|
Реферат: Архитектура квантовых компьютеров (Технология)
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
МОСКОВСКИЙ ИНЖЕНЕРНО ФИЗИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ
(ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)
|[pic] | |
| |Факультет КИБЕРНЕТИКИ |
| |Кафедра «Компьютерные системы и технологии» |
РЕФЕРАТ
по курсу:
Архитектура ВС
на тему:
Архитектура квантовых компьютеров.
Студент группы К9-122 Островский А.В.
Москва 2001
Содержание
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1: История появления теории квантовых компьютеров:
1. Рождение квантовой физики;
2. Появление теории квантовых компьютеров;
3. Квантовая физика и квантовая информатика;
ГЛАВА 2: Принципы и понятия, положенные в основу работы
квантовых компьютеров:
1. Единицы квантовой информации. Кубит;
2. Единицы квантовой информации. Квантовый регистр;
3. Квантовая коррекция ошибок в квантовом компьютере;
ГЛАВА 3: Архитектура квантовых копьютеров:
1. Принципиальная схема квантового компьютера;
2. Общие требования к элементной базе квантового компьютера;
3. Основные направления в развитии элементной базы квантовых
компьютеров:
1. Квантовые компьютере на основе ионов, захваченных ионными
ловушками;
2. Квантовые компьютеры на основе молекул органических
жидкостей с косвенным скалярным взаимодействием между ними
и методов ядерного магнитного резонанса (ЯМР) для
управления кубитами;
3. Квантовые компьютеры на основе зарядовых состояний
куперовских пар;
4. Твердотельные ЯМР квантовые компьютеры;
ГЛАВА 4: Перспективы развития квантовых компьютеров:
1. Нерешенные проблемы на пути построения квантовых компьютеров;
2. Квантовая связь и криптография;
3. Будущее квантовых компьютеров;
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
ВВЕДЕНИЕ
Элементная база современных информационных систем построена на лампах,
транзисторах, лазерах, фотоэлементах, являющихся классическими, в том
смысле, что их внешние параметры (токи, напряжение, излучение) являются
классическими величинами. С этими величинами связываются информационные
символы, что позволяет отображать информационные процессы на физические
системы. Аналогично, информационные символы можно связать с дискретными
состояниями квантовых систем, подчиняющихся уравнению Шредингера, а с их
управляемой извне квантовой эволюцией связать информационный
(вычислительный) процесс. Такое отображение превращает квантовую систему
(частицу) в квантовый прибор. Совокупность квантовых приборов, используемых
для построения квантовых информационных систем, можно назвать квантовой
элементной базой.
ГЛАВА 1. История появления теории квантовых компьютеров
1. Рождение квантовой физики.
В канун XX века 14 декабря 1900 года немецкий физик и будущий
нобелевский лауреат Макс Планк доложил на заседании Берлинского физического
общества о фундаментальном открытии квантовых свойств теплового излучения.
Этот день считается днем рождения квантовой теории. В физике родилось
понятие кванта энергии и среди других фундаментальных постоянных поля
вилась постоянная Планка h = 1,38062*10-23Дж/К.
В 1925 году В.Гайзенберг предложил матричный вариант квантовой
механики, а в 1926 году Э.Шредингер сформулировал свое знаменитое волновое
уравнение для описания движения электрона во внешнем поле. В это же время
Э.Ферми и П.Дирак получили квантово-статистическое распределение для
электронного газа, учитывающее при заполнении отдельных квантовых состояний
квантовый принцип, сформулированный тогда же В.Паули. Анализ
квантовомеханической задачи о движении электрона во внешнем периодическом
поле, создаваемом атомными остатками в кристаллической решетке, выполненный
Ф.Блохом в 1928 году, показал, что электронный энергетический спектр в
кристаллическом твердом теле имеет зонную структуру. Это привело к
существенным изменениям наших представлений о Природе вообще и о твердом
теле, в частности.
2. Появление теории квантовых компьютеров.
Кардинально новой оказалась идея о квантовых вычислениях, впервые
высказанная советским математиком Ю.И.Маниным в 1980 году, и которая стала
активно обсуждаться лишь после опубликования в 1982 году статьи
американского физика-теоретика нобелевского лауреата Р.Фейнмана. Он обратил
внимание на способность изолированной квантовой системы из L двухуровневых
квантовых элементов находиться в когерентной суперпозиции из 2L булевых
состояний, характеризующейся 2L комплексными числами и увеличенной до 2L
размерностью соответствующего гильбертова пространства. Ясно, что для
описания такого квантового состояния в классическом вычислительном
устройстве потребовалось бы задать 2L комплексных чисел, то есть,
понадобились бы экспоненциально большие вычислительные ресурсы. Отсюда был
сделан обратный вывод о том, что эффективное численное моделирование
квантовых систем, содержащих до сотни двухуровневых элементов, практически
недоступно классическим компьютерам, но может эффективно осуществляться
путем выполнения логических операций на квантовых системах, которые
действуют на суперпозиции многих квантовых состояний.
Поскольку законы квантовой физики на микроскопическом уровне являются
линейными и обратимыми, то и соответствующие квантовые логические
устройства оказываются также логически и термодинамически обратимыми, а
квантовые вычислительные операции представляются унитарными операторами
(или матрицами 2L + 2L) в 2L-мерном гильбертовом пространстве. Квантовые
вентили аналогичны соответствующим обратимым классическим вентилям, но в
отличие от классических они способны совершать унитарные операции над
суперпозициями состояний. Выполнение унитарных логических операций
предполагается осуществлять с помощью соответствующих внешних воздействий,
которыми управляют классические компьютеры.
3. Квантовая физика и квантовая информатика
Возможность построения квантовых компьютеров и систем связи
подтверждается современными теоретическими и экспериментальными
исследованиями. Новая техника XXI в. рождается путем синтеза новых идей в
математике, физике, информатике, технологии. Взаимодействие фундаментальных
отраслей науки и технологии, рождающее новую технику, показано в таблице 3.
Важно подчеркнуть, что в процессе решения задач квантовой информатики
происходит развитие и углубление понимания основ квантовой физики,
подвергаются новому анализу и экспериментальной проверке основные ее
проблемы - локальности (причинности), скрытых параметров, реальности,
неопределенности, дополнительности, измерений, коллапса волновой функции.
ГЛАВА 2: Принципы, положенные в основу работы квантовых компьютеров
2.1 Единицы квантовой информации. Кубит.
Любая классическая двухуровневая система, как и квантовая, имеет
основное |0? и не основное |1? базисные состояния. Примером классической
двухуровневой системы является известный в микроэлектронике инвертор,
осуществляющий операцию НЕ. В зависимости от того заняты ли эти состояния с
вероятностями P(0) = 1, P(1) = 0 или P(0) = 0, P(1) = 1, мы имеем булевые
логические состояния "0" или "1".
