются вручную или с помощью машин: котлетноформовочных, для приготовления пельменей и вареников, пончиков и др.

Сегодня также активно применяются волюметрические дозаторы для дозирования пастообразных продуктов, шнековые дозаторы для дозирования жидких продуктов, установки по розливу напитков и другие.

ВЗБИВАНИЕ

Механическое взбивание некоторых продуктов (яичный белок, сливки и др.) приводит к получению пены различной дисперсности. К ним относятся, например, белковые кремы, взбитые сливки, некоторые виды сладких блюд — муссы и др. Взбивание происходит в специальных миксерах или взбивальных машинах.

www.ronl.ru

Реферат - Технология производства спирта из зернового сырья

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное учреждение высшего профессионального образования

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИИ

«КАЛМЫЦКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Кафедра аграрных технологий и переработки сельскохозяйственной продукции

Технология производства спирта из зернового сырья

Курсовая работа по переработке продукции животноводства

студента 5 курса о/о

специальности «ТППСХП»

Проверил:

Элиста 2010

Содержание

Введение

Сырье и дополнительные материалы

Технология производства спирта

Выводы

Список использованной литературы

Этиловый спирт — основной продукт, находящий широкое применение в пищевой, микробиологической, медицинской и других отраслях промышленности.

В пищевой промышленности спирт используют при изготовлении ликерно-водочных изделий, плодово-ягодных вин, пищевых ароматизаторов и т.д.

Отечественная спиртовая промышленность до 1917 г. была представлена мелкими заводами мощностью около 22 тыс. дал спирта в год. Советский период характеризуется появлением крупных предприятий с мощностью 6000 — 12000 дал в сутки. В 1980 г. в СССР действовало около 400 крупных заводов, а производство спирта составило 200 млн. дал. Далее производство спирта неуклонно снижалось, особенно в периоды перестройки и экономических кризисов. Также снижение производство обуславливалось ужесточением отраслевого законодательства, увеличением стоимости лицензий, установлением минимальных порогов по уставному капиталу для производителей спирта, введением требования о полной переработке отходов спиртового производства. Но главной причиной снижения является большой теневой оборот спирта, делающий легальное производство менее рентабельным.

На данный момент в России действуют 126 предприятия, а суммарное производство пищевого спирта составляет около 42 млн. дал в год.

Технология производства спирта относится к биотехнологии, так как производство связано с использованием катализаторов (ферментов), имеющих биологическое происхождение. При должном подходе производство спирта является безопасным и безотходным: в производстве кроме спирта получают диоксид углерода, барду, эфироальдегидную фракцию, сивушные масла.

Характеристика зернового сырья. На спирт перерабатывают любое зерно, в том числе и непригодное для пищевых и кормовых целей. Ежегодный объем переработки составляет (%): пшеницы 50 (преимущественно дефектной), ячменя 20, ржи 12, кукурузы 8, проса 5, овса 2 и прочих культур (гречиху вики, гороха, риса и др.) 3. Для приготовления солода употребляют кондиционное высококачественное зерно.

Кукуруза. Из зерновых культур лучшим сырьем для производства спирта является кукуруза (Zeamays). В ней содержится относительно больше крахмала, меньше клетчатки, больше жира (что повышает кормовое достоинство барды). Урожайность кукурузы в 2...3 раза выше урожайности других зерновых культур.

В России кукурузу возделывают на Северном Кавказе, Нижней Волге, в Воронежской и Курской областях.

В зависимости от формы зерна и степени развитости роговидной части эндосперма кукурузу подразделяют на 7 ботанических групп: кремнистая, зубовидная, крахмалистая, восковидная, лопающаяся, сахарная, чешуйчатая. Для производства спирта предпочтительнее легко развариваемая крахмалистая и зубовидная кукуруза.

Рожь, пшеница, ячмень и овес. Рожь (Secale), пшеница (Triticum), ячмень (Hordeum) и овес (Avena) широко возделыва-ются в России: рожь (преимущественно озимая) — в северных, северо-западных и центральных районах, во многих районах Сибири и Урала; пшеница — в Западной и Восточной Сибири, Поволжье; ячмень (преимущественно яровой) и овес — повсеместно — от субтропиков до Заполярья.

В небольших количествах перерабатывают крупяные культуры — просо, гречиху и рис, некоторые продовольственные (горох) и кормовые (вику).

Солод и ферментные препараты. Для осахаривания крахмала па спиртовых заводах используется солод и ферментные препараты.

Солодом называют зерно, которое проросло в определенных условиях. При прорастании в зерне образуются амилолитические, протеолитические и другие ферменты. Солод па спиртовых заводах получают из ячменя, ржи, пшеницы, овса и проса по следующей схеме:

1) очистка зерна;

2) замачивание;

3) проращивание;

4) измельчение;

5) смешивание с водой.

Для осахаривания крахмала в спиртовом производстве кроме солода используются ферментные препараты, получаемые из культур мицелиальных грибов и бактерий. Выпускаемые специальными заводами или специализированными цехами спиртовых заводов ферментные препараты представляют собой либо жидкости с содержанием сухого вещества не менее 50%, либо порошки с определенной стандартной ферментативной активностью. Ферментные препараты, используемые в спиртовой промышленности, получают из мицелиальных грибов рода Aspergillus, бактерий Вас. mesentericus, Вас. subtilis и других. Эти микроорганизмы образуют а-амилазу, а некоторые глюкоамилазу (фермент, расщепляющий крахмал до глюкозы). Применение ферментных препаратов микробного происхождения в спиртовой промышленности взамен солода позволяет существенно снизить расход высококачественного зерна на получение солода и способствует повышению выхода спирта.

Дрожжи. В спиртовом производстве в качестве возбудителей брожения используются дрожжи семейства сахаромицетов. Они продуцируют комплекс ферментов, под действием которого сахара сусла превращаются в этиловый спирт и диоксид углерода. В спиртовом производстве применяют расы (разновидности, отличающиеся несколькими особенностями) дрожжей верхового брожения, обладающие высокой энергией брожения. Они образуют максимальное количество спирта, сбраживают моно- и дисахариды и часть декстринов. Дрожжи, используемые в производстве спирта из мелассы, должны быстро сбраживать субстрат в среде с высоким осмотическим давлением (осмофильные дрожжи).

Вначале дрожжи размножают по методу чистой культуры из одной дрожжевой клетки в стерильных условиях. Спиртовые заводы получают чистую культуру дрожжей и размножают их по определенной схеме. Далее их культивируют по методу естественно чистой культуры, при котором создаются оптимальные условия для развития дрожжей (температура, рН, аэрация и др.) и неблагоприятные для посторонних микроорганизмов, в первую очередь бактерий.

В качестве питательной среды для размножения дрожжей служит сусло, содержащее вещества, необходимые для их питания. Иногда в сусло добавляют дробленый зеленый солод в качестве источника дополнительного питания. Для подавления развития посторонних микроорганизмов сусло подкисляют серной или молочной кислотой до рН 3,8 — 4,0. Температуру поддерживают на уровне 28 — 30 °С. Размножение дрожжей осуществляют в аппаратах — дрожжанках. Аппарат представляет собой вертикальный цилиндр с коническим днищем, снабженный двумя змеевиками для нагрева и охлаждения сусла. Процесс-размножения дрожжей ведут периодическим или полунепрерывным способами. При периодическом сусло из осахаривателя перекачивают в дрожжанку, нагревают до 70 °С и выдерживают при этой температуре 20 мин с целью пастеризации. Затем охлаждают до 50 °С, подкисляют серной кислотой, перемешивают, охлаждают до 30°С и вносят 10% дрожжей от объема сусла. При размножении дрожжей поддерживают температуру на уровне 30°С, регулируя ее путем подачи в змеевики дрожжанки холодной воды. При снижении концентрации сусла на 1/3 от первоначальной производят отбор дрожжей. Длительность размножения дрожжей около 20 ч.

Полунепрерывный способ размножения дрожжей проводят в установке из двух дрожжанок и пастеризатора, в котором пастеризуют, подкисляют и охлаждают сусло. Подготовленное сусло подают в одну из дрожжанок, вводят в нее дрожжи и оставляют на 6 — 8 ч при 28 °С. Затем половину объема дрожжей переводят во вторую дрожжанку и обе доливают суслом из пастеризатора. Через 6 — 8 ч зрелые дрожжи из одной дрожжанки спускают в бродильный аппарат. Свободную дрожжанку моют и стерилизуют, после чего половину дрожжей из второй дрожжанки переводят в свободную, доливают оба аппарата суслом из пастеризатора и процесс повторяется.

Технология спирта включает в себя следующие процессы: подготовка сырья к развариванию, разваривание зерна водой для разрушения клеточной структуры и растворения крахмала, охлаждение разваренной массы и осахаривание крахмала ферментами солода или культур плесневых грибов, сбраживания сахаров дрожжами в спирт, отгонку спирта из бражки и его ректификацию.

Прием зерна. Для приготовления солода используют высококачественные ячмень, рожь, овес и просо, которые должны удовлетворять требованиям, приведенным в таблице №1. Цвет ячменя светло-желтый, допускается потемневший; овса белый или желтый; проса желтый, красный, серый, белый; ржи желтый и зеленый разных оттенков; запах, свойственный зерну; не допускается затхлый, плесенный и другие посторонние запахи.

Таблица №1. Характеристика качества зерна

Качество зерна, идущего на разваривание, не регламентируется. Желательно, чтобы зерно было здоровое, высокой крахмалистости, влажностью 14 — 17% в зависимости от культуры и с небольшой засоренностью. Предварительно здоровое зерно оценивают органолептически.

Подготовка зерна. Все виды зерна, поступающего в производство, очищают от пыли, земли, камней, металлических и других примесей. Зерно, предназначенное для приготовления солода, освобождают также от щуплых зерен, половинок и семян сорных растений.

Воздушно-ситовое сепарирование. Примеси, отличающиеся от зерна данной культуры толщиной (шириной) и аэродинамическими свойствами (парусностью), отделяют на воздушно-ситовом сепараторе. При очистке ячменя, овса и проса производительность сепаратора снижается на 20...30%. В очищенном зерне содержание примесей не должно превышать 1%.

Магнитное сепарирование. Мелкие металлические примеси, содержащиеся в зерне после очистки в воздушно-ситовых сепараторах, удаляют с помощью магнитных сепараторов.

Отделение семян сорных растений. С помощью сит зерно можно разделить только по толщине и ширине. Примеси, отличающиеся от основной культуры длиной зерна, выделяют на машинах, называемых триерами. Рабочий орган триера — цилиндр или диск с ячейками, выбирающими из зерновой массы короткие частицы. В зависимости от назначения различают два вида триеров: куколеотборники — выделяющие из основной культуры половинки зерен и шаровидные примеси, например семена куколя; овсюгоотборники — выделяющие зерно основной культуры, например ячменя, ржи, из смеси его с длинными зернами овса и овсюга.

Разваривание сырья. Разваривание осуществляют для разрушения клеточных стенок, освобождения крахмала из клеток и перевода его в растворимую форму, в которой он быстрее и легче осахаривается ферментами. Разваривание крахмалсодержащего сырья проводят путем обработки его паром с избыточным давлением 400 — 500 кПа.

При разваривании происходит ряд сложных физических, физико-химических и химических изменений. При тепловой обработке в процессе разваривания идет интенсивное набухание крахмала, его кластеризация и переход в растворимую форму, обусловленные интенсивным поглощением воды. При выходе разваренной массы из варочного аппарата давление снижается до атмосферного, что вызывает превращение содержащейся в клетках воды в пар, объем которого в несколько раз превышает объем воды. Такое резкое увеличение объема приводит к разрыву клеточных стенок сырья и превращению его в однородную массу. Процесс разваривания сопровождается увеличением содержания сахаров и декстринов за счет частичного гидролиза крахмала под действием собственных ферментов сырья и естественной кислотности. Высокая температура па стадии разваривания вызывает протекание процессов меланоидинобразования (взаимодействие сахаров с аминокислотами), термического разложения сахаров (карамелизапня) и других, что приводит к снижению количества сбраживаемых сахаров.

