Министерство образования и науки Российской Федерации
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
Ивановский государственный химико-технологический университет
Г. И. Репкин, В. А. Исаева
ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ
ПО ДИСЦИПЛИНЕ
«ТЕХНОЛОГИИ ПИЩЕВЫХ ПРОИЗВОДСТВ»
Иваново 2010
Стр.1
УДК 664:542.19 (072)
Репкин Г. И., Исаева В. А. Лабораторный практикум по дисциплине
«Технологии пищевых производств» / Иван. гос. хим.-технол.
ун-т. Иваново, 2010. 76 с.
Приведенные в лабораторном практикуме работы позволяют
лучше усвоить дисциплину «Технологии пищевых производств»,
учат оценивать качество пищевых продуктов, знакомят с методами
их анализа.
Предназначен для студентов, обучающихся по направлению
«Технологические машины и оборудование» (МАПП).
Табл. 38.
Библиогр.: 4 назв.
Печатается по решению редакционно-издательского совета Ивановского
государственного химико-технологического университета.
Рецензенты:
кафедра аналитической химии Ивановского государственного
университета; доктор технических наук П. Б. Разговоров (Ивановский
государственный химико-технологический университет).
© Репкин Г.И., Исаева В.А., 2010
© Ивановский государственный
химико-технологический
университет, 2010
2
Стр.2
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЛАЖНОСТИ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ
1.ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ВВЕДЕНИЕ
Показатель влажности является одним из главнейших для оценки
качества сырья, полуфабрикатов и готовых изделий.
Количество влаги в объекте необходимо знать в первую очередь
для определения его энергетической ценности. Чем больше воды в
продукте, тем меньше в нем полезных сухих веществ на единицу массы.
От количества воды зависит не только содержание в продукте
сухого вещества, но и его пригодность для хранения и дальнейшей
переработки. Избыточная влага способствует развитию микроорганизмов,
в том числе таких, которые, вызывая гниение и разложение
продукта, ускоряют течение ферментативных, химических и других
процессов. В связи с этим содержание влаги в объекте предопределяет
условия и сроки его хранения. Кроме того, влажность сырья влияет
на технико-экономические показатели работы предприятий. Так,
например, увеличение влаги муки на 1 % понижает выход хлеба на
1,5 – 2 %, а повышение влаги мягкого хлеба на 1 % приводит к повышению
его выхода на 2 – 3 %
Учитывая большую важность этого показателя, ГОСТы и ВТУ
устанавливают норму содержания влаги, а также методы ее определения,
что делает обязательным нахождение этого показателя при
контроле качества продуктов.
Для определения влажности существует много различных методов,
которые обычно делят на прямые и косвенные.
К прямым относятся методы определения влажности по выделению
воды в виде пара, использующие безводные растворители с
последующей отгонкой, и химические, основанные на химическом
взаимодействии воды с каким-нибудь реагентом.
К косвенным относятся термогравиметрические методы (метод
высушивания), физические (определение сухого вещества по величине
относительной плотности или рефрактометрически), а также электрические,
в которых о влажности судят, например, по электропроводности.
Наиболее
распространенным косвенным методом является метод
определения влаги по сухому остатку после высушивания в су3
Стр.3
шильном шкафу. При использовании воздушного шкафа методы высушивания
имеют известные недостатки. Так, при их помощи в большинстве
случаев истинная влажность продукта практически не определима,
поэтому приходится ограничиваться показателями, приближающимися
к ней.
Явления, протекающие в объекте при его сушке, особенно в
пищевом продукте, весьма сложны. Под действием тепла удаляется
влага и одновременно некоторое количество сухого вещества в результате
распада органических веществ под действием высокой температуры.
Наряду с этим в высушиваемом объекте могут протекать
окислительные и гидролитические процессы, вследствие чего увеличивается
масса последнего. Могут идти и другие процессы. Их можно
исключить вакуумной сушкой в атмосфере инертного газа.