В квантовом случае возникает намного более богатая ситуация. Волновая
функция квантовых состояний двухуровневой системы - квантового бита,
получившего в дальнейшем название кубита (quantum bit или qubit), может
представлять собой суперпозицию базисных состояний (вектор состояния)
следующего вида |?? = ?|0? + ?|1?, где ?,? - комплексные амплитуды
состояний, при этом |?|2 + |?|2 = 1. Помимо вероятностей P(0) = |?|2 и P(1)
= |?|2, заполнения базисных состояний |0? и |1?, состояние кубита
характеризуется когерентными или интерференционными слагаемыми в
вероятности состояния |??, определяемых произведениями комплексных амплитуд
??* и ?*?. Состояние квантового бита в отличие от классического может
изменяться не только путем изменения вероятностей P(0) и P(1), но и более
тонко путем изменения амплитуд состояний ? и ?, что соответствует поворотам
вектора состояния |?? в так называемом гильбертовом двухмерном пространстве
состояний. В этом и состоит принципиальное различие классического и
квантового бита.
Двум значениям кубита могут соответствовать, например, основное и
возбужденное состояния атома, направления вверх и вниз спина атомного ядра,
направление тока в сверхпроводящем кольце, два возможных положения
электрона в полупроводнике, различающихся поляризацией фотона или фазой
сверхпроводника. Квантовая система может быть макроскопической
(сверхпроводники, сверхтекучие жидкости, бозе-газ), отдельной атомной
частицей или колебательной модой:
Простейшим случаем двухуровневой квантовой системы является спин ядра
атома или электрона I = Ѕ в постоянном внешнем поле B0: два уровня энергии
и состояния соответствуют проекциям спина на направление B0 (рис. 1).
Рис. 1. Состояния спина Iz = ±Ѕ - и его уровни энергии E0,1 = ±?iB0/2
во внешнем поле B0 представляют логические состояния кубита |0> и |1>
Два оптических уровня энергии и состояния электрона в ионе также могут
быть выбраны в качестве двух состояний кубита (рис. 2).
Рис. 2. Состояния иона Са+, соответствующие уровням энергии 2S1/2
(основной) и 2D5/2 (метастабильный) выбраны за логические |0> и |1>. Числа
у стрелок показывают длину волны лазера, вызывающего переход, и время жизни
иона на соответствующем уровне
2.2 Единицы квантовой информации. Квантовый регистр.
Квантовый регистр устроен почти так же, как и классический. Это
цепочка квантовых битов, над которыми можно проводить одно- и двухбитовые
логические операции (подобно применению операций НЕ, 2И-НЕ и т.п. в
классическом регистре).
Рис. 3. Квантовый регистр - цепочка квантовых битов. Одно- или
двухкубитовые квантовые вентили (NOT 1/2, NOT, CNOT и др.) осуществляют
логические операции над кубитами или парами кубитов.
К базовым состояниям квантового регистра, образованного L кубитами,
относятся, так же как и в классическом, все возможные последовательности
нулей и единиц длиной L. Всего может быть 2L различных комбинаций. Их можно
считать записью чисел в двоичной форме от 0 до 2L-1 и обозначать 0,1,2,3,
... 2L-1. Однако эти базовые состояния не исчерпывают всех возможных
значений квантового регистра (в отличие от классического), поскольку
существуют еще и состояния суперпозиции, задаваемые комплексными
амплитудами, связанными условием нормировки. Классического аналога у
большинства возможных значений квантового регистра (за исключением базовых)
просто не существует. Состояния классического регистра - лишь жалкая тень
всего богатства состояний квантового компьютера.
Представим, что на регистр осуществляется внешнее воздействие,
например, в часть пространства поданы электрические импульсы или направлены
лазерные лучи. Если это классический регистр, импульс, который можно
рассматривать как вычислительную операцию, изменит L переменных. Если же
это квантовый регистр, то тот же импульс может одновременно преобразовать
до 2L переменных. Таким образом, квантовый регистр, в принципе, способен
обрабатывать информацию в 2L / L раз быстрее по сравнению со своим
классическим аналогом. Отсюда сразу видно, что маленькие квантовые регистры
(L и |1> кодируются большим числом битов; анализ кодовых
комбинаций позволяет найти и удалить ошибку. Эти методы удалось разработать
в квантовом варианте, где ошибки могут быть фазовыми и амплитудными.
Выяснилось, что если вероятность ошибки при выполнении одной элементарной
операции ниже некоторого порогового уровня, вычислительный процесс можно
длить сколь угодно долго. Это означает, что операции квантовой коррекции
ошибок удаляют из компьютера больше ошибок, чем вносят. Этот вывод очень
важен: по существу, он имеет силу теоремы существования полномасштабного
квантового компьютера.
ГЛАВА 3: Архитектура квантовых компьютеров
3.1 Принципиальная схема квантового компьютера
Квантовые методы выполнения вычислительных операций, а также передачи
и обработки информации, уже начинают воплощаться в реально функционирующих
экспериментальных устройствах, что стимулирует усилия по реализации
квантовых компьютеров. Квантовый компьютер состоит из n кубитов и позволяет
проводить одно- и двухкубитовые операции над любым из них (или любой
парой). Эти операции выполняются под воздействием импульсов внешнего поля,
управляемого классическим компьютером.
Принципиальная схема работы любого квантового компьютера может быть
представлена следующим образом (рис.4). Основной его частью является
квантовый регистр - совокупность некоторого числа L кубитов. До ввода
информации в компьютер все кубиты регистра должны быть приведены в основные
базисные (булевые) состояния. Эта операция называется подготовкой
начального состояния или инициализацией (initializing). Далее каждый кубит
подвергается селективному воздействию, например, с помощью импульсов
внешнего электромагнитного поля, управляемых классическим компьютером,
которое переведет основные базисные состояния определенных кубитов в не
основное состояния |0? ? |1?. При этом состояние всего регистра перейдет в
суперпозицию базисных состояний вида |n? = |n1,n2,n3,...nL?, где ni = 0,1.
(Рис. 4) – схематическая структура квантового компьютера
При вводе информации в квантовый компьютер состояние входного
регистра, с помощью соответствующих импульсных воздействий преобразуется в
соответствующую когерентную суперпозицию базисных ортогональных состояний.
В таком виде информация далее подвергается воздействию квантового
процессора, выполняющего последовательность квантовых логических операций,
определяемую унитарным преобразованием, действующим на состояние всего
регистра. К моменту времени t в результате преобразований исходное
квантовое состояние становится новой суперпозицией, которая и определяет
результат преобразования информации на выходе компьютера.
Совокупность всех возможных операций на входе данного компьютера,
формирующих исходные состояния, а также осуществляющих унитарные локальные
преобразования, соответствующие алгоритму вычисления, способы подавления
потери когерентности - так называемой декогерентизации (decoherence)
квантовых состояний и исправления случайных ошибок, играют здесь ту же
роль, что и "программное обеспечение" (software) в классическом компьютере.
3.2 Общие требования к элементной базе квантового компьютера
При выборе конкретной схемы любого квантового компьютера необходимо
решить три вопроса: во-первых, выбрать физическую систему, представляющую
требуемую систему кубитов, во вторых, определить физический механизм,
определяющий взаимодействие между кубитами, необходимое для выполнения
двухкубитовых операций, в третьих, определить способы селективного
управления кубитами и измерения их состояния на выходе. Все это вместе
взятое аналогично "аппаратному обеспечению" (hardware) классического
компьютера.
