1. Definicje: procesu technologicznego, produkcyjnego, operacji jednostkowej i procesu jednostkowego:

Procesem technologicznym -nazywa się ciąg operacji i procesów jednostkowych, następujących w określonej sekwencji czasowej, począwszy od chwili odbioru surowca do chwili otrzymania gotowego produktu

Proces produkcji – zespół czynności organizacyjnych i technicznych, koniecznych dla zapewnienia niezakłóconego procesu technologicznego.

Proces produkcji składa się z następujących elementów:

• zaopatrzenia materiałowego (surowce, materiały pomocnicze, źródła energii),

• transportu wewnętrznego (przemieszczanie surowców, półproduktów i wyrobów gotowych)

• kontroli jakości surowców, półproduktów i wyrobów gotowych,

• utylizacji odpadów i oczyszczania ścieków oraz gospodarki wodnej i energetycznej,

• magazynowania i dystrybucji gotowych wyrobów.

Operacje jednostkowe -jeżeli zachodzące w nich zmiany mają charakter fizyczny (np. rozdrabnianie, przesiewanie, mieszanie itp.

Procesy jednostkowe - jeżeli zmiany mają charakter chemiczny, biochemiczny lub biologiczny.

1. Podział operacji i procesów jednostkowych:

Operacje jednostkowe:

• operacje mechaniczne (albo dynamiczne) rządzące się prawami mechaniki ciał stałych i płynnych;

• operacje cieplne związane z ruchem (przenoszeniem) ciepła;

• operacje dyfuzyjne, podlegające prawom przenikania i wymiany mas;

• operacje fizykochemiczne, polegające głównie na zmianie stanu skupienia lub rozproszenia;

Procesy jednostkowe:

• procesy chemiczne, których istotę stanowią reakcje chemiczne wymagające zastosowania określonych reagentów chemicznych i zachodzące bez udziału czynników biologicznych;

• procesy biochemiczne, związane z zastosowaniem czynników biologicznych w postaci żywych organizmów (głównie drobnoustrojów) lub enzymów

1. Wymienić podstawowe zasady technologiczne i czym się charakteryzują:

W procesach technologicznych działają podstawowe prawa natury:

• prawo zachowania masy i energii,

• prawa rządzące przenoszeniem masy i ciepła

Prawo zachowania masy znalazło praktyczne zastosowanie do obliczania bilansu materiałowego.

Bilans materiałowy można, więc przedstawić w postaci równania

G=G₁ + G₂

gdzie;

G-masa materiału (surowca) podlegającego przetworzeniu,
G₁–masa materiału po przetworzeniu (masa gotowego produktu),
G₂ – strata materiału podczas przetwarzania (produkty odpadowe).

Prawo zachowania energii -przyjmuje, że suma wszystkich rodzajów energii w układzie zamkniętym jest stała i że zmiany jednej jej postaci w inną nie zmieniają tej sumy.

∑ Q_p = ∑ Q_k

Z prawa zachowania masy i energii wynikają następujące zasady:

• zasada najmniejszego zużycia energii (oszczędności energii),

• zasada kołowego obiegu energii i masy,

• zasada ciągłości produkcji.

Zasada kołowego obiegu masy- jest powszechnie stosowana w nowoczesnym przemyśle spożywczym i chemicznym np. obieg wody technologicznej.

Z praw rządzących przenoszeniem masy i energii wynikają kolejne zasady:

• zasada prądów naturalnych- Oznacza, że kierunek przypływu płynów o różnej gęstości odbywa się zgodnie z kierunkiem sił grawitacji np. mieszanie płynów o różnej gęstości, w wymiennikach ciepła i skraplaczach, np. w procesach dyfuzji;

• zasada przeciwprądu materiałowego i cieplnego;

• zasada optymalnego rozwinięcia powierzchni;

1. Omówić zasadę kompromisu technologicznego:

Z obydwu praw (prawa zachowania masy i energii oraz przenoszenia masy i ciepła) równocześnie wynika zasada optymalnego prowadzenia procesu (zasada kompromisu technologicznego).

1. Omówić zasadę oszczędności energii: [wykres]

2. Wymienić kryteria jakości i wartości handlowej produktów spożywczych, omówić kryterium wartości odżywczej:

Pojęcie jakości nie jest jednoznaczne.

Może być utożsamiane z „przydatnością użytkową”, „funkcjonalnością”, „zadowoleniem odbiorcy” czy „zgodnością z wymaganiami”. Zgodnie z normą krajową, ujednoliconą
z normami międzynarodowymi i europejskimi: „jakość jest to ogół cech
i właściwości wyrobu, decydujący o zdolności wyrobu do zaspakajania stwierdzonych lub przewidywanych potrzeb”.