Процесс сушки зависит от состояния влаги в исследуемом объекте,
которая может быть свободной или связанной с материалом различными
видами связей: химически, осматически, адсорбционно и
капиллярно. При высушивании свободная влага удаляется сравнительно
легко, связанная труднее, а химически связанная обычно не
удаляется. Для продуктов, прочно удерживающих воду (вещества богатые
белками, полисахаридами и проч.), применяют лиофильную
сушку, при которой высушивание ведется в вакууме и при условии
предварительного замораживания взятой для анализа пробы.
Предельно допустимая влажность некоторых веществ в % не
более:
зерновые культуры пшеница, рожь, ячмень__________ 14,0
зерновая культура овес ___________________________13,5
мука ___________________________________________15,0
картофельный крахмал ___________________________20,0
кукурузный крахмал _____________________________13,0
сахар – песок __________________________________ 0,15
сухое молоко ___________________________________7,0
соль экстра _____________________________________0,1
соль высшего сорта каменная ______________________0,25
соль высшего сорта выварочная ___________________ _5,0
прессованные дрожжи ___________________________ 75,0
сушеные дрожжи ________________________________10,0
макаронные изделия ____________________________ 13,0
крупа манная, гречневая, рисовая, пшено___________ 15,0
овсяные хлопья «Геркулес»_______________________13,0
4
Стр.4
горох_________________________________________ 15,0
мед натуральный________________________________17,5
какао-порошок__________________________________4,0
2.ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЛАЖНОСТИ МЕТОДАМИ ВЫСУШИВАНИЯ
Существует два основных метода определения влажности путем
высушивания в электрошкафах: высушивание до постоянной массы и
ускоренное высушивание.
Влажность исследуемого вещества в % определяется по уравнению:
m
W
m=
2
1
100 ,
где m1 – масса испарившейся влаги, г;
m2 – масса высушиваемого вещества, г.
2.1. МЕТОД ВЫСУШИВАНИЯ ДО ПОСТОЯННОЙ МАССЫ
Метод для большинства объектов дает наиболее точные результаты,
так как процесс высушивания идет не ограниченное время, как
при ускоренном способе, а до полного удаления влаги.
Техника определения
В два заранее высушенных и взвешенных на технических весах
бюкса отвешивают по 3 – 5 г предварительно измельченного исследуемого
вещества. Бюксы с навесками исследуемого вещества помещаются
в сушильный шкаф и сушатся при 100 – 105 0С до постоянной
массы, т. е. пока два последовательных взвешивания навески не
покажут практически одинаковую массу.
Первое взвешивание навески проводят обычно спустя 4 – 6 часов
от начальной сушки, а каждое последующее – через 2 ч. Расхождения
между последними определениями по этому методу должны
лежать в пределах 1 %.
Запись в лабораторном журнале
Определяемые величины
5
Проба
1
Проба
2
Стр.5
Масса пустого бюкса, г
Масса бюкса с навеской высушиваемого вещества,
г
Масса высушиваемого вещества (m2), г
Масса бюкса с высушенным веществом, г
Масса высушенного вещества, г
Масса испарившейся влаги (m1), г
Влажность исследуемого вещества (W), %
Среднеарифметическое значение влажности
(W), %
Заключение.
2.2. УСКОРЕННЫЙ МЕТОД ВЫСУШИВАНИЯ
Метод высушивания до постоянной массы трудоемок и длителен,
поэтому при контроле производства, когда не требуется большой
точности, но необходима быстрота анализа, используется целый ряд
эмпирически разработанных ускоренных
при повышенных температурах (130 – 160 0С).
Многие ГОСТы на методическое определение влаги в пищевых
методов высушивания
продуктах предусматривают ускоренные методы высушивания определяемой
навески в сушильных шкафах с терморегуляторами. Так,
ускоренными методами определяется влажность зерна, муки, хлеба,
макаронных изделий и т. д. Для каждого продукта в зависимости от
физико-химических свойств подобраны своя температура и продолжительность
высушивания.