Считается, что для реализации полномасштабного квантового компьютера,
превосходящего по производительности любой классический компьютер, на каких
бы физических принципах он не работал, следует обеспечить выполнение
следующих пяти основных требований:
1. Физическая система, представляющая полномасштабный квантовый
компьютер, должна содержать достаточно большое число L > 103 хорошо
различаемых кубитов для выполнения соответствующих квантовых операций.
2. Необходимо обеспечить условия для приготовления входного регистра в
исходном основном базисном состоянии |01,02,03,...0L?, то есть
возможность процесса инициализации.
3. Необходимо обеспечить максимальное подавление эффектов
декогерентизации квантовых состояний, обусловленное взаимодействием
системы кубитов с окружающей средой, что приводит к разрушению
суперпозиций квантовых состояний и может сделать невозможной
выполнение квантовых алгоритмов. Время декогерентизации должно, по
крайней мере, в 104 раз превышать время выполнения основных квантовых
операций (времени такта). Для этого система кубитов должна быть
достаточно слабо связана с окружением.
4. Необходимо обеспечить за время такта выполнение требуемой совокупности
квантовых логических операций, определяющей унитарное преобразование.
Эта совокупность должна содержать определенный набор только
двухкубитовых операций, типа контролируемый инвертор или
контролируемое НЕ (Controlled NOT ? CNOT) (аналог исключающего ИЛИ в
классических компьютерах), осуществляющих операции поворота вектора
состояния двух взаимодействующих кубитов в четырехмерном гильбертовом
пространстве, и однокубитовых операций, осуществляющих поворот вектора
состояния кубита в двухмерном гильбертовом пространстве, таких как
операции НЕ, Адамара и некоторые другие.
5. Необходимо обеспечить с достаточно высокой надежностью измерение
состояния квантовой системы на выходе. Проблема измерения конечного
квантового состояния является одной из основных проблем квантовых
вычислений.
3.3 Основные направления в развитии элементной базы квантовых компьютеров
3.3.1 Квантовые компьютере на основе ионов, захваченных ионными ловушками
Взаимодействие между заряженными ионами в одномерной цепочке этих
ловушек осуществляется посредством возбуждения их коллективного движения, а
индивидуальное управление ими с помощью лазеров инфракрасного диапазона.
Первый прототип квантового компьютера на этих принципах был предложен
австрийскими физиками И.Цираком и П.Цоллером в 1995 году. В настоящее время
интенсивные экспериментальные работы ведутся в Los Alamos Natl.Lab. (LANL)
и Natl.Inst.Stand.Tech. (NIST) в США. Преимущество такого подхода состоит в
сравнительно простом индивидуальном управлении отдельными кубитами.
Основными недостатками этого типа квантовых компьютеров являются
необходимость создания сверхнизких температур, обеспечение устойчивости
состояний ионов в цепочке и ограниченность возможного числа кубитов
значением L < 40.
3.3.2 Квантовые компьютеры на основе молекул органических жидкостей с
косвенным скалярным взаимодействием между ними и методов ядерного
магнитного резонанса (ЯМР) для управления кубитами:
В предложенном способе построения квантового компьютера кубитами
выступают спины - ядер водорода (протоны) и углерода 13С в молекулах
жидкости. Так, в молекуле трихлорэтилена (рис. 5) спины ядер двух атомов
13С и одного протона образуют три кубита. Два атома 13С химически
неэквивалентны и поэтому имеют различные частоты ядерного магнитного
резонанса ?A и ?B в заданном внешнем постоянном магнитном поле B0, протон
будет иметь третью резонансную частоту ?C. Подавая импульсы внешнего
переменного магнитного поля на частотах (ид, tog, о)с, мы селективно
управляем квантовой эволюцией любого из этих спинов (выполняем
однокубитовые вентили). Между спинами ядер, разделенных одной химической
связью 1H-13С и 13С-13С, имеется магнитное контактное взаимодействие, что
позволяет построить двухкубитовые вентили.
Рис. 5. – схема ансамблевого ядерно магнитнорезонансного квантового
компьютера
Главным преимуществом такого компьютера является то, что огромное
число практически независимых молекул-компьютеров жидкости действует,
обеспечивая тем самым возможность управления ими с помощью хорошо известных
в технике ядерного магнитного резонанса (ЯМР) операций над макроскопическим
объемом жидкости. Последовательности радиочастотных импульсов, выполняющие
в этом случае роль определенных квантовых логических вентилей, осуществляют
глобальные унитарные преобразования состояний соответствующих ядерных
спинов для всех молекул-компьютеров. Индивидуальное обращение к отдельным
кубитам заменяется одновременным обращением к соответствующим кубитам во
всех молекулах большого ансамбля. Компьютер такого рода получил название
ансамблевого (bulk-ensemble quantum computer) ЯМР квантового компьютера.
Замечательно, что он может в принципе работать при комнатной температуре.
Время декогерентизации квантовых состояний ядерных спинов в жидкости
достаточно велико. Оно может составлять несколько секунд.
В области ЯМР квантовых компьютеров на органических жидкостях к
настоящему времени достигнуты наибольшие успехи. Они связаны в основном с
хорошо развитой импульсной техникой ЯМР-спектроскопии, обеспечивающей
выполнение различных операций над когерентными суперпозициями состояний
ядерных спинов и с возможностью использования для этого стандартных ЯМР-
спектрометров, работающих при комнатных температурах.
Экспериментально на ЯМР квантовых компьютерах были осуществлены алгоритм
Гровера поиска данных, квантовое фурье-преобразование, квантовая коррекция
ошибок, квантовая телепортация, квантовое моделирование и другие операции.
Основными ограничениями для этого направления являются:
Смешанный характер исходного состояния кубитов, что требует использования
определенных неунитарных операций для приготовления начального состояния.
Измеряемый на выходе сигнал экспоненциально убывает с ростом числа кубитов
L.
Число ядерных спинов-кубитов в отдельной молекуле с достаточно
различающимися резонансными частотами L ограничено.
Однокубитовые и двукубитовые квантовые операции являются относительно
медленными.
Эти ограничения приводят к тому, что ЯМР квантовые компьютеры на молекулах
органической жидкости не смогут иметь число кубитов, значительно больше
десяти. Их следует рассматривать лишь как прототипы будущих квантовых
компьютеров, полезные для отработки принципов квантовых вычислений и
проверки квантовых алгоритмов.
3.3.3 Квантовые компьютеры на основе зарядовых состояний куперовских пар:
Данный принцип построения квантовых компьютеров основан на
использовании в качестве кубитов зарядовых состояний куперовских пар в
квантовых точках, связанных переходами Джозефсона, предложенное
Д.В.Авериным в 1998 году.
Первый твердотельный кубит на этих принципах был создан в NEC
Fund.Res.Lab. в Японии в 1999 году. Полагают, что перспективность этого
направления состоит в возможности создания электронных квантовых устройств
высокой степени интеграции на одном кристалле, при этом для управления
кубитами не потребуются громоздкие лазерные или ЯМР установки. Однако на
пути создания квантовых компьютеров еще остается нерешенными ряд важных
проблем и, в частности, проблема устойчивости состояний кубитов и
декогерентизация. Поисковые работы квантовым компьютерам на
высокотемпературных сверхпроводниках в России ведутся в Институте
теоретической физики им. Л.Д.Ландау РАН
3.3.5 Твердотельные ЯМР квантовые компьютеры:
Важные перспективы открываются перед направлением твердотельных ЯМР
квантовых компьютеров.