Produktom żywnościowym przypisuje się następujące cechy, warunkujące ich jakość i wartość handlową:

• wartość odżywczą, która wynika z ogólnego składu chemicznego,

• smakowitość, która jest wynikiem jakości zestawu użytych surowców i obecności odpowiednich składników smakowo-zapachowych,

• zdrowotność, która oznacza brak drobnoustrojów chorobotwórczych i substancji szkodliwych oraz toksycznych,

• trwałość, która oznacza możliwość długiego przechowywania produktu bez zmiany składu i wyglądu,

• atrakcyjność, która wyraża się w odpowiedniej barwie, formie oraz starannym i estetycznym opakowaniu,

• dyspozycyjność, która wynika z łatwości przekształcania produktu w potrawę, łatwość otwierania, porcjowania itp.

Wartość odżywcza:

Podstawową funkcją produktów spożywczych jest zaspokojenie potrzeb pokarmowych organizmu ludzkiego.
Pożywienie ma za zadanie dostarczyć organizmowi:

• energii, potrzebnej do pracy organów wewnętrznych
  i przebiegu wielu procesów,

• składników do syntezy i budowy złożonych związków
  i struktur powstających w czasie rozwijania się organizmu lub powstawania masy organizmu,

• składników regulujących przemianę materii i energii przez utrzymywanie komórek w prawidłowym stanie.

Podstawowa cecha jakości produktów żywnościowych.

Wyróżnia się 6 grup związków chemicznych, które są składnikami pokarmowymi:

• białka pożywienia są: zasadniczym elementem budowy tkanek ustroju i związków biologicznie czynnych, źródłem energii (1g białka=16,7kJ), w technologii żywności spełnia rolę strukturotwórczą.

• węglowodany: najefektywniejsze źródło energii (1g =16,8 kJ), uczestniczą w wielu reakcjach metabolicznych, dobrze rozpuszczalne w wodzie.

• tłuszcze: skoncentrowane źródło energii (1g= 38kJ), źródło witamin oraz NNKT, nośnik energii (proces smażenia, pieczenia).

• związki mineralne: wchodzą w skład struktur organizmu, biorą udział w procesach metabolicznych:

- składniki strukturotwórcze: wapń, fosfor, siarka,

- składniki równowagi kwasowo-zasadowej
i utrzymywania ciśnienia osmotycznego komórek (Na, K, Mg, Ca, Cl)

- składniki śladowe, które wchodzą w skład układów enzymatycznych, hormonów
i białek (Fe, Cu, Zn, J, Mg, Mo, Cl, Se),

• witaminy – grupa związków organicznych o bardzo zróżnicowanej budowie chemicznej. Są one niezbędne do normalnego rozwoju i funkcjonowanie organizmu.

Witaminy dzieli się zwykle ze względu na rozpuszczalność na dwie grupy:

-witaminy rozpuszczalne w wodzie (C, z grupy B, folacyna, PP),

-witaminy rozpuszczalne w tłuszczu (A, D, E, K).

• woda.

1. Wymienić kryteria jakości i wartości handlowej produktów spożywczych, omówić kryterium zdrowotności:

Pojęcie jakości nie jest jednoznaczne.

( początek jak w pyt. 6)

Zdrowotność: cecha, która oznacza, że w składzie produktu spożywczego oprócz składników pokarmowych nie ma substancji innych, zwłaszcza składników szkodliwych, toksycznych i chorobotwórczych.

Toksyczność działania substancji, które mogą występować w żywności określa się:

• LD₅₀ - wyraża jednorazową dawkę danej substancji
  w mg, powodującą śmierć 50% zwierząt doświadczalnych w badanej grupie podczas 14-dniowej obserwacji,

• ADI – (Acceptable Daily Intake)- mg/kg ciężaru ciała – ilość substancji, która może wniknąć do organizmu
  z pożywieniem i ze wszystkich innych źródeł i nie spowoduje szkody dla zdrowia.

Zdrowotność żywności zależy od:

• jakości surowca,

• przebiegu procesu technologicznego,

• tworzywa, z którego zbudowana jest aparatura,

• opakowania żywności,

• zanieczyszczenia wody i powietrza.

1. Podział operacji mechanicznych:

• operacje mechaniczne (albo dynamiczne) rządzące się prawami mechaniki ciał stałych i płynnych;

• operacje cieplne związane z ruchem (przenoszeniem) ciepła;

• operacje dyfuzyjne, podlegające prawom przenikania i wymiany mas;

• operacje fizykochemiczne, polegające głównie na zmianie stanu skupienia lub rozproszenia;

• procesy chemiczne, których istotę stanowią reakcje chemiczne wymagające zastosowania określonych reagentów chemicznych i zachodzące bez udziału czynników biologicznych;

• procesy biochemiczne, związane z zastosowaniem czynników biologicznych w postaci żywych organizmów (głównie drobnoustrojów) lub enzymów.

