Технології отримання харчових волокон з жому цукрового буряка, їх застосування при виробництві харчових продуктів

Технології отримання харчових волокон з жому цукрового буряка, їх застосування при виробництві харчових продуктів

Міністерство освіти і науки України

Національний університет харчових технологій

Кафедра: Технології оздоровчих продуктів

КУРСОВА РОБОТА

З дисципліни «Технологія природних харчових сорбентів»

на тему: Технології отримання харчових волокон з жому цукрового буряка, їх застосування при виробництві харчових продуктів

Студентка

Солдатова С.І.

Київ 2013

Зміст

Вступ

Розділ 1. Стан та перспективи розвитку в Україні оздоровчого харчування

1.1 Соціальні та економічні передумови

.2 Пріоритетні напрями у створенні в Україні індустрії здорового харчування

Розділ 2. Аналіз сучасного стану виробництва природних харчових сорбентів

.1 Сучасні технології отримання харчових волокон з жому цукрового буряка

Розділ 3. Характеристика і властивості жому цукрового буряка

Розділ 4. Застосування жому цукрового буряка та його утилізація

.1 Сучасні напрямки використання та утилізації бурякового жому

4.2 Принципово-технологічна схема отримання харчових волокон з жому цукрового буряка

Розділ 5. Асортимент продуктів оздоровчої та лікувально-профілактичної дії з використанням харчових волокон

Висновок

Список використаної літератури

Вступ

здоровий харчування цукровий буряк

Організм людини - це цілісна система, у якій регулюється діяльність усіх фізіологічних систем, їхня злагодженість у роботі, зберігається стабільність внутрішнього середовища. Харчування людини є одним з найважливіших чинників, які впливають на її здоров'я. Кожній людині потрібне фізіологічне харчування з урахуванням віку, статі, характеру праці, рухової активності, індивідуальних особливостей. Таке харчування називають збалансованим або раціональним. Воно забезпечує підтримання фізіологічної життєдіяльності організму, достатній рівень розумового і фізичної працездатності, правильний обмін речовин, високу стійкість організму до несприятливих чинників.

Їжа повинна складатися з різноманітних харчових продуктів, необхідних людині. Вона має містити харчові продукти як рослинного так і тваринного походження. Збалансоване харчування відповідає повноцінному харчуванню. Яке характеризується оптимальною (тобто відповідає фізіологічним потребам організму) кількістю і співвідношенням всіх компонентів їжі. Збалансоване харчування містить потрібні поживні речовини, які повинен отримувати організм людини у співвідношеннях. Оптимальне співвідношення в раціоні людини білків, жирів та вуглеводів. Вуглеводів повинно наближатися до: 1:1, 2:4. Білки повинні складати 12%, жири 30-35% загальної кількості. Адже харчування здорової людини залежить від віку, професії, способу життя. Піч час фізичної праці людина потребує більше енергії ніж під час розумової праці. У характері харчування людей велике значення мають традиції, рівень розвитку культури, науки, ступінь забезпеченості та доступність продуктів харчування.

Принципи фізіологічного повноцінного харчування.. Енергетична цінність раціону харчування повинна відповідати енергетичним витратам організму.. Хімічний склад (інгредієнти) їжі має відповідати фізіологічним потребам організму в поживних речовинах.. Це різноманітність вживаних для харчування продуктів.. Оптимальний режим харчування, тобто такий режим харчування, що забезпечує регулярність надходження їжі та включення психофізіологічного механізму травлення.

Харчові продукти за всю історію людства завжди були чи не найважливішим чинником навколишнього середовища, який постійно впливає на стан здоров'я людини. Завдяки науково-технічному прогресу зменшилася частка тяжкої фізичної праці, а отже, і витрата енергії, внаслідок чого енергетична цінність їжі перевищила енерговитрати. У зв'язку з цим різко збільшилося число людей з ожирінням і пов'язаними з ним захворюваннями, серед яких найголовнішими є атеросклероз, гіпертонічна хвороба, ішемічна хвороба серця, цукровий діабет, подагра. Значно змінилося використання деяких основних харчових продуктів, зокрема збільшилося споживання продуктів тваринного походження, цукру. Відомі хвороби, пов'язані як з недостатнім, так і з надмірним харчуванням Причиною багатьох недуг є вживання надмірно жирної чи солоної їжі, велика кількість цукру в продуктах, відсутність так званих баластних речовин, зловживання алкоголем. Недостатнє харчування зумовлює нестачу в організмі заліза, тіаміну, рибофлавіну, фолієвої кислоти і кальцію, а відтак розвиток різних патологічних станів.

Гігієнічні принципи раціонального харчування

Раціональним називається таке харчування, яке забезпечує постійність внутрішнього середовища і підтримує життєві прояви організму людини на високому рівні за різних умов праці та побуту. Раціональне харчування - це збалансоване харчування при оптимальному режимi прийому їжi. Збалансоване харчування являє собою повноцiнне харчування, яке характеризується оптимальною якiстю їжі та оптимальними, тобто такими, що відповідають фiзiологiчним потребам органiзму, спiввiдношеннями між окремими компонентами їжi. Роль їжі полягає в поповненні енергії і тканинних елементів, необхідних для росту, розвитку і функціонування організму, забезпечення обмінних процесів, нормального стану здоров'я і працездатності. Саме завдяки харчуванню забезпечується безперервність перебігу двох протилежних і взаємопов'язаних процесів асиміляції і дисиміляції. Таким чином, харчування слід вважати рацiональним, якщо воно в повній мірі компенсує енергетичнi витрати органiзму; забезпечує потреби організму в пластичних речовинах; вмiщує всi необхiднi для життєдiяльностi речовини iншого призначення, передусім, вiтамiни, мiкроелементи, харчовi волокна тощо; зрештою, харчовий рацiон за кiлькістю та набором харчових продуктiв повністю вiдповiдає ферментативним можливостям шлунково-кишкового тракту.

Розглядаючи фізіологічні аспекти проблеми раціонального харчування слід підкреслити, що найважливішими функціями їжі є:

енергетична функція, тобто забезпечення організму енергією (вуглеводи, жири, білки, органічні кислоти);

пластична функція, тобто забезпечення організму пластичними речовинами (білки, мінеральні речовини, жири, вуглеводи);

біорегуляторна функція - забезпечення надходження в організм речовин, з яких утворюються біологічні регулятори обміну речовин у тканинах (білки, вітаміни, мікроелементи, поліненасичені жирні кислоти);

пристосувально-регуляторна функція - забезпечення організму речовинами, які мають виняткове, специфічне значення з точки зору адаптації різних органів та систем до різних умов перебування людини (харчові волокна, вода);

імунорегуляторна функція - забезпечення організму речовинами, завдяки яким він може протистояти впливу різноманітних чинників (білки, вітаміни, мінеральні речовини);

реабілітаційна функція - забезпечення організму речовинами, які сприяють відновленню здоров'я хворих (дієтичні продукти, фармакологічні властивості речовин при їх зменшенні в раціоні або кулінарній обробці)

сигнально-мотиваційна функція - забезпечення організму смаковими речовинами, які сприяють підтриманню на певному рівні харчової мотивації (смакові та екстрактивні речовини).

Провiднi функцiї їжі забезпечують організм:

специфічною дією, яка запобігає виникненню та розвитку синдромів недостатнього та надлишкового харчування, тобто аліментарних захворювань;

неспецифічною дією, яка перешкоджає розвитку та прогресуванню неінфекційних захворювань;

захисною дією, яка підвищує стійкість організму до несприятливого впливу виробничих чинників;

фармакологічною дією, яка відновлює гомеостаз та діяльність функціональних систем організму, що порушені внаслідок хвороби.

Розділ 1. Стан та перспективи розвитку в Україні оздоровчого харчування

1.1 Соціальні та економічні передумови

Проблему майбутнього України, української нації слід розглядати насамперед з позиції визначення основних пріоритетів. Майбутнє України має оцінюватись не лише за рівнем розвитку економіки країни, а передусім за станом здоров'я кожного громадянина й нації в цілому, оскільки здоров'я - основна життєва цінність кожної людини, найважливіший емоційний, соціальний, економічний чинник, значення якого в нинішніх умовах науково-технічної революції й несприятливого в екологічному плані довкілля постійно збільшується.

Питання збереження здоров'я українців постало не випадково. За останнє десятиліття стан здоров'я населення України настільки погіршився, що проблема, без перебільшення, виросла до загрози національній безпеці. Загальну демографічну та екологічну ситуації в Україні фахівці оцінюють як кризові. Варто зазначити, що смертність зараз майже на 8% перевищує народжуваність. І тому, за останньою інформацією Держкомітету статистики, чисельність населення України за 2007 рік скоротилася на 341,6 тис. чоловік, причому міського - на 137,1 тис, а сільського - на 204,5 тис. За станом на 1 січня цього року, нас залишилося 46,28 млн.

Тому необхідно провести узагальнений аналіз впливу основних несприятливих екзо- та ендогенних чинників на стан здоров'я людини; з'ясування ролі оздоровчого харчування у нормалізації всіх функцій, органів, систем живого організму; визначення й обґрунтування об'єктивних передумов і реальних заходів щодо створення в Україні індустрії здорового харчування. [1]

Зростання темпів виробництва і життя, особливості харчування, екологічно несприятливе довкілля породили у XX ст. серйозну проблему, яку називають "хворобами цивілізації". Стали хронічними нервово-емоційні перевантаження. Особливої шкоди здоров'ю завдало змінення структури харчування. Воно стало нераціональним, включає багато рафінованих і крохмалистих продуктів, штучних компонентів, тваринних жирів, білого хліба, цукру, очищених зернових, що спричинює в організмі дефіцит вітамінів, мінералів, поліненасичених жирів, руйнує кишкову мікрофлору. Все це призводить до виснаження адаптаційних та компенсаторних механізмів, до виникнення професійних захворювань і передчасного старіння.

