Технологические пищевые добавкипри производстве продуктов питания из растительного сырья

Пример

РЕЙСЫ (НОМЕР, ПУНКТ-ОТПРАВЛЕНИЯ, ПУНКТ-НАЗНАЧЕНИЯ, РАСПИСАНИЕ)

РАСПИСАНИЕ (ДЕНЬ, ВРЕМЯ-ВЫЛЕТА)

Пусть имеются следующие данные о рейсах:

ТW101 Чикаго Финикс пон 9.40

вт 9.40

пят 10.30

ТW800 Финикс Нью-Йорк пон 7.30

чет 7.30

пят 7.30

Для преобразования этого ненормализованного отношения в 1НФ необходимо в составном отношении РЕЙСЫ заменить отношение РАСПИСАНИЕ соответствующими атрибутами:

РЕЙС (НОМЕР, ПУНКТ„-ОТПРАВЛЕНИЯ,

ПУНКТ_НАЗНАЧЕНИЯ, ДЕНЬ,ВРЕМЯ-ВЫЛЕТА)

ТW101 Чикаго Финикс пон 9.40

ТW101 Чикаго Финикс вт 9.40

ТW101 Чикаго Финикс пят 10.30

ГW800 Финикс Нью-Йорк пон 7.30

ТW800 Финикс Нью-Йорк чет 7.30

ТW800 Финикс Нью-Йорк пят 7.30

Вторая нормальная форма (2НФ). Пусть имеется отношение ПОСТАВКИ, содержащее данные о поставщиках (идентифицируемых номером П#), поставляемых ими товарах и их ценах:

ПОСТАВКИ(П #, ТОВАР, ЦЕНА)

Предположим, что поставщик может поставлять различные товары, а один и тот же товар могут поставлять разные поставщики. Таким образом, ключ отношения (выделенный полужирным шрифтом) будет состоять из атрибутов П# и ТОВАР. Известно, что цена любого товара зафиксирована (т. е. все поставщики поставляют товар по одной и той же цене). Семантика отношения включает следующие зависимости:

П #, ТОВАР ® ЦЕНА (по определению ключа)

ТОВАР ® ЦЕНА

Можно отметить неполную функциональную зависимость атрибута ЦЕНА от ключа. Это приводит к следующим аномалиям:

Аномалия включения. Если у поставщика появляется новый товар, информация о товаре и его цене не сможет храниться, в базе данных до тех пор, пока поставщик не начнет поставлять его.

Аномалия удаления. Если поставки некоторого товара прекращаются, из базы данных придется удалить сведения о товаре и его цене, даже если он имеется в наличии у поставщиков.

Аномалия обновления. При изменении цены товара необходим полный просмотр отношения с целью найти все поставки товара, чтобы изменение цены было отражено для всех поставщиков. Таким образом, изменение значения атрибута одного объекта влечет необходимость изменений в нескольких кортежах отношения: в противном случае база данных окажется несогласованной.

Причиной этих аномалий является неполная функциональная зависимость атрибута ЦЕНА от ключа, что обусловлено объединением в отношении ПОСТАВКИ двух семантических фактов в одной структуре. Разложение отношения ПОСТАВКИ на два отношения устраняет неполную функциональную зависимость. Отношение находится во второй нормальной форме, если оно находится в 1НФ и каждый непервичный атрибут функционально полно зависит от ключа (ключей). Следующее разложение приводит к отношению в 2НФ:

ПОСТАВКИ (П #, ТОВАР)

ЦЕНА_ТОВАРА (ТОВАР, ЦЕНА)

Цену товара конкретной поставки можно определить путем соединения двух отношений по атрибуту ТОВАР. Изменение цены товара вызовет модификацию лишь одного кортежа второго отношения.

Третья нормальная форма. Рассмотрим транзитивную зависимость следующего типа:

Если A ® В, В ¹ A (B не является ключом) и В ® С, то

A ® С.

