Физико-химические основы и общие принципы переработки сельскохозяйственной продукции. Физико-химические основы и общие принципы переработки продукции из растительного сырья

Р.А. Фёдорова 
ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ  
И ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ ПЕРЕРАБОТКИ 
СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ ПРОДУКЦИИ 
Физико-химические основы и общие принципы 
переработки продукции из растительного сырья 
У Ч Е Б Н О Е   П О С О Б И Е 
для обучающихся по направлению подготовки 
35.03.07 Технология производства и переработки 
сельскохозяйственной продукции  
(уровень бакалавриата) 
Санкт-Петербург 
2023

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ 
УНИВЕРСИТЕТ 
___________________________________________________________________ 
Р.А. Фёдорова 
ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ  
И ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ ПЕРЕРАБОТКИ 
СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ ПРОДУКЦИИ 
Физико-химические основы и общие принципы 
переработки продукции из растительного сырья 
У Ч Е Б Н О Е   П О С О Б И Е 
для обучающихся по направлению подготовки 35.03.07 
Технология производства и переработки 
сельскохозяйственной продукции  
(уровень бакалавриата) 
Санкт-Петербург 
2023 

УДК 664(075.8) 
ББК 36.8/.9я7 
        Ф333 
Рецензенты: 
канд. биол. наук, старший научный сотрудник лаборатории микологии 
ВНИИ Защиты растений Титова Ю.А. 
канд. с-х. наук, доцент кафедры почвоведения и агрохимии имени  
Л.Н.лАлександровой СПбГАУ Родичева Т.В. 
Фёдорова Р.А.: Физико-химические основы и общие принципы 
переработки продукции из растительного сырья: учебное 
пособие / 
Р.А. Фёдорова.   СПб.: СПбГАУ, 2023. 154 с.  
Учебное пособие предназначено для изучения лекционного материала и 
практических занятий для студентов, обучающихся   по направлению подготовки 
35.03.07 Технология производства и переработки сельскохозяйственной 
продукции 
Рекомендовано к изданию и публикации на электронном носителе для 
последующего 
размещения 
в 
электронной 
сети 
СПбГАУ 
согласно 
соответствующему 
договору 
Учебно-методическим 
советом 
СПбГАУ, 
протокол  № 5 от 30.05.2023.
© Фёдорова Р.А., 2023 
© ФГБОУ ВО СПбГАУ, 2023

