Общая технология отрасли

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации 
Федеральное государственное бюджетное 
образовательное учреждение высшего образования 
«Казанский национальный исследовательский 
технологический университет» 
 
 
 
 
 
 
И. С. Докучаева, В. В. Харьков 
 
 
 
ОБЩАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ОТРАСЛИ 
 
Учебно-методическое пособие 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Казань 
Издательство КНИТУ 
2019 

УДК 664.02(075)
ББК 36.81–5я7

Д63

 
Печатается по решению редакционно-издательского совета  
Казанского национального исследовательского технологического университета 
 
Рецензенты: 
д-р биол. наук, проф. Е. Л. Матвеева 
канд. хим. наук, доц. Г. А. Ивкова 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Д63

Докучаева И. С.
Общая технология отрасли : учебно-методическое
пособие / 

И. С. Докучаева, В. В. Харьков; Минобрнауки России, Казан. нац. исслед. технол. ун-т. – Казань : Изд-во КНИТУ, 2019. – 136 с.

ISBN 978-5-7882-2532-6
 
Рассмотрены основы технологии бродильных производств, сырье, водоподготовка, теория спиртового брожения. Приводятся рекомендации к выполнению курсовой работы по дисциплине «Общая технология отрасли». 
Предназначено для студентов факультета пищевой инженерии, изучающих дисциплину «Общая технология отрасли» в рамках бакалаврской 
подготовки по направлению 19.03.02 «Продукты питания из растительного 
сырья» по профилю «Технология бродильных производств и виноделие». 
Подготовлено на кафедре оборудования пищевых производств. 
 

 
 

ISBN 978-5-7882-2532-6
© Докучаева И. С., Харьков В. В., 2019
© Казанский национальный исследовательский 

технологический университет, 2019

УДК 664.02(075)
ББК 36.81–5я7

СОДЕРЖАНИЕ 
 
Введение ...................................................................................................... 5 
1. Сырье бродильных производств ........................................................... 8 
1.1. Общая характеристика сырья бродильных производств ............. 8 
1.2. Строение зерна ................................................................................ 8 
1.3. Химический состав зерна ............................................................. 10 
1.4. Оценка зернового сырья ............................................................... 12 
1.5. Физические показатели зерновой массы ..................................... 13 
1.6. Процессы, происходящие при хранении зерновых масс ........... 14 
1.7. Способы и режимы хранения зерна ............................................. 15 
1.8. Картофель ...................................................................................... 16 
1.9. Виноград ........................................................................................ 18 
1.10. Меласса ........................................................................................ 19 
1.11. Хмель ............................................................................................ 20 
2. Вода в бродильных производствах ..................................................... 24 
2.1. Характеристика природных вод .................................................. 24 
2.2. Показатели качества воды производственного назначения ...... 25 
2.3. Требования к воде, предъявляемые в различных бродильных 
производствах ....................................................................................... 26 
2.4. Способы водоподготовки ............................................................. 28 
2.5. Очистка сточных вод .................................................................... 32 
3. Основные закономерности размножения и роста культур микроорганизмов ................................................................................................ 37 
3.1. Микроорганизмы, используемые в бродильных производствах .. 37 
3.2. Стадии развития культур микроорганизмов ............................... 38 
3.3. Способы культивирования микроорганизмов ............................ 39 
3.4. Факторы, влияющие на рост и размножение  
микроорганизмов .................................................................................. 41 
3.5. Обмен веществ микроорганизмов ............................................... 44 
3.6. Транспорт веществ в клетку ......................................................... 45 
3.7. Производственная инфекция и способы дезинфекции .............. 48 
4. Спиртовое брожение ............................................................................ 51 
4.1. Характеристика дрожжей, используемых в различных 
бродильных производствах ................................................................. 51 
4.2. Требования к дрожжам в различных отраслях бродильной 
промышленности .................................................................................. 51 
4.3. Строение дрожжевой клетки и ее химический состав ............... 52 
4.4. Метаболизм дрожжей ................................................................... 54 

