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. ис-
след. 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 процес-
сы переработки различных видов сырья в продукты брожения. Основ-
ным и общим процессом для всех бродильных отраслей является 
именно брожение.  
Различают несколько видов брожения, которые определяются 
видом микроорганизма (дрожжи, бактерии, плесневые грибы), осуще-
ствляющего процесс: 
 спиртовое; 
 молочнокислое; 
 уксуснокислое; 
 лимоннокислое; 
 и т. д. 
В зависимости от используемого микроорганизма все бродиль-
ные 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 алкоголь-
ных и безалкогольных напитков, так как основным сырьем является 
спирт или полуфабрикаты, содержащие его; 
 производства, основанные на использовании бактерий (получе-
ние ацетона, уксуса, молочной кислоты, бутилового спирта и др.); 
 производства, в основе которых лежит использование жизнедея-
тельности плесневых грибов (получение лимонной кислоты, фумаро-
вой и т. д.). 
Непосредственно к бродильной отрасли относится первая груп-
па 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, приво-
дящие к появлению в них новых свойств.  
Операция – механическое воздействие на материал или продукт, 
не изменяющее его физико-химические свойства. 
Машина – механизм (или сочетание механизмов), преобразую-
щий 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 последователь-
ности технологических операций и процессов; 
 технологическая принципиальная – указание основных техноло-
гических процессов, их направления и последовательности (показы-
вают 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 (темпе-
ратуры, давления, времени, реакции среды и др.) технологического 
процесса. Влияет на скорость процесса, выход и качество продукта; 
 регламент – подробное описание правил, способствующих со-
блюдению технологических режимов.  
Процесс: 
 периодический – загрузка и разгрузка продукта в аппарат осуще-
ствляется через определенные промежутки времени, параметры тех-
нологического процесса изменяются во времени;  
 непрерывный – загрузка и разгрузка продукта в аппарат осуще-
ствляется непрерывно, технологические режимы устойчивы и посто-
янны, что позволяет получать однородный продукт высокого качества, 
возможна полная механизация и автоматизация процесса; 
 автоматизированный – осуществляется с применением прибо-
ров, исключает непосредственное участие человека, позволяет увели-
чить 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 вы-
работанного продукта (кг, т, м3) за единицу времени (ч, сут). 
Коэффициент использования оборудования – отношение факти-
ческой производительности аппарата к паспортной. 
Выход продукта: 
 теоретический – максимально возможный выход продукта со-
гласно расчету по стехиометрическому уравнению реакции; 
 практический – фактически полученное количество продукта.  

Практический выход всегда меньше теоретического за счет су-
ществующих 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 производ-
ствах, является растительное. 
Существуют различные классификации сырья: по консистенции, 
преобладанию какого-либо химического вещества, целевому назначе-
нию и др. В бродильной отрасли сырье классифицируют в зависимо-
сти 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, древеси-
ну, сульфитный щелок. В виноделии – плоды, ягоды, виноград. В пи-
воварении – 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 производст-
вах, 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 ме-
нее содержат одинаковые анатомические части. Строение зерна рас-
смотрим на примере ячменя (рис. 1.1). 

Зерно покрыто плотной мякинной обо-
лочкой (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 пло-
довая и семенная (8) оболочки. Семенная 
оболочка полупроницаема: пропускает воду, 
но задерживает растворенные в ней вещества 
и микроорганизмы. Оболочки состоят из ве-
ществ, которые нерастворимы в воде и трудно 
разрушаются механическим или химическим 
путем. Это целлюлоза и гемицеллю-
лоза, 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, почвенно-
климатических 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 содер-
жится 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 пред-
ставлен двумя полисахаридами: амилозой и амилопектином. Содержа-
ние крахмала (в %) составляет: в пшенице – 60–65; ржи – 60–73; ячме-
не – 55–65; овсе – около 50; просе – около 60; рисе – 75–80. 
Целлюлоза (клетчатка) – полисахарид. Входит в состав оболо-
чек и клеточных стенок. В воде нерастворима. Стойка к действию 
ферментов. При проращивании зерна не изменяется, при затирании 
полностью переходит в дробину. Голозерные культуры содержат цел-
люлозы 2–3 %, пленчатые – 6–14 %. 
Гемицеллюлозы и гумми-вещества – высокомолекулярные поли-
сахариды, содержатся в основном в периферийных частях зерна, бли-
же к оболочкам. Состоят из гексозанов (глюканы, галактаны, манна-
ны) и пентозанов (арабана, ксилана). Мономерами их являются глюко-
за, галактоза, манноза, арабиноза и ксилоза. Дрожжами сбраживается 
только глюкоза и манноза. Гемицеллюлозы в воде нерастворимы, 
но растворяются в разбавленных щелочах. Гумми-вещества не отли-
чаются от гемицеллюлоз по строению, но имеют меньшую молекуляр-
ную массу. Поэтому растворяются в горячей воде и дают вязкие рас-