В настоящее время разваривание крахмалсодержащего сырья производят тремя способами: периодическим, полунепрерывным и непрерывным. Наибольшее распространение получило непрерывное разваривание по двум схемам. По первой схеме разваривание осуществляют при пониженной температуре (130 — 140°С), но длительное (50 — 60 мни). По второй схеме температура разваривания 165 — 172 °С и продолжительность варки 2 — 4 мин. При непрерывном разваривании сырье постоянным потоком движется через варочный аппарат.д.ля обеспечения равномерности потока сырье измельчают.

Непрерывное разваривание измельченного сырья включает операции: дозирование сырья и воды, приготовление замеса и разваривание в две стадии (нагрев замеса до температуры варки и выдержка замеса при этой температуре). Процесс непрерывного разваривания осуществляется следующим образом. Измельченное зерно смешивают с водой в количестве 2,0 — 3,5 л на 1 кг зерна. Воду добавляют с таким расчетом, чтобы концентрация зернового замеса составляла 16 — 17% сухого вещества. Зерновой замес нагревают вторичным паром до 70 — 75°С и подают насосом в контактную головку, где происходит мгновенный нагрев замеса (кашки) паром до 100 110°С. Затем подогретый замес подают в варочный аппарат, состоящий из 2 — 4 ступеней (колонн).

Охлаждение разваренной массы и её осахаривание. При осахаривании охлажденную разваренную массу обрабатывают солодовым молоком или ферментными препаратами для расщепления крахмала и белков. При этом основным процессом является гидролиз крахмала до сбраживаемых дрожжами Сахаров.

При осахаривании разваренной массы солодовым молоком: крахмал гидролизуется на 70 — 75% до мальтозы и глюкозы и на 25 — 30% до предельных декстринов, которые расщепляются: до Сахаров на стадии брожения. При использовании солодового молока получается сусло, содержащее 71 — 78% мальтозы и 22 — 29% глюкозы от суммы всех сбраживаемых Сахаров. Сусло, полученное при осахаривании ферментными препаратами микробного происхождения, содержит 14 — 21% мальтозы и 79 — 81% глюкозы.

Такое различие в продуктах гидролиза крахмала при использовании разных осахаривающих материалов связано с тем, что в солодовом молоке содержатся A — и (B-амилаза и декстриназа, а ферментные препараты микробного происхождения содержат A-амилазу и глюкоамилазу. Все эти ферменты отличаются по характеру действия на крахмал и по отношению к температуре и кислотности среды. В зависимости от происхождения A-амилазы могут расщеплять крахмал только до декстринов (A-амилазы бактериального происхождения) или образуют и декстрины, и сахара (большинство A-амилаз грибного происхождения и ферменты солода). Поэтому осахаривание разваренной массы осуществляют при определенных температуре, кислотности, концентрации субстрата и осахаривающего материала.

Наиболее прогрессивным способом осахаривания является непрерывное осахаривание с вакуум-охлаждением. Сущность его заключается в снижении давления, что приводит к мгновенному охлаждению разваренной массы вследствие затрат тепла на испарение воды. Охлаждение под вакуумом предотвращает тепловую инактивацию ферментов осахаривающих материалов. К охлажденной массе добавляют осахариваюшие материалы. Оптимальная температура действия амилолитических ферментов 57 — 58 °С. Непрерывное осахаривание разваренной массы производят по одно или двухпоточному способу. При однопоточном способе в осахариватель (цилиндрический аппарат с коническим днищем и мешалкой) подают разваренную массу, все расчетное количество осахаривающих материалов и выдерживают в течение 10 — 15 мин. При двухпоточном способе разваренную массу разделяют на два равных потока и направляют в два осахаривателя. В первый осахариватель подают 2/3 осахаривающих материалов, во второй частично осахаренное сусло охлаждают и подают на брожение в первый и второй головные аппараты бродильной батареи.

Готовое сусло должно содержать 16 — 18% сухого сахара, в том числе 13 — 15% сбраживаемых сахаров; кислотность 0,2 — 0,3 град. При пробе на йод окраска сусла не должна изменяться.

Сбраживание. Сбраживание осахаренной массы (сусла) начинается с момента введения в нее производственных дрожжей; Под действием ферментов дрожжей идет расщепление мальтозы до глюкозы, которая затем сбраживается в спирт и диоксид углерода — основных продуктов брожения. Наряду с этим образуются вторичные и побочные продукты брожения: высшие спирты, кислоты и эфиры. По мере сбраживания моно — и дисахаридов под действием амилолитических ферментов происходит доосахаривание декстринов и крахмала, содержащихся в сусле. От скорости этого процесса зависит длительность брожения.

В процессе брожения сусла можно выделить три периода: взбраживание, главное брожение и дображивание. В первом периоде происходит интенсивное размножение дрожжей и сбраживание Сахаров. Второй период характеризуется энергичным сбраживанием Сахаров и сопровождается бурным выделением диоксида углерода. В третьем периоде идет медленное дображивание Сахаров, образующихся в результате доосахаривания декстринов сусла.

Процесс брожения проводят в закрытых бродильных аппаратах для предотвращения потерь спирта и выделения диоксида углерода в производственное помещение. Герметически закрытый бродильный аппарат представляет собой вертикальный цилиндр со сферическим или коническим днищем, внутри него установлен змеевик для охлаждения бродящего сусла.

Брожение сусла проводят периодическим, циклическим и непрерывнопоточным способами. Наиболее совершенным и эффективным является непрерывнопоточный метод, осуществляемый па установке, состоящей из двух дрожжанок, взбраживателя и 8 — 10 бродильных аппаратов, последовательно соединенных переточными трубами. Дрожжанки и взбраживатель предназначены для приготовления необходимого количества производственных дрожжей. Процесс происходит следующим образом. Дрожжанку заполняют суслом, пастеризуют его при 80°С в течение 30 мин, охлаждают до 30°С, доводят рН до 3,6 — 3,8 серной кислотой и вводят из второй дрожжанки засевные дрожжи в количестве 25 — 30% от объема. Размножение дрожжей идет до достижения содержания сухого вещества в сусле 5 — 6% — Затем 70 — 75% дрожжей переводится во взбраживатель, куда одновременно подается охлажденное сусло, производится подкисление всей массы до требуемой кислотности. Массу в таком виде оставляют для брожения и размножения дрожжей. Оставшаяся часть дрожжей (25%) подается во вторую дрожжанку для размножения.

Когда содержание сухого вещества достигнет 5 — 6%, массу подают в первый головной бродильный аппарат, в который одновременно подается охлажденное сусло. При заполнении первого головного бродильного аппарата сбраживаемое сусло на него перетекает, во второй головной аппарат, из него — в третий и т.д. Длительность брожения составляет 60 ч. Из последней, аппарата зрелая бражка подается на перегонку. При брожении в аппаратах поддерживается определенная температура: в первом — 26 — 27 °С, во втором — 27, в третьем — 29 — 30, в последующих — 27 28 °С.

Выделяющийся при брожении диоксид углерода вместе с парами спирта из бродильных аппаратов поступает в специальные ловушки, и которых происходит растворение спирта и отделение диоксида углерода. Водно-спиртовая жидкость из ловушки направляется вместе с бражкой на перегонку, а диоксид углерода — в специальный цех для получения сухого льда или жидкого диоксида углерода.

Зрелая бражка должна соответствовать установленным нормам. Крепость бражки (содержание этилового спирта в объемных процентах) должна находиться в пределах 8,0 — 9,5 об.%: содержание несброженных Сахаров не должно превышать 0,4 — 0,5%; кислотность зрелой бражки не должна превышать 0,5-0,6 град.

Отгонка спирта из бражки и его ректификация. Получаемая в результате брожения зрелая бражка имеет сложный состав. Кроме воды и спирта она содержит различные органические и неорганические соединения: сахара, декстрины, минеральные вещества, летучие соединения (эфиры, спирты, альдегиды, кислоты) и др. Состав и содержание примесей зависит от вида сырья, его качества, режимов его переработки в ходе технологического процесса.

Для выделения спирта из бражки и его очистки применяется ректификация. Ректификацией называется процесс разделения смеси, состоящей из двух или большего числа компонентов, кипящих при разных температурах. При кипении такой смеси компонент с более высокой упругостью пара (более летучий) переходит в паровую фазу в относительно больших количествах, а паровая фаза обогащается более летучим компонентом. Температура кипения этого компонента при постоянном давлении ниже. Поэтому при кипении смеси летучих компонентов паровая фаза обогащается компонентом, имеющим более низкую температуру кипения. В водно-спиртовом растворе упругость паров спирта при любой температуре значительно выше упругости паров воды. Вследствие этого содержание спирта в парах больше, чем в кипящем водно-спиртовом растворе.

Очистка спирта от примесей путем перегонки основана на различии коэффициентов их испарения. Коэффициентом испарения называется отношение концентрации данного вещества в паровой фазе к концентрации в жидкой фазе. Коэффициенты испарения отдельных примесей отличаются один от другого и изменяются в зависимости от содержания этилового спирта. Для определения возможности очистки этилового спирта от примесей необходимо сравнить коэффициент испарения примесей с коэффициентом испарения этилового спирта.

При коэффициенте ректификации, равном единице, перегонка неэффективна, так как дистиллят после нее остается без изменения. Если коэффициент ректификации больше единицы, то в дистилляте больше примесей, чем в первоначальной смеси. Если коэффициент ректификации меньше единицы, то в дистилляте меньше примесей, чем в перегоняемой смеси. Для головных примесей коэффициент ректификации больше единицы, для хвостовых — меньше.

Очистку спирта-сырца от примесей производят в настоящее время преимущественно на ректификационных установках непрерывного действия, в которых спирт-сырец освобождается от примесей в соответствии со значениями коэффициентов испарения. Такие установки используются на ликеро-водочных заводах, где основным сырьем является спирт-сырец.

Ректификованный спирт в настоящее время на спиртовых заводах получают непосредственно из бражки на брагоректификационных установках косвенного действия. В установку входят три колонны: бражная. эпюрациопная и ректификационная. В бражной колонне из бражки выделяют этиловый спирт и летучие примеси, в эпюрационной отделяют головные примеси, в ректификационной получают ректификованный спирт. В состав установки входят две дополнительные колонны — сивушная и окончательная. Сивушная колонна предназначена для выделения фракции высших спиртов (сивушное масло) и их концентрации, а окончательная колонна — для дополнительного освобождения этилового спирта от примесей.

На установке косвенного действия процесс ректификации осуществляется следующим образом. Бражку подогревают до 90°С в бражном подогревателе и подают на верхнюю тарелку бражной колонны, в которую снизу поступает греющий пар. Пары, поднимающиеся из бражной колонны, поступают в конденсатор через бражный подогреватель, где отдают тепло поступающей в бражную колонну зрелой бражке. В конденсаторе пар полностью конденсируется и полученный конденсат крепостью 45 — 55 об.% поступает в эпюрационную колонну.

Выполняя выше изложенную работу, я следующие выводы, касающиеся технологии производства спирта:

Производство качественного пищевого спирта в нужных объемах нуждается в постоянном наличии сырья, будь то зерно или картофель.

Технология производства спирта — это многоэтапный технологический процесс.

Технология производства спирта состоит из различных по характеру и происхождения операциям от механических (подготовка сырья) до тепло-массообменных (ректификация), а также использование ферментов микробиологического и биологического происхождения вместе с дрожжами.

Не смотря на давность становления технологии производства, существует множество способов усовершенствования производства и увеличения выхода и качества продукции: модернизации старого оборудования, разработка новых аппаратов, улучшение штаммов микроорганизмов и дрожжей, ведение селекционной работы по получению высококачественного сырья.