4.5. Характеристика чистой культуры дрожжей ............................... 55 
4.6. Механизм и химизм спиртового брожения ................................ 55 
4.7. Основные, вторичные и побочные продукты спиртового 
брожения ............................................................................................... 58 
5. Ферменты зерновых культур и микроорганизмов ............................. 61 
5.1. Общая характеристика ферментов и их свойства ...................... 61 
5.2. Классификация ферментов ........................................................... 62 
5.3. Механизм действия ферментов .................................................... 62 
5.4. Факторы, влияющие на ферментативную активность ............... 63 
5.5. Источники ферментов и их сравнительная характеристика ..... 66 
6. Руководство к выполнению курсовой работы ................................... 68 
6.1. Общие положения ......................................................................... 68 
6.2. Структура и содержание курсовой работы ................................. 69 
6.3. Оформление текстовой части ....................................................... 72 
6.3.1. Общие требования к тексту .................................................. 72 
6.3.2. Оформление формул .............................................................. 73 
6.3.3. Оформление таблиц ............................................................... 74 
6.3.4. Оформление рисунков ........................................................... 76 
6.3.5. Оформление списка использованной литературы .............. 78 
6.3.6 Оформление приложений ....................................................... 82 
6.4. Оформление графической части .................................................. 82 
6.4.1. Общие требования к выполнению  
технологических схем ..................................................................... 82 
6.4.2. Компоновка технологических схем ..................................... 83 
6.4.3. Обозначение трубопроводов на технологических  
схемах ................................................................................................ 85 
6.4.4. Выполнение чертежей общего вида ..................................... 86 
6.4.5. Правила заполнения штампов на чертежах и в РПЗ ........... 89 
6.4.6. Правила выполнения спецификаций к чертежам ............... 91 
6.4.7. Оформление иллюстрационного материала ........................ 93 
6.5. Защита курсовой работы .............................................................. 94 
6.5.1. Структура и содержание доклада ......................................... 94 
6.5.2. Процедура защиты курсовой работы ................................... 94 
6.5.3. Оценивание защиты курсовой работы ................................. 95 
Список рекомендуемой литературы ....................................................... 96 
Приложения .............................................................................................. 98 
 

ВВЕДЕНИЕ 
 
Технология бродильных производств изучает методы и процессы переработки различных видов сырья в продукты брожения. Основным и общим процессом для всех бродильных отраслей является 
именно брожение.  
Различают несколько видов брожения, которые определяются 
видом микроорганизма (дрожжи, бактерии, плесневые грибы), осуществляющего процесс: 
 спиртовое; 
 молочнокислое; 
 уксуснокислое; 
 лимоннокислое; 
 и т. д. 
В зависимости от используемого микроорганизма все бродильные производства можно разделить на три группы: 
 производства, основанные на применении дрожжей (получение 
этилового спирта, пива, вина, кваса, выращивание хлебопекарных 
дрожжей). В эту группу входят также производство крепких алкогольных и безалкогольных напитков, так как основным сырьем является 
спирт или полуфабрикаты, содержащие его; 
 производства, основанные на использовании бактерий (получение ацетона, уксуса, молочной кислоты, бутилового спирта и др.); 
 производства, в основе которых лежит использование жизнедеятельности плесневых грибов (получение лимонной кислоты, фумаровой и т. д.). 
Непосредственно к бродильной отрасли относится первая группа производств, две другие – к микробиологической промышленности. 
Далее приведены основные технологические и экономические 
понятия, используемые в курсе. 
Процесс технологический – последовательные и закономерные 
качественные изменения в сырье, полуфабрикатах, изделиях, приводящие к появлению в них новых свойств.  
Операция – механическое воздействие на материал или продукт, 
не изменяющее его физико-химические свойства. 
Машина – механизм (или сочетание механизмов), преобразующий энергию в полезную работу (солодополировочная, сортировочная 
машины, дробилки и т. п.).  