творы. Меньше всего гемицеллюлоз содержится в рисе и просе (2 %), 
больше всего – в овсе (13 %). В остальных зерновых культурах – 7–
11 %. 
Слизи содержатся в зернах некоторых злаков. Это полисахари-
ды, в большинстве случаев растворимы в воде. Состоят в основном из 
пентозанов. Больше всего содержатся во ржи (до 3 %). 
Левулезаны – полисахариды, которые состоят из остатков фрук-
тозы. Содержатся в зернах ржи, пшеницы, овса в количестве 2–3 %. 
Пектиновые вещества – входят в состав клеточных стенок. Со-
держание их составляет 1–2 %. При гидролизе дают галактуроновую 
кислоту и метиловый спирт. 
В зерне злаков (преимущественно в зародыше) содержатся так-
же свободные сахара в количестве от 2 до 5 %. Преобладает сахароза. 
Кроме того, содержатся фруктоза, рафиноза, глюкоза. Сахара исполь-
зуются зародышем в качестве питательных веществ. 
Азотистые вещества подразделяются на белковый и небелковый 
азот. Белковый азот входит в состав белков и полипептидов. Существует 
зависимость: чем больше белка в зерне, тем меньше крахмала. 
Количество белка в зерновых составляет от 7 до 20 %. Больше всего 
белка в пшенице, меньше всего – в кукурузе и рисе (7–9 %). Белковые 
вещества сосредоточены в зародыше, эндосперме и алейроновом 
слое. Это резервные белки, ферменты. Белки делятся на простые и 
сложные. 
Простые белки: 
 альбумины растворимы в воде; 
 глобулины растворимы в солях; 
 проламины растворимы в спирте; 
 глютелины растворимы в щелочах. 
Сложные белки – протеиды – наряду с белковой частью имеют 
небелковую группу. 
Небелковый азот – аминный (представлен аминокислотами); 
аммиачный (солями органических кислот); минеральный (солями 
азотной кислоты); амидный (представлен амидами). Аминокислоты и 
другие формы небелкового азота являются питанием для дрожжей. 
Суммарное содержание всех форм азота представляет собой общий 
азот. Азотистые вещества, которые при водной экстракции зерна 
переходят в раствор, называют растворимым азотом. 

Жиры содержатся в основном в зародыше и алейроновом слое. 
Используются зародышем как питательные вещества. Больше всего 
жира в овсе и кукурузе (до 5 %). В остальных зерновых культурах – 2–
3 %. Жир отрицательно влияет на сохранность зерна (прогоркает) и 
пеностойкость пива. Поэтому в пивоварении используют только обез-
жиренную кукурузу. 
Минеральные вещества содержатся от 1,5 до 6 %. Меньше всего – 
во ржи. Больше всего – в рисе. В основном это фосфаты. 
Витамины играют роль в поддержании жизненных процессов 
роста, брожения, в образовании ферментов. Содержатся в алейроно-
вом слое и зародыше. Это витамины группы В, РР, биотин. 
В зерне содержатся также ферменты, но их мало и находятся 
они в связанном состоянии. 
 

1.4. Оценка зернового сырья 
 
Качество зерновых культур оценивают по показателям общего 
и специального (технологического) значения. Общие показатели – 
влажность, засоренность, зараженность.  
Влажность – важнейший показатель, с увеличением которого 
снижается содержание сухих веществ в сырье, зерно плохо хранится, 
плесневеет, теряет всхожесть. По влажности зерно подразделяют на 
четыре состояния: 
 сухое – до 14 %;  
 средней сухости – 14,5–15,5 %; 
 влажное – 15,5–17,0 %; 
 сырое – более 17 %. 
Влага, которая находится в зерне, бывает свободной (которая пе-
ремещается из клетки в клетку и участвует в биохимических процес-
сах) и связанной (связана с белками, крахмалом, она не перемещается 
из клетки в клетку и не участвует в биохимических процессах). С по-
вышением влажности появляется свободная влага, которая активизи-
рует гидролитические и дыхательные ферменты, происходит распад 
сухих веществ зерна.  
Влажность зерна, при которой появляется свободная влага, на-
зывается критической. Она находится в пределах 14,5–15,5 %. Для 
нормального процесса хранения зерно должно иметь влажность мень-
ше критической.