1. Процессы и аппараты пищевой промышленности. В 2-х книгах. — М.: «КолосС», 2004.

2. Технология спирта / Яровенко В.Л., Маринченко В.А., Смирнов В.А. — М.: «Колос», «Колос — пресс», 2002.

3. Рынок спирта: история, перспективы, прогнозы // «Спиртные напитки и пиво» журнал/Степанец М., №7, июль 2006, стр.61

4. Ректификационные установки // «Спиртные напитки и пиво» журнал/ №10, октябрь 2008.

5. food-tech.ru/tech/spirtovoe-proizvodstvo/rektifikatsionnye-ustanovki.html

6. akcyz.com.ua/analytics/spirt/742.html

www.ronl.ru

Источники и методы получения лекарственных веществ

ИСТОЧНИКИ И МЕТОДЫ ПОЛУЧЕНИЯ ЛЕКАРСТВЕННЫХ ВЕЩЕСТВ

Источники получения лекарственных веществ

Источником получения неорганических JIB является минеральное сырье, причем используют либо сами минералы, либо отдельные элементы.

Для получения синтетических органических JIB применяют продукты сухой перегонки каменного угля, дерева, горючих сланцев, а также различные фракции нефти. Переработкой этих видов сырья занимается коксохимическая, лесохимическая и нефтеперерабатывающая промышленность. Продукты переработки широко используются в самых различных отраслях народного хозяйства, в том числе в медицинской промышленности.

Каменноугольная смола представляет собой сложную смесь, которая включает более 480 различных ароматических и гетероциклических соединений. С помощью ректификационных колонок каменноугольную смолу подвергают разделению на фракции. В табл. 3.1 указаны температурные интервалы (пределы выкипания) и основные продукты, содержащиеся в каждой фракции.

Затем каждую фракцию перегоняют в более узком температурном интервале, выделяя индивидуальные вещества. Для их очистки используют адсорбцию, обработку серной кислотой (сульфирование), щелочами (выделение фенолятов) и т.д. Выделенные индивидуальные вещества служат исходными продуктами для основного и тонкого органического синтеза различных соединений, в том числе JIB.

Аналогично перерабатывают древесину, которая при сухой перегонке образует древесный уголь и две фракции жидкостей (древесную смолу). Одна из них содержит метиловый спирт, ацетон и уксусную кислоту, а другая (древесный деготь) -- фенолы, фенолокислоты, жирные кислоты, углеводы и некоторые другие органические вещества. Древесина является также источником получения фурфурола, крезола, эфиров пирокатехина и пирогаллола.

Фракции каменноугольной смолы

Используют в качестве исходных веществ для синтеза JIB продукты переработки нефти, которая представляет собой смесь около 1000 соединений -- главным образом углеводородов различных классов, а также сернистых и азотистых соединений (производные пиррола, пиридина, хинолина, индола, карбазола). В медицине и фармации применяют смеси жидких и твердых предельных углеводородов и азотистые соединения, получаемые при перегонке нефти.

Более 40% ЛС, используемых в медицине, имеют растительное происхождение. Как правило, их отличают малая токсичность и отсутствие побочных эффектов при длительном применении. В настоящее время, по данным ВОЗ, в 73 странах мира для лечебных целей применяют около 10 000 видов лекарственных растений, но в официальные издания 38 стран входит только около 2000 видов. Экспертами ВОЗ составлен «Перечень наиболее широко используемых во всем мире видов лекарственных растений», в который вошли 235 наименований. В нашей стране применяют примерно 170 видов растений и получают из них более 100 ЛВ.

Растительное сырье -- листья, цветки, корки, семена, плоды, корни растений -- само по себе может представлять лекарственные средства. В растениях обнаружено более 12 000 химических соединений различных классов. Из JIPC выделяют эфирные и жирные масла, смолы, белки, углеводы, которые либо прямо используют как ЛС, либо в качестве исходного сырья для их получения. ЛРС является источником получения природных БАВ: алкалоидов, терпенов, гликозидов, витаминов. Выделенные в виде индивидуальных соединений, они представляют собой ЛВ. Путем экстракции из растительного сырья получают также галеновые препараты.

Основные направления создания новых лекарственных веществ

Научные принципы создания ЛС стали формироваться в начале XX в. До этого их обнаруживали случайно или, используя опыт народной медицины, среди растений. Случайно было обнаружено наркотизирующее действие хлороформа, этанола, закиси азота, снотворное действие барбитуратов, сосудорасширяющий эффект нитратов и т.д. Но уже в конце XIXв. рядЛВ был создан в результате эмпирического поиска. Исследуя жаропонижающую активность производных анилина, получили ацетанилид и фенацетин, из фенола и салициловой кислоты был получен сложный эфир -- фенилсалицилат, проявляющий после гидролиза в кишечнике антисептическое и противовоспалительное действие более «мягкое», чем исходные компоненты и т.д.

Несмотря на то что в последующие годы все шире стали применять научные подходы создания ЛВ, эмпирический поиск своего значения полностью не потерял. И сейчас продолжают им пользоваться, подвергая скринингу как вновь синтезированные органические соединения, так и продукты природного происхождения, выделенные из растений, грибов, животного сырья. Исходя из рассмотренных предпосылок создания новых Л В, можно выделить следующие основные направления в решении этой проблемы.

Выделение и изучение биологически активных веществ (алкалоидов, гормонов, терпенов, гликозидов, сапонинов, кума- ринов). Это один из важнейших принципов получения ЛВ, имеющий уже вековую историю. Так были получены кокаин, морфин, хинин, пилокарпин, платифиллин и др.

Химическая модификация структуры известных синтетических и природных ЛВ. Сущность ее заключается в изменении химического строения известного ЛВ с целью получения нового, более активного. Примером может служить модификация структуры природных пенициллинов или цефалоспоринов с целью получения более активных синтетических аналогов. Используется также прием получения структурных аналогов с новой направленностью фармакологического действия. Например, в результате исследования побочного диуретического действия у сульфаниламидов создан целый ряд диуретических средств, производных сульфонилмочевины.

Воспроизведение биогенных физиологически активных веществ. Получение витаминов, гормонов, ферментов, аминокислот из растительного и животного сырья сопряжено с рядом трудностей. Основной из них является малое их содержание и сложность выделения. Поэтому более эффективной является разработка способов синтеза этих веществ химическим, микробиологическим, генноинженерным путем. Так получают рибофлавин, кислоту никотиновую, ряд гормональных препаратов и др.

ВВЕДЕНИЕ фармакофора известного ЛВ в молекулу нового органического соединения. Фармакофором называют фрагмент молекулы, обусловливающий фармакологическую активность ЛВ. Так, например, получение многочисленных противоопухолевых ЛВ было осуществлено путем введения в молекулу дихлорэтиламинового фрагмента.

Принцип молекулярного моделирования, сущность которого состоит в предварительном установлении стереохимических особенностей молекулы ЛВ и биорецептора. Например, измерение с помощью рентгеноструктурного анализа расстояний между атомами или зарядами у стероидных соединений и синтез на этой основе аналогов с заданными на молекулярном уровне параметрами. На основе этого принципа созданы синтетические аналоги эстрогенных гормонов, не имеющие стероидной структуры.

Создание ЛВ на основе естественных метаболитов используется в различных направлениях. Способность возмещать необходимое физиологически активное вещество при недостатке его поступления или образования в организме открывает большие возможности заместительной терапии. Вместе с тем полученное на основе естественного метаболита Л В может оказывать при наличии определенного патологического состояния выраженный фармакологический эффект. Он возникает за счет активации или корреляции биохимических процессов и физиологических реакций и направлен на ликвидацию патологических сдвигов. Это позволило создать на основе метаболитов ЛВ -- антидепрессанты, антиконвульсанты, антиаритмики, анальгетики, иммуномодуляторы, ноотропы и др. Особенно важно, что эти Л В отличаются безопасностью и быстрым проявлением указанной активности (в течение нескольких минут).

Использование антиметаболитов основано на создании синтетического ЛВ, сходного по химической структуре с метаболитом. При применении такого антиметаболита происходит процесс подмены метаболита в естественных биологических реакциях. Возникает нарушение (торможение) функции ферментных систем имитаторами метаболита. Этот принцип лежит в основе действия сульфаниламидных, многих противоопухолевых и противовирусных средств. Как правило, антиметаболиты не вызывают побочных эффектов благодаря сходству химической структуры с биогенными веществами.

Использование комбинаторной химии, сущность которой состоит в совмещении химических и биологических методов. Создана эта методология в 1990-х гг. и основана на параллельном синтезе и биологических испытаниях большого числа новых соединений в очень малых количествах. На твердых подложках в миниатюрных реакционных ячейках получают до нескольких тысяч соединений в день и тут же тестируют их в виде смесей или после выделения индивидуальных веществ. В совокупности с автоматизацией параллельного синтеза целых семейств веществ значительно сокращаются затраты реа- ге.-ггов при очень большом росте производительности.

Поиск экономичных схем синтеза осуществляется также блочным методом, позволяющим получать БАВ малым числом стадий из крупных фрагментов молекул или блоков, которые связывают между собой. Уже в самой химической структуре многих сложных природных соединений заложена информация о возможных путях их синтеза. Извлечь ее помогает блочный метод на основе деструктивного подхода, позволяющего осуществить подбор блоков, необходимых для последующего синтеза.

Генная фармакология возникла на основе достижений современной генетики в последние годы. Суть ее заключается в использовании для лечебных целей и для управления действием ЛС «клонированных» генов и других генетических приемов. Эти исследования находятся на начальной стадии и требуют еще серьезного изучения с точки зрения безопасности лля больного.

Таким образом, сегодня используются самые разнообразные принципы создания новых ЛВ от различных вариантов скрининга до выявления и исследования биологически активных веществ растительного и животного происхождения, воспроизведения их синтетическим путем и получения различных модификаций молекул.

Получение лекарственных веществ из растительного и животного сырья

Общие методы выделения биологически активных веществ

Основой для проведения исследований в области выделения новых ЛВ из растений обычно являются сведения, имеющиеся в народной медицине, или другие предпосылки, позволяющие считать, что в растении содержатся БАВ. Обязательным условием является наличие необходимых ресурсов для исходного сырья. Если его в природе недостаточно, то оно вводится в культуру, что требует проведения необходимых испытаний.

Для получения ЛС перспективные растения подвергают химическим исследованиям. При этом изучается процесс накопления БАВ в зависимости от климатических, возрастных, сезонных, суточных изменений. Это позволяет выбирать оптимальные условия выращивания или заготовки дикорастущего ЛРС. Затем осуществляют разработку оптимальных условий выделения суммы и последующего разделения БАВ.

Выделение БАВ из растительного и животного сырья, их разделение и очистка представляют собой сложную задачу. Несмотря на многообразие видов сырья, физических и химических свойств извлекаемых соединений, процесс их выделения состоит в основном из следующих стадий: измельчение исходного сырья, приведение его в тесный контакт с растворителем, отделение экстракта от сырья, удаление и регенерация растворителя из экстракта и исходного сырья, выделение и очистка биологически активного вещества.

Экстракция природных веществ из растительных или животных тканей может быть осуществлена либо извлечением комплекса содержащихся в них соединений с последующим разделением на отдельные компоненты, либо последовательной экстракцией отдельных соединений или классов соединений. Обычно в растениях содержится несколько биогенетически связанных соединений, сходных по химической структуре и свойствам, что значительно усложняет задачу. Вот почему чаще всего извлекается сумма БАВ с примесью других сопутствующих природных соединений, содержащихся в исходном сырье.

Из ранее не исследованного растительного или животного сырья экстракцию последовательно проводят растворителями с повышающейся полярностью. Если объектом служат сухие ткани, то проводят возгонку или перегонку с водяным паром с последующей экстракцией следующими растворителями: петролейным эфиром, эфиром, хлороформом, этанолом, водой (последовательно -- холодной, теплой, подкисленной, подщелоченной). В случае необходимости создают более узкие интервалы рН водных растворов. Нередко из полученных водных извлечений БАВ экстрагируют растворителем, не смешивающимся с водой (эфиром, хлороформом). Затем после отделения экстракта и отгонки растворителя получают выделяемое вещество.