1. Rodzaje zanieczyszczeń i sposoby ich usuwania:

Rodzaje zanieczyszczeń:

-mineralne, np. ziemia, piasek, kamienie;

-roślinne, np. słoma, plewy, nasiona chwastów itp.;

-zwierzęce, np. sierść, pierze, cząstki kału, szkodniki zwierzęce;

-chemiczne, jak: pozostałości środków chemicznych używanych do zwalczania chwastów, szkodników, chorób itp.

-mikrobiologiczne, spowodowane zakażeniem mikroorganizmami różnego typu i w różnej ilości zależnej głównie od uszkodzeń tkanek roślinnych i zwierzęcych oraz od czasu przebywania w warunkach sprzyjających rozwojowi mikroorganizmów.

Sposoby usuwania zanieczyszczeń:

metody czyszczenia na sucho – przesiewanie, szczotkowanie, ocieranie, aspiracja, magnetyczne rozdzielanie,

metody czyszczenia na mokro – mycie, czyszczenie ultrasoniczne, filtracja

1. Metody usuwania części niejadalnych:

• Obieranie mechaniczne- stosuje się głównie do usuwania części niejadalnych z powierzchni ziemniaków, niektórych warzyw i owoców. Wykorzystywane są: obieraczki, urządzenia cierne

• Obieranie termiczne (obwarzanie)- polega ono na zanurzaniu owoców
  w czasie od 1/2 do kilku minut we wrzącej wodzie lub na traktowaniu wrzącą wodą surowców (np. pomidorów) przesuwających się na taśmie, co ułatwia usuwanie skórek.

• Obieranie Termiczno- Chemiczne- zanurzanie owoców (np. brzoskwiń
  i śliwek) w prawie wrzącym 1-2% roztworze wodorotlenku sodowego przyspiesza hydrolizę pektyn i przez to odstawanie skórki, którą natychmiast spłukuje się wraz z resztką ługu za pomocą silnego strumienia wody. Metoda termiczno-chemiczna może być połączona
  z wodno-szczotkowym usuwaniem skórki.

• Traktowanie parą wodna- ziemniaki, marchew lub inne surowce przesuwają się np. na taśmie siatkowej w tunelu, gdzie obustronnie są traktowane w ciągu krótkiego czasu parą o ciśnieniu 0,6-0,7 MPa i o temperaturze ok. 160°C, co wystarcza do zhydrolizowania pektyn i rozluźnienia łupiny lub skórki. Mała ilość odpadów

• Opalanie (obżarzanie) powierzchniowe- polega ono na powierzchniowym opalaniu surowców, np. ziemniaków, za pomocą gazów spalinowych (piece ropne) w temperaturze
  ok. 1200°C, a następnie na spłukiwaniu nadwęglonych części za pomocą strumienia wody o ciśnieniu 2,0-3,0 MPa.

• Inne metody usuwania części niejadalnych: Odszypułczanie, Drylowanie, Obcinanie końców fasoli, Odkiełkowywanie, Łuszczenie i szczotkowanie, Odpierzanie drobiu (oparzenie i skubanie), Usuwanie szczeciny i skóry, Odkostnianie

1. Rozdrabnianie materiałów - podać cel i sposoby:

Rozdrabnianie, czyli zmniejszanie cząstek ciał stałych, stosuje się w przemyśle spożywczym
w różnych celach, np.:
- do otrzymywania gotowego produktu w postaci sproszkowanej, np. cukru pudru,
- do wydobywania składników z wnętrza złożonych struktur, np. soku z owoców, krochmalu
z ziemniaków, mąki z ziarna,
- do zwiększania powierzchni ciał stałych i przyspieszenia w ten sposób wymiany ciepła (skrócenie
czasu suszenia, gotowania, sterylizacji, oziębienia) lub masy w procesie dyfuzji (ekstrakcja, absorpcja),
- w celu ułatwienia wymieszania składników, np. w produkcji koncentratów zbożowych, odżywek

W rozdrabnianiu wykorzystuje się zwykle trzy typy siły, a mianowicie: ściskania, rozciągania,ścinania.

Zależnie od konstrukcji urządzeń rozdrabnianie może następować przez:
- cięcie, - rozrywanie, - rozcieranie, - zgniatanie, - łupanie, - zginanie – łamanie.