Дефіцит у харчуванні ряду біологічно активних компонентів призводить також до порушення психіки, пам'яті тощо. Наприклад, хімічним регулятором нервових імпульсів центральної нервової системи є серотонін, що синтезується з амінокислот (зокрема, з триптофану), які надходять в організм лише з їжею. А нормальне функціонування мозку можливе лише при достатньому надходженні по кровоносних судинах кисню, глюкози, мікроелементів, амінокислот, вітамінів, ненасичених жирних кислот.

Стрімкий промисловий розвиток господарства порушує недоторканість природи, ламає екологічну рівновагу, поступово замінюючи природні умови життя штучними, до яких організм людини не встигає адаптуватися. В сучасних умовах кліматичних змін внаслідок розігрівання атмосфери планети (парниковий ефект) температура земної поверхні щорічно підвищується на 1,0... 1,5 °С, температурні перепади й зміни водообігу в атмосфері досягають критичних значень. Зміни довкілля неминуче призводять до генетичних мутацій на клітинному рівні в усьому живому світі. Людству загалом та кожній людині зокрема загрожують тотальні процеси генетичних змінень в організмі і, як наслідок, - постійні хвороби. І це не залежатиме ні від віку, ні від статі, ні від нації, ні від місця проживання, ні від матеріальних благ. [2]

Надзвичайно несприятливо позначається на здоров'ї людини забруднення повітряного й водного басейнів різноманітними хімічними сполуками, які, потрапляючи й накопичуючись в органах і тканинах живого організму, спричинюють патологічні процеси. Імунна система людини - система захисту від несприятливого впливу довкілля - не може нормально функціонувати без певних харчових сполук - антиоксидантів, які дають змогу організмові боротись проти утворення в ньому надмірної кількості вільних радикалів. Під впливом інфекцій, інтоксикацій, радіації і навіть звичайної застуди вони стають шкідливими та агресивними. Про небезпеку надлишку вільних радикалів зараз пишуть і говорять досить часто. Вільні радикали - це активні атоми, які втратили певну кількість електронів. Вони дуже нестабільні й легко вступають у хімічні реакції. Уже існує вільнорадикальна теорія старіння; доведено залежність онкологічних процесів від наявності вільних радикалів тощо.

Кількість вільних радикалів під впливом несприятливих умов довкілля зростає в геометричній прогресії. Вони активно вступають у взаємодію з білками, ліпідами, молекулами ДНК, ушкоджуючи їхню структуру, а потім знищують їх або перетворюють на собі подібних. Процес проходить як ланцюгова реакція, в ході якої за частку секунди руйнуються мільйони молекул, згубно впливаючи на весь організм людини. Зважаючи на ситуацію, що склалася, проблемі охорони навколишнього середовища присвячено велику кількість наукових праць, все тривожніше звучать голоси на його захист. Однак використання запропонованих рекомендацій у місцевих масштабах уже недостатньо - потрібно говорити про глобальну екологію, покликану врятувати людство. І недаремно останнім часом з'явилися нові поняття - "екологічне мислення", "екологічна поведінка", "екологічна політика", "екологічно чисте харчування" тощо [1].

Біологічно активні речовини, що містяться у харчовій і лікарській сировині та отриманих із них продуктах, здатні протистояти руйнівній дії вільних радикалів, відновлювати порушені функції організму, запобігати онкологічним та серцево-судинним захворюванням, сповільнювати процес старіння і подовжувати активне довголіття. Такі харчові продукти називаються профілактичними, здоровими, функціональними, а самі терміни "здорове харчування", "функціональне харчування" з'явилися зовсім недавно і символізують започаткування нового напряму в науці та практиці харчових технологій - системи оздоровчого та профілактичного харчування.

Результати реалізації функціональних (оздоровчих) продуктів і моніторингу стану здоров'я споживачів дали змогу обґрунтувати необхідність введення їх до щоденного раціону кожної людини. Більше того, основні соціальні й медичні аспекти цієї проблеми виявилися настільки важливими для охорони здоров'я суспільства, забезпечення активного творчого довголіття, що комітети експертів різних країн і Всесвітньої організації охорони здоров'я висловилися за внесення важливих змін до раціону з метою запобігти багатьом хворобам, викликаним неправильним харчуванням [3].

Вживання оздоровчих продуктів гарантує усунення недостатності харчування, поповнення всіх клітин потрібними компонентами, а також ослаблення впливів токсичних елементів, які є в продукті або утворюються в самому організмі в процесі його життєдіяльності.

Щоб змінювати структуру харчування і створювати оздоровчі продукти, треба розробляти нові харчові технології - технології виробництва харчових продуктів оздоровчого і профілактичного призначення.

На відміну від інших галузей виробництва, лише продукція перероблення сільськогосподарської сировини безпосередньо й дуже істотно впливає на внутрішнє середовище людини [2].

Становлення і розвиток індустрії оздоровчого харчування передбачає розроблення харчових продуктів принципово нового покоління. Щоб вирішити цю проблему, потрібно:

• по-перше, підготувати висококваліфіковані кадри, здатні об'єднати сучасні технологічні процеси з фізіологією і фармакологією харчування для конструювання нових продуктів в високою функціональною активністю;

• по-друге, створити вітчизняну індустрію оздоровчого харчування, докорінно реконструювавши підприємства харчової промисловості й оснастивши їх потрібною технікою;

• по-третє, розробити і впровадити економічно вигідні технології виробництва продуктів як масового споживання» так і спеціального призначення.

Уже найближчим часом на підприємствах харчової та переробної промисловості можна налагодити виробництво традиційних харчових продуктів, збагачених ессенціальними мікронутрієнтами, що надають їм функціональних властивостей. Це хліб, хлібобулочні, борошняні кондитерські вироби з добавками вітамінів групи В, А, Е, кальцію, валіза, йоду, селену тощо; молоко й молочні продукти з полівітамінними комплексами, молочнокислими бактеріями, лактобактеріями; асортимент низькокалорійних олієжирових продуктів з функціональними інгредієнтами; безалкогольні напої з екстрактами лікарських рослин[3].

З часом, коли на державному рівні в Україні буде прийнято й реалізовано Концепцію державної політики в галузі оздоровчого харчування, і створено індустрію здорового харчування, коли набуде культура харчування населення й кожний зрозуміє, що несе індивідуальну відповідальність за власне здоров'я, спектр виробництва та споживання та споживання оздоровчих продуктів постійно розширюватиметься, досягаючи рівня передових країн світу. [1]

1.2 Пріоритетні напрями у створенні в Україні індустрії здорового харчування

Розвиток харчової індустрії та технології вніс свою частку у розроблення з харчових продуктів найважливіших поживних та біологічно активних речовин (регуляторних).

Свідоме і масштабне рафінування сировини та напівпродуктів загрожує несприятливими для здоров'я населення наслідками, оскільки при цьому з готових продуктів видаляється або руйнується більшість цінних мікронутрієнтів. На помилковість такої позиції вказував ще в 60-70-х роках минулого століття академік А.М.Уголєв (1992) [1].

У більшості країн рішення проблеми мікронутрієнтної нестачі шляхом збагачення традиційних харчових продуктів регулюється відповідними законами, національними програмами. Скажімо, у США і Канаді з 50-х років минулого століття закон зобов’язує збагачувати все борошно; в Австралії, Великобританії, Швеції - маргарин; а в таких різних за рівнем розвитку країнах, як Болівія і Данія, Коста-Ріка і Швейцарія, Японія і Нігерія, діють спеціальні державні програми зі збагачення хлібобулочних виробів.

В Україні, що посідає одне із останніх місць у світі зі споживання вітамінів і мікроелементів і відтак одне із останніх місць - за середньою тривалістю життя, до аналогічних законів і програм справа так і не дійшла.

Етична проблема стоїть сьогодні перед харчовою галуззю й у ширшому плані. Харчові добавки є найбільш масовими ксенобіотиками. Але вимоги до їхньої безпеки, на жаль, незрівнянно нижчі, ніж до ліків. Сучасним технологам, до того ж, доступний найширший арсенал синтетичних харчових добавок, і їхня відносна дешевизна часто є вирішальним аргументом для надання переваги перед натуральними природними біодобавками.

Сьогодні ясно, що ключова роль у розвитку індустрії харчових продуктів належить науці й висококваліфікованим фахівцям [5].