При выделении БАВ необходимо учитывать возможность их разложения под влиянием растворителей, температуры, условий выполнения экстракции, а также воздействия ферментов, содержащихся в растительном или животном сырье. Особенно важно учитывать эти обстоятельства при проведении перекристаллизации, возгонки, различных видов перегонки. Поэтому для очистки лабильных органических веществ обычно пользуются перегонкой в вакууме при 13,33-19,99 ¦ 102 Па (10-15 мм рт. ст.) или высоком вакууме при 1,33-0,133 Па (0,01-0,001 ммрт. ст.).

Ставную массу растительного сырья составляют клетчатка, белки, хлорофилл, смолы, слизи, дубильные и другие вещества. Поэтому очень сложно отделить БАВ от этих сопутствующих веществ. В химико-фармацевтической промышленности для этой цели пока еще широко используются различные варианты экстракции (непрерывная, полунепрерывная, ре- экстракция и др.). Применяют также более современные методы разделения, например метод многократного фракционного экстрагирования, или метод противоточного экстрагирования, а также электрофорез, диализ,' позво- ."люшие разделять сложные смеси высокомолекулярных веществ. Недостатками указанных методов являются возможная деактивация БАВ вследствие низкой их стабильности и недостаточная степень очистки.

Наряду с этими методами все шире используют различные варианты хроматографии. Для выделения, разделения и очистки от примесей органических соединений пользуются колоночной и ионообменной хроматографией.

Более перспективно использование для выделения метода гельпроникающей хроматографии, позволяющего разделять смеси на составляющие компоненты, различающиеся по молекулярной массе. Химическая инертность используемых при всём этом неподвижной и подвижной фаз исключает возможность дезактивации выделяемых веществ. В случае необходимости хроматографический процесс разделения нестабильных веществ можно проводить в холодильной камере.

Выделенное соединение подвергают структурному химическому исследованию, а затем изучают его фармакологическое действие.

Получение лекарственных веществ методом культуры тканей высших растений

В нашей стране заготавливаются десятки тысяч тонн ЛРС. При этом потребность в БАВ, содержащихся в растениях, с каждым годом возрастает, а природные запасы лекарственных растений снижаются вследствие интенсивной урбанизации, освоения новых пахотных земель, сокращения лесных угодий и т.д.

Указанные обстоятельства потребовали изыскания новых путей получения БАВ. Одним из них является принципиально новый метод получения этих веществ, основанный на использовании в качестве сырья изолированных тканей и клеток, растущих на искусственных питательных средах. Доказано, что в этих условиях растительные клетки способны синтезировать различные БАВ подобно тому, как это происходит при выращивании самого растения. Кроме того, клетки культуры тканей могут быть использованы для биотрансформации ряда БАВ. Все это дает возможность разработки технологии получения БАВ, обладающих различным фармакологическим действием.

Исследования в области культуры тканей и клеток различных растений проводятся в последние десятилетия во многих странах, особенно в США, Англии, Японии. Основные направления исследований -- получение штаммов культур лекарственных растений и скрининг выделяемых ими БАВ, полученных в условиях культур тканей растений, для выявления наиболее эффективных ЛВ.

Научные основы метода культуры тканей высших растений начали разрабатываться в нашей стране в 1959 г. в Институте физиологии растений АН СССР им. К.А. Тимирязева. Здесь проведены исследования культуры ткани мака снотворного -- источника морфиновых алкалоидов. Учитывая сложность синтеза этой группы алкалоидов и ликвидацию посевов мака снотворного, культура его ткани остается единственным путем получения алкалоидов группы морфина.

Систематические исследования культуры ткани раувольфии змеиной и жень-шеня проведены в С.-Петербургской химико-фармацевтической академии. Разработана оригинальная технология выращивания тканей. Активизируются работы в ВИЛАР по культивированию тканей таких ЛР, как крестовник ромболистный, скополия гималайская, наперстянка шерстистая и красная, паслен дольчатый, диоскорея дельтовидная, стефания гладкая и др. Экстракцию алкалоидов можно производить как из высушенной (выход до 88%), так и из сырой (до 80%) биомассы. Технология выделения алкалоидов из биомассы мало отличается от их получения из ЛРС.

Конечно, культура растительных тканей не всегда может заменить традиционные способы выращивания ЛРС. В тех случаях, когда сырьевая база может быть легко обеспечена за счет гарантированных запасов дикорастущих видов в природе или в условиях сельскохозяйственного производства, не имеет смысла заниматься меточной промышленной технологией. При этом несомненный интерес такая технология представляет для эндемичных видов, многих тропических и субтропических растений, выращивание которых в силу климатических условий невозможно в нашей стране (строфант, пилокарпус, физостигма, ипекакуана, чилибуха и др.).

Получение лекарственных веществ на основе применения биологического синтеза

Общие представления о биотехнологии и ее основные отрасли

Одним из перспективных путей получения ЛВ является биотехнология с использованием методов генной инженерии. Ее основу составляют генетические ресурсы, заложенные в клетках растений, животных и микроорганизмов. Современный уровень развития химии, биологии и других наук позволяет изменять молекулы, входящие в состав биологических систем, и создавать их варианты, которые не могли появиться в процессе естественной эволюции.

Биотехнология -- это технология получения различных продуктов из живых клеток различного происхождения. Успешное развитие биологии значительно обогатило такие направления биотехнологии, как техническая биохимия, микробиология, и привело к возникновению принципиально новых, перспективных направлений -- генетической и клеточной инженерии. Объектами биотехнологии являются культивируемые ткани и клетки животных и растений (высших организмов), а также микроорганизмы, созданные методами генной инженерии, т.е. путем переноса генетического материала от одних организмов к другим, в том числе от высших к одноклеточным.

Понятие «клеточная инженерия» включает использование либо самих культивируемых клеток, либо различных манипуляций с ними для создания новых технологий. Клеточное конструирование осуществляют гибридизацией или введением в них чужеродного генетического материала (клеточных органелл, бактерий). Результатом клеточного конструирования является улучшение клеток-продуцентов в культуре или получение клеточных систем с новыми свойствами, а в случае растительных клеток -- получение растений с новыми свойствами.

Биотехнология обеспечивает самые прогрессивные методы получения новых ЛВ. Начиная со второй половины 70-х гг. в нашей стране и за рубежом, особенно в США, Японии, ФРГ, создана отрасль биотехнологии, обеспечивающая получение ЛВ на основе использования генной инженерии. С помощью генной инженерии были разработаны новые штаммы микроорганизмов, позволившие получить гормональные вещества, осуществить микробиологический синтез инсулина, интерферона и других ценных веществ, синтезируемых только организмом человека.

Чрезвычайно важно, что в качестве источников сырья для биотехнологии все шире используются непищевые растительные ресурсы и отходы сельского хозяйства, пищевой промышленности. Это позволяет превратить биотехнологию в безотходное производство. Сравнительная оценка продолжительности традиционных и биотехнологических методик убедительно подтверждает преимущества последних.

Наибольший интерес для фармации представляют такие отрасли биотехнологии, как производство вторичных метаболитов, протеиновая технология, получение моноклональных антител, инженерная энзимология.

Традиционная методика получения ЛВ путем выращивания растений на опытном поле требует длительного времени (1-6 мес.). Более экономично использование биотехнологической методики, основанной на выращивании каллусных и меристемных клеточных культур (7-14 дней). При получении биологически активных веществ из животных тканей традиционный способ разведения животных требует 1-9 мес., выращивание культуры клеток ткани на твердой фазе -- 7-10 дней. Меньше всего времени, всего 1-3 дня, требуется для получения БАВ путем культивирования микроорганизмов, так как они растут быстрее клеток растений и животных и требуют простых питательных сред.

Сущность протеиновой технологии заключается в применении генетически измененных микроорганизмов. Это позволяет значительно снизить стоимость дорогостоящих ЛВ, например таких, как инсулин или интерферон, требующих для производства дефицитного природного сырья.

Так, наиболее продуктивными для получения интерферона являются дрожжевые клетки. ВВЕДЕНИЕ в них чужого гена осуществляют с помощью вектора, которым служат минихромосомы (плазмиды), содержащиеся во многих бактериях и состоящие из маленьких кольцевых молекул ДНК. Технология введения гена состоит в его выделении из бактерии, создании рекомбинантных ДНК, встройке их в микробную или животную клетку -- реципиент, которая приобретает новое свойство -- продуцировать заданный белок.

Получение моноклональных антител -- метод иммунной биотехнологии. Он основан на создании гибридов, продуцирующих моноклональные антитела ко многим антигенам бактерий, вирусов, животных и растительных клеток. Метод позволяет получать чистые ферменты и белки.

Важной составной частью современной биотехнологии является инженерная энзимология. Одно из ее достижений -- создание иммобилизованных ферментов -- нового типа биокатализаторов. В отличие от природных ферментов они обладают термостабильностью, работают в широком интервале рН, могут использоваться многократно, легко отделяются от продуктов реакции. В химико-фармацевтической промышленности иммобилизованные ферменты используются для разделения рацемических смесей аминокислот, биосинтеза ряда природных веществ и их полусинтетических аналогов, в частности 6-аминопенициллановой (6-АПК) и 7-аминодезацетоксицефалоспорановой кислот и др.

Микробиологический синтез

Промышленный способ получения химических соединений и других продуктов, осуществляемый благодаря жизнедеятельности микробных клеток, известен под названием микробиологического синтеза. Такие его продукты, как пекарские дрожжи, известны давно, однако широкое использование микробиологического синтеза началось с 50-х гг. XX в. в связи с освоением производства пенициллина. С этого времени начала бурно развиваться микробиологическая промышленность.

В процессе микробиологического синтеза происходит образование сложных веществ из более простых в результате функционирования ферментных систем микробной клетки. Этим он отличается от брожения, в процессе которого также образуются продукты обмена веществ микроорганизмов (спирты, кислоты и др.). При этом брожение сопровождается, наоборот, ферментативным распадом органических веществ. Микробиологический синтез использует способность микроорганизмов размножаться с большой скоростью и выделять избыточные количества продуктов обмена веществ (аминокислот, витаминов и др.), во много раз превышающие потребности микробной клетки. Такие микроорганизмы-продуценты выделяют из природных источников или получают мутантные штаммы, более активные, чем природные. В последние годы в качестве продуцентов применяют культуры, полученные методами генной инженерии, в которых функционирует чужеродный для них ген. Исходным сырьем для микробиологического синтеза органических соединений служат дешевые источники азота (нитраты) и углерода (углеводороды, углеводы, жиры).

Микробиологический синтез включает ряд последовательных стадий, основными из которых являются: подготовка необходимой культуры микроорганизма-продуцента, выращивание продуцента, ферментация (культивирование продуцента в заданных условиях) или собственно процесс синтеза, фильтрация и отделение биомассы, выделение и очистка полученного продукта, высушивание.

В настоящее время микробиологический синтез широко используют для промышленного получения аминокислот, витаминов, провитаминов, коферментов и ферментов, нуклеозидфосфатов, алкалоидов и ряда других ЛВ.

Микробиологический синтез витаминов и коферментов все шире включается в новые технологические схемы. Использование достижений в области физиологии микроорганизмов -- продуцентов БАВ -- позволяет оптимизировать биосинтез и увеличивать их выход. Использование в промышленности указанных методов дает возможность применять более дешевые источники сырья, увеличивать выход продукции, заменять дорогостоящие и трудоемкие стадии химического синтеза.

Изучение химии и биохимии микробных ферментов не только расширяет возможности получения, но и позволяет выявить существование новых витаминов и ферментов. Это открывает пути создания новых ЛВ природного происхождения.

