Sucul Natural de Mere

CUPRINS

I Tema de proiectare……………………………………………………………………..4

II Memoriu ethnic………………………………………………………………………..6

III Tehnologia fabricației sucului natural de mere…………………………………………………….8

III.1 Proprietățile produsului și domeniul de utilizare………………………………………….9

III.1.1 Definiție.Clasificare……………………………………………………………………….10

III 1.2 Proprietăți fizice…………………………………………………………………………….10

III 1.3 Proprietăți chimice…………………………………………………………………………13

III.1.3.1 Compoziția chimică…………………………………………………………………….13

III.1.3.2 Transformări fizico-chimice………………………………………………………….24

III.1.3.3 Măsuri de prevenire a degradării sucului………………………………………..33

III 1.4 Domenii de utilizare……………………………………………………………………….37

III.2 Variante tehnologice………………………………………………………….…40

III.3 Alegerea variantei optime………………………………………………….……47

III.4 Descrierea procesului tehnologic adoptat………………………………….……49

III.4.1 Schema operațiilor principale……………………………………….……49

III.4.2 Descrierea detaliata a procesului tehnologic…………………………..…49

III.4.3 Materii prime intermediare si auxiliare…………………………….……..61

III.4.4 Chimismul procesului ……………………………………………………65

III.4.5 Cinetica procesului……………………………………………………….. 72

III.4.6 Termodinamica procesului………………………………………….……..74

III.5 Bilanț de materiale………………………………………………………………..81

IV Proiectarea utilajelor………………………..……..……………………………………86

IV.1 Dimensionarea rezervorului………………………………………………………87

IV.2 Calculul puterii la presare…………………………………………………………91

IV.3 Proiectarea pompei centrifuge…………………………………………………….94

IV.4 Proiectarea schimbătorului de caldură…………………………………………………………..98

IV.5 Dimensionarea reactorului…………………………………………………………………………106

IV 4.2 Calcule de rezistență mecanică…………………………………………..110

IV 4.3 Calcule hidrodinamice……………………………………………………113

IV.5 Calcule termice………………………………………………………………….116

IV.5.1 Bilanț termic……………………………………………………………..116

IV.5.2 Verificarea suprafeței de schimb termic………………………..………..119

IV.5.3 Determinarea grosimii izolației…………………………………………122

IV.6 Calculul suprafeței geometrice de transfer de căldură…………………………125

IV.7 Calculul mesei bioreactorului…………………………………………………..126

IV.8 Calculul conexiunilor………………………………………………………..…127

V. Controlul fabricației…………………………………………………………………..131

V.1 Controlul,reglarea și automatizarea procesului tehnologic………………………132

V.2 Verificarea calității produsului finit……………………………………………..139

VI.Valorificarea produselor secudare……………………………………………………145

VII.Ambalare.Transport.Depozitare……………………………………………………..149

VII.1 Ambalare si marcare……………………………………………………………150

VII.2 Depozitare și transport………………………………………………………….151

VIII.Utilități………………………………………………………………………………152

IX. Măsuri de protecție a muncii și PSI…………………………..………………………168

X. Bibliografie……………………………………………………………………………166

Capitolul I

TEMA DE PROIECTARE

Să se proiecteze o instalație pentru obținerea sucului de mere, având o capacitate de producție de 2000 tone suc natural de mere/an.

Capitolul II

MEMORIU TEHNIC

In proiectul de față se prezintă tehnologia de obținere a sucului natural de mere. Această tehnologie a fost proiectată datorită necesităților tot mai crescânde de sucuri naturale pe piața de consum,randamente mai mari în suc, cu consum de energie mai mic si în condițiile de operare mai puțin severe.

Acest proiect este structurat pe unsprezece capitole.

In primul și cel de-al doilea capitol s-a făcut o prezentare a temei de proiectare și a cuprinsului în mare a proiectului.

Capitolul trei cuprinde tehnologia de fabricație. S-a făcut o prezentare a produsului, a proprietăților fizice și chimice ale acestuia și a domeniilor de utilizare. S-au prezentat variante tehnologice de obținere a sucului natural de mere și s-a ales varianta tehnologică optimă. In continuare s-a descris procesul tehnologic adoptat, s-au caracterizat materiile prime și auxiliare, s-a analizat procesul din punct de vedere kinetic și termodinamic, ca în finalul capitolului să se facă bilantul de materiale.

Capitolul patru este destinat proiectării utilajelor.Utilajele proiectate sunt : rezervorul, schimbătorul de căldură, pompa centrifugă si reactorul.

Capitolul cinci a fost rezervat controlului, reglării și automatizării tehnologice. Tot aici s-au descris și metodele de verificare a calității sucului natural de mere.

Problemele de ambalare, transport și depozitare sunt expuse în capitolul șase, după care, în capitolul șapte sunt tratate posibilități de valorificare a produselor secundare rezultate în urma procesului de obținere a sucului natural de mere.

In capitolul opt sunt descrise utilitățile necesare în procesul tehnologic adoptat, după care, în capitolul nouă se face studiul de fezabilitate pentru a decide dacă și din punct de vedere economic, procesul tehnologic adoptat este valabil.

Capitolul zece, cuprinde măsurile de protecția muncii si P.S.I, accentuând în special, normele sanitare caracteristice industriei alimentare.

In ultimul capitol al proiectului, este prezentată bibliografia, baza documentara ce a stat la temelia întocmirii acestui proiect.

Capitolul III

TEHNOLOGIA DE FABRICAȚIE

III. 1. Proprietățile produsului și domeniile de utilizare

III.1.1 Definiție. Clasificare

Sucurile naturale din fructe sunt de fapt, sucuri celulare extrase prin presare sau difuzie. In general, sucurile obținute prin difuzie în contracurent a masei de fructe zdrobite au o aromă mai slabă , dar un conținut ridicat de pectine și polifenoli (gust astringent). Randamentul în suc este mai mare la extracția prin difuzie decât prin presare.

Sucurile naturale pot fi fără pulpă (limpezite sau nelimpezite) si cu pulpă (nectarurile).

Atunci când sucurile se obțin dintr-un singur fruct, se numesc sucurile naturale, iar când rezultă din amestecarea a două sau trei sucuri, sau se adaugă zahăr se numesc cupaje.sucucrile la care se îndepartează o parte din apă prin concentrare sau criocentrare, se numesc sucurile concentrate.