Серед наукових проблем необхідно відзначити передусім роботи з вивчення складу, хімічних і біохімічних перетворень як основних нутрієнтів, так і мікронутрієнтів; шкідливих і чужорідних речовин на всіх етапах технологічного потоку, і в першу чергу гідролітичних, окисних процесів і різноманітних форм взаємодії компонентів між собою (ліпідно-білкова, ліпідно-вуглеводна, білково-вуглеводна, білково-білкова тощо); ролі цих процесів у створенні сучасних продуктів, їхнього впливу на якість, безпеку. Отримані знання дозволять створити наукові основи конструювання їжі заданих складу і властивостей і розробити технології одержання нового покоління харчових продуктів, що відповідають вимогам науки про здорове харчування (функціональних харчових продуктів, продуктів для дитячого харчування, лікувального харчування, харчування для окремих груп населення тощо). [1]

Змінюються вимоги до сировини й сама сировина. Безумовно, одним із найважливіших питань є з'ясування можливості використання в якості сировини трансгенних рослин і тварин. Тут існує цілий комплекс проблем: безпека технології перероблення, нові технологічні можливості та їхнє апаратурне вирішення, нові види продуктів. Особливу увагу в XXI ст. приділяють розробленню й застосуванню харчових та біологічно активних добавок до їжі.

Особливу увагу слід приділити екології виробництва, створенню замкнутих циклів цілком безвідхідного виробництва. Необхідність одержання нових продуктів, розроблення нових технологій викликають потребу у створенні устаткування нового покоління. Очевидно, це мають бути поточні, цілком автоматизовані і комп'ютеризовані лінії.

Важливим також є вирішення проблеми фасування, упаковування та транспортування харчової продукції. Наша їжа і нині повинна зберегти свою привабливість, властивий їй смак, аромат, національні традиції. І цілком відповідати рекомендаціям медиків, тобто залежати від способу життя, виду діяльності, віку, звичок тощо.

Усі ці питання можуть бути вирішені тільки за наявності сучасної й ефективної системи підготовки фахівців різного рівня [3].

Для створення оздоровчих харчових продуктів сучасні фахівці мають великий запас необхідних знань і теоретичних, і практичних.

Біологічна цінність їжі визначається вмістом у ній необхідних організму незамінних харчових речовин - білків, жирів, вуглеводів, вітамінів, мінеральних солей. Для нормальної життєдіяльності людини потрібно не тільки постачання її адекватною (відповідно до потреб організму) кількістю енергії і харчових речовин, але і дотримання певних співвідношень між численними чинниками харчування, кожному з яких належить специфічна роль в обміні речовин. Як відомо, харчування, що характеризується оптимальним співвідношенням харчових речовин, називається збалансованим.

При виробництві нових харчових продуктів слід виходити із положення, що їхніми джерелами є продукти тваринного і рослинного походження, які умовно поділяють на кілька основних груп. Перша група включає молоко та молочні продукти (сир кисломолочний, сири тверді, кефір, йогурт, ацидофілін, вершки тощо); друга - м'ясо, птицю, яйця і виготовлені з них продукти; третя - хлібобулочні, макаронні і кондитерські вироби, крупи, цукор, картоплю; четверта - жири; п'ята - овочі, фрукти, ягоди; шоста - прянощі, чай, кава і какао.

У природі немає ідеальних харчових продуктів, що містили б комплекс усіх харчових речовин, необхідних людині (виняток - материнське молоко). При різноманітному харчуванні, тобто змішаною їжею, що складається з продуктів тваринного і рослинного походження, в організм людини зазвичай надходить цілком достатньо поживних речовин. Розмаїтість харчових продуктів у раціоні позитивно впливає на його харчову цінність, оскільки різні продукти доповнюють один одного певними компонентами. Крім того, різноманітне харчування сприяє кращому засвоєнню їжі. [5]

Аналіз структури харчування населення й оцінка ризику для здоров'я виявлених порушень харчового статусу стають можливими завдяки розробленню і широкому впровадженню в практику нових медичних та харчових технологій:

1) визначення потреб людини в харчових речовинах і енергії, пов'язана як із пошуком нових життєво важливих мінорних компонентів їжі, так і з уточненням меж потреб з урахуванням необхідності адаптації до підвищених хімічних, екологічних, емоційних та інших видів навантажень;

2) багаторівнева оцінка структури харчування і харчового статусу різних груп населення (така технологія дозволяє одержати об'єктивну картину). Не менш важливим є й те, що зазначені технології дозволяють оцінити ефективність профілактичних заходів.

Безумовно, у центрі уваги науки про харчування, а також практичної її реалізації є проблема оцінки і забезпечення якості і безпеки харчових продуктів. її роль особливо зростає при виробництві та споживанні оздоровчої продукції [3].

Наступний напрям, що сприятиме поліпшенню структури харчування населення - це використання високих технологій у харчовій промисловості і створення широкої гами натуральних продуктів модифікованого (заданого) хімічного складу. Вищим досягненням цього напряму, безумовно, варто вважати спеціалізовані продукти для дитячого харчування.

Найбільш ефективним і швидким шляхом поліпшення структури харчування населення, зокрема ліквідації дефіциту мікронутрієнтів, є широке застосування так званих біологічно активних добавок до їжі, що представляють собою концентрати природних мінорних компонентів їжі - таких, як вітаміни, мінеральні речовини і мікроелементи, окремі жирні кислоти, фосфоліпіди тощо.

Отже, медична наука та сучасна харчова наука покликані поліпшити структуру харчування населення, а в результаті, і здоров'я нації [2].

Необхідно констатувати, що наприкінці XX ст. неякісні продукти харчування стали основним джерелом надходження в організм людини радіонуклідів, пестицидів, солей і металів, нітратів та інших контамінантів.

За даними ВООЗ, 80...95% чужорідних для організму людини сполук надходять із неякісними продуктами харчування, 4…7% - з питною водою, 1…4% - з повітрям.

У зв’язку з цим аналіз харчових продуктів, виявлення потенційних ризиків, пов'язаних із їх забрудненням, має будуватись на суворо науковій основі та виконуватись людьми із спеціальною підготовкою.

У питаннях дотримання безпеки харчових продуктів необхідно враховувати також можливість небажаної взаємодії між інгредієнтами. Особливо це стосується продуктів нового покоління, модифікованих продуктів та продуктів біотехнології [1].

Відомо, що хімічний склад їжі справляє регулюючий вплив на системи живих організмів, що відповідають за всмоктування, транспорт, метаболізм та виведення лікарських сполук, що врешті-решт виражається у здатності їжі модифікувати фармакокінетику та фармакологічну активність ліків і реалізацію їхньої біологічної дії. З іншого боку, лікарські препарати можуть порушувати всмоктування та засвоєння харчових речовин, що негативно впливає на загальний стан хворих, подовжує термін захворювання. Це зумовлює необхідність у сучасних умовах досліджувати проблеми біохімічних механізмів сумісності компонентів харчових продуктів та лікарських сполук, установлення оптимальних режимів та структури харчування для реалізації найсприятливіших харчових ефектів лікарських сполук в організмі людини. Тому сьогодні технологія харчових виробництв як наука і практика має розвиватись у постійній взаємодії із останніми досягненнями медичних знань [5].

Таким чином, у сучасному розумінні харчова індустрія має стати складним комплексом таких основних складових: взаємопов'язаних харчових виробництв основних напрямів, у тому числі білковмісних, жировмісних, вуглеводовмісних, функціональних продуктів та виробництв біологічно активних добавок до їжі; міжгалузевих організацій (наукових організацій рослинництва, медицини; організацій із виробництва біологічно активних добавок до їжі; організацій з утилізації відходів; високотехнологічного машинобудівного і наукомісткого комплексів; трансформування, зберігання, реалізації і перероблення; фінансові організації). [2]

Розділ 2. Аналіз сучасного стану виробництва природних харчових сорбентів

.1 Сучасні технології отримання харчових волокон з жому цукрового буряка

Винахід відноситься до харчової промисловості, зокрема до отримання харчових продуктів з жому бурякоцукрового виробництва. Спосіб передбачає пресування жому, парову обробку насиченою парою з температурою 125-130oС впродовж 15-20 хв. Оброблену рослинну масу екстрагують 3-5% - вим розчином перекису водню впродовж 15-20 хв. для пробілювання її. Потім після екстракції волокна пресують до вмісту сухих речовин 15,0 - 16,0 сушать і подрібнюють до порошкоподібного стану. Винахід забезпечує поліпшення якості готового продукту за рахунок підвищення біологічної цінності. Винахід відноситься до харчової промисловості, зокрема до отримання харчових продуктів з відходів бурякоцукрового виробництва - бурякового жому. Харчові волокна використовують для збагачення продуктів харчування клітковиною, пектином, мінеральними речовинами при зниженні їх загальній калорійності. Відомий спосіб отримання харчового волокна з бурякового жому, що передбачає змішування жому з водою, що підкислює сірчаною кислотою до pH 4,5-5,5 в співвідношенні 1: 1, подрібнення часток до розміру 1-3 мм, двух-чотирьохкратну екстракцію водою з додаванням сірчаного ангідриду до pH 4,5-5,0 при температурі 50-60 ^oC з проміжним пресуванням і пробілюванням розчином перекису водню впродовж 10-15 ч. Після цього масу з перекисом водню сушать повітрям при температурі 130-150 ^oC, заздалегідь змішавши в пропорції 1: 1 з готовими сухими волокнами. Потім її подрібнюють і розділяють на фракції просіюванням через сито з розміром осередків 0,5 мм. Залишок на ситі повертають в якості добавки у вологу масу перед сушкою. Отриманий просів є готовим продуктом з вологістю не більше 10.