1. Rozdział substancji metodą filtrowania - czynniki warunkujące ten rozdział:

Filtracja polega na zatrzymywaniu stałych cząstek zawiesin na porowatej przegrodzie
(filtrze), a przepuszczaniu cieczy lub gazu, stanowiących ośrodek dyspersyjny.
Szybkość filtracji określa wydajność filtru. Szybkość filtracji może zmieniać się w czasie pracy filtru, szczególnie w filtrach pracujących okresowo i pod stałym nad – lub podciśnieniem, ze względu na zwiększający się opór filtracji. Opór przegrody filtracji R₁ można obliczyć ze wzoru: R₁ = r₁

Filtry mogą być:okresowe lub ciągłe, o nieruchomej i ruchomej powierzchni filtrowania.
Elementy filtrujące (sączące) mogą być:tkaninowe (len, bawełna, wełna, jedwab, nylon itp.),
metalowe (np. siatka fosforobrązowa zwykła i posrebrzana, niklowa, aluminiowa, ze stali nierdzewnej), ceramiczne (np. z porowatej porcelany), szklane (porowata masa szklana, wata szklana), celulozowe i inne.
Poza tym filtry mogą być:-pojedyncze lub złożone, mogą pracować pod:
-zwykłym ciśnieniem (atmosferycznym),
-przy nadciśnieniu od strony cieczy surowej albo przy podciśnieniu po stronie filtratu.
-niekiedy ciśnienie jest uzyskiwane za pomocą siły odśrodkowej (w wirówce cukrowniczej lub krochmalniczej).

1. Rozdział substancji metodą wirowania - czynniki warunkujące ten rozdział:

Wirowanie polega na rozdzielaniu płynnych układów niejednorodnych pod działaniem siły odśrodkowej w urządzeniach zwanych wirówkami. W wirówce czynnikiem rozdzielczym jest siła odśrodkowa. Siła ta powstaje, gdy materiał wiruje. Prędkość przesuwania się zawiesin w kierunku do obwodu w przypadku ciał cięższych, a w kierunku doosiowym - w przypadku ciał lżejszych od ośrodka dyspersyjnego (np. kuleczek tłuszczu w mleku)

Wirówki mogą pracować w sposób: okresowy lub ciągły, a ponadto dzielą się z grubsza na sedymentacyjne i filtracyjne.
Wirówki sedymentacyjne (ogólniejsza nazwa separatory) służą do rozdzielania składników mieszaniny cieczy, różniących się gęstością oraz drobnych zawiesin (także drobnoustrojów) i składników emulsji.
Wirówki rozdzielcze są stosowane do oddzielania ciał stałych występujących w większych stężeniach w cieczach.
Wirówki filtracyjne - rozdzielające cząstki stałe od płynu przez filtrację, w której przepływ filtratu jest wymuszony przez siłę odśrodkową. Bęben wirówki filtracyjnej jest perforowany, wyłożony od strony wewnętrznej siatką z tkaniną filtracyjna i warstwą filtracyjną. Cząstki stałe są zatrzymywane przez warstwę filtracyjną, a filtrat przechodzi na zewnątrz bębna.
Oddzielanie niezbyt silnie rozproszonej fazy stałej od ciekłej lub gazowej przy zastosowaniu siły odśrodkowej może być realizowane również, z pominięciem wirówki, za pomocą hydrocyklonu lub cyklonu.
Główne różnice między cyklonem i hydrocyklonem stanowią: wielkość aparatu ,proporcje części cylindrycznej i stożkowej, sposób wprowadzania zagęszczonej zawiesiny, różnica ciśnień nadawy oraz wyprowadzanego płynu.

1. Mieszanie , podział metod mieszania, zastosowanie w przemyśle spożywczym:

Mieszanie- operacja jednostkowa, w której otrzymuje się jednorodna mieszaninę z dwóch lub wiecej składników przez dyspersję jednego z drugim.

Proces mieszania w zależności od stanu skupienia składnika tworzącego fazę zwartą można podzielić na:

• mieszanie w fazie gazowej,

• mieszanie w fazie ciekłej,

• mieszanie w fazie stałej.

W przemyśle spożywczym występują ostatnie dwa przypadki.

Mieszanie w technologii żywności ma na celu:

1) zapewnienie możliwie jednolitego składu produktów ciekłych lub stałych, szczególnie tam, gdzie się stosuje kilka składników;

2) zabezpieczenie przed rozdzielaniem się komponentów,

3) zapobieżenie przegrzewaniu się i w następstwie przypalaniu się produktów;

4) ułatwienie wymiany ciepła tak przy ogrzewaniu, jak i przy chłodzeniu systemem przeponowym;

5. niekiedy w celu wywołania pewnych zjawisk fizycznych (np. zmaślenia się śmietany, zapoczątkowania krystalizacji, wytworzenia emulsji);

6. nasycanie roztworów CO₂, O_2.