O poziție specială in ceea ce privește clarificarea o constituie sucul natural de mere, care se caracterizează prin prezența pectinelor cu grad mare de esterificare.

Dupa destinație, sucul de mere poate fi :

Suc natural nelimpezit și filtrat ;

Suc natural, cu un anumit nivel de pulpă ;

Suc clar ambru, limpezit prin tratament enzimatic și filtrat ;

Suc limpede, dar concentrat până la 70%Brix ;

Suc tulbure, centrifugat, dar nefiltrat.

III.1.2. Proprietăți fizice

Conform STAS 9629-74, sucul natural de mere trebuie să îndeplinească anumite condiții organotehnice de calitate, cum ar fi :

La fabricarea sucului se folosesc mere de orice soi și de orice marime, sănătoase și intregi. Se admit mere lovite sau pătate, care însă nu trebuie să prezinte început de fermentație sau putrefacție.

La fabricarea sucului natural de mere nu se admite folosirea substanțelor conservante sau îndulcitoare și nici a coloranților și acizilor.

Prin rediluarea sucului până la un conținut de substanțe solubile de 12% (grade refractometrice) trebuie să se obțină un produs corespunzator sucului proaspăt presat.

Tabel 3.1. Propietăți organoleptice ale sucului de fructe

Tabel 3.2. Caracteristici termofizice

Tabel 3.3. Densitatea sucului de mere

Tabel 3.4. Conductivitatea termică

Tabel 3.5 Capacitatea termică masică

Tabel 3. 6 Coeficientul de difuzie al apei în mere

III.1.3. Proprietăți chimice

III.1.3.1 Compoziția chimică

Compoziția fructelor în diferite substanțe este caracteristică, în mare măsură și pentru compoziția sucurilor respective.Astfel, în sucul natural de mere vom gasi o varietate foarte mare de substanțedatorită compoziției complexe a merelor. Datorită acestui fapt se vor lua în discuție compusii chimici de interes pentru procesul de industrializare.

Apa

Apa se găsește în proporție mare în fructe, conținutul variind între 72-97%. O mare parte se află în stare liberă în vacuole și conține substanțe solubile de natură organică sau minerală. Este cedată ușor prin presare dând posibilitatea măsurării cantității procentuale de substanțe dizolvate ( gradul refractometric ). Substanța uscată solubilă (%) sau gradul refractometric este utilizată în practica de producție pentru stabilirea unor retele de fabricație și la urmărirea procesului tehnologic de prelucrare, O altă parte a apei este legată coloidal și se gasește în membrana citoplasmatică și nucleul pe care le mărește în volum. Apa de îmbinare sau legată coloidal îngheață greu, nu dizolvă substanțe de tipul zaharozei și se îndepartează greu în timpul procesului de deshidratare.

Protidele

Protidele au rol plastic,energetic și de rezervă. Substanțele azotoase din frucze sunt mai puțin studiate. Conținutul de aminoacizi liberi reperezintă un indice de calitate important pentru sucurile naturale de fructe, care este exprimat în mod obișnuit ca indice de formol.

Funcție de conținutul de aminoacizi, fructele se împart în fructe foarte bogate, bogate, cu un conținut mediu sau cu un conținut redus în aminoacizi. Merele fac parte din ultima categorie de fructe, adică au un conținut redus de proteine(0,3%).

Glucidele

Glucidele sunt principala componentă a substanței uscate și pot fi: monoglucide și oligozaharide și poliglucide.

a) Monoglucidele și oligozaharidele

Monozaharidele sunt reprezentate în fructe de pentoze și hexoze. Pentozele nu se găsescăn stare liberă, ci în formă combinată sub formă de macromolecule. Hexozele reprezintă adevăratul substrat al proceselor energetice, în stare liberă gasindu-se numai glucoza și fructoza. Manoza și galactoza sunt prezente în monani,respectiv galactani. A fost semnată prezența L- sorbozei în mere, sub formă legată în glucozini ca : antociani, flavoni, în gume vegetale, saponine, mucilagii se gasește L – raminoza.

Dintre oligozaharide, în fructe se gasește aproape în exclusivitate zaharoza, maltoza lipsind.

In fruncte cantitatea de zahăr este cuprinsă între 8……..10%.

De remarcat că repartizarea zaharurilor solubile este determinată de dezvoltarea genetică. Astfel, în familia Pomaceae, a fructelor cu semințe (mere) dintre cele trei zaharuri solubile, predominantă este fructoza, din care cauză sucul fructelor rotește planul luminii polarizate spre stanga. Având în vedere că fructoza este zahărul cel mai dulce se explică din ce cauză aceste fructe, cu toate că au un conținut relativ redus de zahăr total, au un gust dulce plăcut. Dintre fructele cu semințe, merele au un conținutul cel mai mare de zaharoză, cuprins între 1,5….6,5%.

Repartizarea zaharozelor în fructe variază funcție de părțile componente. In mere, conținutul de zahăr crește de la penducul spre caliciu, din interior spre exterior și din zonele verzi spre cele roșii. În general, regimurile extrne ale fructelor (mere) sunt părțile cele mai bogate in zahăr. Dacă se supun fructele presării continue, se colectează suc din ce în ce mai bogat în zaharuri reducătoare și din ce în ce mai sărac în zaharoză.

b) Poliglucidele

Amidonul reprezintă principala substanță de rezervă a plantelor, fiind prezent în cantități mari în legume, mai puțin în fructe. In fructe se găsește în perioada de prematuritampoziția sucurilor respective.Astfel, în sucul natural de mere vom gasi o varietate foarte mare de substanțedatorită compoziției complexe a merelor. Datorită acestui fapt se vor lua în discuție compusii chimici de interes pentru procesul de industrializare.

Apa

Apa se găsește în proporție mare în fructe, conținutul variind între 72-97%. O mare parte se află în stare liberă în vacuole și conține substanțe solubile de natură organică sau minerală. Este cedată ușor prin presare dând posibilitatea măsurării cantității procentuale de substanțe dizolvate ( gradul refractometric ). Substanța uscată solubilă (%) sau gradul refractometric este utilizată în practica de producție pentru stabilirea unor retele de fabricație și la urmărirea procesului tehnologic de prelucrare, O altă parte a apei este legată coloidal și se gasește în membrana citoplasmatică și nucleul pe care le mărește în volum. Apa de îmbinare sau legată coloidal îngheață greu, nu dizolvă substanțe de tipul zaharozei și se îndepartează greu în timpul procesului de deshidratare.