До недоліків цього способу слід віднести подрібнення жому на початковій стадії, що призводить до збільшення вологостримної здатності і об'єму рослинної маси в 2-3 рази. Це ускладнює її обробку, вимагає устаткування великої місткості і збільшує витрату енергії на обезводнення волокон. Багаторазова екстракція подрібнених часток при pH 4,5-5,0 з проміжним пресуванням призводить до втрат цінного компонента - пектину, який частково переходить в розчинний стан при вказаному pH і вимивається з клітинної тканини. Температура екстракції 50-60 ^oC недостатня для повної інактивації ферменту оксидази, присутність якого в продукті приводить при подальшій сушці(130-150 ^oC) до потемніння і погіршення товарного виду готового продукту, а тривала обробка подрібненого жому перекисом водню впродовж 10-15 ч - до значних втрат пектинових речовин, які переходять в розчин при pH нижче 5,0. Найближчим технічним рішенням до запропонованого є спосіб отримання харчового волокна з бурякового жому, що передбачає пресування останнього до вмісту сухих речовин 16,0-18,0, екстракцію рослинної маси водою, що сульфітується, її пресування, обробку маси насиченою парою для дезодорації і видалення бурякового присмаку, пресування рослинних волокон до вмісту сухих речовин 20,0-30,0 подальшим їх подрібненням до розміру часток 1,5-2,0 мм, сушка і подрібнення волокон до порошкоподібного стану. Недоліком цього способу є неповна інактивація ферменту оксидази при екстракції пресованого жому водою, що сульфітується, що при подальшій обробці викликає потемніння волокон. Крім того, не видається можливим проведення максимального знебарвлення волокон, оскільки при наступній операції парової обробки повністю вимивається конденсатом знебарвлювальний реагент (сірчиста кислота) з поверхневих і глибинних клітинних тканин волокон.

В результаті отримані харчові волокна мають яскраво виражений сірий відтінок, що перешкоджає їх застосуванню у світлих харчових продуктах, наприклад молочних. У складі харчових волокон, отриманих за цим способом, практично повністю відсутній легко засвоюваний організмом людини розчинний пектин. Пектинова складова представлена тільки нерозчинним протопектином, що знижує біологічну цінність харчових волокон.  Для досягнення цього результату в запропонованому способі, що передбачає пресування жому, екстракцію пресованої рослинної маси водою з додаванням хімічного реагенту, обробку насиченою парою, пресування рослинних волокон, їх сушку і подрібнення до порошкоподібного стану, обробку насиченою парою рослинної маси проводять перед екстракцією впродовж 15-20 хв. з використанням пари, що має температуру 125-130 ^oC. Екстракцію жому здійснюють 3,0-5,0% -вим розчином перекису водню впродовж 15-20 хв. для пробілювання маси в процесі екстракції. Пресування рослинних волокон після неї проводять до вмісту сухих речовин 15,0-16,0.

Спосіб отримання харчового волокна з бурякового жому полягає в наступному. Отриманий після знецукрення бурякової стружки в кислому середовищі жом пресують до вмісту сухих речовин 16-18% часткового видалення небажаних розчинених домішок. Здійснюють обробку пресованого жому насиченою парою з температурою 125-130 ^oC впродовж 15-20 хв. в шнековому апараті безперервної дії. Конденсат пари разом з розчиненими речовинами, практично повністю вимитими з жому, виводиться з апарату. Парова обробка дозволяє видалити специфічний буряковий запах і присмак, а також збільшити клітинну проникність тканини ефективнішої підготовки рослинної маси до подальшої операції - знебварвлення. Фермент оксидаза повністю інактивується вже на першому етапі технологічного процесу. В процесі обробки вказаною парою волокна стерилізуються, дезодоруються і дезинфікуються. Після закінчення обробки парою проводять екстракцію і пробілювання рослинної маси 3-5% -вим водним розчином перекису водню впродовж 15-20 хв. в шнековому екстракторі.

Перекис водню має сильну окиснювально-відновну, у тому числі знебарвлювальну, здатність в порівнянні з сірчаною кислотою. Водний 3-5%-вий розчин перекису водню є практично безпечним у виробництві (не дає шкідливої леткої пари на відміну від сірчаної кислоти), а також відсутній в готовому продукті, оскільки легко віддаляється при сушці волокон. Знебарвлені волокна піддають пресуванню до вмісту сухих речовин 15-16%.Частина рідини, що відпресувала, містить 1,0-1,5% перекису водню, направляють у збірку для змішування з більш концентрованим розчином (35-38%) для досягнення потрібної 3-5%-вої концентрації. Знебарвлені волокна, що відпресували, сушать при температурі не більше 90-98oC впродовж 1,0-1,5 ч до вмісту сухих речовин не менше 88-90%. При більш високій температурі в сушці відбувається розпад пектину. Сушіння проводять в безперервнодіючій конвеєрній паровій сушарці з відведенням пароповітряної суміші за допомогою вентилятора. Бурякові волокна з вологістю 10-12% подрібнюють на порошкоподібного стану і просіюють на ситі з розміром осередків 0,25 мм. Розділені на фракції харчові волокна є готовим продуктом у вигляді порошку кремового кольору без запаху і смаку. Волокна з розміром часток 0,25-0,5 мм можна використати в якості добавки в м'ясні продукти, а волокна з розміром часток 0,25 мм і менш рекомендується використати в хлібопекарській, кондитерській, молочній і інших галузях харчової промисловості. Готовий продукт має наступний склад, в його масі:

- клітковина 28,

- целюлоза 26,

- загальний вміст пектинових речовин 19-20,

- у тому числі: нерозчинний протопектин 10-11,

- розчинний пектин 9-10,

- лігнін 10,

- мінеральні речовини 4,

- вода 10-12.

Формула винаходу Спосіб отримання харчового волокна з бурякового жому, що передбачає пресування останнього, екстракцію пресованої рослинної маси, обробку насиченою парою, пресування рослинних волокон, їх сушку і подрібнення до порошкоподібного стану, що відрізняється тим, що обробку насиченою парою рослинної маси проводять перед екстракцією впродовж 15-20 хв. з використанням пари, що має температуру 125-130 ^oС, при цьому екстракцію здійснюють 3,0-5,0%-вим розчином перекису водню впродовж 15-20 хв. для пробілювання маси в процесі екстракції, причому пресування рослинних волокон після неї проводять до вмісту сухих речовин 15,0-16,0%.

Розділ 3. Характеристика і властивості жому цукрового буряка

Цукровий буряк має велике значення для забезпечення країни продуктами харчування і кормовими засобами. Окрім витягуваного з буряка цукру, який є цінним харчовим продуктом, виходить ще обезцукрена стружка (жом), бадилля і меляса (цінний відхід переробки буряка). Шляхом силосування або сушеня бадилля і жому можна отримати корм, що добре зберігається і вельми цінний, для худоби.

При вирощуванні цукрового буряка одержуваний в середньому з гектара білий цукор по поживності відповідає приблизно 16 млн. ккал. Порівняно з цим живильна цінність картоплі з гектара визначається в 13 млн. ккал і зерна в 5 млн. ккал. Якщо додатково врахувати кормову цінність жому, бадилля, а також меляси, то загальна живильна цінність на одиницю площі буде у буряка удвічі більше, ніж у картоплі, і в 4-5 разів вище, ніж у зерна.

Характеристика.

Жом - це побічний продукт виробництва цукру, що утворюється після процесу дифузії та являє собою знецукрену стружку цукрових буряків. Свіжий жом зазвичай видаляють до тимчасових ємностей зберігання жому. Утворений жом надходить до жомових ям, звідки він вивозиться на полігони або може бути направлений на переробку.

До складу жому входять пектинові речовини, клітковина, геміцелюлоза. Також є невелика кількість білків, мінеральних речовин та цукру. Невелика кількість клітковини, легка засвоюваність вуглеводів, а також білку роблять його досить цінним кормом для худоби, яка добре поїдає жом різних видів: свіжий, кислий доброякісно заквашений, силосований або сушений. Хімічний склад різних видів жому наведений у таблиці 1.

Таблиця 1. Хімічний склад різних видів жому.

Властивості.

Харчова цінність буряка надзвичайно багата. Корисні властивості буряка містяться в коренеплодах: цукру - глюкоза, фруктоза і сахароза (до 25%); органічні кислоти - лимонна, щавлева, яблучна; різні білки, вітаміни BB, В, С, Р, РР, каротиноїди, пантотенова, фолієва кислоти, пектин, пігменти, в значній кількості солі заліза, марганцю, калію, кобальту, магнію, йоду. А також клітковина, амінокислоти (лізин, валін, аргінін, гістидин та ін.) Крім того, в буряку виявлені такі мікроелементи як кобальт, рубідій, цезій, мідь, цинк, залізо, хлор, калій, фосфор, сірка, магній, йод. Багато з них регулюють процеси кровотворення, і люди, що регулярно вживають буряк, майже не страждають недокрів'ям.

Дослідженнями останніх десятиліть підтверджені та обгрунтовані корисні властивості буряка, зокрема червоною. Так, встановлено, що завдяки наявності в ній бетаїну і бетанін, вона покращує засвоєння білків і бере участь в утворенні холіну - речовини, що підвищує діяльність клітин печінки.

Буряк посилює також перистальтику кишечника (у зв'язку з наявністю в ній клітковини і органічних кислот), полегшуючи тим самим пересування по ньому їжі, активізує функцію печінки, має сечогінну, легким проносним, знеболюючим і протизапальну дію, знижує артеріальний тиск. До достоїнств її відноситься і невисока калорійність. Як овоч, багатий йодом, буряк корисна хворим на тиреотоксикоз. Однак такий корисний овоч має свої обмеження при вживанні. Буряк ускладнює засвоєння організмом кальцію і може становити небезпеку при остеопорозах. Слід врахувати і те, що не можна вживати напівсиру і варений буряк при гастриті з підвищеною кислотністю, а також при цукровому діабеті, проносах, при лужній сечі з утворенням каменів в нирках. Не можна займатися лікуванням буряком при сечокам'яній хворобі (насамперед при оксалурии) та інших порушеннях обміну речовин.