Urzadzenia do mieszania w fazie ciekłej:

- penumatyczne (w aparatach przy uzyciu sprzężonego gazu)

- cyrkulacyjne (w aparatach za pomocą pomp)

- w przewodach

- mechaniczne (za pomocą mieszadeł)

Urządzenia do mieszania ciał sypkich:

- z mieszadłami mechanicznymi

- przesypowe

- pneumatyczne

Mieszanie układów o bardzo dużej lepkości:

W urządzeniach typu zagniatarek do mieszania materiałów plastycznych są stosowane wytrzymałe konstrukcyjnie mieszadła, wykonujące ruch obrotowy, dookoła własnej osi.

1. Podział metod termicznego ogrzewania:

Operacje termiczne można podzielić na:

- podgrzewanie, blanszowanie, pasteryzacje, sterylizacje cieplną, odparowywanie, tostowanie, ekstruzja (czynnikiem grzewczym jest gorąca woda lub para wodna),

- chłodzenie, zamrażanie

- suszenie, pieczenie, prażenie,

- smażenie.

1. Prażenie, cel procesu, metody:

Jest to poddawanie ciał stałych działaniu podwyższonej temperatury, niższej jednak od ich temperatury topnienia, w celu spowodowania określonych przemian fizycznych lub chemicznych. Celem prażenia jest stworzenie w produkcie warunków do wydzielenia substancji zapachowych i barwiących.

W technologii żywności prażenie najczęściej realizowane jest w temperaturze od ponad 100⁰C do ok. 250⁰C, bez dodatku wody.

Prażenie jest podstawową operacją technologiczną w procesie przerobu np. orzechów, ziarna kawowego, kakaowego czy kukurydzy. Pod wpływem działania wysokiej temperatury w tych surowcach następuje wiele przemian fizykochemicznych, które w zasadniczy sposób zmieniają aromat, barwę oraz strukturę ziaren.

Wyróżnia się kilka kategorii prażenia, zależnie od temperatury i czasu ogrzewania:

- prażenie łagodne do temperatury 140⁰C, stosowane do surowców zawierających także tłuszcz, np. ziaren kakaowych, w celu nadania im lepszego aromatu i barwy oraz usunięcia cierpkości i lotnych kwasów,
- dość silne i silne prażenie, znacznie zróżnicowane, zależnie od wymagań jakościowych, stawianych gotowym produktom np. w produkcji prażonych koncentratów śniadaniowych z ryżu, kukurydzy lub pszenicy stosuje się ogrzewanie do temperatury 150-200⁰C w ciągu 30-45 minut, a w produkcji kawy naturalnej palonej oraz namiastek kawowych-surowce typu jęczmień lub cykoria ogrzewane są do temperatury 200-250⁰C.

Rodzajami prażenia są:

A)    opiekanie (mamy tu powierzchniowe nagrzanie stosowane przy obróbce mięsa, temperatury 150 – 220 ^o C)

B)     obżarzanie – powierzchniowe silne nagrzanie nasion kakao w celu oddzielenia ciężkich do strawienia łusek (a właściwie niestrawnych)

C)    opalanie – stosuje się je w celu pozbycia się warstwy zewnętrznej (np. przy ziemniakach używa się zwęglania) 

1. Blanszowanie, cel procesu, metody:

Jest ważnym procesem w przygotowaniu warzyw, niekiedy owoców, mięsa i innych surowców.

Głównym zadaniem tego procesu jest inaktywowanie rodzimych enzymów, zawartych
w surowcu, które mogą powodować wiele niekorzystnych zmian barwy, zapachu i smaku podczas przerobu surowca i jego ewentualnego przechowywania.

Blanszowanie powoduje również:

• usuwanie gazów z komórek oraz przestrzeni z międzykomórkowych,

• poprawę struktury żywności,

• straty rozpuszczalnych w wodzie składników.

Proces blanszowania realizowany jest przez szybkie ogrzewanie żywności
w kontrolowanej temperaturze (77-100⁰C), utrzymanie tej temperatury przez ustalony czas, a następnie przeprowadzenie szybkiego oziębiania materiału albo poddaniu go niezwłocznemu dalszemu przetwarzaniu.

• Metody blanszowania: immersyjna,parą wodną,przez ogrzewanie mikrofalowe, ogrzewanie gorącym powietrzem.