Protidele

Protidele au rol plastic,energetic și de rezervă. Substanțele azotoase din frucze sunt mai puțin studiate. Conținutul de aminoacizi liberi reperezintă un indice de calitate important pentru sucurile naturale de fructe, care este exprimat în mod obișnuit ca indice de formol.

Funcție de conținutul de aminoacizi, fructele se împart în fructe foarte bogate, bogate, cu un conținut mediu sau cu un conținut redus în aminoacizi. Merele fac parte din ultima categorie de fructe, adică au un conținut redus de proteine(0,3%).

Glucidele

Glucidele sunt principala componentă a substanței uscate și pot fi: monoglucide și oligozaharide și poliglucide.

a) Monoglucidele și oligozaharidele

Monozaharidele sunt reprezentate în fructe de pentoze și hexoze. Pentozele nu se găsescăn stare liberă, ci în formă combinată sub formă de macromolecule. Hexozele reprezintă adevăratul substrat al proceselor energetice, în stare liberă gasindu-se numai glucoza și fructoza. Manoza și galactoza sunt prezente în monani,respectiv galactani. A fost semnată prezența L- sorbozei în mere, sub formă legată în glucozini ca : antociani, flavoni, în gume vegetale, saponine, mucilagii se gasește L – raminoza.

Dintre oligozaharide, în fructe se gasește aproape în exclusivitate zaharoza, maltoza lipsind.

In fruncte cantitatea de zahăr este cuprinsă între 8……..10%.

De remarcat că repartizarea zaharurilor solubile este determinată de dezvoltarea genetică. Astfel, în familia Pomaceae, a fructelor cu semințe (mere) dintre cele trei zaharuri solubile, predominantă este fructoza, din care cauză sucul fructelor rotește planul luminii polarizate spre stanga. Având în vedere că fructoza este zahărul cel mai dulce se explică din ce cauză aceste fructe, cu toate că au un conținut relativ redus de zahăr total, au un gust dulce plăcut. Dintre fructele cu semințe, merele au un conținutul cel mai mare de zaharoză, cuprins între 1,5….6,5%.

Repartizarea zaharozelor în fructe variază funcție de părțile componente. In mere, conținutul de zahăr crește de la penducul spre caliciu, din interior spre exterior și din zonele verzi spre cele roșii. În general, regimurile extrne ale fructelor (mere) sunt părțile cele mai bogate in zahăr. Dacă se supun fructele presării continue, se colectează suc din ce în ce mai bogat în zaharuri reducătoare și din ce în ce mai sărac în zaharoză.

b) Poliglucidele

Amidonul reprezintă principala substanță de rezervă a plantelor, fiind prezent în cantități mari în legume, mai puțin în fructe. In fructe se găsește în perioada de prematuritate. Conținutul de amidon crește la început, după care descrește treptat, când sunt culese au conținut de amidon ridicat (1%) care dispare în timpul păstrării. Una dintre caracteristicile cele mai importante ale unui amidon este raportul amiloză/amilopectină, ce depinde de factorii genetici. In majoritatea cazurilor conținutul de amiloză variază între 15……25%pe când conținutul de amilopectină variază între 70…80%.

Celuloza formează masa principală a pereților celulari. In fructe cantitatea de celuloză variază între 0,5…..2 % .

Dintre hemiceluloze, în fructe predomină pentozanii care se găsesc în cantități mari în mere (0,69…..1,74%). Hidroliza celulozei și hemicelulozei se realizează de celulaze și hemicelulozei specifice, corelându-se activitatea acestor enzime cu înmuierea texturii fructelor.

Substanțele pectice sunt poliglucide complexe ce conțin acid D- galacturonic esterificat parțial cu alcool metilic și asociat cu galactani, arabani, xilani, etc.

Aceste substanțe sunt componentele principale ala lamelei mediane dintre pereții celulari și conferă fructelor fermitate structotexturală și au importanță pentru geleficare și cleificare în tehnologia sucurilor cu pulpă. Conținutul de substanțe specifice din fructe variază în limite largi, fiind funcție de soi și de condițiile de cultură.

Structura pectinelor are la bază cicluri de galactoză la care gruparea metilen- hidroxilică din poziția 6 se transformă prin oxidare în grupare carboxilică :

acid α-D- galaturonic

Enzimele pectice . Transformările substanțelor pectice din fructe sunt determinate de enzimele pectice care provoacă hidroliza protopectinei și a pectinei.

Existența protopectinazei, care realizează hidroliza protopectinei este foarte controversată, deoarece până în prezent nu a putut fi izolată.

Hidroliza pectinei este provocată de două enzime pectice principale : poligalacturonaza(PG) și pectinesteraza(PE) . poligalacturonaza, pectinaza sau pectolaza este enzima care provoacă hidroliza legăturilor 1,4- glicozidice, determinând reducerea lungimii lanțurilor pectice. Cu toate că în plante PG are un rol deosebit în procesul de maturare punerea ei în evidență se face greoi, ceea ce permite să se emită ipoteza că se găsește în mod normal în stare legată.

Astfel , în mere, unde s-au urmărit îndeaproape transformările substanțelor pectice , nu s-a putut izola PG.

Actiunea enzimelor pectice: PE – pectinesteraza

PG – pectingalacturonaza

Sub acțiunea pectinesterazelor se formează macromoleculele de acizi poligalacturonici, acizi pectici, care cu ionii de Ca+2 sau alți ioni bivalenți formează rețele tridimensionale care dau gelul pectocalcic.

Acest gel joacă un rol important în textura fructelor sau la apariția unor defecte de fabricație, ca gelifierea sucurilor de fructe. PE se găsesc aproape în toate fructele. În stare nativă enzima se găsește absorbită de substanțele macromoleculare insolubile în apă. Ca urmare, sucul nu conține decât un procent redus din cantitatea totală de enzimă (10-20%) existentă.