Пусть имеется отношение ХРАНЕНИЕ (ФИРМА, СКЛАД, ОБЪЕМ), которое содержит информацию о фирмах, получающих товары со складов, и объемах этих складов. В отношении имеются функциональные зависимости:

ФИРМА ® СКЛАД (фирма получает товары только с одного

склада)

СКЛАД ® ОБЪЕМ

Аномалии. Если на данный момент отсутствует фирма, получающая товар со склада, то в базу данных нельзя ввести информацию об объеме склада (аномалия включения). Если последняя фирма перестает получать товар со склада, данные о складе и его объеме нельзя сохранить в базе данных (аномалия удаления). Если объем склада изменяется, необходимы просмотр всего отношения и изменение кортежей для фирм, связанных со складом (аномалия обновления). Транзитивная зависимость (аналогично неполной функциональной зависимости в предыдущем примере) вызвана наличием в отношении двух семантических различных фактов.

Преобразование отношения в 3НФ устраняет рассмотренные аномалии. Отношение находится в 3НФ, если оно находится в 2НФ и в нем отсутствуют транзитивные зависимости непервичных атрибутов от ключа (ключей). Следующее разложение приводит к отношениям в 3НФ:

ХРАНЕНИЕ (ФИРМА,СКЛАД)

С_ОБЪЕМ (СКЛАД,ОБЪЕМ)

Нормальная форма Бойса — Кодда (НФБК). Пусть имеется отношение ПРОЕКТ (Д # ПР#, П#), отражающее использование в проектах деталей, поставляемых поставщиками. В проекте используется несколько деталей, но каждая деталь проекта поставляется только одним поставщиком. Каждый поставщик обслуживает только один проект, но проекты могут обеспечиваться несколькими поставщиками (разных деталей). Детали, проекты, поставщики идентифицируются соответствующими номерами Д#, ПР#, П#. В отношении присутствуют следующие функциональные зависимости:

Д #, ПР # ® П# по определению ключа)

П # ® ПР #

Рассматриваемое отношение находится в 3НФ, так как в нем отсутствуют неполные функциональные зависимости и транзитивные зависимости непервичных атрибутов от ключей; при этом, однако, наблюдаются следующие аномалии:

Аномалии, факт поставки поставщиком деталей для проекта не может быть занесен в базу данных до тех пор, пока в проекте действительно не начнут использоваться эти детали (аномалия включения). Если последний из типов деталей, поставляемых поставщиком для проекта, использован, данные о поставщике будут также удалены из базы данных (аномалия удаления). Если меняется поставщик некоторого типа деталей для проекта, необходим просмотр отношения для изменения всех кортежей, содержащих эти детали (аномалия обновления).

Разложение исходного отношения на отношения в НФБК устраняет перечисленные аномалии. Отношение находится в НФБК, если оно находится в 3НФ и в нем отсутствуют зависимости первичных атрибутов от непервичных. Эквивалентное определение требует, чтобы все детерминанты (т. е. домены функциональных зависимостей) были возможными ключами. Для этого необходимо устранить в данном отношении зависимость П# ® ПР#. Следующее разложение приводит к отношениям в НФБК:

ПРОЕКТ_ДЕТАЛЬ (Д #, ПР #)

ПОСТАВКИ (П #,ПР=#)

Многозначные зависимости. До сих пор речь шла лишь о функциональных зависимостях. В отношениях существуют и другие зависимости. Одним из видов зависимостей являются многозначные зависимости данного атрибута В от другого атрибута А в отношении R, содержащем и другие атрибуты. Говорят, что А многозначно определяет В в R (или что В многозначно зависит от А), обозначая указанную зависимость А ®® В, если каждому значению А соответствует множество (возможно, пустое) значений B, никак не связанных с другими атрибутами R. Это можно проиллюстрировать на примере отношения ПРОФЕССОР (ИД #, ДЕТИ, КУРСЫ, ДОЛЖНОСТЬ), содержащего данные о детях профессора, читаемых им курсах и его должности. Между профессором и детьми имеется связь типа 1: М, а между профессором и курсами связь М: N, если предположить, что некоторые курсы могут читать несколько преподавателей. Пусть экстенсионал отношения имеет следующий вид:

ид#	ДЕТИ	курсы	должноСТЬ
525-111	Джон	К410	Адьюнкт
625-111	Кэт	К412	Адьюнкт
525-111	Джон	К412	Адьюнкт
525-111	Кэт	К410	Адьюнкт
340-055	Джек	К410	Ассистент