Корисні властивості буряка зберігаються і в буряковому соку. Він має загальнозміцнюючу дію, покращує обмін речовин, підвищує вміст гемоглобіну в крові, покращує її склад і знижує артеріальний тиск, надає позитивну дію при хворобах нирок і т.д. У народі соком буряка полощуть горло при ангіні. Рада. При ангіні. Приготувати відвар з буряка в співвідношенні 1:2 і використовувати для полоскання при хронічному тонзиліті. Це засіб дієво навіть при досить запущених випадках захворювання мигдалин (відвар повинен бути теплим, зберігають його в холодильнику до 3 днів, виконують полоскання 4-6 разів на день протягом 3-4 тижнів). Буряковий сік краще розводити водою або іншим овочевим або фруктовим соком, додавати кисіль, мед або варення. Звикнувши, можна пити його і в чистому вигляді. При необхідності разову дозу бурякового соку можна довести до 1/4-1/3 склянки. Перевищувати її не рекомендується. Сік буряка посилює виділення шлункових ферментів, але в меншій мірі, ніж капустяний, томатний і морквяний соки, однак він ефективніше сприяє виділенню жовчі. Треба відзначити також, що регулярне споживання бурякового соку сприяє збереженню свіжості шкіри обличчя. Рада. При гіпертонії. Буряковий сік змішати з рівною кількістю меду. Приймають його по 1-2 ст. ложки 3-5 разів на день. Ці ліки не тільки знизить артеріальний тиск, але і заспокоїть.

Розділ 4. Застосування жому цукрового буряка та його утилізація

.1 Сучасні напрямки використання та утилізації бурякового жому

Буряковий жом відноситься до побічної продукції цукробурякового виробництва. Враховуючи великі обсяги переробки цукрових буряків, а також те, що вихід сирого бурякового жому становить 80-83% до маси перероблених буряків, можна відзначити, що переробка, зберігання та утилізація бурякового жому являє собою серйозну проблему. Інтенсивно мінливі економічні умови господарювання у регіонах обробітку цукрових буряків і розташування заводів з їх переробки надають особливий вплив на вирішення цієї проблеми.

В даний час можна виділити такі основні напрямки використання та утилізації бурякового жому: біогаз, корм для худоби, пектиновий концентрат, пектиновий клей, харчові волокна, паливо для ТЕЦ цукрового заводу.

Одним з основних і традиційних напрямків застосування свіжого бурякового жому є використання його як корм у тваринництві. Жом містить целюлозу, пектинові речовини, цукор, азотисті речовини, а також вітаміни та мікроелементи. В якості корму для худоби жом використовується як у свіжому, так і консервованому вигляді, при цьому найбільш ефективно його використання у відгодівельних пунктах при цукрових заводах, а також у спеціалізованих господарствах по відгодівлі великої рогатої худоби, розташованих поблизу цукрових заводів. У відносно сприятливі для сільського господарства 70-і роки минулого століття у свіжому вигляді згодовувалось до 40% виробленого на цукрових заводах жому. В даний час маштаби його використання у свіжому вигляді істотно знизилися. Викликано це різким зниженням поголів'я великої рогатої худоби (до 2,5 разів), а також значним підвищенням вартості транспортування жому.

Враховуючи те, що у даний час сушиться незначна частина (близько 9%) загального обсягу жому, більше половини його кількості направляють у жомосховища. При цьому тривале зберігання жому не тільки призводить до втрати поживних речовин, а й погіршує екологічну ситуацію на території заводу. За вивезення невикористаного жому і викидання його у навколишнє середовище заводам доводиться виплачувати великі штрафи.

Слід зазначити, що у даний час Міністерство природних ресурсів і екології  розробляє нові нормативи з охорони навколишнього середовища із посиленням штрафних санкцій за викиди відходів виробництва вище допустимих норм.

У зв'язку з цим проблема тривалого зберігання або утилізації бурякового жому є вкрай актуальною.

Одне з основних рішень цієї проблеми -сушіння бурякового жому.

Буряковий жом може бути успішно використаний для виробництва низькометаксилірованого пектину, що є цінним природним біокоректором та желеутворюючим компонентом.

В даний час потреба у пектині і пектиновмісних продуктах в країні задовольняється завдяки його імпорту, так як виробництво свого пектину відсутнє. У сформованій ситуації виникає гостра необхідність організації виробництва пектину на місцях з обов'язковим урахуванням екологічних умов регіону, кон'юнктури внутрішнього ринку, а також потрібного асортименту пектиновмісних харчових і лікувально-профілактичних продуктів. При цьому доцільно створювати виробництво не тільки сухого пектину, а й таких продуктів, як пектиновий екстракт і концентрат, пектиновмісний порошок і паста, пектин медичного призначення.

Пектини мають безліч корисних властивостей: вони нормалізують вміст холестерину у крові, підвищують стійкість організму до алергії, допомагають відновлюватися слизовій оболонці дихальних і травних шляхів після подразнень і запальних процесів, сприятливо впливають на внутрішньоклітинне дихання тканин і загальний обмін речовин. Продукти харчування, збагачені низькометаксілірованим пектином, що одержується з жому цукрових буряків, мають оздоровчі, захисні та лікувально-профілактичні властивості, а також здатність зв'язувати важкі метали, радіонукліди та інші токсичні для людини речовини і виводити їх з організму.

Виробництво пектину і пектиновмісних продуктів, незважаючи на загальне визнання їх корисності, не знайшло, на жаль, місця в переліку державних першочергових завдань. Тим не менш, у даний час знайдені нові технологічні рішення по вдосконаленню виробництва пектину і продуктів, які його містять, що забезпечують можливість його освоєння на кожному цукровому заводі, а також на інших підприємствах харчової промисловості: молочних, виноробних, консервних, і навіть у домашніх умовах. Розроблена оригінальна технологія отримання пектинового концентрату з сухого і свіжого бурякового жому, здатна підвищити ступінь імпортозаміщення пектину на вітчизняному ринку.

Буряковий жом є перспективною сировиною для отримання низкоетерифіцированого пектину, тобто пектину зі ступенем етерифікації менше 50%.

Такий пектин знаходить широке застосування у медицині, фармакології, кондитерській промисловості.

4.2 Принципово-технологічна схема отримання харчових волокон з жому цукрового буряка

Пояснення до технологічної схеми:

1. Прийом цукрових буряків;

. Розвантаження та мийка;

. Дифузія (стадія на якій утворюється жом);.

4. Сатурація;

5. Випарювання;

6 Кристалізація;

7. Центрифугування.

Рисунок 1. Технологічна схема виробництва цукру із цукрового буряка.

Технологія отримання харчових волокон та пектину.

Технологія отримання харчових волокон.

Розділ 5. Асортимент продуктів оздоровчої та лікувально-профілактичної дії з використанням харчових волокон

Цивілізація стала причиною характерних лише для неї хвороб. Але вона, як хороше вино, яке при розумному підході може дарувати задоволення, а при безтямному упиванні - хвороби та смерть.

Рафінована та штучна їжа негативно впливає на всі ланки обміну речовин, знижує здатність організму протистояти різноманітним захворювання, в тому числі, онкологічним. Не акцентуючи увагу на багатьох шкідливих інгредієнтах, які супроводжують перероблену їжу (барвники, консерванти, підсолоджувачі, транс-жири і тд.), характерним є дуже низький вміст або цілковита відсутність харчових волокон [10].

В кінці минулого століття люди щодня споживали в їжу приблизно 100 г клітковини. В наш час споживання харчових волокон знизилось до 7-15 г в день. Добовому норма харчових волокон для дорослої людини не менше 30 г.

Харчові волокна зменшують ризик розвитку атеросклерозу, цукрового діабету ожиріння, жовчнокам’яної хвороби, алергій, та деяких видів раку, зокрема, товстої кишки, який займає перше місце серед онкологічних захворювань.

Їжа, багата харчовими волокнами, як правило, менш калорійна, містить мало жиру, багато вітамінів та мінеральних речовин.

Харчові волокна служать кормом для бактерій товстого кишечника, вони володіють ще цілим рядом корисних властивостей.

Наприклад, для хворих шкірними захворюваннями (особливо на хронічні дерматози) ще більше значення для здоров’я має детоксикаційна дія харчових волокон [10].

Харчові волокна забезпечують регулярне спорожнення кишечника.

Для хворих, що страждають шкірними захворюваннями, особливо такими, як псоріаз, екзема, нейродерміт регулярний стул має першорядне значення на перебіг шкірних процесів. Застоюючись в кишечнику, калові маси надають найсильнішу інтоксикацію на весь організм, що негайно виявляється у вигляді висипань та свербежу на шкірі.

Першочергове завдання кожного, хто страждає яким-небудь дерматозом, - це налагодити регулярний стул.

Харчові волокна володіють гігроскопічністю, тобто здатністю утримувати воду (наприклад, сирі морква, яблуко, буряк, капуста в шлунку і кишечнику розбухають вдвічі від свого початкового обсягу, а висівки приблизно вп’ятеро). Ця властивість сприяє спорожненню кишечника.