Lipidele

Gliceridele

Conținutul de grăsimi al fructelor este forte redus, nedepășind 1%. In fructe, lipidele suntconcetrate în sâmburiși semințe , de unde se pot obține și industrial. Semințele de mere au un conținut ridicat de grăsimi(22%) bogate în acizi grași nesaturați. Cantitatea cea mai mare de acizi grași nesaturați se determină la maturitate.

Ceridele

Fructele sunt acoperite cu un strat protector de ceară care reprezintă un amestec de esteri, alcooli, hidrocarburi și acizi superiori liberi. Cerurile sunt secretate de către cuticulă sub formă de grăuncioare solizi sau bastonașe, având rolul de a proteja planta împotriva pierderilor mari de umiditate sau împotriva radiațiilor UV. Cerurile care acoperă fructele sunt bogate în parafine fiind formate din n- nanocosan, n- heptocosan, alcooli superiori și acizi cu catena lungă. Pe suprafața merelor s-a găsit acidul ursolic C29H49(OH)COOH.

Acizi organici

Acizii organici influențează atât calitățile organoleptice ale fructelor prin actiunea asupra gustului, cât și proceselor de conservare și de apariție a unor culori nedorite în urma proceselor tehnologice. În fructe, acizii organici se găsesc dizolvați în sucul celular și combinați sub formă de săruri, esteri, glicozide etc.

Dintre acizii organici predominanți se menționează acizii : malic, citric, și tarctic. In cantități mici se gasesc acizii: succinic, salicilic, formic, oxalic, etc. În mere s-au identificat acizii : malic, citric, izocitric, oxalacetic, tartic, glioxalic și un acid uronic, probabil galacturonic. Aciul determinant este acidul malic.

Acizii organici și sărurile lor sunt localizați în special în vacuolele celulelor, unde se găsesc în stare solidă. S-a observat că aciditatea nu este uniformă în toate celulele fructului, prin presare se constată că primele porțiuni de suc colectate sunt cele mai puțin acide. Regiunile externe ale fructului care sunt cele mai expuse radiațiilor solare,au un conținut mai redus în acizi decât tesăturile interioare. Astfel, în cazul merelor, raportul relativ dintre aciditatea țesuturilor periferice și a celor centrale este de 5/8.

În perioada de creștere a fructelor are loc o acumulare a acizilor organici liberi, ca apoi la maturitate să se observe o scădere a acidității, ca urmare a consumării în metabolism. Combustia acizilor organici depinde de natura acestora, acidul malic fiind mai ușor oxidat decât acidul citric. În felul acesta se axplică de ce fructele în care predomină acidul citric sunt mai acre la maturitate decât cele în care predomină acidul malic.

În afară de influența asupra gustului, reducerea aciditătii are o deosebită importanță tehnologică determinând intensitatea tratamentelor termice pentru conservarea produselor alimentare. La produsele acide, cu pH < 4,5 este necesară o tratare termică mai redusă decât la produsele cu aciditate mică, având pH-ul mai mare de 4,5.

Compușii fenolici

Compușii fenolici sunt derivați ai fenolilor, acizilor fenolici, flavonoidele (pigmenți antocianici) și taminurile. Principalele grupe de fenoli din plante sunt arătate in tabelul 7.

Substanțele tanate

Taninurile au gust astringent caracteristic și prezintă propietatea de a precipita substanțele proteice din soluții. Prezintă importanță atât datorită influenței asupra gustului cât și prin faptul că reprezintă substratul procezelor de îmbrumare oxidativă și enzimatică, influențează limpezirea sucurilor, au activitate bactericidă și vitaminică.

Substanțele tananți se gasesc dizolvate sub formă de pseudosoluții în vacuolele celulelor. În diferite fructe, substanțele tanate apar ca incluziuni vizibile. La început ele sunt incolore, după care capătă o culoare galbenă, urmată de un brun închis, formând în fructele coapte complecși cu mucilagiile, ca o masă solidă insolubilă, de asemenea substanțele tanante se găsesc combinte cu proteinele, alcaloizii, polizaharidele etc.

Tabelul 3. 7. Grupele principale de fenoli din plante

În mere, taninurile se găsesc în cantități mari, de 0,1%. Deoarece o cantitate de numai 0,012% tanin este decelat de organele gustative, el influențează gustul tuturor fructelor.

Substanțele tanante au o puternică acțiune bactericidă și fungicidă, jucând un rol important ca factori de rezistență ai plantelor față de atacul microorganismelor. În mediul acid formeză complexe cu proteinele, care precipită provocând limpezirea naturală a sucurilor și asigurându-le stabilitatea.

b) Leucoantocianele

Pot altera culoarea naturală a produselor prelucrate. Procesul de descompunere al acestora este influența de reactia mediului.

În fructe cantitatea de leucoantociane scade pe masură ce ajung la maturitate (leucociandina și leucodelfinidina).

c) Pigmenții

Flavonele din fructe sunt importante atât ca substanțe colorante, cât și ca valoare biologică, datorită posibilității de a participa la procese de oxidoreducere cu rol de vitamină P. Flavonoidele sunt o clasă de compuși derivați de la flavon, flaven, flavonă și flavononă cu structură ciclică condensată care conține oxygen. Acești compuși prin intermediul grupării –OH formează derivați cu glucidele, care contribuie la realizarea culorii fructului.

Flavonele, prin oxidare, reducere sau izomerizare formează antocianidinele (cianidina, petunidina)care se leagă de o componentă glucidică liberă sau acilată cu acizi fenolice formând antocianii, pigmenți care au o gamă de culori de la roșu viu la albastru închis. În mere se gasește cianidina-3-arabinozid.

d) Antocianele. Marea varietate a culorii fructelor este determinată în cea mai mare parte de prezența antocianrlor, a căror varietate (tabelul 8) se explică prin structura lor diferită, cât și prin influența pH-ului și a metalelor grele.

În mere, cea mai răspândită antocianidina este cianidina. După Hermann, majoritatea fructelor conțin crizantemina (cianidin-3-glucozid), în fiecare fruct existând chiar mai mulți coloranți antociani în mere găsindu-se ideina (3- monogalactozidul cianidinei).