ОГЛАВЛЕНИЕ 
ВВЕДЕНИЕ……………..……………………………….…………………….…….…. 
5 
7 
ГЛАВА 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ПИЩЕ И ПИТАНИИ……………………………. 
1.1. Роль белков в питании человека…………………………………………...……. 
1.1.1    1.1.1. Состав белков……………………………………………………………….... 
1.1.2    1.1.2. Свойства белков…………………………………………..……………….…. 
1.1.3    1.1.3. Биологическая ценность белков……………………………………..…….... 
1.2. Роль углеводов в питании человека.……………………………...………….…. 
1.3. Роль ферментов в обмене веществ.……………………………………..………. 
1.4. Роль жиров в питании человека…………………………………………..…….. 
1.5. Роль витаминов в жизнедеятельность человека………………….…………..... 
   1.5.1. Водорастворимые витамины.………………………………………….…..... 
   1.5.2. Жирорастворимые витамины.………………………………………………. 
1.6. Минеральные вещества в питании человека.………………………………….. 
1.7. Вода в производстве продуктов питания………………………………………. 
10 
11 
12 
13 
14 
18 
20 
22 
23 
26 
28 
32 
Контрольные вопросы к главе 1……………………………………………...…….… 
34 
ГЛАВА 2. КЛАССИФИКАЦИЯ ПИЩЕВЫХ ПРОИЗВОДСТВ, 
ПЕРЕРАБАТЫВАЮЩИХ СЫРЬЁ РАСТИТЕЛЬНОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ…… 
36 
37 
38 
39 
2.1. Нормирование качества пищевых продуктов……………………..…..…......... 
2.2. Факторы, определяющие показатели качества пищевых продуктов......…..… 
2.3. Стандартизация качества продуктов………………………...………………..... 
40 
Контрольные вопросы к главе 2……………………………………………..……….. 
ГЛАВА 3. СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЕ РАСТИТЕЛЬНОЕ СЫРЬЕ  
ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ПРОДУКТОВ……………………………………………..…. 
  3.1. Классификация отраслей производства пищевых продуктов……….……….. 
  3.2. Зерномучное сырье.……………………………………………...………….…... 
   3.2.1. Свойства зерновой массы…………………………………………………… 
   3.2.2. Виды помолов зерна и получение муки……………………………………. 
   3.2.3. Мука как сырье для пищевых производств…………….……………….…. 
   3.2.4. Контроль качества муки.………………………………………………….…. 
3.3. Плоды и овощи как сырье для пищевых производств……….……………….. 
3.4. Пищевые кислоты и регуляторы кислотности………………………....……… 
1.1.1.    3.4.1. Пищевые органические кислоты……………………………………….…… 
41 
41 
42 
44 
50 
52 
56 
58 
60 
61 
 3.5. Характеристика отдельных видов дрожжей и других промышленных 
микроорганизмов………………………………………………….....………….……. 
   3.5.1. Влияние внешних условий на жизнедеятельность дрожжей……….….…. 
68 
71 
Контрольные вопросы к главе 3……………………………………………….…….. 
72 
ГЛАВА 4. ХРАНЕНИЕ СЫРЬЯ И ЕГО ПОДГОТОВКА  
К ПРОИЗВОДСТВУ………………………...………………………………….…..…... 
73 
74 
76 
76 
77 
78 
79 
4.1. Биохимические процессы, происходящие в сырье при хранении….…..…..…. 
4.2. Послеуборочное дозревание.………………………………………….……...…. 
4.3. Прорастание растительного сырья.…………………………………………....... 
4.4. Изменение химического состава растительного сырья при хранении………. 
4.5. Роль микроорганизмов при хранении растительного сырья.…………….……. 
4.6. Самосогревание сырья…………………………………………………….…….. 
80 
Контрольные вопросы к главе 4……………………………………………………... 
ГЛАВА 5. РЕЖИМЫ ХРАНЕНИЯ СЫРЬЯ.………………………...……………....... 
81 
81 
5.1. Хранение зерна……...…………………………………………………..….…..... 
3 