Для этого в 1998 г. австралийским физиком Б.Кейном было предложено
использовать в качестве кубитов обладающие ядерным спином 1/2 донорные
атомы с изотопами 31P, которые имплантируются в кремниевую структуру, Это
предложение, которое пока остается нереализованным, открывает потенциальную
возможность создания квантовых вычислительных устройств с практически
неограниченным числом кубитов.
В рассматриваемом варианте предполагается использовать температуры
достаточно низкие для того, чтобы электроны донорных атомов занимали только
нижнее спиновое состояние в магнитном поле. В полях B ? 2 Тл это
соответствует температурам T ? 0,1 K, гораздо более низким, чем температура
вымораживания электронных состояний доноров, которые будут поэтому
оставаться в неионизированном основном орбитальном S-состоянии.
Каждый донорный атом с ядерным спином - кубит в полупроводниковой структуре
предполагается расположить регулярным образом с достаточной точностью под
"своим" управляющим металлическим затвором (затвор A), отделенным от
поверхности кремния тонким диэлектриком (например, окисью кремния толщиной
порядка нескольких нанометров). Эти затворы образуют линейную решетку
произвольной длины с периодом l (Рис. 6.).
Рис. 2. Схематическое изображение двух ячеек полупроводниковой структуры
модели Кейна, lA ~ 10 нм, l ~ 20 нм, c ~ 20 нм.
С помощью электрического поля, создаваемого потенциалом затворов A,
можно изменять распределение электронной плотности вблизи ядра в основном
состоянии, изменяя, соответственно, резонансную частоту каждого ядерного
спина, которая определяется сверхтонким взаимодействием его с электронным
спином. Это позволяет осуществлять индивидуальное управление квантовыми
операциями путем селективного воздействия резонансных радиочастотных
импульсов на ядерные спины определенных доноров.
Величиной косвенного взаимодействия между ядерными спинами соседних
доноров, которое обеспечивает выполнение двухкубитовых операций,
предлагается управлять с помощью затворов J, расположенных между затворами
A. Это возможно, если характерные размеры полупроводниковой структуры лежат
в нанометровой области. Для формирования таких структур предполагается
воспользоваться приемами современной нанотехнологии, в частности, методами
эпитаксиального выращивания, сканирующей зондовой нанолитографией в
сверхвысоком вакууме на основе сканирующих туннельных и атомных силовых
микроскопов, электронно-лучевой и рентгеновской литографией.
Для того чтобы исключить взаимодействие ядерных спинов доноров с
окружением сам кремний и окисел кремния должен быть достаточно хорошо
очищен от изотопа 29Si, обладающего спином I = 1/2, который содержится в
количестве 4,7% в естественном кремнии. Возможно использование и других
материалов.
Были предложены и несколько вариантов измерения состояний кубитов, но
ни один из них пока не реализован, а также ансамблевые варианты
твердотельных ЯМР квантовых компьютеров. В России работы в этом направлении
ведутся в Физико-технологическом институте РАН.
ГЛАВА 4: Перспективы развития квантовых компьютеров
4.1 Нерешенные проблемы на пути построения квантовых компьютеров
Среди нерешенных проблем отметим следующие: в настоящее время
отсутствует практическая разработка методов квантовых измерения состояний
отдельного ядерного спина или их малых групп, не изучено влияние
неидеальности управляющих кубитами импульсных последовательностей и
многоуровневой сверхтонкой структуры энергетического спектра на
декогерентизацию квантовых состояний, не разработаны способы подавления
декогерентизации, определяемой шумами в электронной измерительной системе,
не опробованы квантовые методы коррекции ошибок для многокубитовых систем.
Прототипы квантовых компьютеров существуют уже сегодня. Правда, пока
что экспериментально удается собирать лишь небольшие регистры, состоящие
всего из нескольких квантовых битов. Так, недавно группа, возглавляемая
американским физиком И. Чангом (IBM), объявила о сборке 5-битового
квантового компьютера. Несомненно, это большой успех. К сожалению,
существующие квантовые системы еще не способны обеспечить надежные
вычисления, так как они либо недостаточно управляемы, либо очень подвержены
влиянию шумов. Однако физических запретов на построение эффективного
квантового компьютера нет, необходимо лишь преодолеть технологические
трудности.
4.2 Квантовая связь и криптография
Из обширной области разработки квантовых методов связи и криптографии
мы коснемся последствий создания квантовых компьютеров и систем связи для
двух современных наиболее популярных криптосистем: для системы с открытым
ключом (RSA система, Rivest, Sharnir, Adieman, 1977) и системы с ключом
одноразового пользования (Vernam, 1935).
Сразу отметим, что в основе системы RSA лежит предположение о том, что
решение математической задачи о разложении больших чисел на простые
множители на классических компьютерах невозможно; оно требует
экспоненциально большого числа операций и астрономического времени.
Квантовый алгоритм Шора дает возможность вычислить простые множители
больших чисел за практически приемлемое время и взломать шифры RSA
криптосистем. Расчеты показывают, что с использованием даже тысячи
современных рабочих станций и лучшего из известных на сегодня
вычислительных алгоритмов одно 250-значное число может быть разложено на
множители примерно за 800 тысяч лет, а 1000-значное - за 1025(!) лет. (Для
сравнения возраст Вселенной равен ~1010 лет.), в то время как согласно
оценкам, квантовый компьютер с памятью объемом всего лишь около 10 тысяч
квантовых битов способен разложить 1000-значное число на простые множители
в течение всего нескольких часов! Таким образом, для RSA криптосистем
квантовый компьютер - плохая новость.
Для криптосистем с ключом одноразового пользования квантовые методы
связи оказываются хорошей новостью: они позволяют обнаружить наличие
подслушивания при передаче ключа. Эта возможность основана на квантовом
принципе неопределенности Гейзенберга, который гласит, что измерение
изменяет состояние измеряемой квантовой системы. Пусть ключ передается по
световолокну с помощью фотонов, и информация закодирована в поляризации
фотонов. Тогда подслушивание заключается в перехвате и измерении
поляризации пересылаемых фотонов; после измерения они пересылаются
адресату. При наличии подслушивания адресат обнаружит, что 25% фотонов
приходят к нему с "неправильной" поляризацией. Если этих ошибок нет, то
передача ключа не подслушивается, и им можно пользоваться. Таким образом,
квантовые методы обеспечивают гарантированную секретность ключа
одноразового пользования. Эксперименты по передаче ключа выполнены на
расстояния до 40 км.
Квантовые каналы связи дают и другие возможности.
1. С помощью одного кубита можно передавать 2 бита информации ("плотное
квантовое кодирование").