Pigmenții antocianici din fructe participă nu numai la formarea culorii, dar și a gustului, având în același timp valoarea biologică de vitamina P și activitate bacteriostatică. Ei participă la aspectul atrăgător al sucurilor și dau o rezistență mai mare la păstrare având acțiune fungitoxică.

În cursul depozitării produselor, au loc modificări de culoare cauzate de activitatea unor enzime : polifenoloxidaza, peroxidaza, catalaza etc., fapt pentru care ele sunt inactivate termic sau chimic în timpul prelucrării. În cazul păstrării sucurilor de fructe bogate în antociane un timp îndelungat, culoarea scade datorită precipitării lente a substanțelor colorate. Precipitarea antocianilor se explică prin faptul că ele se găsesc în stare coloidală, iar cu timpul se denaturează.

e) Carotenoidele. Prezența lor este semnalată în toate fructele, participând la formarea culorii galbene, portocalii sau roșii. Carotenoidul de bază de la care derivă celelalte carotenoide poate fi considerat licozina.reprezentantul tipic și cel mai des întâlnit este β- carotenul, după care urmează izomerii săi α și γ, ce se găsesc în majoritatea fructelor.

Pigmenții carotenoidici sunt, din punct de vedere chimic, tetraterpenoide cu opt unități izoprenice.[2]

Vitaminele

2) Vitaminele hidrosolubile

Vitamina B1 se găsește în cantități mari în semințe și frunze, ce denotă un rol important în metabolism.

Vitamina B12 se găsește în cantități mici în fructe.

Vitamina B2 în fructe, cantitatea cea mai mare de riboflavină se găsește la prematuritate.

Explicația constă în faptul că vitamina B2 are rol deosebit în sistemul dehidrozic implicat în dezvoltarea fructelor.

Vitamina B6 se găsește in cantități mari în special în semințe. În produsele vegetale aproximativ 90%reprezintă piridoxina,restul fiind format din piridoxal și piridoxamină. În majoritatea cazurilor vitamina se găsește sub formă legată cu proteinele.

Vitamina C se găsește în regiunile de creștere activă, sediul sintezei fiind cloroplastele. În semințe nu se găsește inițial, dar apare în prima zi de germinație. Formarea ei depinde de gradul de saturare al țesutuluicu oxigen : cu cât cantitatea de vitamină C este mai ridicată. Fructele mai aromate, în care predomină procesele anaerobe, au un conținut în acid ascorbic mai redus decât cele nearomate. De asemenea, concentrația cea mai mare se găsește în părțile exterioare ale fructului, în special în pieliță și în straturile de pulpă. Acidul ascorbic se găsește în stare liberă și în stare legată, sub formă de ascorbinogen. Cantitatea cea mai mare de vitamină se găsește la maturitatea fiziologică , după care are loc o reducere bruscă.

b) Vitaminele liposolubile

Vitamina A, în produsele vegetale nu este prezentă, în schimb se găsesc cantități importante de carotenoizi, care au rolul de provitamină A. În fructe, cantitatea de carotenoid crește în paralel cu maturarea. Raportul de carotenoide diferă funcție de organele plantei : în fructe predomină α – carolina față de β- carolina. Este important dee remarcat faptul că soiurile mai bogate în vitamina C sunt bogate si in carotenoide.

Vitamina E sintetizarea tocoferolilor se face numai în regnul vegetal, după care sunt depozitați în semințe. Ei se comportă ca antioxidanți puternici, intervenind în procesele de oxidoreducere. Acțiunea antioxidantă nu este corelată cu cea vitaminică, activitatea fiind în ordine inversă. Necesarul de vitaminăA este mai mic în prezența vitaminei E (0,2…………0,8mg).

În cursul industrializării, vitaminele se pierd cnatitativ în proporții variabile cu nivelul temperaturii, pH-ului, etc. De exemplu, termostabilitatea determină pierderi variabile de acid ascorbic, deshidratarea îl distruge total dacă se folosesc curenți de aer cald, mărunțirea mărește pierderile,sulfitarea le reduce. Provitamina A (carotenul) este sensibil la blanșare, la operația de limpezire enzimatică a sucurilor si se păstrează mai bine la sterilizare, la concentrare și fermintație acido-lactică.

Substanțele de aromă ale fructelor

Prin arome, se înțeleg substanțele din fructe, antrenante cu vapori de apă care sunt percepute prin organul de miros și prin cavitatea bucală posterioară. În fructele obișnuite aromelor sunt mai reduse, față de citrice, de exemplu. În mere conținutul variază funcție de soi între 10-100mg/kg.

Cercetările lui White au arătat că în compoziția aromei merelor intră : alcooli (metilic, etilic, propilic, izopropilic,butilic,izobutilic și hexilic) în proporție de 92%, compuși carboxilici (acetona , caproaldehide, acetaldehida și 2- hexanol) în proporție de 6 %, esteri (etilbutirat și etilcaproat) în proporție de 2%. În cantități mici s-au identificat esterii acizilor acetic, butiric, capronic cu metanolul, etanolul, 2- propanolul și butanolul.

Cu toate acestea, în prezent nu există dete precise asupra constituentului care determină aroma caracteristică merelor. După Mehlitz acesta ar fi combinațiile carbonil ușor volatile de care depinde stabilitatea aromei sucurilor. După Hulme, rolul principal îl au esterii mai puțin volatili. Mattick atrage atenția asupra acidului capronic ca un component important al aromei piureului din mere.

S-a menționat că o concentrație mai mare de 8mg/100mg provoacă o alterare a gustului. În perioada depozitării se observă o acumulare a acidului caproic. Substanțele de aromă din mere prezintă calități osmofore puternice, fiind active în diluție de 50 ppm.

Substanțele antinutritive din fructe

În produsele vegetale există o gamă mare de substanțe care pot inhiba dezvoltarea organismului uman și anume : antiproteinogenetice, antitiroidiene,antimineralizante și antivitamine.

Antiproteinogeneticele sunt mai puțin prezente în fructe, fiind formate din tripsininhibitori, hemoglutinine și saponine. Ele sunt inactive prin tratamente termice.

Antitiroidienele au ca efect reducerea capacității tiroidiene de a capta iodul, favorizând formarea gușei. Având o rază ionică, similară cu a iodului, tiocianatul poate substitui sau deplasa acest element, împiedicând formarea lui în tiroidă.