5.2. Хранение картофеля.……………………………………………………..….…... 
5.3. Хранение сахарной свеклы.…………………………………………..……….… 
5.4. Хранение плодов и овощей в холодильнике.…………………………………... 
82 
83 
84 
Контрольные вопросы к главе 5……………………………………………...……… 
85 
ГЛАВА 6. ОСНОВНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА ПРОДУКТОВ 
ИЗ СЫРЬЯ РАСТИТЕЛЬНОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ.………………......……....… 
86 
86 
87 
88 
89 
92 
92 
93 
96 
98 
99 
99 
6.1. Производство макаронных изделий.……………………………………...……. 
  6.1.1. Приготовление теста.………………………………..……………………….. 
  6.1.2. Прессование макаронных изделий.………………………………….....…… 
  6.1.3. Разделка сырых макаронных изделий и их сушка.……………….…….….. 
  6.1.4. Охлаждение и упаковка макаронных изделий.……..………………………. 
  6.2. Производство кваса.………………………………..…………………….…..… 
  6.3. Производство газированных безалкогольных напитков..…..……….…....…. 
  6.4. Производство кондитерских изделий.…………………..…..…………….…... 
  6.4.1. Приготовление шоколада и какао-порошка………………………..……..… 
  6.4.2. Приготовление какао тертого и какао-масла…………………………....…... 
  6.4.3. Получение шоколадной массы.……………………………………..…..…… 
  6.4.4. Формирование шоколадных масс……………………………………….…... 
  6.4.5. Технология получения карамели…………..………………………………... 
6.5. Контроль качества химических разрыхлителей.………………………………. 
6.6. Технология производства сахара.………………………………………………. 
6.7. Использование отходов свеклосахарного производства.……………………… 
6.8. Хлебопекарное производство…………………………………………………… 
  6.8.1. Принципиальная технологическая схема производства хлеба…………….. 
  6.8.2. Приготовление теста.……………………………………………..………….. 
  6.8.3. Приготовление теста из пшеничной муки.………………………………..… 
  6.8.4. Особенности производства теста из ржаной муки……..………………..…. 
  6.8.5. Разделка и расстойка теста.……………………………………..……………. 
  6.8.6. Выпечка хлеба.…………………………………………………..……………. 
  6.8.7. Хранение и транспортировка хлеба…………………………..………….….. 
  6.8.8. Картофельная болезнь хлеба.……………………………...……..………….. 
  6.8.9. Особенности технологии производства ржаного солода……..………….… 
101 
102 
108 
111 
119 
120 
121 
121 
122 
123 
125 
127 
128 
129 
131 
Контрольные вопросы к главе 6.…………………………………………………….. 
133 
ГЛАВА 7. МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КАЧЕСТВА СЫРЬЯ 
ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ПРОДУКТОВ ИЗ РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ...............…. 
134 
134 
136 
138 
140 
145 
148 
150 
7.1. Определение содержания мальтозы методом Бертрана…………....……...…..                                       
7.2. Определение массовой доли клетчатки (целлюлозы) по Крюшнеру  
и Ганеку………………………….……………………………………………………. 
7.3. Фотоэлектроколориметрический метод определения качества лимонной 
кислоты……………………………………………………………………...…………    
7.4. Рефрактометрический метод определения редуцирующих веществ  
в крахмальной патоке…...……………………...…………………...…………….….. 
7.5. Определение качества прессованных дрожжей………………………………... 
7.6. Определение массовой доли жира ускоренным методом.……….…………….. 
7.7. Определение содержания редуцирующих сахаров ферриционидным 
методом……….…………….………………………………………………………… 
Контрольные вопросы к главе 7…….………………………………………………. 
153 
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ…………………………………………………………...… 
154 
4 

ВВЕДЕНИЕ 
Производство продуктов питания базируется на закономерностях 
биологии, физики, химии, микробиологии, реологии пищевых масс и других 
наук, поскольку каждый технологический процесс является совокупностью 
физических, химических и других воздействий на сырье и полуфабрикаты. 
Важнейшая физиологическая роль сельскохозяйственных продуктов 
питания заключается в обеспечении организма человека пищевыми веществами 
и энергией. Они не должны оказывать вредного влияния на организм, т. е. 
должны быть полностью безопасны. Эта задача поставлена в концепции 
здорового питания населения России.  
Качество продуктов из растительного сырья должно быть подтверждено 
системой производственного (технологического) контроля. В течение принятого 
в Технических регламентах сроках хранения изделия не должны изменять 
нормируемые показатели качества. 
Цель данного учебного пособия  обучение студентов современным 
методам определения содержания макро- и микронутриентов в сырье, 
полуфабрикатах и в готовой продукции. 
Перед студентами стоят следующие задачи: 
изучить способы контроля сырья, полуфабрикатов и готовых изделий;
получить сведения о химическом составе исследуемых продуктов;
изучить современные способы определения витаминов, белков и жиров;
изучить методы оценки качества готовой продукции.
Обучение заинтересованных и способных к научным исследованиям
бакалавров и магистров проводится на основе исследовательского метода с 
использованием современных компьютерных программ. Результаты своих 
исследований учащиеся демонстрируют на научных конференциях и публикуют 
свои работы как в университетских сборниках, так и в отраслевых журналах. 
При освоении разделов, имеющих практическое значение, используется 
метод разбора конкретных ситуаций, метод имитации производственных 
ситуаций (деловые игры): вопрос рассматривается с точки зрения оператора, 
технолога и работника лаборатории. 
Оценка деятельности студентов проводится с помощью модульнорейтинговых подходов, что позволяет дополнительно обеспечить мотивацию 
студентов к качеству обучения, систематическому контролю приобретаемых 
5 