2. Возможна передача неизвестного квантового состояния ("квантовая
телепортация") по классическому каналу, если абоненты связи предварительно
поделили коррелированную пару квантовых частиц. Потенциальные возможности
применения этих феноменов еще не выяснены
4. Будущее квантовых компьютеров
Можно ожидать, что в будущем появятся также комбинированные варианты
твердотельных квантовых компьютеров, использующих, например, в одной
структуре и ядерные спины, и квантовые точки с электронными спинами, а
также комбинированные методы обращения к кубитам, такие как двойной
электрон-ядерный магнитный резонанс, динамическая поляризация ядерных
спинов и оптическое детектирование ядерного магнитного резонанса.
Таким образом, весьма возможно, что в перспективе квантовые компьютеры
будут изготавливаться с использованием традиционных методов
микроэлектронной технологии и содержать множество управляющих электродов,
напоминая современный микропроцессор. Для того чтобы снизить уровень шумов,
критически важный для нормальной работы квантового компьютера, первые
модели, по всей видимости, придется охлаждать жидким гелием. Вероятно,
первые квантовые компьютеры будут громоздкими и дорогими устройствами, не
умещающимися на письменном столе и обслуживаемыми большим штатом системных
программистов и наладчиков оборудования в белых халатах. Доступ к ним
получат сначала лишь государственные структуры, затем богатые коммерческие
организации. Но примерно так же начиналась и эра обычных компьютеров.
А что же станет с классическими компьютерами? Отомрут ли они? Вряд ли.
И для классических, и для квантовых компьютеров найдутся свои сферы
применения. Хотя, по всей видимости, соотношение на рынке будет все же
постепенно смещаться в сторону последних.
Внедрение квантовых компьютеров не приведет к решению принципиально
нерешаемых классических задач, а лишь ускорит некоторые вычисления. Кроме
того, станет возможна квантовая связь - передача кубитов на расстояние, что
приведет к возникновению своего рода квантового Интернета. Квантовая связь
позволит обеспечить защищенное (законами квантовой механики) от
подслушивания соединение всех желающих друг с другом. Ваша информация,
хранимая в квантовых базах данных, будет надежнее защищена от копирования,
чем сейчас. Фирмы, производящие программы для квантовых компьютеров, смогут
уберечь их от любого, в том числе и незаконного, копирования.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Окончательный вывод о том, какие из вариантов окажутся в конце концов
реализованными в полномасштабном квантовом компьютере сейчас сделать
пожалуй не представляется возможным. Для этого предстоит преодолеть еще
много уже известных и еще неизвестных трудностей. Однако, в любом случае
появление квантовых компьютеров будет означать революцию не только в
вычислительной технике, но также и в технике передачи информации, в
организации принципиально новых систем связи типа квантового Интернета и
может быть началом развития новых пока неизвестных областей Науки и
Техники.
Новая техника XXI века рождается путем синтеза новых идей в
математике, физике, информатике, технологии. Исключительные возможности
квантовых компьютеров будут способствовать и еще более глубокому пониманию
физических законов в Природе. Построение квантовых компьютеров было бы еще
одним подтверждением принципа неисчерпаемости Природы: Природа имеет
средства для осуществления любой корректно сформулированной задачи.
Список использованной литературы:
1. Вестник РАН, 2000, т.70, N.8
2. Материалы Интернет-сайта www.ibmh.msk.su
3. Материалы Интернет-сайта Физико-Технологического Института РАН
www.qc.ipt.ac.ru
Реферат на тему: Ассортимент и показатели качества ржано-пшеничного хлеба. Сравнительная характеристика показателей качества Бородинского хлеба разных производителей
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ
УЧРЕЖДЕНИЕ
Высшего профессионального образовательного
Омский государственный аграрный университет
Институт ветеринарной медицины
Кафедра товароведения
Утверждаю:
Декан товароведческого факультета
Копылов Г.М.
«____»_____________ 2004г.
Выпускная квалификационная работа
Тема: «Ассортимент и показатели качества ржано-пшеничного хлеба.
Сравнительная характеристика показателей качества Бородинского хлеба от
разных производителей»
Специальность: 061600 «Товароведение и экспертиза потребительских товаров»
Автор работы:
Руководитель:
Консультанты: Раздел 2 Смотрова Л.Ф.
Раздел 3 Мусатенко А.П.
Раздел 4 Королёва Н.А.
Рецензент:
Омск 2004г.
Содержание
Введение
1 Раздел по товароведению и экспертизе потребительских товаров
1. Аналитический обзор литературы
1. Общие сведения о хлебе
2. Сырье, применяемое в хлебопечении ржано-пшеничного хлеба
3. Производство хлеба
4. Ассортимент ржано-пшеничного хлеба
5. Требования к качеству ржано-пшеничного хлеба
6. Дефекты хлеба
7. Хранение хлеба, упаковка
8. Идентификация и фальсификация ржано-пшеничного хлеба
2. Экспериментальный раздел по товароведению и экспертизе потребительских
товаров
1. Расчет ассортимента ржано-пшеничного хлеба в магазине «Универсам»
2. Контроль качества хлеба из ржано-пшеничной муки от разных
производителей
3. Отбор проб
4. Органолептические методы исследования
5. Физико-химические методы исследования
1. Определение влажности
2. Определение кислотности
3. Определение пористости
1. Раздел по экономике торгового предприятия
1. Расчет конкурентоспособности Бородинского хлеба от разных
производителей
2. Раздел по торгово-технологическому оборудованию
1. Хлеборезка МХР-180
3. Раздел по безопасности труда
1. Состояние безопасности и условий труда в магазине «Универсам»
Заключение
Список литературы
Приложение
Введение
Хлеб, как считают ученые, появился на земле свыше 15 тыс. лет назад.
Впервые хлеб из теста стали выпекать египтяне, а 5-6 тыс. лет назад – греки
и римляне. До наших дней в Риме сохранился 13-метровый памятник – монумент
пекарю.
В России с древних времен выпечка хлеба считалась почетным и
ответственным делом. Во многих поселениях были хлебные избы для
приготовления хлеба. В Москве самыми крупными в XII веке были избы в районе
нынешнего Нового Арбата, в Измайлове и Кремле. Тяжелый труд пекарей
Древнего Рима почти не отличался от изнурительного труда булочников царской
России. И только в начале XX века начала создаваться отечественная
хлебопекарная промышленность. Сегодня это тысячи хлебозаводов, оснащенных
современным оборудованием. В настоящее время хлебопечение в России является
одной из ведущих отраслей пищевой промышленности.
Хлебобулочные изделия всегда присутствуют в рационе человека. В
последние годы возросла потребность в муке высших сортов, идущих на их
производство. В то же время расширился круг производителей и поставщиков
этой продукции на продовольственный рынок региона. Зернопроизводители,
стремясь повысить экономическую эффективность от реализации своей
продукции, все больше отдают предпочтение реализации не самого зерна, а
продуктов его переработки, для чего и развивают мини-цеха по переработке
зерна и производству хлебобулочных изделий.
Одновременно с ростом объема производства необходимо обеспечить
дальнейшее повышение качества сырья и готовой продукции.
Эти задачи могут быть решены только на основе повышения эффективности
производства путем совершенствования технологии, модернизации оборудования,
внедрения научных разработок в производство.