По-перше, за рахунок дратівної дії набряклих рослинних волокон на рецептори слизової оболонки кишечнику, по-друге, за рахунок розрідження калових мас, що значно полегшує їх просування по кишечнику.

Харчові волокна стимулюють перистальтику кишечника, нормалізують роботу кишечника, тобто забезпечують природне очищення організму [8].

Клітковина прискорює процес проходження їжі через органи травлення, скорочує час перебування їжі в шлунково-кишковому тракті.

Тривала затримка калових маси в кишечнику викликає накопичення і всмоктування в кров токсичних і канцерогенних сполук.

Рослинні волокна діють як адсорбент.

Клітковина швидко проходить через травний тракт, обволікаючи і видаляючи велику кількість різних отруйних речовин: ксенобіотиків, нітрозамінів, радіонуклідів, важких металів - ртуть свинець, стронцій, кадмій і ін..

Споживання достатньої кількості клітковини нормалізує роботу кишечника.

Це забезпечує профілактику запорів, геморою, дивертикулів, калових каменів, непрохідності кишечника, спастичних колітів, а також багато в чому раку товстої кишки.

Існують дані наукових досліджень, з яких видно, що частота розвитку раку товстої кишки корелює із забезпеченістю раціону харчування харчовими волокнами. Смертність від злоякісних новоутворень в середньому в три рази вище серед людей з низьким рівнем споживання харчових волокон [10].

Основні механізми дії харчових волокон, що забезпечують профілактику раку товстого кишечника, - це:

1. Розбухання і збільшення обсягу стула, що знижує концентрацію канцерогенних речовин у кишечнику.

2. Скорочення часу знаходження калових мас у кишечнику, що скорочує час контакту канцерогенів і інших хімічних агентів зі слизовою.

3. Робота харчових волокон як адсорбенту і зв’язування канцерогенів і преканцерогенов.

. Зміна кишкової мікрофлори і її метаболізму в бік корисних молочн окислих бактерій, які також пригнічують деякі канцерогенні речовини.

Харчові волокна гальмують всмоктування цукру після прийому їжі (простих вуглеводів - моно-і дисахаридів), що корисно для діабетиків.

Якщо глюкоза з шлунково-кишкового тракту всмоктується швидко, то швидко підвищується її рівень у крові. І у відповідь на стрімке підвищення рівня глюкози (стрибкоподібне) підшлункова залоза відповідає надмірним викидом інсуліну.

Якщо глюкоза всмоктується повільно, то рівень цукру в крові підвищується теж повільно, і інсулін виділяється в адекватних кількостях (не виникає потреби в посиленому синтезі інсуліну). Тим самим харчові волокна зберігають сили підшлункової залози [10].

Харчові волокна в кишечнику поглинають холестерин і жовчні кислоти, що сприяє відтягненню цих речовин з печінково-кишкового кругообігу жовчі. При цьому значно знижується концентрація холестерину в сироватці крові й одночасно гальмується камнеутворення в жовчному міхурі [8].

Вже багато років дієтологи всього світу використовують харчові волокна в дієтах для схуднення. Їх ефективність як помічників при зниженні ваги обумовлена декількома факторами:

·              Набрякла клітковина розтягує стінки шлунка, створює відчуття насичення і перешкоджає переїданню.

·              За рахунок уповільнення всмоктування цукру після прийому їжі харчові волокна забезпечують тривале почуття насичення. Таким чином, тривалий період часу не виникає потреби піти ще що-небудь з'їсти.

·              Заміна у дієті більше енергоємних продуктів харчовими волокнами забезпечує зниження надходження калорій з їжею, і при цьому немає постійного відчуття голоду.

·              Харчові волокна абсорбують в кишечнику і виводять значну кількість жирів, що знижує калорійність раціону.

·              Дуже часто при переході на мізерні розвантажувальні дні починаються проблеми з випорожненням кишечника - запори. Оскільки знижується обсяг їжі, що поступає, то, відповідно, зменшується і обсяг калових мас. Включення в раціон значної кількості харчових волокон вирішує цю проблему.

·              Харчові волокна - це ще й джерело калію, який є антагоністом натрію [10].

Тому харчові волокна сприяють виведенню зайвої води з організму.

Для хворих на дерматози також корисно буде знати, що харчові волокна роблять гіпоалергенний ефект.

Реалізується він шляхом прямої дії, тобто абсорбції алергенів з шлунково-кишкового тракту. А також опосередкованої дії - за рахунок зміни складу та метаболічної активності кишкової мікрофлори в бік молочнокислих бактерій (що знижує кількість алергенів і токсинів, що виробляються патогенною флорою), а також за рахунок підвищення імунорезистентності організму [8].

Використання харчових волокон у харчовій промисловості

Створення та впровадження у виробництво лікувально-профілактичних продуктів харчування є одним із напрямків попередження проблеми поширення хвороб цивілізації, таких як цукровий діабет, розлади шлунково-кишкового тракту, хвороби серця тощо. Надання таким продуктам привабливої структури можливе завдяки використанню речовин - стабілізаторів консистенції.

Завданням виробника харчового продукту є вибір гідроколоїдів та структуроутворювачів, які підходять найкраще для забезпечення необхідної структури продукту без її змін у процесі технологічної обробки та визначеного терміну зберігання і разом з тим можуть надати продукту функціональних властивостей, що зробить його привабливим для всіх категорій споживачів [22].

Харчові волокна поєднують у своєму складі біополімери з різною спорідненістю до води. Так, пектинові речовини і деякі геміцелюлози належать до категорії гідрофільних колоїдів. Целюлоза, яка є нерозчинною у воді, має велику кількість гідроксильних груп і розвинену систему тонких субмікроскопічних капілярів, що визначає її здатність утримувати воду. Лігнін, який є речовиною ароматичної природи, найменш гідрофільний. Гідратація гідрофільних колоїдів обумовлена електростатичними силами. На поверхні колоїдних часток високомолекулярних речовин за рахунок електричних зарядів, які з’являються внаслідок іонізації, утворюються оболонки, які складаються із диполів води, орієнтованих залежно від знаку заряду високомолекулярного з’єднання своїм позитивним або негативним кінцем. У набухлому полімері розрізняють два види води: зв’язану і вільну. Досвід показує [10], що чим вищі гідрофільні властивості полімеру, тим більше він містить зв’язаної води.

Доцільність використання харчових волокон як збагачувачів та стабілізаторів структури харчових продуктів доведено численними дослідженнями [7]. Розчинні і нерозчинні харчові волокна забезпечують нормальне функціонування кишечника, знижують рівень холестерину, контролюють рівень цукру в крові, знижують ризик появи пухлин.

Таким чином, уведення харчових волокон до складу функціональних продуктів дозволяє надати їм лікувально-профілактичних властивостей та необхідної текстури завдяки їх здатності до зв’язування певної кількості води та підвищення модуля пружності системи.

На структурно-механічні властивості десерту впливають різні чинники, такі як об’ємна частка повітря, масова частка вологи й інших компонентів, розмір і форма часток, що певною мірою визначає пружність, в’язкість та адгезію готового продукту [3].

Одним із складових харчових волокон є пектин. Пектин застосовується для виготовлення кондитерських виробів пастило-мармеладної групи (зефір, желейний мармелад) і цукерок (желейні та фруктово-желейні), які користуються великим попитом населення. На відміну від інших драгле утворювачів ПР утворюють драглі у водних розчинах тільки в присутності цукру й кислоти. Кількість цукру, необхідного для драгле утворення, змінюється залежно від кількості та фізико-хімічних властивостей пектину, який є основним матеріалом для побудови скелета драглів. Міцні драглі можна одержати в присутності слабких кислот, таких як винна, лимонна при рН 3…3,2 [8].

Маси для желейного мармеладу готують і процесі варіння пектино-цукрового розчину, потім за рецептурою додають патоку, харчові кислоти, фруктово-ягідні добавки, ароматичні речовини та натуральні барвники. Добавка патоки (до 50% до маси цукру)попереджує помутніння желейного мармеладу в результаті оцукрювання.

Втрати пектину на виробництво желейних заготовок можна скоротити на 10…15%, якщо використати тонко дисперсний пектин із розмірами частинок 50…150 мкм. Такий пектин можна одержати подрібненням його на дезінтеграторі [7].

Важливим технологічним аспектом проведення процесу драглеутворення є добавки буферної солі й кислоти, за допомогою яких регулюється значення рН і тим самим оптимізується інверсія цукру в процесі варіння. Рекомендоване значення рН у межах 3,0…3,2 у кінцевому продукті регулюється відповідною дозою кислоти. Важливими операціями у процесі варіння маси є правильний вибір типу пектину, його доза, підготовка пектинових розчинів, порядок технологічних операцій, контроль рН і сухі речовини (СР). [9]

Для виробництва желейних кондитерських виробів різного асортименту витрати пектину коливаються від 1 кг цитрусового до 26 кг бурякового на 1 тону готової продукції.

Мармелад желейний на пектині виробляють уварювання водного розчину пектину з цукром з добавленням кислоти, фруктово-ягідного пюре, соків, патоки, водного розчину хлористого кальцію (у разі використання бурякового пектину, ароматизуючи і барвних речовин).

Для утворення достатньо міцних драглів желейного мармеладу в рецептуру повинні входити,%: пектин - 1,0…1,5, цукор - 50…65 та патока - 20…25 як антикристалізатор і згущувач [9].