Blanszowanie może być:

a)     immersyjne – przez perforowany obracający się bęben w zbiorniku z wodą przechodzi żywność lub jest ona zanurzona w zbiorniku z gorącą wodą. Nie jest to dobry sposób gdyż dochodzi do utraty rozpuszczalnych w wodzie składników żywności (cukry, białka, aminokwasy, witaminy). Dlatego coraz rzadziej się je stosuje.

b)     w parze wodnej – żywność jest na taśmie perforowanej, przesuwa się na niej z pewną prędkością przechodząc przez komorę w której poddaje się ją (żywność) działaniu pary wodnej. Są tu mniejsze straty substancji zawartych w żywności poddanej uprzednio blanszowaniu.

1. Pieczenie, cel procesu, metody:

Jest procesem obróbki cieplnej, w której półprodukty ogrzewane są suchym lub nawilżonym powietrzem o temperaturze 170-250⁰C w czasie od kilkudziesięciu minut do kilku godzin. Pieczenie jest typowe dla piekarstwa, nosi wówczas nazwę wypieku.
Stosowane jest także w innych branżach przemysłu spożywczego np. w produkcji różnych wyrobów ciastkarskich, pieczonego mięsa, wędlin, drobiu, ryb, owoców, warzyw.
W trakcie procesu pieczenia w produkcie zachodzi wiele zmian, nie tylko fizycznych, ale również chemicznych i biochemicznych.

Podczas wypieku ciasta zachodzą następujące procesy fizykochemiczne:
- wytwarzanie składników pokarmowych łatwo przyswajalnych przez organizm,
- zatrzymanie procesów biochemicznych
i utrwalenie wypieku,
- uszlachetnienie smaku przez wytworzenie substancji o niskiej masie cząsteczkowej i połączeń białkowo-cukrowych,
- utrwalenie kształtu i porowatej struktury,
- poprawienie wyglądu zewnętrznego przez uzyskanie substancji barwnych

1. Gotowanie, cel procesu, metody:

Jest to ogrzewanie produktów we wrzącej wodzie lub innym płynie (mleko, wywar), albo
w nasyconej parze wodnej pod normalnym albo zmienionym (zwiększonym lub zmniejszonym) ciśnieniem.
Gotowanie uważane jest za najkorzystniejszy sposób obróbki termicznej pozwalający na uzyskanie produktu o dobrej strawności składników żywności (m. in. skrobi, białek, błonnika) dzięki zmianom fizykochemicznym jakie zachodzą w surowcach pod wpływem dostarczonego ciepła.

Wadą gotowania w dużej ilości płynów są znaczne ubytki masy oraz duże straty składników mineralnych i rozpuszczalnych witamin.

Coraz bardziej popularnym staje się gotowanie na parze, prowadzone zarówno pod normalnym ciśnieniem, jak i zwiększonym ciśnieniem.

1. Smażenie, cel procesu, metody:

Jest to silne ogrzewanie surowca odpowiednio przygotowanego, pod normalnym ciśnieniem, zwykle w gorącym tłuszczu, niekiedy w syropie z sacharozy lub
w mieszaninie sacharozy z syropem skrobiowym.
Smażenie jest procesem obróbki cieplnej żywności prowadzonej w cienkiej średniej lub głębokiej warstwie tłuszczu w temperaturze 130-220⁰C lub metodą beztłuszczową w temperaturze do 260⁰C.

W produkcie smażonym powstają na ogół cenione zmiany takie jak: tworzenie brunatnej, często chrupiącej skórki, które są spowodowane takimi przemianami jak:

- odwodnienie powierzchniowe,
- dekstrynizacja skrobi,
- reakcje Maillarda,
- koagulacja białek,
- karmelizacja cukrów
- i inne.

Czas, który poświęcimy na dokładne usmażenie surowca zależy od:

-         rodzaju żywności, jej kształtu, rozdrobnienia

-         temperatury czynnika grzewczego

-         metod smażenia (stykowa, zanurzeniowa)

Smażenie wykorzystuje się przy: produkcji frytek, produkcji chipsów, produkcji pączków, produkcji konfitur, pewnych wyrobach ciastkarskich.

Podczas smażenia powinniśmy co jakiś czas wymieniać tłuszcz (zakłady produkcyjne) gdyż ulega on starzeniu. 

1. Ogrzewanie mikrofalowe:

Wykorzystuje się tu zjawisko działania fal elektromagnetycznych. Po wstawieniu do kuchenki mikrofalowej produktu dochodzi do oddziaływania zawartej w nim wody oraz fal. Dochodzi do reorientacji dipoli i jonów, czego skutkiem jest pękanie wiązań wodorowych jakie istnieją w wodzie. Ciepło generuje się przez tarcie jakie zachodzi między molekułami.