Большинство органических кислот получают химическими методами из продуктов переработки нефти и сухой перегонки древесины. При этом, когда кислота используется для пищевых или медицинских целей или синтез ее является сложным, целесообразно использовать микробиологические методы. Сейчас лимонную, глюконовую, кетогулоновую и итако- новую кислоты получают только микробиологическим путем, а молочную и уксусную -- как химическим, так и микробиологическим методами. Многие из этих кислот либо сами являются Л В, либо используются в качестве исходных продуктов их синтеза или получения солей. Основным сырьем для производства органических кислот ранее служили углеводы (глюкоза, сахароза, крахмал). Начиная с 60-х гг. XX в. для этой цели все шире используется непищевое сырье -- нормальные парафины нефти в сочетании со специально селекционированными штаммами дрожжей.

Микроорганизмы являются продуцентами аминокислот, используемых в медицинской практике, или полупродуктами синтеза Л В. Производство аминокислот сегодня -- широко развитая отрасль биотехнологии. В нашей стране широко развито промышленное производство триптофана, лизина, лейцина, изолейцина, пролина и других аминокислот. Технология производства основана на управляемом процессе ферментации с использованием методов традиционной селекции. С этой целью предварительно производится отбор мутантов для создания штаммов -- продуцентов той или иной аминокислоты. Такие штаммы являются активными продуцентами аминокислот, в том числе применяемых в медицине.

При получении ряда ЛВ используется микробиологическая трансформация органических соединений, т.е. превращение одних органических соединений в другие, осуществляемое ферментами микроорганизмов. Преимущество микробиологической трансформации по сравнению с органическим синтезом заключается в специфичности действия ферментов и выполнении биосинтеза в «мягких» условиях (в водной среде при температуре не выше 100°С), что значительно упрощает технологию. При этом существенно уменьшается образование побочных продуктов и вредных отходов.

Микробиологическая трансформация может быть применена для превращений органических соединений с помощью таких процессов, как окисление, восстановление, аминирование, декарбоксилирование, дезаминирование, гидролиз, метилирование, конденсация, этерификация, галогенирование, изомеризация, расщепление на оптические антиподы, синтез нуклеотидов из предшественников и др.

Установлена таксономическая специфичность ряда микробиологических трансформаций. Так, например, гидроксили- рование стероидов происходит в присутствии ряда грибов, а восстановление стероидов -- мукобактерий. Окислению аминогруппы способствует наличие стрептомицетов, а дезаминированию и восстановлению -- дрожжи; окисление различных углеводородов и расщепление ароматического кольца происходит под влиянием псевдомонад, а гидроксилирование ароматического ядра -- в присутствии артробактерий и т.д.

Сущность биохимического окисления заключается в использовании изолированных органов животных. Так, например, получают 11-оксистероиды, пропуская через изолированные надпочечники или их гомогенаты раствор соответствующего стероида.

Для микробиологического окисления стероидных соединений (например, прогестерона в положении 11) используют микроорганизмы некоторых видов Як^ориз. Такого типа окисление отличается от биохимического сравнительно более простой технологией выделения, очистки и значительным выходом (30-60%) конечного продукта.

В нашей стране микробиологическая трансформация широко используется при промышленном получении стероидных гормонов, в частности преднизолона из гидрокортизона, преднизона из кортизона, гидрокортизона из кортексолона и т.д. Применение микроорганизмов в синтезе таких ЛВ, как кортизон, гидрокортизон и др., позволило во много раз снизить стоимость производства.

Ряд полисахаридов, используемых в медицине в качестве заменителя плазмы крови, также продуцируется микроорганизмами. Перспективным оказалось использование полисахаридов в качестве антисептиков. Ученые Санкт-Петербургской химико-фармацевтической академии на основе оригинального полисахарида создали ранозаживляющую губку -- аубазипор, а НИИ вакцин и сывороток -- новый антисептический препарат катацел (полимерная соль на основе целлюлозы и аммонийного основания).

Большие преимущества у биотехнологии алкалоидов на основе микробиологического синтеза по сравнению с методами их получения из растительного сырья. Зная биохимические особенности микроорганизмов-продуцентов и механизм биосинтеза алкалоидов, можно направленно управлять процессом микробиологического синтеза, который к тому же не зависит от погодных условий и может быть максимально автоматизирован. Методами селекции и генетики на основе диких штаммов получают высокоактивные продуценты алкалоидов. Большой интерес представляют, например, грибы и, в частности, аскомицеты рода С1а\ч'сер5, синтезирующие эргоалкалоиды.

Ферменты, являясь сложными по химической структуре соединениями, в большинстве случаев могут быть получены только на основе микробиологического синтеза. Ферменты все шире применяются в качестве ЛВ.

Интенсивное развитие биотехнологии открывает новые перспективы практического применения микроорганизмов для получения витаминов и коферментов, создает возможности для совершенствования технического уровня этих производств, внедрения в практику процессов управляемого непрерывного культивирования. Большие возможности создает применение в биотехнологии витаминов таких источников сырья, как углеводороды, низшие спирты и кислоты.

С помощью биотехнологии была решена проблема получения рибофлавина, широко применяемого в медицинской практике. Методы генной инженерии позволяют в бациллах размножать гены, отвечающие за биосинтез рибофлавина. В результате проведенных исследований количество продуцируемого рибофлавина возросло в 4-5 тыс. раз. Микроорганизмы служат продуцентами аскорбиновой кислоты (на ряде этапов ее получения), р-каротина, некоторых цитохромов и нуклеотидов, тиамина, цианокобаламина и др.

Основную часть биотехнологической продукции занимают антибиотики, потребность в которых очень велика. При этом биотехнология позволяет решить две проблемы: увеличить объем производства антибиотиков и вместе с тем уменьшить их отрицательное влияние на организм. Решению этих проблем способствовало создание научным коллективом ВНИИ антибиотиков под руководством акад. АМН С.М. Навашинатак называемых «ключевыхсоединений» для производства новых антибиотиков. Для этой цели из микроорганизмов выделены вещества, ускоряющие процессы образования антибиотиков. Помещенные в специальные полимерные гранулы, они в течение длительного времени позволяют получать новые антибиотики в промышленном масштабе. Реакторы, в которых происходит этот процесс, отличаются высокой производительностью, занимают мало места, отходов практически не дают. Полученное новое поколение антибиотиков имеет более широкий спектр антимикробного действия. Они практически не вызывают аллергических реакций.

Очень активно исследования в области биотехнологии и генной инженерии ведутся в Государственном научном центре -- ГосНИИ особо чистых биопрепаратов. Совместно с учеными других НИИ здесь разрабатываются технологии получения ЛП на основе рекомбинантных белков, полипептидов и микроорганизмов; конструируются новые формы доставки ЛС и т.д. На опытном заводе этого НИИ выпускаются генноинженерные препараты: интерлейкин 1, эритропо- этин, интерферон 2 и бактериальный препарат витафлор. Вместе со специалистами Российской военно-медицин- ской академии удалось создать на основе интерлейкина 1-бета ЛП для лечения последствий поражений лучевой и химической природы, а эритропоэтин оказался эффективным при железодефицитной анемии.

Ученые ГНЦ прикладной микробиологии на основе генной инженерии с использованием бактерий Е. coli создали технологию культивирования гибридного белка-предшественника инсулина человека. Это позволит решить проблему производства отечественного инсулина.

В Новосибирском ГНЦ вирусологии и биотехнологии разработаны ЛП на основе рекомбинантных цитокинов. Один из -- альнорин -- перспективное противоопухолевое средство, а второй -- бефнорин -- прошел клинические испытания как иммуномодулятор.

Важной отраслью использования микроорганизмов является получение вакцин для медицинских целей. Вакцинам принадлежат большие перспективы в создании новых высокоэффективных ЛС для лечения таких опасных для человека заболеваний, как ВИЧ-инфекция, злокачественные и другие заболевания. Исследователи Вирусологического центра НИИ микробиологии вплотную подошли к созданию суперсовершенной вакцины. Она будет вызывать пожизненный иммунитет после однократного введения, содержать антигены максимального количества возбудителей инфекции, быть безопасной, устойчивой к положительным температурам, вводиться безопасным пероральным путем. И это не утопия, а реальный путь, в основе которого лежит создание генноинженерных, рекомбинантных вакцин. Исследования в этом направлении начались еще в 1982 г. и в результате уже создано несколько рекомбинантных конструкций, в частности вакцин против гепатита В и клещевого энцефалита. Эти вакцины показали гораздо большую безопасность и пониженную реакто- генность по сравнению с вакцинами на основе «родительских штаммов».

Ученые пришли к выводу о том, что лечение ВИЧ-инфекции возможно только с помощью вакцины. Все остальные Л С неэффективны и к тому же нарушают иммунную систему. Из 50 созданных вакцин две дошли до клинических испытаний (испытываются в США и Таиланде). Перспективными оказались вакцины на основе вирусов (в т.ч. убитых вирусов), а также на основе сальмонелл. Наиболее близки к созданию вакцины для лечения СПИДа ученые США. Предполагается ее создание в течение 5 лет, для чего имеется уже специальный фонд (1 млрд долларов). Предполагаемая стоимость такой вакцины очень высока, поэтому в другие страны она попадет не ранее чем через 15-25 лет.

Пути синтеза лекарственных веществ

Подавляющее большинство Л В представляют собой органические вещества.

Органический синтез осуществляется в лабораторных и промышленных условиях. Это раздел органической химии, в котором рассматриваются пути и методы создания новых соединений. Возникновение данного направления органической химии тесно связано с разработкой теории химического строения и накопления данных о химических свойствах органических соединений (вторая половина XIX в.).

В последние десятилетия исследования в области органического синтеза направлены на воспроизведение природных соединений и их аналогов, а также создание теории и надежных методов органического синтеза. В результате были синтезированы сложнейшие по химической структуре природные соединения (алкалоиды, гормоны, витамины, гликозиды, ферменты) и их синтетические аналоги. Синтез органического соединения с заранее заданной структурой осуществляют из относительно простых и доступных соединений, выпускаемых химической промышленностью. Из них формируется будущая молекула.

Получение органического ЛВ -- сложный процесс, нередко состоящий из 10-20 стадий и более. Он включает множество технологических операций, основанных на химических, физических и физико-химических методах. Выход готовой продукции зависит от сложности технологии и других факторов. Он колеблется в очень широких пределах (от 1-2 до 50-80%).

Химические реакции, используемые для синтеза органических Л В, можно классифицировать на три основные группы: реакции замещения, реакции превращения заместителей и реакции окисления -- восстановления.

Реакции замещения. Эти реакции основаны на замещении атомов водорода в алифатической цепи, ароматическом, гетероциклическом ядре или в функциональной группе различными заместителями. Реакции замещения используют для того, чтобы придать синтезируемому веществу какие-либо новые свойства или получить промежуточный продукт со свойствами, необходимыми для его дальнейшего превращения в ЛВ.

Реакции превращения заместителей. Эта группа реакций основана на химических превращениях заместителей, имеющихся в молекуле промежуточного продукта, чтобы придать ему новые свойства или изменить его реакционную способность.

Реакции окисления -- восстановления. Восстановление и окисление -- единый процесс, в результате которого одна группа атомов восстанавливается, приобретая при всём этом электроны, а другая группа атомов окисляется. В окислительно-восстановительных реакциях происходит изменение не только степени окисления, но и состава молекулы.

Различают основной органический синтез и тонкий органический синтез.

Основной органический синтез -- промышленное многотоннажное производство органических соединений, осуществляемое из продуктов переработки угля, нефти, природного газа. Основной синтез отличается от тонкого органического синтеза сравнительной малостадийностью. Он осуществляется на крупных производственных комплексах, мировое производство продуктов достигает 180 млн тонн/год. Продукты основного органического синтеза используются в различных отраслях химической промышленности, в т.ч. химико-фармацевтической. Некоторые из них применяют в качестве ЛВ, но главным образом это исходные продукты синтеза органических ЛВ. И в том, и в другом случаях необходима тщательная дополнительная очистка продуктов основного синтеза от различных примесей. Требования к качеству Л В отражены в соответствующей нормативной документации.