Если объявляется многозначная зависимость атрибутов ДЕТИ или КУРСЫ от атрибута ИД#, каждому значению атрибута ИД# должно соответствовать фиксированное множество значений атрибутов ДЕТИ или КУРСЫ соответственно. Другими словами, возможно изменение значения этих атрибутов в любой строке отношения. Замена значения атрибута КУРСЫ в кортеже <525-111 Кэт К412 Адъюнкт) даст кортеж <525-11 Кэт К410 Адъюнкт). Замена значения атрибута ДЕТИ на Джон даст кортеж <525-111 Джон К412 Адъюнкт). (Порядок замены следует порядку предшествующего утверждения.) Оба полученных кортежа уже имеются в отношении. Таким образом, другие значения кортежей никак не связаны со значениями многозначных атрибутов. Следовательно, имеет место ИД#®®ДЕТИ и ИД#®®КУРСЫ. Для наличия в отношении многозначной зависимости необходимо иметь минимум три атрибута: ключ и независимые атрибуты, которых не может быть меньше двух (чтобы быть независимыми друг от друга!).

Аксиомы (правила вывода) для многозначных зависимостей. Введение многозначных зависимостей приводит к расширению рассмотренного выше множества правил вывода. Предположим, что X, Y и Z являются атрибутами отношения R, а U обозначает множество всех атрибутов R. Двумя наиболее важными правилами для многозначных зависимостей являются следующие:

1. Дополнение. Если Х ®® Y, то Х ®® U—Х—Y. Это правило не имеет аналога для функциональных зависимостей.

2. Транзитивность. Если Х®® Y и Y ®® Z, то Х®® Z — Y. Это более ограниченный вариант транзитивности по сравнению с правилом для функциональных зависимостей.

Более полный перечень дополнительных аксиом и других форм многозначных зависимостей можно найти в работе [228]. Читатель может проверить правило дополнения на рассмотренном нами примере. Если учесть, что функциональная зависимость является многозначной, можно вывести связь между атрибутами ИД# и ДОЛЖНОСТЬ.

Четвертая нормальная форма (4НФ). Отношение находится в 4НФ, если оно находится в НФБК, но в нем отсутствуют многозначные зависимости, которые не являются функциональными. По другому определению 4НФ требуется, чтобы в отношении для любой нетривиальной многозначной зависимости, т.е. Х ®®У (X ®®0 или Х ®® U—Х—Y являются тривиальными), Х обязательно содержал ключ отношения. Следующие отношения находятся в 4НФ:

R 1 (ИД#, ДЕТИ)

R 2 (ИД#, КУРСЫ)

R 3 (ИД#, ДОЛЖНОСТЬ)

Четвертая нормальная форма показывает, что отношение может находиться в НФБК и тем не менее могут существовать некоторые аномалии, особенно при обновлениях. Например, если у профессора появится еще один ребенок, в отношение необходимо добавить не один кортеж, а столько, сколько профессор читает курсов. (Аналогичная ситуация возникает при появлении нового курса, читаемого профессором.) Эти многочисленные модификации необходимы для сохранения независимости между всеми возможными значениями атрибутов.

Пятая нормальная форма 5НФ (проекция/соединение). Тот факт, что отношение может быть восстановлено без потерь соединением некоторых его проекций, известен как зависимость по соединению. Говорят, что отношение находится в 5НФ тогда и только тогда, когда любая зависимость по соединению в R определяется возможными ключами R (81). Другими словами, каждая проекция R содержит не менее одного возможного ключа и по крайней мере один непервичный атрибут. Различие 5НФ и 4НФ можно показать на примере. Пусть имеются отношения:

R1(П#,	Д#,	ОТД)	R2(П#,	Д#)	R3(Д#,	ОТД	R4(П#,	ОТД
П1	Д1	А	П1	Д1	Д1	А	П1	А
П1	Д1	В	П2	Д1	Д1	В	П1	В
П2	Д1	А	П2	Д2	Д2	А	П2	А
П2	Д2	В	П3	Д1	Д2	В	П2	В
П3	Д1	А	П3	Д2			ПЗ	А
П3	Д1	В					П3	В
П3	Д2	А
П3	Д2	В

В отношении R₁ отсутствуют независимые многозначные зависимости, и оно состоит только из первичных атрибутов (является «полностью ключевым»); следовательно, оно находится в 4НФ. Отношения R₂, R₃ и R₄ находятся в 5НФ, так как R₁ удовлетворяет зависимости по соединению R₂, R₃ и R₄. Преимущество схемы с R₂, R₃ и R₄ над R₁) состоит в том, что она устраняет избыточность, а вместе с ней аномалии обновления.