Dintre antimineralizante o importanță deosebită o prezintă acidul oxalic, care impiedică utilizarea substanțelor minerale, în special a calciului, fierului și magneziului.

Enzimele

Enzimele sunt substațe de natură proteică, cu o activitate catalitică ridicată și după recoltare. Cele mai importante enzime pentru procesul de prelucrare sunt :

enzimele pectolitice (pectindemetoxilaze și pectindepolimeraze) acționează asupre substanțelor pectice care își pierd caracteristicile de caloid de protecție, cu rol în agrenarea și sedimentarea sucurilor cu pulpă.

oxidoreductazelor sunt enzime oxidative cu largă răspândire în plante: polifenoloxidaza, peroxidaza etc. sunt importante în tehnologia conservelor de fructe, întrucât ele pot produce modificări de culoare degradând polifenolii, antocianii, brunificarea enzimatică a țesuturilor prin modificări asemănătoare cu cele prezentate în protide. Ascorbinoxidaza și catalaza pot produce, de asemenea, modificări de gust și aromă în cursul proceselor de conservare.

În practică se procedează la inactivarea enzimelor prin tratamente termice, modificări de pH, etc.

Hormonii vegetali

Hormonii vegetali (auxinele, giberelinele, citokinele) suferă modificări în timpul creșterii și maturizării fructelor.

Auxinele influențează creșterea, textura pulpei, accelararea maturării și producția de etilenă. Influențează, de asemenea, nivelul de proteine și de acizi nucleici, frânând procesul de îmbatranire.

Giberelinele intervin în transformarea triptofanului în auxine, influențează scăderea nivelului de amidon, azot total și creșterea conținutului de acizi nucleici, celuloză și hemiceluloză.

O poziție specială o are etilena ( considerată ca hormoni) care stimulează maturarea fructelor. La mere, producerea de etilenă coincide cu maximum climacteric.

Compoziția merelor este redată în tabelul 8, de unde se consideră că aproximativ toate substanțele existente în mere, se găsesc după prelucrarea acestora, în sucul obținut.

Tabel 3. 8 Compozitia chimică

, ,

III.1.3.2 Transformările fizico-chimice în structura chimică

Sucurile naturale de fructe, în timp, suferă o serie de transformări fizico-chimice datorită influenței diverșilor factori atât interni cât și externi cum ar fi : lumina, temperature, prezența oxigenului, pesticidele, metalele grele, prezența enzimelor, etc.

1) Degradări organoleptice

Sucurile de fructe păstrate la lumină suferă atât un proces de decolorare, cât și apariția unui gust dezagreabil. După Dupaigne, actiunea luminii asupra sucurilor se diferențiază de cea a oxigenului. Astfel, lumina produce o pierdere de culoare, scade devine neplacut, chiar dezagreabil, pe când în prezența oxigenului se intendifică procesul de îmbunare, iar gustul are caracteristica de fiert asemanătoare compoturilor.

2) Influența luminii

2.1 Degradarea proteinelor

Proteinele sub acțiunea radiațiilor suferă o degradare care este legată de fenomene de coagulare, are loc reducerea pH-ului, micșorarea rotației optice, reducerea tensiunii superficiale și creșterea vâscozității, temperatura ridicată favorizând aceste modificări.

2.2 Degradarea grăsimilor

Substanțele grase sunt afectate în mare măsură de acțiunea luminii care catalizează procesele de râncezire. În prezența oxigenului are loc o reacție fotochimică în lanț cu formare de peroxizi cu o viteză proporțională cu rădăcina pătrată a intensității radiației . Acțiunea radiațiilor depinde de capacitatea de absorbție a grăsimilor, fiind mai expuși alterării acizii grși cu un număr mai mare de duble legături.

2.3 Degradarea pigmenților

Schimbarea culorii produselor vegetale se caracterizează prin reducerea culorii datorită intensificării proceselor de oxidare a carotenoidelor și antocianilor. Carotenul suferă un proces de izomerizare, forma trans trecând în forma cis, cu reducerea activității vitaminice. Antocianele se degradează sub acțiunea luminii datorită deschiderii ciclului, culoarea specifică reducându-se.

2.4 Degradarea vitaminelor

În cazul expunerii sucurilor de fructe șa radiații se constată procesul de fotoliză a vitaminelor.

Vitamina C este cea mai sinsibilă la acțiunea radiațiilor luminoase, putând fi distrusă complet sau parțial în funcție de durata expunerii. Radiațiile UV oxidează vitamina C la acid dehidroascorbic chiar în absența oxigenului. Prezența riboflavinei catalizează acest proces care depinde de valoarea pH-ului : la ph ridicat, ciclul lactonic al acidului dehidroascorbic se deschide spontan și se formeză acidul dicetogulonic.

Activitatea vitaminelor din grupa B este redusă în proporșie de 10-13%, efectul cel mai puternic fiind executat asupra vitaminei B2 care se trensformă în lumiflavină sau lumicran în funcție de reacția mediului.

Vitamina A suferă o descompunere oxidativă sub acțiunea luminii. Degradarea ei este invers proporțională cu grosimea stratului de produs iradiat și direct proporțională cu intensitatea radiației și are loc prin ruperea dublei legături și deschiderea ciclului β-ionoic. Practic, pierderile de vitamină A au loc după păstrarea îndelungată la lumină.

Vitaminele din grupa D sunt stabile la suprairadierei, formând compuși toxici ca : toxisterolul si suprasterolul. Este cunoscut ca transformarea provitaminelor D în vitamine D se face printr-un proces chimic ce necesită aport de energie exterioară, care poate fi dată de o serie de radiații. Procesul cel mai bine cunoscut este trenasformarea ergosterolului în vitamina D2 care are loc după schema:

eragosterol→ lumisterol → tahisterol → vitamina D2

Activitatea vitaminei E se reduce sub acțiunea razelor UV.

3 Modificari datorate tratamentului termic

3.1 Îmbrunarea de tip melanoidinic

În cazul sucurilor de fructe, îmbrunarea este de nedorit prin efectele ei finale : micșorarea valorii alimentare, modificări organoleptice( culoare, gust, miros). Acest tip de îmbrumare este neenzimatică.