Технологический процесс производства хлебобулочных изделий относится к
сложным процессам, где свойства сырья оценивают, прежде всего, выходом и
качеством готовой продукции.
Технический уровень хлебопекарной промышленности обеспечивает высокие
показатели производительности труда превышающие эти показатели в
большинстве развитых стран.
Безусловно, этому способствует и концентрация хлебопекарного
производства, позволяющая использовать для выработки массовых сортов
поточно-механизированные линии, на которых производится до 80% хлеба.
Разнообразный уникальный ассортимент хлебобулочных изделий в стране,
применение разных технологий предопределяют необходимость использования
широкого спектра механизмов и машин – номенклатура машин для хлебопечения
включает более 600 наименований, и практически все они имеются на
вооружении в хлебопекарном производстве.
Общая картина уровня механизации хлебопекарного производства позволяет
сделать вывод, что отрасль в целом достигла, а порой и опережает
аналогичный уровень многих зарубежных стран; отставание наблюдается разве
что по упаковке и во внедрении технологии производства со стадией заморозки
полуфабрикатов.
Тревогу вызывает состояние, в котором находится технологическое
оборудование хлебозаводов и пекарен.
Величина износа техники на хлебозаводах и пекарнях составляет от 65%
до 75%.
В настоящее время хлебозаводам и пекарням предстоит изыскивать
средства для ускорения работ по замене изношенного оборудования и
дооснащения предприятий оборудованием, без чего неизбежно отставание
хлебопекарной отрасли в своем развитии. Машиностроители, производящие
оборудование для хлебопекарной промышленности, вполне способны решить
задачу импортозамещения и к этому следует стремиться как
машиностроительным, так и хлебопекарным предприятиям.
Цель ВКР: Рассмотреть ассортимент ржано-пшеничного хлеба. Провести
контроль качества Бородинского формового хлеба производства ОАО «Хлебодар»
и ЧП Белов и выявить, соответствуют ли показатели качества данных изделий
требованиям ГОСТ 2077-84. Хлеб ржаной, ржано-пшеничный и пшенично-ржаной.
Общие технические условия.
Задачи ВКР: Рассчитать показатели рациональности ассортимента ржано-
пшеничного хлеба рассмотреть показатели качества ржано-пшеничного хлеба.
Провести органолептический и физико-химический анализ Бородинского хлеба от
разных производителей. Определить влажность и кислотность Бородинского
хлеба производства ОАО «Хлебодар» и ЧП Белов. Рассчитать
конкурентоспособность Бородинского хлеба производства ОАО «Хлебодар» и ЧП
Белов. Рассмотреть основные элементы, принцип действия, техническую
характеристику, правила эксплуатации машины для нарезки хлеба – Хлеборезка
МХР-180. Рассмотреть состояние и безопасность условий труда в магазине
«Универсам».
Раздел по товароведению и экспертизе потребительских товаров.
1. Аналитический обзор литературы.
1. Общие сведения о хлебе.
Печеный хлеб – продукт, получаемый выпечкой разрыхленного закваской
или дрожжами теста, приготовленного из всех видов ржаной и пшеничной муки.
Он составляет значительную часть пищевого рациона человека и является одним
из основных источников углеводов и растительного белка. Пищевая ценность
хлеба довольно высока и зависит от сорта муки и рецептуры теста. В среднем
в хлебе содержится 5,5-9,5 % белков, 0,7-1,3 % – жиров, 1,4-2,5 % –
минеральных веществ, 3,9-4,7 % -воды, 42-50 % - углеводов. Биологическая
ценность хлеба невелика. В печеном хлебе без обогатителей содержание таких
незаменимых аминокислот, как лизин, метионин, треонин и триптофан
недостаточно. Поэтому введение в рецептуру хлеба белковых обогатителей
(молоко, сыворотка, соя), содержащих большое количество этих аминокислот,
способствует повышению пищевой ценности хлеба. В простом по рецептуре хлебе
мало жира. Однако хлеб почти на 38 % обеспечивает потребность организма в
растительных жирах и на 25 % в фосфолипидах. Хлеб из муки высоких сортов
содержит жира значительно меньше, чем из обойной.
За счет хлебных изделий человек почти полностью покрывает потребность
в железе, получает значительную долю марганца и фосфора. Существенным
недостатком минерального комплекса хлеба является малое содержание кальция
и неблагоприятное соотношение его с фосфором и магнием. В хлебе в
недостаточном количестве содержится калий, хром, кобальт и некоторые другие
элементы. Поэтому повышение минеральной ценности является также актуальной
проблемой. Хлеб богат витаминами Е и покрывает около 1/3 потребности в
витаминах В6, В9 и холине, но беден витаминами В2 и В3. Достаточно высоким
содержанием витаминов В1, В2 и РР характеризуется хлеб из муки низких
сортов. Повышает витаминную ценность хлеба обогащение муки синтетическими
витаминами, рациональное использование зародышей злаков, добавление в тесто
препаратов, полученных из пивных дрожжей. Хлеб дает около половины
необходимого количества усвояемых и более половины неусвояемых углеводов.
Усвояемость хлеба зависит во многом от его органолептических свойств
– внешнего вида, структуры пористости, вкуса и аромата. Белки хлеба
усваиваются на 70-87 %, углеводы – на 94-98 %, жиры – на 92-95 %. Чем ниже
сорт муки, тем ниже усвояемость этих веществ.
По мере повышения сорта муки уменьшается влажность хлеба, возрастает
содержание белков, усвояемых углеводов и увеличивается энергетическая
ценность хлебных изделий. Наиболее низкая энергетическая способность у
хлеба из обойной муки. Более ценны по калорийности и усвояемости хлебные
изделия из муки высших сортов.
Высокая усвояемость веществ хлеба объясняется тем, что он имеет
пористый, эластичный мякиш, в котором белки находятся в оптимальной степени
денатурации, крахмал клейстеризован, сахар растворен, жиры эмульгированы,
оболочечные частицы зерна сильно набухшие и размягченные. Такое состояние
веществ и пористая структура мякиша делают их легкодоступными для действия
ферментов пищеварительного тракта человека.
1.1.2 Сырьё, применяемое в хлебопечении ржано-пшеничного хлеба
Сырьё, применяемое в хлебопечении, делят на основное и
вспомогательное. К основному сырью относят муку, соль и дрожжи. В
хлебопечении ржано-пшеничного хлеба используют ржаную муку разных сортов и
пшеничную муку первого и второго сортов. Воду используют питьевую. Для
улучшения вкуса и консистенции теста добавляют 1-2 % соли.
Хлебопекарные дрожжи вызывают спиртовое брожение сахаров теста, в
результате чего образуются спирт и углекислый газ.
При брожении углекислый газ разрыхляет хлебное тесто и придает ему
пористую структуру.
К вспомогательному сырью относят жир, сахар, яйца, молоко, солод,
патоку и пряности.
Жир улучшает вкус и консистенцию хлеба, повышает его питательную
ценность, а также при содержании жира 0,5 % - смазывающий эффект. Применяют
жиры растительные, животные, маргарин, гидрожир.
Сахар улучшает вкус, повышает питательную ценность хлеба.