За последние десятилетия в мире технологий и ассортимента пищевых продуктов произошли огромные изменения. Они сказались и на ставших классическими традиционных, апробированных временем способах получения и на самих продуктах (хлебе, мучных кондитерских изделиях, напитках и др.). Кроме того, привели к появлению новых групп продуктов питания (функциональных продуктов, продуктов лечебного, детского питания и т.д.) с новым составом и свойствами. Изменения привели к упрощению технологий и сокращению производственных циклов, выразились в принципиально новых технологических и аппаратурных решениях.

Эти изменения связаны с пониманием роли питания в жизни человека, взаимосвязи качества пищи и болезней цивилизации, проявлением новых условий и ритма жизни, а также экологических проблем, применением пищевых, биологически активных добавок и улучшителей.

Упомянутые фундаментальные изменения в значительной степени стали возможными благодаря использованию большой группы пищевых добавок, получивших условное название «технологические добавки».

Введение термина «технологические добавки» является, до известной степени, условным, т.к. классификация пищевых добавок (см. табл. 1.1) при определении подкласса предусматривает их технологические функции, и большая часть пищевых добавок ими обладает.

Ускорение технологических процессов обеспечивают ферментные препараты, химические катализаторы, экстрагенты и другие вещества. Для регулирования и улучшения текстуры пищевых систем и готовых продуктов используют эмульгаторы, гелеобразователи, стабилизаторы, для улучшения качества сырья и готовых продуктов применяют отбеливатели муки, фиксаторы миоглобина. Для предотвращения комкования и слеживания продукта применяют полирующие средства.

Подразделение пищевых добавок на самостоятельные группы является в достаточной степени условным. В отдельных случаях без них невозможен технологический процесс (экстрагирующие вещества, катализаторы гидрирования жиров и т д.), т.е. они не совершенствуют его, а помогают его осуществить. Некоторые технологические добавки рассматриваются в нескольких подклассах, многие из них влияют на эффективность использования сырья и качество готовых продуктов.

Следует отметить, что в последнее время появилось большое число комплексных пищевых добавок. Под комплексными пищевыми добавками понимают изготовленные промышленным способом смеси пищевых добавок одинакового или различного технологического назначения.. В их состав могут входить кроме пищевых и биологически активных добавок основные виды сырья (основные макроингредиенты): мука, сахар, крахмал, белок, специи и т. д. Особенно широкое распространение они получили в технологии хлебопечения, при производстве мучных кондитерских изделий, в мясной промышленности. Иногда в эту группу включают вспомогательные материалы технологического характера, например, ферментные препараты. К группе технологических пищевых добавок, с известной условностью, могут быть отнесены: антислеживающие агенты (антикомкователи, функц. класс 2); вещества для обработки муки (функц.класс 3); влагоудерживающие агенты (ф.к. 4); наполнители (носители-наполнители, раствоиртели-наполнители, ф.к. 11); пеногасители (ф.к. 12); пенообразователи (ф.к. 13); разрыхлители (ф.к. 16); уплотнители (ф.к. 20).

Изучение комплексных пищевых добавок и вспомогательных материалов — задача специальных курсов и дисциплин, в которых рассматриваются вопросы конкретных технологий. В настоящем разделе учебника мы остановимся только на общих подходах к подбору технологических добавок, применяемых в технологическом процессе, а также на отдельных группах добавок, ранее не рассматриваемых и внесенных в приложение 9 СанПиН 2.3.2.560—96, разрешенных к применению в производстве пищевых продуктов.

Дата добавления: 2014-01-03