Аппарат – предназначен для проведения процесса (бродильный, 
заторный, фильтрационный и т. п.). 
Схема: 
 технологическая – графическое представление о последовательности технологических операций и процессов; 
 технологическая принципиальная – указание основных технологических процессов, их направления и последовательности (показывают стрелками), а также получаемых продуктов и отходов; 
 аппаратурно-технологическая –  последовательное изображение 
(в виде контура) аппаратов и других видов оборудования, в которых 
осуществляются технологические процессы. 
Технологический:  
 режим – определенное сочетание основных параметров (температуры, давления, времени, реакции среды и др.) технологического 
процесса. Влияет на скорость процесса, выход и качество продукта; 
 регламент – подробное описание правил, способствующих соблюдению технологических режимов.  
Процесс: 
 периодический – загрузка и разгрузка продукта в аппарат осуществляется через определенные промежутки времени, параметры технологического процесса изменяются во времени;  
 непрерывный – загрузка и разгрузка продукта в аппарат осуществляется непрерывно, технологические режимы устойчивы и постоянны, что позволяет получать однородный продукт высокого качества, 
возможна полная механизация и автоматизация процесса; 
 автоматизированный – осуществляется с применением приборов, исключает непосредственное участие человека, позволяет увеличить производительность труда и улучшить качество продукции. 
Производственная мощность – максимальный выпуск заводом 
(цехом, отделением) готовой продукции за определенный промежуток 
времени (год, месяц, сутки). 
Производительность аппарата – максимальное количество выработанного продукта (кг, т, м3) за единицу времени (ч, сут). 
Коэффициент использования оборудования – отношение фактической производительности аппарата к паспортной. 
Выход продукта: 
 теоретический – максимально возможный выход продукта согласно расчету по стехиометрическому уравнению реакции; 
 практический – фактически полученное количество продукта.  

Практический выход всегда меньше теоретического за счет существующих потерь на различных стадиях технологического процесса. 
Себестоимость продукции:  
 полная – это все затраты предприятия в денежной форме, связанные с производством и реализацией продукции; 
 заводская – затраты предприятия, связанные только с производством продукции. 
Себестоимость продукции является одним из основных экономических показателей деятельности промышленного предприятия. 
 
Контрольные вопросы 
1. Какие отрасли пищевой промышленности относятся к бродильным производствам? 
2. В чем особенность бродильных производств? 
3. Приведите принципиальную схему бродильных производств. 
4. Что такое брожение? 
5. Какие виды брожения вы знаете? 
6. Объясните понятия «технологический процесс», «технологический регламент». 
7. В чем заключается различие между процессом и операцией? 
8. В чем заключается различие между машиной и аппаратом? 
9. Нарисуйте принципиальную технологическую схему любого производства по описанию ее технологии. 
10. Объясните понятия «производственная мощность», «производительность аппарата», «коэффициент использования оборудования». 
11. Охарактеризуйте сущность теоретического и практического выхода готового продукта, поясните их различия на конкретном примере. 
 
 

1. СЫРЬЕ БРОДИЛЬНЫХ ПРОИЗВОДСТВ 
 

1.1. Общая характеристика сырья бродильных производств 
 
Основным видом сырья, используемого в бродильных производствах, является растительное. 
Существуют различные классификации сырья: по консистенции, 
преобладанию какого-либо химического вещества, целевому назначению и др. В бродильной отрасли сырье классифицируют в зависимости от преимущественного содержания в нем какого-либо углевода. 
Исходя из этого сырье подразделяется:  
 на крахмалсодержащее – зерновые злаки, картофель; 
 сахаросодержащее – меласса, виноград, сахарная свекла, плоды, 
ягоды; 
 содержащее клетчатку – древесина, сульфитный щелок; 
 специфическое – хмель и другое пряно-ароматическое сырье. 
При производстве спирта используют ячмень, кукурузу, овес, 
просо, рожь, пшеницу, картофель, мелассу, сахарную свеклу, древесину, сульфитный щелок. В виноделии – плоды, ягоды, виноград. В пивоварении – ячмень, хмель. Кроме того, при приготовлении некоторых 
сортов пива используют рис, пшеницу, кукурузу и другие злаки. 
При производстве хлебопекарных дрожжей – мелассу. 
При производстве кваса – рожь. 
В производстве безалкогольных напитков – плоды, ягоды. 
К растительному сырью, используемому в бродильных производствах, предъявляют следующие технико-экономические требования: 
 оно должно ежегодно воспроизводиться в необходимых 
количествах (при непрерывном процессе); 
 быть доступным и дешевым; 
 сырье должно содержать значительное количество основного 
компонента (например, углеводов); 
 в случае необходимости должно хорошо выдерживать хранение. 
 

1.2. Строение зерна 
 
Все зерновые культуры различаются по строению, но тем не менее содержат одинаковые анатомические части. Строение зерна рассмотрим на примере ячменя (рис. 1.1). 

