Пищевые технологии: сущность и развитие¶

Пищевые технологии — это совокупность научных и инженерных методов, процессов и оборудования, используемых для переработки сырья растительного, животного, микробиологического и минерального происхождения в продукты питания, а также для их хранения, упаковки и контроля качества. Данная область знаний охватывает как традиционные способы приготовления пищи (варка, жарка, ферментация), так и современные промышленные методы (экструзия, стерилизация, сублимационная сушка, молекулярная гастрономия). Целью пищевых технологий является обеспечение населения безопасными, питательными и вкусными продуктами с заданными сроками годности и потребительскими свойствами.

¶История развития

¶Древние и традиционные технологии

Истоки пищевых технологий восходят к эпохе неолита (около 10 тыс. лет до н. э.), когда человек начал осваивать земледелие и скотоводство. Первыми технологическими процессами стали сушка на солнце, копчение, соление и квашение — методы, позволявшие сохранять продукты впрок. В Древнем Египте около 4 тыс. лет до н. э. начали выпекать хлеб из дрожжевого теста, а в Месопотамии — варить пиво. В Древнем Риме появились первые консервы: рыбу и мясо заливали маслом или уксусом и хранили в глиняных сосудах.

¶Промышленная революция (XVIII–XIX века)

Ключевым этапом стало изобретение в 1795 году французским кондитером Николя Аппером метода консервирования в герметично закупоренных стеклянных банках с последующей тепловой обработкой. В 1810 году англичанин Питер Дюран запатентовал жестяные банки, что положило начало промышленному консервированию. В 1856 году Луи Пастер разработал пастеризацию — метод уничтожения микроорганизмов нагреванием до 60–100 °C, что позволило значительно продлить срок хранения молока, вина и пива. В 1860-х годах были созданы первые механические холодильные установки, а в 1876 году — первый коммерческий рефрижераторный вагон для перевозки мяса.

¶XX век: индустриализация и наука

В первой половине XX века пищевые технологии стали наукоёмкой отраслью. В 1912 году был открыт процесс сублимационной сушки (лиофилизации), который в 1930-х годах начали применять для производства растворимого кофе. В 1920-х годах появились первые заводы по производству маргарина (гидрогенизация растительных масел). В 1940-х годах в СССР и США были разработаны технологии сухого молока и яичного порошка для нужд армии. После Второй мировой войны началось массовое внедрение пищевых добавок (консервантов, красителей, ароматизаторов) и синтетических витаминов. В 1960-х годах в Японии была создана технология производства глутамата натрия — усилителя вкуса, ставшего одним из самых распространённых пищевых ингредиентов.

¶Современный этап (конец XX — начало XXI века)

С 1980-х годов активно развиваются биотехнологические методы: использование ферментов и микроорганизмов для получения сыров, йогуртов, соевого соуса, а также для синтеза аминокислот и органических кислот. В 1990-х годах появились генетически модифицированные организмы (ГМО), используемые в сельском хозяйстве и пищевой промышленности (например, устойчивая к гербицидам соя, кукуруза с повышенным содержанием лизина). В 2000-х годах началось внедрение нанотехнологий: создание наноэмульсий для улучшения усвояемости витаминов, наносенсоров для контроля свежести продуктов. В 2010-х годах в ряде стран (США, Нидерланды, Израиль) были разработаны технологии культивированного мяса — выращивания мышечной ткани животных из клеток в биореакторах.

¶Классификация пищевых технологий

¶По типу воздействия на сырьё

Механические — измельчение, сепарирование, прессование, экструзия, гомогенизация.
Тепловые — пастеризация, стерилизация, варка, жарка, запекание, сушка, выпаривание.
Холодильные — охлаждение, замораживание, шоковая заморозка.
Химические — ферментация (брожение, квашение), маринование, соление, копчение, гидролиз, гидрогенизация.
Биотехнологические — использование культур микроорганизмов, ферментов, генетическая модификация.
Физические — обработка ультразвуком, высоким давлением, электрическими полями, ионизирующим излучением.

¶По этапам производства

Первичная переработка — очистка, мойка, сортировка, разделка туш, обмолот зерна.
Вторичная переработка — получение полуфабрикатов (мука, крупа, масло, сахар, концентраты соков).
Готовая продукция — выпечка хлеба, производство колбас, консервов, напитков, кондитерских изделий.
Упаковка и хранение — вакуумная упаковка, модифицированная газовая среда, асептическая упаковка.

¶Основные процессы и оборудование

¶Тепловая обработка

Пастеризация — нагрев до 60–100 °C в течение 15–30 минут (для молока, соков, пива). Уничтожает вегетативные формы бактерий, но не споры.
Стерилизация — нагрев выше 100 °C (обычно 120–140 °C) под давлением в автоклавах. Обеспечивает полное уничтожение микроорганизмов и их спор. Применяется для консервов, детского питания.
Сублимационная сушка (лиофилизация) — замораживание продукта с последующим удалением льда в вакууме. Сохраняет структуру, вкус и питательные вещества. Используется для кофе, супов быстрого приготовления, ягод, космического питания.

¶Холодильная обработка

Охлаждение — снижение температуры до 0–8 °C. Замедляет рост микроорганизмов. Применяется для мяса, рыбы, молочных продуктов.
Замораживание — снижение температуры до –18 °C и ниже. Останавливает биохимические процессы. Шоковая заморозка (до –30 °C за 30–60 минут) позволяет сохранить клеточную структуру продукта.

¶Ферментация

Молочнокислая — производство йогуртов, кефира, сметаны, сыров (с использованием лактобактерий).
Спиртовая — получение этанола (пиво, вино, водка) с помощью дрожжей.
Уксуснокислая — окисление этанола в уксусную кислоту (производство уксуса).
Маслянокислая — применяется при квашении капусты, солении огурцов.