знаний и ритмичности самостоятельной работы в течение семестра. Важно, что 
на протяжении всего курса дисциплины уделяется особое внимание 
установлению межпредметных связей, демонстрации возможностей применения 
полученных знаний в практической деятельности. 
При проведении учебно-исследовательских работ студентов активно 
обсуждаются проблемы, связанные с теорией и практикой хлебопечения и 
пивоварения. 
В процессе обучения проводятся совместные с работниками отрасли 
семинары, которые проходят как на базе нашего университета, так и в других 
вузах и фирмах. Для проведения практических работ привлекаются ведущие 
специалисты отрасли с предприятий и зарубежных фирм (мастер-классы). 
Цели освоения дисциплины: изучение классификации основных 
пищевых производств из растительного сырья, а также характеристику сырья 
растительного происхождения.  
Задачи освоения дисциплины: 
- изучение общих сведений о пище и питании;  
- изучение факторов качества пищевых продуктов;  
- изучение основ биотехнологических и биохимических процессов при хранении 
и переработке растительного сырья, сырья животного происхождения 
Перечень планируемых результатов обучения по дисциплине, 
соотнесенных с планируемыми результатами образовательной программы 
Дисциплина «Физико-химические основы и общие принципы переработки 
сельскохозяйственной продукции» участвует в формировании следующих 
компетенций: 
профессиональные компетенции 
ПК-4   способность управлять производством продуктов питания из 
растительного сырья на автоматизированных технологических линиях;  
код и наименование индикатора достижения формируемой компетенции: 
ИД-1ПК-4   реализует технологии переработки продукции растениеводства. 
В результате освоения компетенции ПК-4  обучающийся должен 
знать: технологии производства продукции  растениеводства; 
уметь: использовать технологии производства продукции  растениеводства; 
владеть: реализацией технологии производства продукции растениеводства. 
6 

ГЛАВА 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ПИЩЕ И ПИТАНИИ 
 
 
Питание является важнейшим условием существования человека, а 
производство продуктов питания – одной из сторон человеческой культуры. 
 
Пищевые продукты в организме человека выполняют 3 основные функции: 
 
- снабжают организм материалом для построения его тканей и постоянного 
их обновления; 
 
- снабжают организм энергией, необходимой для жизнедеятельности и 
совершения работы; 
 
- снабжают организм веществами, необходимыми для регулирования 
(осуществления) обмена веществ. 
 
В настоящее время существует наука о питании. Эта наука занимается 
исследованиями закономерностей ассимиляции пищи (обмена веществ) и 
характера питания людей при расстройстве обмена веществ в связи с 
профессиональными особенностями труда, возрастными изменениями и др.  
 
Ткани человека массой примерно 70 кг состоят из 40…45 кг воды, 16…17 
кг белка, 7…10 кг жира, 2,5…3 кг минеральных веществ, 0,5…0,8 кг углеводов. 
Раньше считали, что для полного обеспечения человека питанием надо лишь, 
чтобы в пище в достаточном количестве присутствовали белки, жиры, углеводы 
и некоторое количество минеральных веществ. 
 
Но несмотря на, казалось бы, достаточное содержание в пище основных 
химических компонентов, как выяснилось в последствии, из-за дефектов 
питания погибали люди. Позднее экспериментальным путем русский ученый 
Н.И. Лунин установил, что кроме белков, жиров и углеводов организму для 
обеспечения нормальной жизнедеятельности необходимы дополнительные 
вещества, которые в дальнейшем назвали витаминами, а также выявили 
причины развития авитаминоза. 
 