Виробництво мармеладу складається з таких операцій: підготовка сировини; уварювання пектино-цукрового сиропу; обробка пектину цукрового сиропу; обробка пектино-цукрового сиропу; розлив желейної маси; формування драгле утворення мармеладу і виймання із форм; вистоювання мармеладу; обсипання його цукром-піском; сушіння й охолодження; укладання і пакування [4].

Приготування фруктово-желейних мас для цукерок на пектині проводять із використанням яблучного, абрикосового, виноградного та інших пюре, які мають слабку здатність утворювати желе, або фруктово-ягідних підварок.

Технологія зефіру на пектині включає такі операції: приготування пюре, збагаченого пектином; збивання пектинової суміші з цукром-піском і білком; приготування цукрово-патокового сиропу; змішування фруктово-цукрової маси з гарячим цукрово-патоковим сиропом з додаванням у кінці перемішування кислоти, ароматичних і смакових речовин; вистоювання; опудрювання, укладання і пакування [5].

На московській кондитерській фабриці «ударник» розроблено і впроваджено у виробництво принципово нову технологію зефіру, яка дає можливість одержати зефірну масу з високим вмістом СР і виключити процеси сушіння і вистоювання. В результаті технологічний цикл виготовлення зефіру скорочується до 60…70 хв. проти 10…24 год. за традиційною класичною технологією. [4]

Донченко Л.В. разом із співробітниками розробили нову технологію зефірної маси, яка передбачає використання як стабілізатора піноподібної структури яблучного пектинового концентрованого екстракту з вмістом пектину 2,5…3%

У консервній промисловості пектин застосовують у виробництві желейних продуктів (желе, конфітюри, джеми, повидла), а також у виробництві продуктів лікувально-профілактичного призначення (пюре, киселі, соки, різні напої, овочеві та м'ясні консерви).

Для одержання продуктів із желейною структурою важливими технологічними факторами, від яких залежить драгле утворення і структурно-механічні властивості одержуваних виробів, є тип пектину, його дозування, вид фруктів, вміст СР у продукті, вміст кальцію в плодах і воді, рН, температура і тривалість наповнення.

Витрати пектину залежать від необхідної консистенції продукту. У консервовані джеми, конфітюри, желе, тобто в м’які драглі з вмістом 65…70% СР, пектин додають і кількості 0,2…0,4% до маси готового продукту.

Консервовану продукцію з пектином варять у вакуум-апаратах безперервної дії, тому що варіння під вакуумом дає можливість зберегти аромат і смак продукту, БАР, знизити деструкцію молекул пектину, що зменшує його витрати на 5…10%. Крім того, полегшується проникнення цукру в середину плодів, а це покращує їх зовнішній вигляд. Леткі ароматичні сполуки рекомендується вловлювати і повертати в готовий продукт.

Для підвищення якості хлібобулочних виробів у всіх країнах світу застосовують різні види поліпшувачів, що впливають на компоненти тіста і забезпечують одержання високоякісної продукції. Як поліпшувачі широко застосовуються поверхнево активні речовини, що дають змогу інтенсифікувати процес виробництва хліба, покращити якість хлібобулочних виробів і зберегти їх свіжість [9].

У хлібопекарській промисловості нині все більше застосовують такі аніоноактивні речовини, як пектин і його похідні. При цьому ПР повинні надавати хлібобулочним виробам такі властивості, як в’язкість, здатність до набухання та утворювати гель, регулювати кристалоутворення, підвищувати водопоглинальну та емульгувальну властивості пектину. Добавка пектину в тісто впливає на біологічні, колоїдні ті мікробіологічні процеси виготовлення хлібобулочних виробів. З внесенням у тісто пектинів підвищується його початкова кислотність, знижується рН. Процес бродіння в тісті проходить активніше. Крім того, вміст пектину в готовому хлібі зменшується порівняно з початковою кількістю внесеного пектину в тісто. Це пояснюється тим, що у процесі бродіння тіста проходить дезагрегація біополімеру, яка супроводжується утворенням моноцукри дів, що сприяють процесу бродіння [6].

При виготовленні хліба традиційним способом з добавкою 0,1 - 0,5% пектину до маси муки якість готових виробів покращується за такими показниками, як об'ємний вихід, пористість і еластичність м’якушки, формостійкість.

Пектин позитивно впливає на збереження свіжості готових хлібобулочних виробів. З внесення пектину і пектинового екстракту в тісто термін зберігання свіжості хліба збільшується на 24 год. А головне те, що добавка пектину в хлібобулочні вироби не тільки покращує якість готових продуктів, але й надає їм лікувально-профілактичних властивостей.

Вчені НУХТ розробили рецептуру й технологію нового сорту хліба, куди входить борошно, дріжджі, цукор, рослинна олія і 2% бурякового пектину. Вживаючи 300 г на добу такого хліба, людина одержує 4 г пектину - добову профілактичну дозу[9].

Водо- і комплексоутримувальна здатність та емульгувальна властивість ПР зумовлюють їх широке застосування у виробництві молочних, м'ясних і рибних продуктів.

ПР використовуються також як стабілізатори у виробництві йогуртів, майонезу, маргарину, вершкового масла та інших продуктів, а також у виробництві молочних напоїв з метою стабілізації і підвищення їх біологічної цінності. Фахівцями науково-виробничої асоціації «Пектин» розроблено нові види й технологію молочних пектиновмісних продуктів на основі згущеного молока, пахти і молочної сироватки [7].

Використання молочної сировини - незбираного і знежиреного молока, пахти і сироватки - разом з пектиновими концентратами дає змогу не тільки раціонально використати всі складові частини молока, але й одержати біологічно повноцінні пектиновмісні молочні продукти з відмінними органолептичними показниками, що дає повну можливість вирішити проблему розширення асортименту продуктів на молочній основі.

Ефективність блокування проникнення радіонуклідів в організм і декорпорація пектиновими речовинами зумовили їх застосування у виробництві ковбасних виробів.

Добавлення пектину в ковбасні вироби не тільки підвищує їх біологічну цінність, але і покращує якісні показники. Крім того, в ковбасних виробах із пектином різко знижується кількість сторонніх мікроорганізмів.

Не менш ефективним є застосування пектину у виробництві рибних продуктів. Добавлення пектину в концентрації 0,5...0,9% не тільки покращує якісні показники рибного суфле, але і підвищує його біологічну цінність [10].

Технології виготовлення харчових продуктів з вмістом харчових волокон

Форми використання харчових волокон в харчуванні можуть бути найрізноманітніші. Харчові волокна можна використовувати при приготуванні страв безпосередньо перед їх вживанням. Цілеспрямовано вводити харчові волокна у хлібобулочні продукти, кисломолочні продукти.

Застосування харчових волокон при виробництві збагаченого житнього хліба.

Просіяне і очищене від металомагнітних домішок борошно транспортують для дозування.

Підготовка пресованих дріжджів до виробництва полягає у звільненні їх від упаковки, грубому подрібненні та приготуванні дріжджової суспензії при співвідношенні дріжджів і води приблизно 1:3 або 1:4. Температура суспензії має бути 26-32, але не вища 37 °С. Суспензію готують у ємкостях з мішалкою. Перед подачею на виробництво дріжджову суспензію необхідно пропустити крізь сито з отворами не більше 2,5 мм.

Для очищення від домішок, рівномірного розподілу у тісті сіль розчиняють, фільтрують і відстоюють. Сіль швидше розчиняється при температурі 30 ºC і розмішуванні. З метою механізації підготовки сольового розчину, поліпшення його транспортування і дозування сіль зберігають у вигляді розчину. Для забезпечення правильності дозування солі рекомендується готувати розчин зі стабільною густиною. Сольовий розчин, що додається при замішуванні тіста, дозується за рецептурою залежно від його густини.

Суху молочну сироватку зберігають сухих приміщеннях, в герметично запакованій тарі.

Аніс очищуємо від домішок і дозуємо на приготування тіста за рецептурою [6].

Ми використовуємо сухий порошок харчових волокон з виноградних вичавок. При внесенні збагачувача насамперед необхідно визначити норми добової потреби людини у його корисних речовинах. Оскільки згідно вимог до збагачення традиційних харчових продуктів функціональними інгредієнтами вміст останніх має складати не більше 50% від добової потреби, то додаємо на 100кг борошна 5 кг харчових волокон [10].

Зберігання і підготовка води. Вода подається з артезіанської свердловини.

Борошно житнє виробляється млином, що знаходиться на комбінаті. В цех для виготовлення подається в мішках.

Борошно з мішків висипають в просіювач «Піонер» після чого шнеком направляється в виробничий силос звідти шнеком потрапляє на автоваги з яких потрапляє в діжу тістомісильної машини.

Сіль постачаєтьсяв сухому вигляді. Вода у солерозчинник потрапляє з баку для холодної води. Готовий сольовий розчин за допомогою насосу перекачується у напірну ємкість для сольового розчину.

Дріжджі пресовані на хлібокомбінаті зберігаються у холодильнику при температурі +4°С. Перед використанням на виробництві дріжджі звільняють від упаковки та завантажують у ємність для зберігання дріжджів. Сюди ж дозується вода з водомірного бачка. Суспензія готується у співвідношенні 1:3, потім перекачується у ємкість напорну для дріжджової суспензії [6].