¶Экструзия

Процесс продавливания сырья (обычно зерновых смесей) через формующее отверстие (матрицу) при высокой температуре и давлении. В результате происходит клейстеризация крахмала, денатурация белков, образование пористой структуры. Используется для производства кукурузных палочек, сухих завтраков, макаронных изделий, кормов для животных.

¶Пищевые добавки и ингредиенты

Пищевые технологии активно используют добавки для улучшения вкуса, цвета, текстуры и увеличения срока хранения. Классификация по функциональному назначению включает:

Консерванты — сорбиновая, бензойная, лимонная кислоты, нитриты, сульфиты.
Антиоксиданты — аскорбиновая кислота (витамин C), токоферолы (витамин E), бутилгидроксианизол (BHA).
Эмульгаторы — лецитин, моно- и диглицериды жирных кислот.
Стабилизаторы и загустители — желатин, пектин, агар-агар, каррагинан, ксантановая камедь.
Красители — натуральные (куркумин, бета-каротин, антоцианы) и синтетические (тартразин, азорубин).
Подсластители — сахароза, глюкозо-фруктозный сироп, аспартам, сукралоза, стевиозид.
Усилители вкуса — глутамат натрия (E621), инозинат натрия (E631), гуанилат натрия (E627).

¶Контроль качества и безопасность

Пищевые технологии неразрывно связаны с системами контроля качества, обеспечивающими безопасность продуктов для здоровья потребителя. Основные принципы заложены в системе HACCP (Hazard Analysis and Critical Control Points — Анализ рисков и критические контрольные точки), разработанной в 1960-х годах в США для NASA и внедрённой в пищевой промышленности по всему миру. В Российской Федерации требования к безопасности пищевых продуктов регулируются техническими регламентами Таможенного союза (ТР ТС 021/2011 «О безопасности пищевой продукции», ТР ТС 022/2011 «Пищевая продукция в части её маркировки» и др.).

Ключевые аспекты контроля:

Микробиологический — проверка на наличие патогенных микроорганизмов (сальмонелла, листерия, кишечная палочка) и их токсинов.
Химический — контроль содержания пестицидов, тяжёлых металлов, нитратов, микотоксинов, пищевых добавок.
Физический — выявление посторонних включений (металлическая стружка, стекло, пластик) с помощью металлодетекторов и рентгеновских установок.
Органолептический — оценка внешнего вида, цвета, запаха, вкуса, консистенции.

¶Современные тенденции и инновации

¶«Умная» упаковка

Разработка упаковочных материалов, способных изменять цвет при порче продукта, выделять консерванты, поглощать кислород или этилен. Примеры: индикаторы свежести на основе pH-чувствительных красителей, активные плёнки с наночастицами серебра.

¶3D-печать продуктов питания

Технология послойного нанесения пищевых паст (из овощей, мяса, шоколада, теста) для создания продуктов заданной формы и текстуры. Используется в ресторанах, для персонализированного питания (например, для людей с дисфагией) и в космических программах.

¶Персонализированное питание

Применение генетических тестов и анализа микробиома для разработки индивидуальных диет и продуктов, обогащённых витаминами и пробиотиками. Включает использование нутригеномики и нутригенетики.

¶Альтернативные белки

Растительные аналоги мяса — продукты на основе сои, гороха, пшеницы, грибов (например, бургеры от Beyond Meat и Impossible Foods).
Культивированное мясо — выращенное из клеток животных в биореакторах. В 2023 году в США и Сингапуре были одобрены первые продажи такого мяса.
Насекомые — мука из сверчков, личинок мух, используемая для производства протеиновых батончиков, кормов для животных.

¶Цифровизация и автоматизация

Внедрение систем искусственного интеллекта для контроля качества (анализ изображений продуктов), роботизация линий розлива и упаковки, использование блокчейна для отслеживания цепочек поставок (от фермы до прилавка).

¶Критика и этические аспекты

Развитие пищевых технологий сопровождается критикой со стороны потребителей и общественных организаций. Основные претензии касаются:

Чрезмерного использования пищевых добавок — некоторые синтетические красители и консерванты (например, тартразин, нитриты) связывают с риском аллергических реакций и канцерогенеза.
Генетически модифицированных организмов — хотя научное сообщество в целом признаёт безопасность одобренных ГМО, в ряде стран (включая Россию) действуют ограничения на их выращивание и продажу.
Промышленной переработки и ультра-обработанных продуктов — высокая степень переработки (например, в чипсах, газированных напитках, фастфуде) связывается с ожирением, диабетом и сердечно-сосудистыми заболеваниями.
Экологических последствий — производство упаковки (особенно пластиковой), энергозатраты на заморозку и стерилизацию, выбросы парниковых газов при переработке мяса.

В России с 2020 года действует закон об обязательной маркировке продуктов, содержащих ГМО, а также требования к указанию состава и пищевой ценности на упаковке. Движение за «чистую этикетку» (clean label) стимулирует производителей заменять синтетические добавки натуральными ингредиентами.

¶Источники

Пищевые технологии / под ред. А. А. Покровского. — М.: Пищевая промышленность, 1988.
Технология пищевых производств / В. И. Криштафович, В. А. Панфилов, В. А. Поляков и др. — М.: КолосС, 2005.
Fellows, P. J. Food Processing Technology: Principles and Practice. — 4th ed. — Woodhead Publishing, 2016.
Технический регламент Таможенного союза ТР ТС 021/2011 «О безопасности пищевой продукции».
Современные тенденции развития пищевых технологий / научный журнал «Пищевая промышленность», № 12, 2022.
Исследование рынка альтернативных белков / Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики», 2023.

BFOmetr — база данных и аналитика по компаниям России.

На главную BFOmetr →