Тонкий органический синтез отличается от основного тем, что его продукция представляет собой результат малотоннажного производства органических веществ сложного строения. Осуществляется тонкий органический синтез из продуктов основного органического синтеза. Для него характерны многостадийность, высокие энерго- и трудозатраты, сложное оборудование, использование гибких блочно-модульных систем, автоматических систем управления, привлечение методов биотехнологии, лазерной химии и др. Большое число стадий приводит к образованию не только промежуточных, но и различных побочных продуктов синтеза, а следовательно, требует постадийного контроля качества и дополнительной очистки от примесей и отходов производства.

Поскольку современные ЛВ отличаются сложным химическим строением, тонкий органический синтез -- единственный путь синтетического получения субстанций из числа алкалоидов, гормонов, антибиотиков, их аналогов, а также других органических Л В.

Для получения ЛВ используются различные синтетические методы. Более простые по химическому строению органические соединения, имеющие алифатическую, ароматическую, гетероциклическую структуру, получают с помощью полного органического синтеза. Его применяют и для получения ряда природных БАВ: алкалоидов (атропин, кофеин), витаминов (кислота никотиновая), антибиотиков (левомицетин) и др. Исходными продуктами синтеза служат главным образом продукты сухой перегонки каменного угля.

Широкое применение в медицинской промышленности нашел частичный синтез (полусинтез) на основе природных веществ, имеющих сходную с ЛВ химическую структуру. Так получают многие Л В, являющиеся синтетическими аналогами алкалоидов, витаминов, продуктами гидролиза гликозидов, полусинтетические антибиотики, а также аналоги ан- дрогенных, гестагенных, эстрогенных гормонов, анаболические стероидные препараты и др.

Синтез лекарственных веществ -- важнейшая составная часть фармацевтической химии. Вместе с тем фармацевтический синтез -- составная часть органической химии. Развитие исследований в области фармацевтического синтеза (первый этап) берет свое начало с работ Д.Л. Романовского, И.И. Мечникова и П. Эрлиха после открытия и становления принципов химиотерапии. Затем в 30-х гг. последовала эра создания сульфаниламидов (Г Домагк, О.Ю. Магидсон, М.В. Рубцов и др.), а в 40-х гг. -- эра антибиотиков (Э. Чейн, Э. Ваксман, А. Флеминг и др.).

Второй этап развития фармацевтического синтеза связан с установлением химической структуры и получением синтетическим путем витаминов, кортикостероидов, анаболических, противотуберкулезных, противоопухолевых, холинолитических, анестезирующих и других средств (Р. Вудворд, С.А. Гиллер, М.Н. Щукина, H.A. Преображенский, И.Я. Постовский и др.).

Третьим этапом явилось создание простагландинов и нейрогормонов. После классических исследований лауреатов Нобелевской премии Р. Елоу, Р. Гиллемена, А. Шеллы была установлена структура нейрогормонов и синтезированы различные пептиды (Г.И. Чиппенс).

Благодаря успехам современной органической химии удалось осуществить полный синтез многих природных соединений, в том числе таких сложных, как витамин Bij. Некоторые из таких природных БАВ синтезируют в промышленных масштабах. При этом сложность технологических процессов, многостадийность синтеза сдерживают расширение указанного пути получения ряда ценных ЛВ. Это вызывает необходимость разработки направленного органического синтеза, поиска рациональных синтетических схем.

Вторая половина XX в. характеризуется бурным ростом числа работ по синтезу ЛВ и созданием новых синтетических аналогов антибиотиков, стероидных гормонов, ЛВ для лечения нервной и сердечно-сосудистой систем. Были синтезированы и исследованы тысячи БАВ, десятки из них пополнили арсенал ЛВ.

Создание нового, оригинального ЛВ -- чрезвычайно сложный и длительный процесс. Из нескольких тысяч синтезированных веществ отбирается лишь около 500 для тестирования на органопрепаратах, из которых до 250 изучаются на животных, 5 допускаются к клиническим испытаниям и только один становится полноценным лекарственным веществом. На его создание уходит от 8 лет (60-е гг.) до 15 лет (90-е гг.). Соответственно растут затраты на разработку ЛС, которые в 90-е гг. XX в. достигли 300-500 млн долл. США.

. Разработка новых методов синтеза Л В, необходимость их тщательной очистки тесно взаимосвязаны с проблемами исследования качества. Большие перспективы в решении этих проблем создает использование комплекса современных физико-химических методов. Применявшиеся ранее химические методы давали лишь ориентировочное представление о наличии тех или иных примесей в ЛВ. Различные хроматографические методы и их сочетание с абсорбционными и другими современными физико-химическими методами позволяют не только идентифицировать, но и количественно определить содержание малых количеств (десятых долей процента) примесей исходных и промежуточных продуктов тонкого органического синтеза. Отраженное в нормативной документации (ФС, ФСП) допустимое содержание примесей устанавливают при проведении доклинических испытаний. Фармакопейный анализ должен подтверждать требования НД к качеству лекарственного средства. От степени чистоты ЛВ во многом зависит терапевтический эффект и наличие побочных явлений.

К вновь создаваемым синтетическим ЛВ предъявляются разносторонние жесткие требования. Как и ЛВ, полученные иными путями, они прежде всего должны обладать более высокой активностью, избирательностью, продолжительностью фармакологического действия по сравнению с уже имеющимися аналогами. Они не должны иметь нежелательных побочных эффектов и токсичности, быть достаточно стабильными при хранении и не содержать недопустимых примесей иных веществ. Эти ЛВ должны иметь достаточно низкую себестоимость и приносить прибыль на фармацевтическом рынке. Только при соблюдении всех указанных требований новое ЛВ будет пользоваться достаточным спросом.

referatwork.ru

Реферат - Характеристика побочного молочного сырья. Способы производства и сущность технологии производства различных видов сметаны

САНКТ- ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

НИЗКОТЕМПЕРАТУРНЫХ И ПИЩЕВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

Факультет экономики и менеджмента

Кафедра технологии молока и молочных продуктов

По дисциплине «Технология молока и молочных продуктов»

Выполнила студентка заочного отделения Шифр 4159

Сергиенко Марина Александровна

Рецензент …………………….

Оценка ……………………

Санкт-Петербург

2004 год

Выполнение контрольной работы заключается в ответе на 2 вопроса:

— Характеристика побочного молочного сырья.

— Способы производства и сущность технологии производства различных видов сметаны.

Характеристика побочного молочного сырья.

В процессе промышленной переработки молока на масло, сыр, творог и казеин получают побочные продукты – обезжиренное молоко, пахту и молочную сыворотку. В своем составе эти продукты содержат все составные части молока, но только в других соотношениях, которые приведены в таблице:

В обезжиренное молоко и пахту из цельного молока переходит свыше 70% сухих веществ, при этом практически полностью – белки и молочный сахар.

В молочную сыворотку переходит 50% сухих веществ цельного молока, при этом почти полностью переходит молочный сахар и примерно 30% молочных белков. Если в обезжиренном молоке и пахте содержатся все молочные белки, то в молочной сыворотке главным образом — лактоглобулин и — лактоальбумин и иммуноглобулины.

Молочный жир переходит в обезжиренное молоко, пахту и молочную сыворотку в небольшом количестве. Отличительной особенностью этого жира является высокая степень его дисперсности, размер жировых шариков составляет от 0,5 до 1 мкм.

Минеральные вещества цельного молока почти полностью переходят в обезжиренное молоко, пахту и молочную сыворотку. В молочной сыворотке минеральных веществ содержится несколько меньше, чем в обезжиренном молоке и пахте, так как некоторая часть солей переходит в основной продукт (сыр, творог, казеин). В молочную сыворотку переходят также и те соли, которые используют при выработке основного продукта.

Кроме основных частей цельного молока, в обезжиренное молоко, пахту и молочную сыворотку попадают фосфатиды, небелковые азотистые соединения, витамины, ферменты, гормоны и другие соединения. Среди фосфатидов особое значение имеет лецитин как регулятор холестеринового обмена, его особенно много содержится в пахте.

Состав обезжиренного молока, молочной сыворотки ипахты свидетельствует о том, что это полноценные виды сырья, по своей биологической ценности они практически не уступают цельному молоку. Однако энергетическая ценность обезжиренного молока и пахты почти в 2 раза, а сыворотки почти в 3,5 раза меньше, чем цельного. Это обусловливает целесообразность использования обезжиренного молока, пахты и молочной сыворотки в производстве продуктов диетического питания.

При переработке обезжиренного молока, пахты и молочной сыворотки необходимо учитывать, что некоторые их физико-химические свойства отличаются от цельного молока. Так, в связи с незначительным содержанием жира плотность обезжиренного молока и пахты выше плотности цельного молока, а вязкость меньше вязкости цельного молока на 8-15%. Из-за низкого содержания сухих веществ плотность и вязкость молочной сыворотки меньше, чем цельного молока. Физические свойства обезжиренного молока, пахты и молочной сыворотки представлены в таблице:

Плотность пахты является показателем ее качества. Снижение плотности указывает на то, что пахта разбавлена водой, а это приводит к заметному изменению ее физико-химических свойств и затрудняет ее промышленную переработку.

Следует отметить, что молочная сыворотка в процессе производства основного продукта значительно обсеменяется молочнокислыми бактериями, а в процессе сбора, хранения и дальнейшей обработки — различной посторонней микрофлорой. К тому же из основного производства сыворотка поступает с температурой 30 градусов, что соответствует оптимальному режиму жизнедеятельности микроорганизмов. Вследствие развития микроорганизмов во время сбора и хранения состав и свойства молочной сыворотки могут изменяться, а качественные показатели ухудшаться.

Так, лактоза подвергается молочнокислому брожению с образованием молочной кислоты, что приводит к повышению титруемой кислотности и потерям лактозы. Кроме того, происходит гидролиз белков и жира, изменяется вкус сыворотки, могут накапливаться нежелательные и даже вредные вещества. В результате хранения без обработки в течение 12 часов молочную сыворотку практически нецелесообразно использовать для производства молочного сахара. Поэтому молочную сыворотку рекомендуется перерабатывать в течение 1 — 3 часов после ее получения.

Если переработка задерживается, то для сохранения исходных свойств молочной сыворотки ее подвергают специальной обработке (тепловой обработке, консервированию).

Тепловую обработку молочной сыворотки проводят при температуре (тепловой порог денатурации сывороточных белков), с последующим охлаждением до . После такой обработки сыворотка может храниться 2 суток.

Кроме того применяют различные консерванты: 30%-ный раствор пероксида водорода в количестве 0,03%, 40%-ный раствор формальдегида в количестве 0,025%, хлорид натрия 5 – 10%-ной концентрации. В ряде случаев можно использовать этиловый спирт, сорбиновую кислоту и др.

Больше всего белков (35 – 36% всех сухих веществ) содержится в обезжиренном молоке и пахте, поэтому это сырье целесообразно использовать как в цельном виде на производстве свежих и сквашеных напитков, так и для получения белковых продуктов (творога, сыра, казеина, казеинатов), сгущеных и сухих нежирных консервов.

Высокая биологическая ценность молочной сыворотки позволяет использовать ее для производства различных напитков. Их вырабатывают из натуральной сыворотки без добавления вкусовых и ароматических веществ (молочная пастеризованная сыворотка) и с добавлением вкусовых и ароматических веществ (сывороточные напитки с сахаром, ванилином, кориандром, томатным соком). Вырабатывают как свежие, так и сквашенные напитки.

Белки молочной сыворотки содержат больше незаменимых аминокислот, чем основной белок цельного молока казеин, и по своему составу они ближе к составу женского молока по сравнению с цельным молоком. Это дает возможность использовать белки сыворотки в производстве продуктов детского питания.