1. Podstawy procesu dyfuzyjnego:

Dyfuzja – zjawisko wzajemnego przenikania cząsteczek jednej substancji względem cząsteczek drugiej w gazach, cieczach i ciałach stałych.Nosi ona również nazwę przenoszenia molekularnego masy, którego siłą napędową jest różnica potencjałów chemicznych.Dyfuzja przebiega w kierunku od większego do mniejszego stężenia (przy zupełnie przepuszczalnej przegrodzie lub przy braku przegrody), a szybkość dyfuzji jest uwarunkowana przede wszystkim tzw. gradientem stężenia składnika c na drodze x. Na ogół wyższa temperatura sprzyja zjawiskom dyfuzyjnym i w praktyce przemysłowej operacje typu dyfuzyjnego zazwyczaj są pobudzane lub związane integralnie z operacjami termicznym.

Do operacji dyfuzyjnych zalicza się typowe dla technologii żywności operacje, jak:

• ekstrakcję

• suszenie

• destylację

• sorpcję

Wzór (Ficka) na ilość substancji G dyfundującej przez powierzchnię F w czasie dτ przedstawia się następująco:

G= DF $\frac{\text{dc}}{\text{dx}}$dτ

gdzie:
G - ilość substancji dyfundującejw [kg],
D - kinematyczny współczynnik dyfuzji, w [m² /s]
F powierzchnia ekstrakcji w [m²], c- stężenie substancji w [kg/m³],
τ- czas w [s].

-różnica stężeń składnika na drodze o długości x

1. Pojęcie ekstrakcji i metody prowadzenia procesu:

Ekstrakcja - operacja (lub zespół operacji) wydobywania z mieszaniny stałej, płynnej lub gazowej określonego składnika lub grupy składników, za pomocą odpowiedniego rozpuszczalnika, w którym składniki wykazują różną rozpuszczalność.
Oddzielenie ekstrahowanego składnika od rozpuszczalnika odbywa się przez:
- destylację,
- krystalizację,
- ultrafiltrację, - lub inną operację.
Do metod tych należą przykładowo:
maceracja, polegająca na zalaniu rozdrobnionego surowca rozpuszczalnikiem w temp. 15-20°C na określony czas i oddzieleniu ekstraktu od ekstrahowanej substancji, zależnie od temperatury i czasu działania rozpuszczalnika wyróżnia się takie odmiany maceracji, jak:

- digestia (wytrawienie) w temp. 30-40°C,

-infuzja (naparzanie) we wrzącej wodzie,

-dekokcja (wygotowywanie) w temperaturze powyżej 60°C przez dłuższy czas;

-perkolacja (wypieranie), w której rozpuszczalnik przepływa pod wpływem siły ciężkości przez materiał ekstrahowany;
- metoda immersyjna lub dyfuzyjna, gdzie surowiec jest całkowicie zanurzony w rozpuszczalniku będącym w ciągłym przepływie;

- ekstrakcja wielostopniowa, polegająca na kilkakrotnym przemywaniu surowca najpierw ekstraktem, a pod koniec ekstrakcji czystym rozpuszczalnikiem przepływającym w przeciwprądzie.

1. Możliwości wykorzystania procesu ekstrakcji w przemyśle spożywczym:

W technologii żywności, jak dotąd, do ekstrakcji najpowszechniej stosuje się wodę lub selektywne rozpuszczalniki tłuszczowe działające na rozdrobnioną masę stałą o budowie komórkowej. Ekstrakcja znalazła powszechne zastosowanie w takich działach przemysłu spożywczego jak: cukrownictwo, przetwórstwo surowców tłuszczowych, piwowarstwo czy w przemysł koncentratów spożywczych.
Wprowadza się także nowe metody ekstrakcji, wśród których na szczególną uwagę zasługuje:

ekstrakcja płynami nadkrytycznymi.

- Płyny te, nazywane gęstymi gazami lub gęstymi parami, są gazami występującymi w temperaturach i pod ciśnieniami wyższymi od punktu krytycznego, czyli w tzw. obszarze nad krytycznym. Wykazują one cechy pośrednie między cieczami a gazami i charakteryzują się właściwościami bardzo korzystnymi pod względem przydatności do ekstrakcji, jak mała lepkość, duża dyfuzyjność i zdolność do rozpuszczania różnych substancji, duża rozdzielczość itp. Właściwości te można modyfikować przez różnicowanie temperatury i ciśnienia w obszarze nadkrytycznym. Ekstrakcja materiału płynami nadkrytycznymi powoduje, że ekstrakt jest w postaci pary o wysokiej temperaturze i ciśnieniu. Może być więc dalej rozdzielany na składniki przez frakcjonowanie tak jak w wielokrotnej destylacji. Mamy tu więc połączenie ekstrakcji z destylację dlatego ekstrakcję płynami nadkrytycznymi nazywamy destrakcją.