Чаще всего высушивание проводится при температуре 130 0С,
общее время высушивания должно составлять в большинстве случаев
50 мин.
Техника определения
В два заранее высушенных и взвешенных на технических весах
бюкса отвешивают по 3 – 5 г исследуемого вещества и помещают в
сушильный шкаф. Навески сушатся при температуре 130 0С в течение
50 мин. Продолжительность повышения температуры до 130 0С
после загрузки сушильного шкафа не должна быть более 2 мин. В
процессе сушки в сушильном шкафу допускается отклонение от установленной
температуры не более чем на 2 0С.
6
Стр.6
После высушивания бюксы вынимают из шкафа, немедленно
закрывают крышками и переносят в эксикатор для охлаждения. После
охлаждения бюксы взвешивают.
Для вязких материалов (меласса, патока, сахарные сиропы и
т.п.) высушивание обычным методом затрудняется из-за образования
твердой корочки на поверхности материала. Для облегчения и ускорения
процесса высушивания в таких случаях применяют наполнители,
при смешении с которыми вязкие продукты становятся рыхлыми.
В качестве наполнителей используют прокаленный кварц, песок или
обычный речной песок. Иногда для высушивания вязких жидкостей
используются ролики из фильтровальной бумаги.
Запись в лабораторном журнале
Определяемые величины
Масса пустого бюкса, г
Масса бюкса с навеской высушиваемого вещества, г
Масса высушиваемого вещества (m2), г
Масса бюкса с высушенным веществом, г
Масса высушенного вещества, г
Масса испарившейся влаги (m1), г
Влажность исследуемого вещества (W), %
Среднеарифметическое значение влажности (W), %
Заключение.
2.3. ЭКСПРЕССНЫЙ МЕТОД ВЫСУШИВАНИЯ
Для быстрого высушивания веществ в последнее время используют
прибор ВНИИХП-ВЧ (конструкции К. Н. Чижовой).
В основу конструкции прибора положен принцип прогрева
обезвоживаемого материала тепловыми лучами, исходящими от темного
нагретого тела. Быстрое обезвоживание осуществляется выпариванием
влаги из тонкого слоя анализируемого вещества, подогреваемого
непосредственно прилегающими к нему с обеих сторон массивными
плитами из материала с высокой теплопроводностью. Плиты,
в свою очередь, нагреваются электрическим током. Для регулирования
температуры используют реостат или автотрансформатор.
7
Проба
1
Проба
2
Стр.7
Техника определения
Пакетики из бумаги размером 20 Ч 14 см для приборов прямоугольной
формы и 16 Ч 16 см для прибора круглой формы высушиваются
при температуре, установленной для высушивания продукта,
в течение 3 мин, а затем охлаждаются в эксикаторе и взвешиваются
на технических весах. Во взвешенный пакетик берут навеску в количестве
около 5 г продукта влажностью выше 20 % или около 4 г продукта
с низкой влажностью, распределяя ее по возможности равномерно
по всей площади пакетика. Пакетик помещают между пластинами
прибора. Высушивание проводят при температуре пластин
160 0С.
Длительность высушивания зависит от влажности продукта.
Например, муку сушат 3 мин, тесто – 6 мин, прессованные дрожжи –
7 мин, клейковину – 10 мин, хлеб – от 3 до 5 мин в зависимости от
подготовки образца. После высушивания пакетик с исследуемым веществом
охлаждается в эксикаторе и взвешивается.
Запись в лабораторном журнале
Определяемые величины
Масса пустого пакетика, г
Масса пакета с навеской высушиваемого вещества, г
Масса высушиваемого вещества (m2), г
Масса пакетика с высушенным веществом, г
Масса высушенного вещества, г
Масса испарившейся влаги (m1), г
Влажность исследуемого вещества (W), %
Среднеарифметическое значение влажности (W), %
Заключение.