Зерно покрыто плотной мякинной оболочкой (7). Мякинная оболочка выполняет 
защитную функцию – предохраняет зерно от 
повреждения и высыхания. Она состоит из 
двух частей: брюшной и спинной. Спинная 
оболочка переходит в ость (6) и отбивается 
при молотьбе. Под мякинной находятся плодовая и семенная (8) оболочки. Семенная 
оболочка полупроницаема: пропускает воду, 
но задерживает растворенные в ней вещества 
и микроорганизмы. Оболочки состоят из веществ, которые нерастворимы в воде и трудно разрушаются механическим или химическим путем. Это целлюлоза и гемицеллюлоза, которые пропитаны минеральными веществами. 
У некоторых зерновых культур мякинная оболочка удаляется при молотьбе. Такие 
культуры называются голозерными. К ним 
относятся рожь, пшеница, кукуруза. Зерновые культуры, у которых мякинная оболочка 
срослась с зерном и не отделяется при обмолоте, называются пленчатыми (ячмень, овес, 
просо, рис). Технологическое применение 
оболочки находят в производстве пива при фильтрации затора, где они 
являются основой фильтрующего слоя. 
Прилегающий к семенной оболочке слой называется алейроновым (10). Он состоит из прямоугольных толстостенных клеток. Содержит белки и жиры. В период проращивания в этом слое образуется 
большая часть гидролитических ферментов. 
Внутренняя часть зерна, или мучнистое ядро, носит название эндосперм (9). Является кладовой питательных веществ. Состоит из 
крупных клеток с находящимися в них зернами крахмала (11). Промежутки между ними заполнены белком и гемицеллюлозой. Эндосперм 
составляет основную часть экстракта. Между содержащими крахмал 
тканями эндосперма и зародышем находится толстый слой пустых, 
сдавленных клеток – слой растворенного эндосперма (12). Содержимое этих клеток было использовано зародышем на стадии созревания 
зерна. Чем лучше зерно развито, тем толще этот слой. 

Рис. 1.1. Строение 

зерна ячменя

В нижней части зерна расположен зародыш (5). Это живая часть 
зерна. Содержит белки, жиры, витамины, ферменты. В нем имеются 
элементы будущих органов растения: зародышевый листок и корешок 
(1, 2, 3). Зародышевый листок – зачаток стеблей. Из зародышевого корешка формируется корневая система. Часть зародыша, прилегающая 
к эндосперму, называется щитком (4). Его основная функция – передача питательных веществ от эндосперма к зародышу. 
 

1.3. Химический состав зерна 
 
Химический состав злаков зависит от сорта, почвенноклиматических условий, используемых удобрений, условий выращивания и не является постоянным для данной культуры.  
Важная составная часть зерна – вода. Зерно злаков в среднем содержит 14–15 % воды и 85–86 % сухих веществ. Сухие вещества представлены углеводами, белками, жирами, минеральными веществами. 
К углеводам относятся крахмал, целлюлоза, гемицеллюлозы, 
пектиновые и гумми-вещества, растворимые сахара. 
Основная масса углеводов приходится на крахмал. Он содержится в эндосперме и алейроновом слое. Крахмальные зерна на 97 % 
состоят из чистого крахмала (С6Н10О5)n и 3 % примесей – минеральных 
веществ, остатков фосфорной кислоты, белков. Чистый крахмал представлен двумя полисахаридами: амилозой и амилопектином. Содержание крахмала (в %) составляет: в пшенице – 60–65; ржи – 60–73; ячмене – 55–65; овсе – около 50; просе – около 60; рисе – 75–80. 
Целлюлоза (клетчатка) – полисахарид. Входит в состав оболочек и клеточных стенок. В воде нерастворима. Стойка к действию 
ферментов. При проращивании зерна не изменяется, при затирании 
полностью переходит в дробину. Голозерные культуры содержат целлюлозы 2–3 %, пленчатые – 6–14 %. 
Гемицеллюлозы и гумми-вещества – высокомолекулярные полисахариды, содержатся в основном в периферийных частях зерна, ближе к оболочкам. Состоят из гексозанов (глюканы, галактаны, маннаны) и пентозанов (арабана, ксилана). Мономерами их являются глюкоза, галактоза, манноза, арабиноза и ксилоза. Дрожжами сбраживается 
только глюкоза и манноза. Гемицеллюлозы в воде нерастворимы, 
но растворяются в разбавленных щелочах. Гумми-вещества не отличаются от гемицеллюлоз по строению, но имеют меньшую молекулярную массу. Поэтому растворяются в горячей воде и дают вязкие рас