Do destrakcji w technologii spożywczej ma zastosowanie CO₂. Metodą tą ekstrahuje się np. kofeinę z kawy i herbaty, W przemyśle spożywczym tego rodzaju ekstrakcję stosuje się przy wydobywaniu tłuszczu z nasion oleistych. Polega ona na wielokrotnym wymywaniu zmielonych (śrutowanych) nasion rzepaku, soi, słonecznika itp. odpowiednim rozpuszczalnikiem tłuszczowym, np. benzyną.

1. Wymagania w odniesieniu do rozpuszczalników selektywnych

Z uwagi na ekonomię ciepła i sprawność procesu od rozpuszczalnika wymaga się:

- małego ciepła właściwego

- małego ciepła parowania

- dość niskiej temp wrzenia

- wybiórczości w rozpuszczaniu

- małej zapalności

- małej toksyczności

- możliwie bezwonnych

- bierności chemicznej

Bardzo dobrymi właściwościami cechuje się eter dietylowy. Do ekstrakcji tłuszczów: heksan, benzen.

1. Możliwości zastosowania adsorpcji w przemyśle spożywczym:

Adsorpcja jest to proces polegający na pochłanianiu gazów lub par z mieszanin gazowych za pomocą ciał stałych, zwanych adsorbentami. Charakterystyczną cechą adsorpcji jest selektywność i odwracalność. Dzięki temu można w wyniku procesu adsorpcji wydzielić jeden lub kilka składników z mieszaniny gazowej, a następnie, stwarzając odpowiednie warunki prowadzić proces odwrotny, tzw. desorpcję, a więc oddzielić od adsorbenta składniki przez niego pochłonięte w procesie adsorpcji.

W przemyśle spożywczym stosuje się jako adsorbent najczęściej węgiel aktywny. Adsorpcja ma praktyczne wykorzystanie w wielu operacjach w technologii produkcji żywności. Jako przykład można tu podać:

• adsorbowanie na powierzchni cieczy substancji obniżających napięcie powierzchniowe, substancje te nazywane powierzchniowo czynnymi albo kapilarnie aktywnymi wykorzystuje się w procesie mycia, w wytwarzaniu i stabilizacji różnych układów dyspersyjnych typu emulsji, pian itp.;

• wymiana jonów adsorbentu z jonami znajdującymi się w roztworze, która znalazła zastosowanie m.in. w odkwaszaniu żywności, usuwaniu soli mineralnych z mleka i z serwatki przy produkcji odżywek dla niemowląt i dzieci, otrzymywaniu laktozy itp.;

• adhezja, polegająca na łączeniu i zlepianiu się pod wpływem różnych sił powierzchniowych warstw stykających się z sobą faz stałych i ciekłych, zjawisko to wykorzystywane jest np. przy aglomerowaniu substancji sproszkowanych,

• chłoniecie rozpuszczalnika i pęcznienie ciał, np. chłonięcie wody przez ziarenka skrobi przy jej kleikowaniu, czy przez ziarna zbóż podczas kiełkowania związanego np. z otrzymaniem słodu.

1. Możliwości zastosowania absorpcji w przemyśle spożywczym:

Proces absorpcji polega na rozpuszczeniu jednego lub kilku składników mieszaniny gazowej w cieczy podczas ich bezpośredniego zetknięcia się.Jest on prowadzony w celu oczyszczenia mieszaniny gazów przez wydzielenie składnika gazowego stanowiącego składnik zanieczyszczający, lub w celu wydzielenia z niej składników cennych.

Spośród różnych typów absorpcji największe zastosowanie w technologii żywności ma pochłanianie gazu przez ośrodek ciekły.W przemyśle urządzenia służące do absorpcji nazywa się absorberami. Gaz przepuszcza się tu albo :

• nad powierzchnią cieczy,

• doprowadza od dołu przewodem z drobnymi otworkami (barbotaż),

• miesza się rozpyloną ciecz z gazem w odpowiedniej wieży.

W przemyśle spożywczym absorpcję gazów stosuje się w kilku ważniejszych przypadkach.

• W siarkowaniu (sulfitacji) win,

• Konserwowanie moszczów owocowych za pomocą SO₂,

• Produkcja win szampańskich oraz różnych napojów gazowanych

• W cukrownictwie (saturacja soków cukrowniczych).

Absorpcja odgrywa również ważną wolę w napowietrzaniu podłoża w hodowli tlenowych drobnoustrojów.