3. РЕФРАКТОМЕТРИЧЕСКОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЛАЖНОСТИ
ПО СУХОМУ ВЕЩЕСТВУ
О влажности трудно высушиваемых продуктов обычно судят по
сухим веществам, определяемым на рефрактометре. Этот метод введен
ГОСТами для определения влажности патоки, карамельных, помадных
масс и т. д.
8
Проба
1
Проба
2
Стр.8
Принцип метода основан на изменении показателя преломления
растворов в зависимости от количества растворенных в них сухих
веществ.
При использовании рефрактометра следует иметь в виду, что с
помощью его определяется не истинное содержание сухих веществ, а
видимое. Поэтому в зависимости от рецептуры анализируемого продукта
вводят поправку, учитывающую отклонение определяемой на
рефрактометре величины от истинного содержания сухих веществ.
В лабораторном практикуме наиболее часто приходится определять
содержание сухих веществ в разбавленных растворах концентрацией
от 0 до 38 %. В этих случаях применяют прецизионные рефрактометры
РПЛ или РПЛ-2, в которых показания даются в условных
единицах шкалы с ценой каждого деления 0,034 %.
4. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Какова роль воды в организме?
2. Укажите значения показателя влажности в оценке качества продуктов.
3.
Какие методы существуют для определения влажности веществ?
4. Поясните принципы прямых и косвенных методов определения
влаги.
5. В чем заключается условность методов высушивания?
6. От чего зависит процесс сушки?
7. В чем заключаются недостатки ускоренных методов высушивания?
8.
Как осуществляется процесс сушки по ускоренному методу?
9. В чем сущность экспрессного метода анализа влажности?
10. Методика расчета влажности пищевых продуктов.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2
ОПРЕДЕЛЕНИЕ МАССОВОЙ ДОЛИ МИНЕРАЛЬНЫХ
ВЕЩЕСТВ В ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТАХ
1.ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ВВЕДЕНИЕ
9
Стр.9
Минеральные вещества присутствуют в пищевых продуктах как
естественная, составная их часть. Они могут попадать также в пищевые
продукты из оборудования, тары и упаковки при их хранении и
транспортировке.
Значение минеральных веществ для существования живых организмов
очень велико. Они участвуют:
1) в построении опорных тканей скелета (это, прежде всего
кальций, фосфор, магний);
2) поддержании необходимой осмотической среды клеток крови,
в которых протекают обменные процессы (соли натрия, калия);
3) переносе кислорода в организме (соединения железа, меди);
4) синтезе некоторых жизненно важных витаминов и ферментов,
без которых невозможно превращение поступающих в организм
пищевых веществ (кобальт, марганец, цинк и др.).
Количество минеральных веществ в живых организмах различно.
Их содержание может измеряться в макроколичествах, т.е. более
1 мг на 100 г вещества (например, содержание калия, кальция, магния,
натрия, азота, фосфора, серы, железа, меди, марганца, хлора) и в
микродозах – менее 1 мг на 100 г вещества (медь, цинк, бор, молибден,
кобальт, никель и др.).
Общее содержание минеральных веществ определяется путем
сжигания навески исходного продукта, в результате чего остается
зольный остаток. Минеральные вещества, которые входят непосредственно
в состав исходного продукта, называют чистой золой. Зола
со случайными примесями – сырая зола.
Существует два метода определения массовой доли золы: сухой
и мокрый.
Сухое озоление осуществляется при температуре 400 – 500 0С.
Его проводят в условиях, исключающих потери зольного вещества. В
этом случае недопустимо доводить тигель, в котором находится исследуемое
вещество, до красного каления (500 – 600 0С), так как фосфаты
при повышенных температурах могут сплавлять частицы несгоревшего
угля. Это усложнит выгорание угля. Кроме того, при температуре
выше 500 0С могут быть потери калия и фосфора за счет
частичного перевода в газовую фазу некоторых их соединений.
Сухое озоление длительно и может продолжаться 6 и более часов.
Для ускорения этого процесса применяют различные ускорители.
К ним относятся сильные окислители, такие как концентрированная
азотная кислота, перекись водорода и др., в присутствии которых
10
Стр.10