Порошок харчових волокон з вигорадних вичавок зберігається на хлібокомбінаті в сухому, захищеному від світла місці. З силосу за допомогою шнеку потрапляє в дозатор, звідки в діжу на заміс тіста [4].

Аніс на хлібокомбінаті зберігають в щільно закритих ящиках на піддонах при температурі, не вищій 20 ^оС. З ємності для зберігання аніс дозують і подають на заміс тіста.

Молочна сироватка постачаються на комбінат в сухому вигляді і зберігається в сухих щільно закритих ємностях. Перед подачею на виробництво змішують з теплою водою - 40 ^оС. Подається на дозатор і дозується на заміс тіста.

Вода на комбінат поступає з власної свердловини, потім поступає до баку холодної води, потім вода поступає до баку гарячої води, де підігрівається парою. Пара подається від котельної.

До складу котельної входять катіонові фільтри, збірник конденсату, парові котли.

Хліб готується на рідкій заквасці періодичним способом.

Для приготування рідкої закваски дозують борошно у кількості 25-30% від загальної маси борошна, дріжджову суспензію з ємкості напірної для дріжджової суспензії, молочну сироватку з дозатора, аніс з дозатора і воду з водомірного бачка до вологості 70-72%. Виброджують закваску при температурі 28-30 °С, щоб забезпечити активний розвиток молочнокислих бактерій і накопичення кислот [6].

У виробничому циклі закваска виброджує 150-180 хв., до кислотності 9-12 град у діжах. На приготування тіста відбирається 50% виробничої закваски.

Тісто замішується тістомісильною машиною. Додаткова сировина, дозується за допомогою дозуючої станції. Початкова температура тіста 32 °С, вологість - 51%. Тісто бродить у діжі 180 хв до кінцевої кислотності 9 град.

Виброджене тісто діжопідіймачем подається до тісто подільної машини, в якій поділяється на шматки масою 0,9 кг. Заготовки направляються на вистоювання, яке проводиться у вистійній шафі при температурі 35 - 40 °С та відносній вологості 75 -80% протягом 50 хвилин.

Після вистоювання форми з готовими заготовками направляються у пекарну камеру печі. Випікання протікає 50 хвилин при температурі 210-280 °С.

У Національному університеті харчових технологій розроблена технологія паст сиркових. Для підвищення їхньої біологічної цінності як функціональні добавки використовують нерозчинні харчові волокна: висівки пшеничні харчові, клітковина харчова, шрот гарбузовий, виноградні вичавки.

Технологія виробництва сиркових паст проходить наступним чином. Спочатку підготовлюють функціонально-технологічні компоненти. Готують суміш харчових волокон з сироваткою у співвідношенні 1:3,5, далі при температурі 42 °С проходить набухання харчових волокон протягом 5 - 10 хв.

Також готують вершково-желатинову суміш, об’єм вершків становить 50 % від загального об’єму за рецептурою, желатин попередньо набухає 1 - 1,5 години при температурі 5 - 20 °С. Далі суміш підігрівають до температури 63 °С протягом 30 хв. Після цього суміш охолоджують до 43 °С. Наступна стадія - стадія складання суміші за рецептурою, подаються попередньо підготовленні харчові волокна, сир кисломолочний з масовою часткою вологи 56 % та кислотністю 270 °Т, цукрово-ванільну суміш; проходить часткове перемішування компонентів. Потім додаються вершки з масовою часткою жиру 50%, і знову відбувається перемішування 5 - 10 хв. Далі пасту охолоджують до 10 °С. Сиркову пасту фасують, доохолоджують до 6 °С. Тривалість зберігання готового продукту не більше 72 годин при температурі 2±2 °С [5].

Рис. Технологічна схема виробництва сиркових паст

Висновок

Теорія збалансованого харчування відіграла важливу роль у розвитку харчової промисловості. На її основі було створено ряд нових харчових продуктів та розроблено харчові раціоні для різних вікових і професійних категорій населення з урахуванням специфіки їх проживання. Разом з тим видатні відкриття другої половини ХХ століття зумовили необхідність перегляду основних положень. У результаті було сформульовано теорію адекватного харчування, згідно з якою баластні речовини (харчові волокна) є еволюційно важливими компонентами харчових продуктів, необхідними для нормальної життєдіяльності організму людини. На сьогодні розшифровано склад харчових волокон і встановлено, що вони включають перетравлювані та не перетравлювані полісахариди. До харчових волокон які не перетравлюються відносять харчову клітковину (целюлоза, лігнін, ГМЦ, ПР, камеді, гумі, слизу). Завдяки сорбційним властивостям харчова клітковина із рослинних матеріалів зв’язує іони свинцю, кадмію, інших важких металів, радіонуклідів, нітратів та нітритів. Це дає можливість виводити зазначені токсиканти з організму людини, а також справляти радіопротекторну дію.

Вченими України виявлено високі сорбційні властивості природних мінералів стосовно токсичних багатовалентних металів, що дає можливість рекомендувати їх для використання в умовах дефіциту харчових волокон у раціоні населення України.

Вміст харчових волокон у різних продуктах різний. У середніх кількостях (1-1,9 г/100 г продукту) вони містяться в моркві, солодкому перці, петрушці (як в корені, так і в зелені), редьці, репі, гарбузі, дині, чорносливі, апельсині, лимоні, брусниці, квасолі, гречаній крупі і перловій, «Геркулес», житньому хлібі.

Більш високий їх вміст (2-3 г/100 г продукту) у часнику, журавлині, червоній і чорній смородині, чорноплідній горобині, ожині, вівсяній крупі, хлібі.

Нарешті, в найбільших кількостях (більше 3 г/100 г продукту) харчові волокна містяться в кропі, куразі, полуниці, малині, чаї (4,5 г/100 г), вівсяній муці (7,7 г/100 г), пшеничних висівках (8,2 г/100 г), сушеній шипшині (10 г/100 г), смаженій кави в зернах (12,8 г/100 г), вівсяних висівках (14 г/100 г). Прикладом рафінованого продукту може служити розчинна кава, в якій на відміну від початкового продукту харчові волокна не містяться взагалі), смаженій кави в зернах (12,8 г/100 г), вівсяних висівках (14 г/100 г). Прикладом рафінованого продукту може служити розчинна кава, в якій на відміну від початкового продукту харчові волокна не містяться взагалі.

На сьогодні розроблено ряд ефективного та економічно вигідних технологій отримання харчових волокон з нетрадиційної сировина. Це, передусім, технологія отримання харчових волокон з виноградних вичавок, з відходів цитрусових, з деревини, трав, зеленої маси,плодово-овочевих культур.

Залежно від сировини екстрагування проводять водою під час нагрівання, екстрагування розбавленими розчинами мінеральних кислот, екстрагування лугами, солями сірчаної кислоти; пероксидами, гідро пероксидами.

Харчові волокна використовують в різних технологіях харчової промисловості. Вони збагачують продукти певними добавками, що мають лікувально - профілактичне призначення. Харчові волокна застосовують для виготовлення кондитерських виробів і цукерок. У консервній промисловості пектин застосовують у виробництві желейних продуктів (желе, конфітюри, джеми, повидла), а також у виробництві продуктів лікувально-профілактичного призначення (пюре, киселі, соки, різні напої, овочеві та м'ясні консерви).

У хлібопекарській промисловості нині все більше застосовують такі аніоноактивні речовини, як пектин і його похідні. При виготовленні хліба традиційним способом з добавкою 0,1 - 0,5% пектину до маси муки якість готових виробів покращується. Пектин позитивно впливає на збереження свіжості готових хлібобулочних виробів. З внесення пектину і пектинового екстракту в тісто термін зберігання свіжості хліба збільшується на 24 год.

Водо- і комплексоутримувальна здатність та емульгувальна властивість харчових волокон зумовлюють їх широке застосування у виробництві молочних, м'ясних і рибних продуктів, також як стабілізатори у виробництві йогуртів, майонезу, маргарину, вершкового масла та інших продуктів.

Список використаної літератури

1.       Колягін Ю.С. Журнал Цукрові буряки № 3 / 2003 р. Урожай і добрива Тривалого дії / Ю.С. Колягін, С.П. Кучеренко / ВГУА

2.       Аванесов Ю.Б. Сучасні методи та засоби механізації збирання цукрових буряків М.: 1987 - 50с.

.        Рослинництво: Практикум: Навчальний посібник для с-х. ВНЗ за агрономічної спеціальності / Федотов В.О., Коломейченко В.В., та ін під редакцією Коломейченко В.В. Федотова В.А. - Воронеж: Видавництво ВДАУ, 1996 - 389с.

.        Цукрові буряки: Видання 2-е, перероблене і доповнене / під редакцією с-г наук Зубенко В.Ф. - К.: «Урожай», 1979 - 413

.        «Сахарная свекла - качество корнеплодов и выход сахара» /Под ред. Н.П. Вострухин, Н.П. Вострухина, Минск: Юнипак, 2007. - 206 с.

.        «Сахарная свекла» /Под ред. Д. Шпаара, Минск.: НЕВАДА, 2000. - 166 с.

.        Грушин Ю.Н., Проектирование технологических линий послеуборочной обработки зерна и семян. - Вологда, 2003. - 87 с.

.        Е.М. Вобликов, В.А. Буханцов, Б.К. Маратов, А.С. Прокопец Послеуборочная обработка и хранение сахарной свеклы. - Ростов н/Д: издательский центр «МарТ», 2001.- 240с.