Молоко используют натуральное, обезжиренное, сухое, сгущенное. Можно
применять подсырную сыворотку в натуральном или сухом виде.
Яйца, яичный порошок или меланж добавляют в тесто при изготовлении
сдобных изделий.
Солод – это мука из пророщенного и подсушенного зерна ячменя (белый
солод) или ржи (красный солод).
Патоку используют только крахмальную, полученную путем осахаривания
крахмала.
Пряности (тмин, кориандр, ванилин и др.) придают хлебу специфический
вкус и аромат. В хлебопечении используют также джем, повидло, изюм, орехи и
др.
1.1.3 Производство хлеба
Производство хлеба состоит из нескольких операций: подготовки и
дозировки сырья, замеса теста, брожения, разделки и расстойки, выпечки,
бракеража, охлаждения изделий, укладки на лотки и отпуска на предприятия
общественного питания. При подготовке сырья муку просеивают, растворяют
соль, сахар, процеживают молоко, патоку. Замешивают тесто в тестомесильных
машинах. Тесто из ржаной муки ставят на заквасках или используют заварной
способ, при этом хлеб приобретает особый аромат, долго не черствеет. Тесто
из пшеничной муки ставят опарным и безопарным способами. Брожение теста
происходит после замеса при температуре 27-30°С, объем его увеличивается в
2-3 раза. Разделка (формовка) теста производится машинами, при этом объем
теста уменьшается, частично удаляется СО2. Расстойка, т.е. дополнительное
брожение изделий, ведется в камерах при температуре 35-40°С от 20 до 50
минут. В процессе расстойки изделия увеличиваются в объеме, а после выпечки
становятся более пышными, пористыми. Выпекают хлеб в печах при температуре
180-300°С, мелкоштучные изделия – 8-12 минут, крупные изделия – более часа.
Охлаждают хлеб в камерах, а штучный могут реализовать горячим.
Новым и экономически выгодным является способ приготовления теста на
жидкой опаре с сокращенным периодом брожения, процесс механизирован и
автоматизирован.
В жидкой опаре образуется больше водорастворимых белков, меньше
расходуется сахаров при брожении, после выпечки улучшается аромат и цвет
корочки хлеба, замедляется его черствение.
1.1.4 Ассортимент ржано-пшеничного хлеба
Улучшенные ржано-пшеничные сорта хлеба выпекают из ржаной муки разных
сортов и пшеничной муки первого, второго сортов и обойной с добавлением
солода, патоки, пряностей (анис, тмин, кориандр). Хлеб получают заварным
способом, и он имеет сладковатый вкус и специфический аромат.
Бородинский хлеб выпекают формовым, штучным, массой 0,5-1,0 кг.
Изготавливают хлеб из ржаной обойной им пшеничной муки второго сорта с
добавлением патоки, сахар, красного солода. Поверхность хлеба обсыпают
тмином, анисом или кориандром. Хлеб имеет сладковатый вкус, приятный
аромат.
Столовый хлеб получают из ржаной обдирной и пшеничной муки первого
сорта, добавляют сахар. Вкус слегка сладковатый, мякиш светлый. Выпекают
подовым (форма круглая) штучным, массой 0,7-1,0 кг.
Рижский хлеб выпекают в виде батонов 0,4-0,8 кг с тупыми концами.
Получают из ржаной сеяной (85 %) и пшеничной муки первого сорта (10 %) с
добавлением белого солода (5%), патоки или сахара и тмина. Хлеб имеет
светлый цвет, сладковатый вкус, невысокую кислотность (7 %) и хорошую
пористость.
Минский хлеб имеет форму батона с заостренными концами, штучный от 0,4
до 0,8 кг. Получают тесто для батона на закваске, не содержит солода. Вкус
кисловатый, мякиш более светлый, чем у Рижского.
Ржаные лепешки выпекают круглой формы, поверхность глянцевая с
неглубокими надрезами, образующими косую клетку. Масса лепешки 100 г.
получают их из ржаной обойной муки с добавлением пшеничной первого сорта
(10 %), сахара (10 %) и жира (20 %).
Выпускают хлеб ржаной простой и ржано-пшеничный простой для
длительного хранения, консервированный спиртом. Выпускают этот хлеб
формовой стерилизованный 96%-ным этиловым ректификованным спиртом,
упакованный в мягкую трехслойную упаковку или пакеты из полиэтиленовой
пленки и предназначенный для длительного хранения. Перед употреблением в
пищу хлеб, освобожденный от упаковки, рекомендуется прогреть при
температуре 180° в течение 30 минут и затем охладить или за 2-3 часа до еды
освободить от упаковки и нарезать на ломти в целях удаления запаха и
привкуса этилового спирта.
Ржано-пшеничные сорта хлеба изготавливают из ржаной муки с добавлением
пшеничной или муки второго сорта.
Дарницкий хлеб вырабатывают формовым или подовым, штучным массой 0,5-
1,25 кг. Изготавливают из смеси муки ржаной обдирной и пшеничной первого
сорта.
Российский хлеб выпускают подовым и формовым, массой 0,5-1,1 кг.
Получают из смеси ржаной обдирной муки и пшеничной первого сорта. Выпускают
Украинский хлеб, Карельский, Славянский, Орловский, Подмосковный и другие.
1.1.5 Требования к качеству ржано-пшеничного хлеба
Качество хлеба оценивают органолептически (по внешнему виду, состоянию
мякиша, вкусу и запаху) и по физико-химическим показателям (влажности,
кислотности, содержанию сахара, жира, пористости).
Форма изделий должна соответствовать их наименованию, быть
нерасплывчатой, без боковых наплывов. Поверхность гладкая, без трещин,
окраска корок равномерная, небледная и неподгоревшая.
Состояние мякиша изделий характеризуется его пропеченностью, промесом,
пористостью, эластичностью и свежестью. У пропеченных изделий мякиш сухой,
нелипкий, невлажный на ощупь, без комочков и следов непромеса, эластичный,
нечерствый и некрошливый. Пористость объективно определяют как отношение
объема пор мякиша к общему объему хлебного мякиша, выраженное в процентах.
Пористость ржано-пшеничного хлеба – 46-62 %. Мякиш с хорошей эластичностью
у остывшего хлеба быстро приобретает первоначальную форму после
продавливания.
Свежие изделия имеют сухую корку с ровной поверхностью, мякиш
однотонный, эластичный, мягкий, вкус и запах, свойственные названию
изделий, без признаков горечи, посторонних привкусов и запахов.
Массовая доля влаги в ржано-пшеничном хлебе 45-50 %.
Кислотность ржано-пшеничного хлеба – 7-11 °Т.
Пористость ржано-пшеничного хлеба – 49-62 %.
1.1.6 Дефекты хлеба
Различают дефекты внешнего вида, мякиша, дефекты вкуса и запаха.
Дефекты внешнего вида – неправильная форма хлеба, трещины, надрывы на
корке, горелая или бледная корка, отсутствие глянца на ней.
Трещины и надрывы на корке образуются при недостаточной расстойке
хлеба, при слишком большой температуре или отсутствии пара в печи.