3.2 Îmbrunarea dată de acidul ascorbic

Acidul ascorbic, singur sau în combinație cu aminoacizii poate da îmbrumări intense. În sistemul aminoacid-acid ascorbic, îmbrunrea este mai puțin intensă în comparație cu cele de tip Maillard, însă mai pronunțată decât în alte sisteme binare : acidul citric-acid ascorbic, acid ascorbic-zahar, etc.

3.3 Îmbrunarea zaharurilor în prezența acizilor organici

La concentrația la care acizii organici și zaharuri se găsesc în sucurile de fructe, există posibilitatea unor reacții de îmbrumare. Astfel fructoza dă prin încalzire cu acid malic o îmbrunre intensă. Acidul oxalic, acidul piruvic și acidul tartricîn prezența zaharurilor dau îmbrunări de intensități comparabile.

3.4 Îmbrunarea dată de acidul poligalacturonic

În mediul acid și la temperature ridicate, acidul poligalacturonic poate produce îmbrunarea cu mai multă ușurințădecât zaharurile. În timpul concentrării sucurilor, acești produși de scindare ai pectinei pot contribui la modificarea culorii produsului.

3.5 Influența temperaturii asupra proteinelor vegetale

la tratarea termică a fructelor, acestea se înmoaie. Celulele suferă separări, ruperi, retractări, iar substanțele pectice care formează substanță cimentoasă sunt solubilizate. Granulele de amidon se află în contact cu apa, aerul intracelular este expulzat, pigmenții sunt modificați, se formeză acizi organici volatili și compușii cu sulf cu masa celulară mică, care contribuie la intensificarea aromei.

In general, utilizarea proteinelor vegetale este îmbunătățită ca rezultat al tratamentului termic moderat. Căldura inactiveză numeroși inhibitori, care scad valoarea nutritivă a produselor vegetale proaspete. Căldura excesivă la care sunt supuse uneori proteinele vegetale are un efect negativ. Scaderea este de 10-20% în funcție de sursa din care provin si de intensitatea tratamentului termic. În prezențe zaharurilor reducătoare, pierderile de aminoacizi sunt foarte importante.

3.6 Distrugerea termică a vitaminelor

În cursul diferitelor procese tehnologice, vitaminele din alimente pot fi supuse acțiunii simultane a căldurii și a oxigenului sau a căldurii, oxigenului și luminii. Cu excepția tiaminei, vitaminele sunt în general, puțin sensibile la căldură. Din studii efectuate cu soluții de tiamină s-a ajuns la concluzia ca principalii factori care influențează distrugerea termică a vitaminei sunt: temperatura, durata sistemului în care este dizolvată vitamina, metalele vitaminei în sistemul considerat, prezenței oxigenului.

3.7 Influența temperaturii asupra valorii vitaminice a fructelor și sucurilor de fructe

Pentru produsele vegetale care se conservă prin congelare, deshidratare sau sterilizare, opărirea sau blanșarea este operația de bază prin care trebuie să se realizeze : pregătirea materialului pentru ambalare, îndepărtarea aerului si a altor gaze din țesuturi, fixarea culorii, inactivarea enzimelor, scăderea conținutului în microorganisme.

În cazul blanșării, prinderea de vitamine are loc fie retreagerea lor în lichidul de blanșare, fie prin distrugerea lor termică. Pierderea vitaminelor pe cele două căi este influențată de temperatura apei, durata blanșării, volum de apă utilizat, metoda de blanșare. S-a constatat că pierderile sunt cu atât mai ridicată și timpul mai scurt. Pierderile vitaminice sunt mai mici dacă produsele sunt introduse direct în apă fierbinte, deoarece la temperaturi ridicate enzimele de oxidare sunt rapid inactive. La fierbereaîn vapori sau sub presiune, retenția vitaminelor este mai mare. Pentru a nu mări pierderile de vitamine se recomandă răcirea rapidă a produselor vegetale blanșate. Trebuie menționat că la blanșare, indiferent de metoda utilizată, are loc o pierdere și de zaharuri, substanțe proteice și substanțe minerale.

Retenția vitaminelor în cazul sucurilor de fructe este dependentă de temperatura și de timpul de încălzire, de cantitatea de căldură și de oxigen prezență, de pH-ul sucului, de prezența metelelor grele care pot cataliza oxidarea vitaminelor. Din acest punct de vedere, procesul de pasteurizare “ flash” este cel mai ridicat .

4 Degradări oxidative neenzimatice

4.1 Oxidarea carotenoizilor

Carotenoizii prezintă importanță atât din punct de vedere al culorii, cât si al valorii alimentare, fiind surse importante de vitamină A. Datorită gradului mare de nesaturare, ei se oxidează ușor provocând alterări de culoare, gust și valoare alimentară.

Caretonoizii se oxidează ușor la dubla legătură 5,6 a ciclului ionic, formând 5,6-epoxizi. În continuare poate avea loc o izomerizare cu formarea 5,6 – epoxidului , respectiv a furanoxidului. După cum a arătat Curl și Bailey, epoxizii sunt prezenți în țesutul multor fructe, având un rol biochimic important.

Ciclul β- ionoic

4.2 Oxidarea substațelor tanante

Procesul de autooxidare a substațelor tanante, în special a produselor vegetale. De menționat că același efect are loc și prin oxidarea enzimatică a catichinelor, substratul suferind aceleași transformări, din care cauză în prezent este greu de menționat în ce măsură îmbunarea care apare este de natură enzimatică sau autooxidativă. Labilitate catachinelor este în funcție de valoarea pH-ului care determină viteza de autooxidare și eliminare a CO2 . Formarea CO2 în acest caz, denotă că procesul de autooxidare a substanțelor tanante are rol destul de important, deoarece polifenoloxidaza este inhibată de prezența CO2.

4.3 Oxidarea substanțelor tanante

Oxigenul poate provoca degradarea substanțelor aromate , și ca urmare alterarea aromei caracteristice eventual apariția unui gust străin.

Procesele de autooxidare în sucurile de fructe au loc mai rapid dacât în uleiurile eterice pure, datorită prezenței unor compuși chimici ce catalizează oxidarea, în special radiațiile de spectru UV.