Из молочной сыворотки получают такие белковые продукты, как альбуминный творог, альбуминные сырки, концентрат белков творожной сыворотки, сывороточный растворимый сухой белок.

Целесообразно вырабатывать из сыворотки сгущенные и сухие продукты (молочную сгущенную сыворотку, молочную сухую сыворотку, деминерализированную сухую сыворотку).

Сыворотка молочная сгущенная выпускается четырех видов:

— сыворотка молочная сгущенная подсырная

— сыворотка молочная сгущенная творожная

— сыворотка молочная сгущенная подсырная сброженная

— сыворотка молочная сгущенная с сахаром.

Все перечисленные виды сывороток сгущенных без сахара выпускаются с массовой долей сухих веществ 40 и 60 %, а сыворотка сгущенная с сахаром выпускается только с массовой долей сухих веществ 75 %.

Сырьем для производства сыворотки молочной сгущенной является сыворотка, получаемая при производстве сыра и творога.

Сыворотку сгущенную с сахаром следует хранить при температуре от 0 до 10 «С не более 18 суток.

Для сыворотки сгущенной без сахара характерны следующие вкус и запах: чистый, слегка соленый, кислый; для сыворотки сгущенной с сахаром — кисло-сладкий. Цвет светло-желтый, с зеленоватым оттенком, в массе однородный.

Консистенция: для сыворотки сгущенной без сахара с массовой долей сухих веществ 60% — густая масса, а для сыворотки с массовой долей сухих веществ 40 % — текучая масса, допускается выпадение кристаллов лактозы; для сгущенной с сахаром — тягучая однородная масса, допускаются выпадение в осадок сахарозы, наличие отдельных кристаллов лактозы, мучнистость, а также пенистость.

Молочную сквашенную сгущенную сыворотку получают из сыворотки творожной с массовой долей сухих веществ 30 и 50 %, а из сыворотки подсырной — с массовой долей сухих веществ только 30%.

Сыворотку молочную сквашенную сгущенную следует хранить при относительной влажности воздуха не выше 85 %. Срок хранения сыворотки с массовой долей сухих веществ 50% не более 180сут, а сыворотки с массовой долей сухих веществ 30% — не более 90 суток со дня изготовления.

По органолептическим показателям сыворотка молочная сквашенная сгущенная должна соответствовать следующим показателям.

Вкус и запах чисто выраженные — кислосывороточные. Цвет — светло-желтый с зеленоватым оттенком. Консистенция: для сыворотки с массовой долей сухих веществ 50 % — густая, пастообразная, допускается наличие мелких кристаллов лактозы, а для сыворотки с массовой долей сухих веществ 30 % — сиропообразная, допускается выпадение в осадок легкоперемешиваемого осадка альбумина.

По физико-химическим показателям к сыворотке молочной сквашенной сгущенной предъявляются следующие требования.

Массовая доля сухих веществ должна быть не ниже номенклатурной, т. е. для сыворотки с массовой долей сухих веществ 50 % — не менее 50 %, а с массовой долей сухих веществ 30 % — не менее 30 %.

Кислотность (°Т) должна быть не ниже: для сыворотки с массовой долей сухих веществ 50 % — 1700, а для сыворотки с массовой долей 30 % соответственно у подсырной — 800, а у творожной — 1000.

Сыворотка сухая по используемому сырью подразделяется на два вида:

— сыворотка молочная сухая подсырная

— сыворотка молочная сухая творожная.

Сыворотка молочная сухая подсырная в зависимости от используемого оборудования подразделяется на два типа: распылительная и пленочная. Сыворотка молочная сухая творожная вырабатывается только посредством распылительной сушки.

Сухую молочную сыворотку обоих видов следует хранить при относительной влажности воздуха не выше 80 % и температуре до 20 °С. При этих условиях срок хранения 6 мес со дня выработки.

По органолептическим показателям к сыворотке молочной сухой обоих видов и способов изготовления предъявляются следующие требования:

Вкус и запах сладкие, солоноватые, слегка кисловатые, без посторонних привкусов и запахов. Цвет от белого до желтого.

Консистенция для сыворотки распылительной сушки — мелкораспыленный сухой гигроскопичный порошок, для сыворотки пленочной сушки — сухой порошок из измельченных комочков. Допускается наличие легкорассыпающихся при механическом воздействии комочков.

Молочная концентрированная сыворотка подразделяется на следующие подвиды:

— сыворотка молочная концентрированная подсырная с массовой долей сухих веществ 13, 20, 30 %;

— сыворотка молочная концентрированная творожная с массовой долей сухих веществ 13, 20, 30%;

— сыворотка молочная концентрированная подсырная сброженная с массовой долей сухих веществ 30 %;

— сыворотка молочная концентрированная подсырная с сахаром с массовой долей сухих веществ 52,5, 65,0, 75,0, 90,0%;

— сыворотка молочная концентрированная творожная с сахаром с массовой долей сухих веществ 52,5, 65,0, 75,0, 90,0 %.

Все виды сыворотки молочной концентрированной с сахаром вырабатывают четырех типов: с массовой долей сухих веществ 52,5 % и массовой долей сахарозы 12,5 %; массовой долей сухих веществ 65,0 % и массовой долей сахарозы 25 %; с массовой долей сухих веществ 75 % и массовой долей сахарозы 15 %; с массовой долей сухих веществ 90 % и массовой долей сахарозы 30 %.

В качестве сырья для производства сыворотки молочной концентрированной используется сыворотка, которая образуется при производстве сыра и творога. Сроки хранения сыворотки молочной концентрированной без сахара зависят от массовой доли сухих веществ в ней и условий хранения Сыворотку молочную с сахаром следует хранить при температуре 0 — 10 С. Срок хранения независимо от массовой доли сухих веществ не более 6 месяцев со дня выработки.

По органолептическим показателям к сыворотке молочной концентрированной предъявляются следующие требования: вкус и запах сыворотки молочной концентрированной без сахара чистый кисломолочный, слегка соленый, а сыворотки молочной концентрированной с сахаром — чистый, кисло-сладкий; цвет в массе однородный, светло-желтый, с зеленоватым оттенком.

Консистенция сыворотки молочной концентрированной без сахара — текучая жидкость, но в сыворотке с массовой долей сухих веществ 30 % концентрированной творожной и сыворотке сброженной допускается выпадение в осадок кристаллов лактозы в виде неплотной массы. Консистенция сыворотки концентрированной с сахаром — вязкая однородная масса, допускается выпадение в осадок кристаллов лактозы.

Больше всего молочная сыворотка содержит лактозы (примерно 70% всех сухих веществ). В связи с этим молочную сыворотку преимущественно используют для промышленного получения молочного сахара, а также различных сиропов (сироп лакто-лактулозы и глюкозо-галактозы).

Молочную сыворотку подвергают биологической обработке для повышения ее пищевой, биологической и кормовой ценности (сыворотка молочная обогащенная), а также для получения других ценных продуктов (молочная кислота).

Для производства заменителей цельного молока для сельско-хозяйственных животных используют обезжиренное молоко отдельно или в смеси с пахтой или молочной сывороткой.

Способы производства и сущность технологии производства различных видов сметаны.

Сметана – это кисломолочный продукт, получаемый из нормализованных, пастеризованных сливок путем сквашивания их закваской, приготовленной на чистых культурах молочнокислых стрептококов, и созревания при низких температурах.

В зависимости от содержания жира сметана бывает 15%-ной, 20%-ной, 30%-ной, 36%-ной и 40%-ной жирности. Она отличается от других продуктов высоким содержанием жира. Именно это и обусловливает ее питательную ценность, а также высокие вкусовые качества. В этом продукте содержится большое количество витаминов, особенно жирорастворимых.

Специфичность сметаны дает возможность широко использовать ее для приготовления самых разнообразных блюд.

Сметану вырабатывают двумя способами: с гомогенизацией сливок и с созреванием сливок перед сквашиванием.

Производство сметаны с гомогенизацией сливок осуществляется следующим образом. Для получения сливок заданной жирности молоко сепарируют. Если же сливки получены с большим или меньшим содержанием жира, чем требуется для приготовления сметаны, их нормализуют, добавляя в них обезжиренное или цельное молоко или же более жирные сливки, в зависимости от состояния содержания жира в исходных сливках. Содержание жира в сливках, из которых приготовляют сметану, зависит от требуемого содержания жира в готовом продукте и от количества добавленной закваски. При выработке сметаны может вноситься различное количество закваски, зависящее от условий производства.

Подготовленные для производства сметаны сливки пастеризуют при 85 – 95 0C с выдержкой 10 – 30 мин, затем охлаждают и гомогенизируют при режимах, указанных в таблице:

Сливки можно пастеризовать на пастеризационных аппаратах любого типа. Чаще применяют пластинчатые аппараты ОПЛ-5, включающие помимо секции нагревания секции регенерации и охлаждения. Сливки охлаждают до температур, указанных в вышеприведенной таблице, в регенеративной секции аппарата. После пастеризации и гомогенизации сливки немедленно охлаждают на охладителе до температуры заквашивания (25 – 270C) и направляют в емкость или ванну для сквашивания.

Для сквашивания сливок чаще всего используют сливкосозревательные ванны, снабженные рубашкой, куда поступает горячая или ледяная вода. Применяют бактериальную закваску, приготовленную на чистых культурах молочнокислых стрептококов. Закваску добавляют в сливки из расчета 1 – 5% к массе заквашенных сливок. Сливки заквашиваются при температуре 24 – 250C в теплое время года и 26 — 270C – в холодное. Процесс сквашивания продолжается 13 – 16 часов. В течение первых двух часов сквашивания сливки перемешивают каждый каждый час и затем оставляют в покое до конца сквашивания. Сливки сквашивают до образования сгустка и достижения кислотности, указанной в выше представленной таблице.

Готовую сметану фасуют в крупную (бочки, фляги) и мелкую тару (стеклянные и полистироловые коробочки), далее направляют для охлаждения и дозревания в холодильную камеру. Эти процессы продолжаются в течение 12 – 48 часов для сметаны, расфасованной в крупную тару, в течение 6 – 8 часов для сметаны, расфасованной в мелкую тару.

Производство сметаны с применением созревания сливок перед сквашиванием осуществляется следующим образом. Сливки после пастеризации немедленно охлаждают до температуры 2 – 8 0C и выдерживают при этой температуре 1,5 – 2 часа. После созревания сливок их подогревают до температуры заквашивания (25 – 270C). Для охлаждения, выдержки и подогрева сливок рекомендуется применять сливкосозревательные ванны. Сущность процесса созревания сливок заключается в физическом изменении жира и отчасти белка, входящих в состав сливок. Температура при созревании играет основную роль. При охлаждении сметаны жир из жидкого состояния переходит в твердое — кристаллическое. Те фракции жира, которые обладают способностью затвердевать при более высоких температурах, затвердевают в первую очередь. По мере дальнейшего охлаждения все новые и новые фракции жира переходят в кристаллическое состояние. Чем медленнее происходит охлаждение, тем медленнее кристаллизуется жир. Процесс созревания протекает с одновременным охлаждением сметаны.

Перед фасовкой сметаны рекомендуется сквашенные сливки охлаждать в ванне или резервуаре до 16 0C. Сквашенные сливки желательно направлять на фасовку преимущественно самотеком. Применяют только ротационные, шестеренчатые, винтовые и мембранные насосы. Сметану фасуют в крупную или мелкую тару.

Далее расфасованную сметану охлаждают в холодильных камерах до 1 – 8 0C. Охлаждение и созревание сметаны продолжаются в течение 12 – 48 часов для сметаны, расфасованной в крупную тару (в зависимости от объема тары и температурного режима камеры), в течение 6 – 12 часов для сметаны, расфасованной в мелкую тару. Перемешивать сметану на этом этапе не рекомендуется. Не более чем через 3 суток сметана должна быть вывезена с предприятия-изготовителя.