Горелая или бледная корка образуется от температуры в печи в процессе
выпечки хлеба.
Дефекты мякиша - непромес, отставание корки от мякиша, закал,
крошливость, неравномерная пористость и непропеченность мякиша.
Непромес – участки мякиша, содержащие муку, кусочки соли или корки.
Отставание корки от мякиша возникает от невыбродившего теста, а в печи
высокая температура, и при слишком тесной посадке в печи.
Закал – это беспористый, влажный слой мякиша у нижней или боковой
корки, который образуется от повышенного содержания воды в тесте и
нарушении температуры при выпечке хлеба.
Крошливость мякиша появляется при длительном хранении выпеченного
хлеба.
Неравномерная пористость бывает в хлебе при недостаточной проминке
теста во время брожения. Непропеченный мякиш (неэластичный) образуется из-
за плохого качества муки, излишки воды в тесте.
Дефекты вкуса – излишне пресный, кислый, солёный, горький – возникают
при нарушении рецептуры.
Посторонние запахи – затхлый, плесневелый – появляются в хлебе из-за
недоброкачественной муки.
Хруст обусловлен наличием в хлебе песка.
При черствении хлеба мякиш становится крошливым, жестким, грубым.
Черствение обусловливается изменением состояния крахмала и белков. Дольше
не черствеет хлеб, в рецептуру которого входят солод, патока и хлеб,
приготовленный на заварке.
Болезни хлеба вызывают микроорганизмы.
Картофельная болезнь вызывается картофельной палочкой, содержащейся в
муке. Мякиш такого пшеничного хлеба имеет неприятный запах и темную,
тягучую массу. Такой хлеб не пригоден к употреблению.
Меловая болезнь вызывается дрожжевыми грибами, и в мякише образуются
белые пятна, которые преобразуются в порошок, похожий на мел.
Плесневение хлеба возникает при длительном и неправильном хранении. На
хлебе появляется белая, черная или зеленая плесень, которая придает ему
неприятный вкус и запах.
1.1.7 Хранение хлеба, упаковка
Укладка в лотки хлеба и хлебобулочных изделий должна производиться в
соответствии с правилами укладки, хранения и перевозки хлеба и
хлебобулочных изделий по ГОСТ 8227-56.
Выпеченные изделия укладывают в чистые деревянные лотки (изделия с
дефектами отбраковывают). Допускается также укладка в лотки из полимерных
материалов. Применяют два вида деревянных лотков: трехбортные лотки с
решетчатым дном (для крупных изделий) и четырехбортные со сплошным днищем.
Лотки из полимерных материалов используются четырехбортные.
Хлебохранилище располагают в чистом, сухом и хорошо проветриваемом
помещении. В нем нельзя хранить другие продукты и материалы, а также
держать бракованные изделия.
Транспортные средства, предназначенные для перевозки хлеба и
хлебобулочных изделий, должны соответствовать санитарно-гигиеническим
требованиям, приведенным в СанПиН 2.3.4.545-96.
Для хранения хлебных изделий установлены максимальные сроки (таблица
1). Данные сроки установлены с учетом очерствения различных видов изделий.
Если сроки хранения повышены, то изделия бракуют как зачерствевшие. Сроки
хранения изделий на хлебопекарных предприятиях исчисляются с момента выхода
хлеба из печи до момента доставки его покупателю.
После выпечки хлеб стерилен, но в процессе хранения и перевозки (при
нарушении установленных санитарных правил) он может быть загрязнен или
обсеменен различными микроорганизмами.
Таблица
Сроки хранения хлеба, ч
| |Максимально |Сроки |
|Изделия |допустимые |реализации |
| |сроки выдержки |в торговле |
| |на предприятии | |
|Весовые и штучные из ржаной | | |
|обойной муки, из | | |
|ржано-пшеничной, пшеничной |14 |36 |
|обойной и обдирной муки | | |
|Хлебобулочные из пшеничной | | |
|сортовой и ржаной сортовой |10 |24 |
|муки массой более 200 г | | |
|Мелкоштучные из пшеничной | | |
|сортовой и ржаной сеяной муки,|6 |16 |
|массой 200 г и менее | | |
В настоящее время широко применяют упаковку хлебных изделий в
различные виды мягкой тары (целлофан, полиэтиленовую, полипропиленовую,
термоусадочную и другую синтетическую пленку).
Все упаковочные материалы должны быть безвредными, не реагировать с
веществами хлеба, быть непроницаемыми для паров и газа. Перед упаковкой
изделия охлаждают, в термоусадочную пленку изделия упаковывают горячими.
Упаковка не только задерживает очерствение изделий на 4-5 суток, но и
позволяет хранить и транспортировать их в хорошем санитарном состоянии.
1.1.8 Идентификация и фальсификация ржано-пшеничного хлеба
Идентификационные признаки ржано-пшеничного хлеба:
Органолептические показатели: от светло-коричневого до темно-
коричневого цвета со средней пористостью.
Физико-химические показатели: средняя пористость (49-54 %), высокая
кислотность (10-11 %), содержание белка от 6,5 до 7,5 %.
Ассортиментная фальсификация хлеба происходит за счет: подмены хлеба,
выработанного из одного сорта муки другим, одного вида хлеба другим.
Качественная фальсификация хлеба может достигаться следующими
приемами: повышенным содержанием воды; добавлением других сортов муки;
введением пищевых добавок – улучшителей муки; заменой дрожжей на химические
разрыхлители; введением пищевых красителей; недовложением ценных
компонентов (масла, яиц, сахара и др.), предусмотренных рецептурой; заменой
дорогих ценных компонентов более дешевыми (маргарина – растительным маслом
и т.п.); несоблюдением технологических параметров производства хлеба;
добавлением консервантов, антибиотиков.
Новым видом фальсификации является введение различных химических
разрыхлителей, которые усиливают выделение углекислого газа, после чего не
нужно долго проводить процесс брожения теста вообще либо можно значительно
его сократить.
Количественная фальсификация хлеба (недовес) – это обман потребителя
за счет значительных отклонений параметров товара (массы), превышающих
предельно допустимые нормы отклонений.
Информационная фальсификация хлеба – это обман потребителя с помощью
неточной или искаженной информации о товаре.
Этот вид фальсификации осуществляется путем искажения информации в
товарно-сопроводительных документах, маркировке, рекламе товара. При
фальсификации информации о хлебе довольно часто искажаются или указываются
неточно следующие данные:
. наименование товара;
. сорт муки, из которой изготовлены хлебобулочные изделия;
. состав продукта.
Так же может осуществляться подмена сертификатов соответствия,
сопроводительных документов.
2. Экспериментальный раздел по товароведению и экспертизе
потребительских товаров.
1. Расчет ассортимента ржано-пшеничного хлеба в магазине.
Ассортимент товаров – совокупность их видов, разновидностей и сортов,
объединенных или сочетающихся по определенному признаку.
При изучении ассортимента проводят расчет ряда коэффициентов и на
основании полученных данных делают выводы.
1) Коэффициент полноты – отношение числа разновидностей товара,
находящегося в продаже, к числу товаров, предусмотренных договорным
обязательством (ассортиментным перечнем).
Коэффициент полноты | |