Установлено, что в клетках любого органа живого организма или растения 
происходят сложные химические превращения питательных веществ в строго 
определённой, заранее запрограммированной последовательности. 
7 

 
Изучением состава и превращений пищевых продуктов, химических 
превращений в клетках органов занимается наука биохимия. 
 
В организме человека пища подвергается сложным изменениям, в 
результате которых она превращается в вещества самого организма, его клеток 
и тканей, т. е. усваивается. Этот процесс называется ассимиляцией. 
Одновременно с созданием клеток и тканей в организме происходит их 
разрушение. Процесс распада веществ, входящих в состав клеток и тканей, 
называется диссимиляцией и происходит с выделением энергии, затрачиваемой 
на все виды работ органов. Оба процесса находятся в тесной взаимосвязи. Их 
совокупность называется обменом веществ. 
 
Обмен веществ бывает основной и дополнительный. Основной обмен 
веществ связан со всеми жизненными, физиологическими процессами, 
протекающими 
в 
организме, 
например, 
дыханием, 
кровообращением, 
пищеварением и т. д. Дополнительные обмен веществ вызывается затратами 
энергии на выполняемую человеком работу, единственным источником энергии 
является пища. 
 
Энергию, поставляемую организму продуктами питания, принято 
выражать в тепловых единицах – килоджоулях (кДж) или килокалориях (ккал). 
Количество энергии, которая может выделиться при усвоении того или иного 
пищевого продукта, называют калорийностью этого продукта. 
 
При полном окислении 1 г жира организм получает 9 ккал (37,7 кДж) 
энергии, 1 г белка – 4 ккал (16,7 кДж), 1 г углеводов – 3,75 ккал (15,7 кДж). Эти 
величины называют калорийностью брутто, которая содержится в продукте и 
выделяется при его сгорании. 
 
Однако питательные вещества организмом усваиваются не полностью, 
поэтому для определения истинной калорийности пищевого продукта 
калорийность брутто необходимо умножить на коэффициент усвояемости 
питательного вещества. Так, коэффициент усвояемости сахара – 1, жира 
животных – 0,85 (за исключением сливочного масла), растительных жиров – 
0,95, белков – 0,85…0,95. 
8 

 
Потребность человека в различных пищевых веществах и энергии зависит 
от пола, возраста и характера трудовой деятельности. Для правильного 
составления рациона питания с учетом характера и интенсивности трудовой 
деятельности специалисты в области гигиены питания подразделяют все 
взрослое население на 4 группы: 
 
- лица, работа которых не связана с затратами физического труда или 
требует незначительных физических усилий. К этой группе относятся также 
лица, труд которых связан с большим нервным напряжением, например, 
работники пультов управления, диспетчеры и т. д.; 
 
- работники механизированных производств и сферы обслуживания, труд 
которых не требует физического напряжения; 
 
- работники производств с частично механизированными процессами 
труда и сферы обслуживания, труд которых связан с незначительным 
физическим напряжением; 
 
- работники полумеханизированных или немеханизированных производств 
средней или большой тяжести. 
 
Кроме того, для определенных контингентов населения установлены 
специальные нормативы. Так, потребность в калориях у мужчин, занятых особо 
тяжелым трудом (землекопы, грузчики, лесорубы и т. п.), составляет 4500 ккал, 
у студентов – 3300 ккал, у студенток – 2800 ккал. 
 
Правильное составление индивидуального рациона питания возможно 
лишь при знании химического состава пищевых продуктов. Все вещества, 
входящие в состав пищевых продуктов, подразделяются на 2 группы: 
 
- группа органических веществ (белки, жиры, углеводы, пищевые кислоты, 
витамины, ферменты и т. д.); 
 
- группа минеральных веществ (вода, микро- и макроэлементы). 
 
 
9