Сметану, поступающую на городские молочные заводы с первичных молочных заводов и с хранения на холодильниках, принимают партиями. Наружную поверхность бочек и фляг омывают горячей водой в течение 30 – 60 секунд. Тару со сметаной вскрывают и зачищают верхний слой продукта. Зачистки собирают в отдельную тару и перерабатывают на топленое масло. Остальную сметану выгружают в приемный бак протирочной машины при помощи механического подъемника с опрокидывателем. Остатки сметаны со стен тары удаляют лопаткой с резиновой кромкой.

Для получения однородной консистенции и предупреждения попадания посторонних включений, сметану пропускают через металлическое сито с диаметром отверстий до 3 мм. Затем сметану подают насосом объемного типа (ротационным, шестеренчатым, винтовым или мембранным) в двустенную ванну, откуда после перемешивания отбирают среднюю пробу для определения жира и кислотности. При соответствии требованиям технических условий по жиру и кислотности, сметану направляют на расфасовку. При отклонении показателей продукта от нормативных, его нормализуют добавлением сливок или сметаны с более высоким или более низким содержанием жира.

Для номализации сметаны сливки пастеризуют при 85 – 95 0C, гомогенезируют при 60 – 80 0C и давлении 5 – 7,5 Мпа для сливок 30 – 35%-ной жирности и 7,5 – 10 Мпа для сливок 20 – 25%-ной жирности. Затем сливки охлаждают до 8 – 100C.

Нормализованную сметану тщательно перемешивают при скорости мешалки 0,3 м/с. Далее нагревают в ванне при осторожном помешивании до 14 – 150C. В смесь сметаны и сливок для доведения ее кислотности до стандартной добавляют до 10% закваски. Фасуют готовый продукт при 5 — 150C. Для подачи сметаны из ванны в фасовочную машину применяют ротационные, шестеренчатые, винтовые и мембранные насосы. Фасованную сметану охлаждают до 5 – 80C в холодильных камерах и выдерживают при этой температуре для восстановления консистенции не менее 5-ти часов, если сметана расфасована в мелкую тару, и не менее 8-ми часов, если сметана расфасована в крупную тару. Сметану хранят не более 3 суток. По физико-химическому составу сметана должна соответствовать следующим требованиям:

Сметана должна иметь чистый кисломолочный вкус с выраженным привкусом и ароматом, свойственным пастеризованному продукту; белый цвет с кремовым оттенком, равномерный по всей массе; однородную густую глянцевитую консистенцию.

Теперь рассмотрим и сущность технологии производства различных видов сметаны. Например, любительская сметана. Ее вырабатывают из сливок 42,2%-ной жирности. Сливки пастеризуют при 85 – 95 0C с выдержкой 10 – 20 секунд и охлаждают до 48 – 50 0C. При этой температуре их гомогенезируют при давлении 10 Мпа. Гомогенезированные сливки направляют в ванну для заквашивания. С целью получения сметаны плотной, не расплывающейся консистенции ванна должна быть установлена с возможно большим уклоном, и иметь спускной штунцер максимального диаметра (по типу штунцера для творожных ванн), так как любое механическое воздействие на сливки, из которых вырабатывают сметану, приводит к ухудшению консистенции готового продукта.

Сливки заквашивают при 45 – 50 0C закваской, состоящей из штаммов термофильных и мезофильных стрептококков в соотношении 1:1, в количестве 5% по отношению к массе молока. Сквашиваются сливки в течение 14 – 20 часов (в зависимости от активности закваски). Окончание сквашивания определяют по их кислотности, которая должна быть не ниже 56 0Т. Сливки осторожно перемешивают в ванне и охлаждают на охладителе до 4 – 6 0C.

Охлажденную сметану самотеком направляют в бункер фасовочного автомата. Фасованную сметану завертывают в кашированную фольгу массой 100 г. Сметана охлаждается и созревает при 0 – 6 0C в течение 6 – 12 часов.

Вся описанная технология может быть изображена в виде схемы технологического процесса производства сметаны любительской и будет выглядеть следующим образом:

резервуар мембранный резервуар для автомат для

для сливок насос гомогенизатор сквашивания охладитель фасовки

сливок

Сливки пастеризованные, охлажденные до 500C

Сливки гомогенезированные

Сметана неохлажденная

Сметана охлажденная

Сметана расфасованная

Для того, чтобы иметь представление о разнообразных технологиях производства различных видов сметаны, остановимся на способах производства еще нескольких видов этого продукта. Например, сметана ацидофильная. Ее вырабатывают из пастеризованных сливок подсквашиванием их закваской, приготовленной на чистых культурах ацидофильной палочки и ароматообразующего стрептококка.

Сливки с содержанием жира 21% пастеризуют при 85 – 95 0C с выдержкой 10 – 20 минут и охлаждают до 40 – 42 0C. В них вносят закваску в количестве 5 – 7% массы сливок, тчательно перемешивают с закваской и оставляют в покое на 5 – 7 минут. Затем сливки с закваской выдерживают в течение 1 – 3 часов при 40 – 42 0C до достижения кислотности 30 – 40 0Т. Подсквашенные сливки охлаждают для созревания до 8 – 10 0C. Охлажденные сливки подогревают до 25 – 30 0C и гомогенезируют при этой температуре и давлении 15 – 20 Мпа. Затем сметану фасуют и охлаждают до 1 – 8 0C. Продолжительность охлаждения и созревания сметаны, фасованной в мелкую тару, 6 – 8 часов. Схематично описанный процесс можно представить следующим образом:

циферблатные резервуар резервуар

весы бак-приемник для для заквашивания

хранения пластинчатый

подогреватель

пластинчатый

теплообменник гомогенизатор

для сливок

резервуар для

хранения сметаны автомат для

фасовки сметаны

Сливки сырые

Сливки охлажденные

Закваска

Сливки с закваской

Сливки с закваской подогретые

Сметана

Сметана фасованная

Теперь остановимся более подробно на технологии производства сметаны с молочно-белковым обогатителем. Этот вид сметаны в настоящее время получил широкое распространение. Современная молочная промышленность вырабатывает сметану с козеинатом натрия и содержанием жира 14%, 18% и 23%. Сметана с содержанием жира 18% называется «Крестьянская», с содержанием жира 23% – «Домашняя», с содержанием жира 14% – «Сметана с наполнителями».

Сметану с молочно-белковым обогатителем вырабатывают следующим образом. Перед пастеризацией сливки нормализуют по жиру, добавляя в них обезжиренное или цельное молоко или же более жирные сливки, в зависимости от состояния содержания жира в исходных сливках. Обезжиренное или цельное молоко подогревают до 40 – 60 0C и при интенсивном помешивании в него или в закваску вносят сухой казеинат натрия в количестве 0,5% или 0,6% изготовляемой сметаны.

Молоко перемешивают до полного растворения казеината натрия (20 – 25 минут). Казеинат натрия рекомендуется растворять в ванне длительной пастеризации. Минимальное количество молока должно не менее чем в 15 раз превышать количество растворяемого в нем казеината натрия.

После внесения казеината натрия закваску замешивают до его полного растворения(20 – 25 минут), не подогревая закваску. Приготовленные сливки пастеризуют при 85 – 95 0C с выдержкой 5 – 10 минут. Затем их гомогенизируют при температуре не ниже 60 0C и давлении 8 – 10 Мпа и охлаждают до 18 – 28 0C. При этой температуре сливки заквашивают и сквашивают до кислотности 60 – 80 0Т. По окончании сквашивания сметану тчательно перемешивают до получения однородной консистенции и направляют на фасовку. Фасованную сметану охлаждают в холодильных камерах до 1 – 8 0C. Продолжительность охлаждения и созревания сметаны, фасованной в крупную тару, составляет 12 – 48 часов и в мелкую 6 – 12 часов. Рецептуру сметаны с молочно-белковым обогатителем представим в виде таблицы:

Эти виды сметаны имеют кислотность 65 –120 0C. По органо-лептическим показателям должны соответствовать следующис требованиям:

И, наконец заканчивая разговор о сметане, хочется остановиться на технологии изготовления еще одного вида этого продукта – сметаны диетической. Ее вырабатывают из нормализованных пастеризованных сливок сквашиванием их заквасками, приготовленными на чистых культурах мезофильных и термофильных молочнокислых стрептококов. Производят термостатным или резервуарным способами.

Термостатный способ заключается в следующем. Для получения сливок с содержанием жира 11 – 15% молоко сепарируют. Полученные сливки нормализуют по жиру цельным или обезжиренным молоком. Необходимую жирность сливок устанавливают в зависимости от нормы вносимой закваски и вида молока, на котором она приготовлена(цельном или обезжиренном).

Нормализованные по жиру сливки нагревают до температуры пастеризации (85 – 89 0C), гомогенезируют при давлении 10 – 15 Мпа, применяя одноступенчатый режим. Затем сливки выдерживают при температуре гомогенизации 10 – 15 минут. Пастеризованные гомогенизированные сливки охлаждают до 28 – 32 0C и направляют в резервуар или ванну для заквашивания. Количество закваски по отношению к сливкам составляет 1 – 5%. Сливки тщательно перемешивают в течении 10 – 15 минут и медленно направляют на разлив.

Заквашенные сливки фасуют на разливочно-укупорочных автоматах в стеклянную тару массой нетто 0,2; 0,25; 0,5 килограмм. Затем их направляют в термостатьную камеру с температурой воздуха 28 – 32 0C и сквашивают до образования сгустка кислотностью 68 – 75 0Т. Продолжительность сквашивания составляет 6 – 10 часов. Для охлаждения и созревания после сквашивания сливки попадают в холодильную камеру с температурой воздуха 0 – 8 0C. Продолжительность охлаждения и созревания сметаны составляет 5 – 10 часов.

Резервуарный способ производства диетической сметаны осуществляется в резервуарах вместимостью до 6000 кг. Подготовка, нормализация, пастеризация, гомогенизация и заквашивание сливок осуществляются так же как и при термостатном способе, описанном выше. Сливки в резервуарах заквашивают при температуре 28 – 32 0C до образования сгустка кислотностью 68 – 75 0Т. По окончании сквашивания сгусток перемешивают механической мешалкой в течении 5 – 15 минут до получения однородной консистенции. Дальнейшее перемешивание производят каждый час, включая мешалку на 3 – 5 минут. Сквашенные сливки фасуют на фасовочных автоматах в стеклянную тару, бумажные пакеты с полимерным покрытием, стаканчики из полистирола массой нетто – 0,2 – 0,5 кг. Фасованную сметану для охлаждения и созревания направляют в холодильную в камеру с температурой воздухо 0 – 8 0C на 5 – 12 часов. Готовую сметану можно хранить на заводе не более 18 часов. Диетическая сметана содержит 100% жира, имеет кислотность 70 – 100 0Т. Она обладает чистым кисломолочным вкусом и однородной в меру густой клнсистенцией.

Список использованной литературы.

1, Г.Н.Крусь; И.М.Кулешова: М.И.Дунченко «Технология сыра и других молочныхпродуктов» — учебник.чебник, Москва, издат-во «Колос», 1992 год.

2 Е.А.Богданова; Г.И. Богданова «Производство цельномолочных продуктов» — издание второе переработанное и дополненное. Москва, издат-во «Легкая и пищевая промышленность 1982 год.

3.Некоторые материалы сети «Интернет.

www.ronl.ru

Смотрите также

• 
  Реферат экология черного моря
• 
  Реферат тоголок молдо кыргызча
• 
  Реферат силиконовая долина сша
• 
  Силиконовая долина сша реферат
• 
  Донецкий ботанический сад реферат
• 
  Исо 9000 2015 реферат
• 
  Образование государства саманидов реферат
• 
  Шедевры китайской архитектуры реферат
• 
  Теория пассионарности гумилева реферат
• 
  Реферат шедевры китайской архитектуры
• 
  Реферат теория пассионарности гумилева