Aroma cea mai sensibilă este aroma sucurilor de portocale, în timp ce aroma coacăzelor este mai stabilă, merele ocupă o poziție intermediară. De menționat este și faptul că în cazul sucului de mere, o usoară oxidare este necesară pentru o mai bună exprimare a aromei.

4.4 Oxidarea acidului ascorbic

Acidul ascorbic se oxidează foarte ușor în solutie, în special în mediul slab alcalin. În stare cristalizată, el este stabil la acțiunea oxigenului și a temperaturilor înalte, dar este suficientă prezența umidității scăzute pentru a începe procesul de oxidare.

Procesul de oxidare are loc în două stadii :

acidul ascorbic trece în acid dehidroascorbic, proces reversibil când se mai păstrează activitatea vitaminică,

oxidarea până la acid 2,3 – cetogulonic și ulterior până la acid acetic și treonic cu pierderea completă a activitășii vitaminelor.

Oxidarea acidului ascorbic este influențată de pH și temperatură. Prezența metalelor grele și altor catalizatori de oxidare intensifică pierderile de vitamină. Dintre metale , efectul catalitic cel mai puternic îl are cuprul și argintul, iar cel mai redus staniul, plumbul și aluminiul. Radiatiile UV provoacă distrugerea acidului ascorbic.

5 Degradarea datorată metalelor grele

Prezența metalelor grele chiar în cantități mici, provoacă schimbarea gustului, a culorii, degradarea vitaminelor și a proteinelor. Ele pot fi prezente în compoziția chimică a sucului de mere sau ajung din exterior în urma prelucrării, materialelor auxiliare, utilajelor sau din ambalaje.

Schimbarea gustului se datorează aparitiei unei mante de metal caracteristică, s-a constatat 0,2% cupru pentru a aparea o modificare a gustului . Cuprul provoacă o alterare specifică a produselor lichide, cunoscută sub denumirea de casare cuprică.

Schimbările deosebit de profunde ale culorii provoacă metalele grele în reacția cu polifenolii, în special cu substanțele tanante și cu antocianele. În general, în prezența metalelor grele se constată alterarea culorii, care se deplasează spre violet în nuanță mai închisă. Mărirea conținutului de metale intensifică procesul de alterare până când are loc precipitarea. În acest caz se antrenează degradarea de nuanță, îm schimb intensitatea culorii este foarte redusă.

6. Impurificarea sucului datorită pesticidelor

În condițiile actuale în care agricultura folosește pe scară largă insecticide, fungicide,ierbicide și alte substanțe chimice, se ridică problema toxicității acestora față de consumator.

În cazul sucurilor de fructe se recomandă o serie de măsuri tehnologice ca realizarea unei spălări intense obligatorii a fructelor industrializate.

Prin acest procedeu se elimină însă numai depozitul de la suprafață. În schimb, o serie de produse organice sunt capabile să pătrundă în pielița fructelor, fiind transportate de sevă în diferite organe vegetale, din această grupă fac parte în general compușii organofosforici ca Paration, Dementon. Prin depozitarea fructelor timp îndelungat, chiar în condiții de coagulare, conținutul de insecticide nu s-a redus decât cu 20%.

7 Alterarea sucului provocată de enzime

În celulele vii au loc reacții complexe de oxidare în urma cărora, simultan cu oxidarea unor substanțe are loc reducerea altei substanțe.Procesele de oxidare prin acțiunea oxigenului molecular prin actiune oxidazelor și activarea hidrogenului din molecula de substrat respirator, sub acțiunea dehidrazelor sau prin calea citocromilor, care deplasează electronii începând de la dehidrogenaze.

În celulele vii există un echilibru al proceselor de oxido-reducere, determinant de specificul fiecărui metabolism. În momentul în care țesutul celular este distrus, are loc o degradare a sistemului de oxido-reducere în direcția intensificării proceselor de oxidare. Ca urmare , apar o serie de degradări ale culorii și gustului, datorită compușilor finali formați. În procesele de degradare oxidativă , un rol important il au fenoxidazele, peroxidazele, citocromoxidazele și lipoxidazele.

7.1 Fenoloxidazele

Sunt prezentate în toate țesuturile fructelor acționând asupra mono- și polifenolilor. Din punct de vedere chimic, fenoloxidazele sunt cupru-enzime, ale având posibilitatea de a reacționa direct cu oxigenul molecular prin schimbarea de valență. Clasificarea fenoloxidazelor se face după natura substratului pe care-l oxidează în două etape:

monofenoloxidaze de tipul tirozinazei ;

ortopolifenoloxidaze de tipul lacazei.

7.2 Peroxidazele

Peroxidazele și catalazele au un grad de specificitate redus, realizând oxidarea unui număr mare de substanțe organice și anorganice cu ajutorul apei oxigenate ca acceptor de hidrogen, fenoli, polifenoli, amine aromatice, acidul ascorbic, acidul iodhidric, etc. Condiția esențială pentru a realiza oxidarea substanțelor este ca ecestea să aibă un potențial de oxido-reducere mai mic ca al apei oxigenate.

Din punct de vede chimic, peroxidazele sunt heminproteide, în molecula cărora se găsește fier și patru cicluri pirolice legate între ele prin grupări metenice.

Cu toate că o serie de cercetări consideră că alterarea merelor tăiate este cauzată de prezența peroxidazelor, până în prezent acest lucru nu a putut fi demonstrate practice. Totuși se consideră că și gustul, atât pentru efectul direct de oxidare al substratului, cât și indirect, prin oxidare al substratului, cât și indirect, prin oxidarea acidului ascorbic și dereglarea potențialului de oxido-reducere.

7.3 Catalaza

Realizează descompunerea apei oxigenate în apă și oxigen.

Catalaza are un rol important de protecție a țesuturilor, evitând formarea peroxizilor. S-a constatat că această enzimă are și acțiunea peroxidantă. Ea are capacitatea de a oxida alcoolul etilic în prezența apei oxigenate care se formeză sub acțiunea flavinoxidazei.

7.4 Ascorbinoxidaza

Perezența acesteia a putut fi pusă în evidență în numeroase fructe. Se consideră că procesul de oxidare sub acțiunea ascorbinoxidazei are loc după următoarea reacție:

Din punct de vedere chimic, ascorbinoxidaza reprezintă o cuproproteină, în care cuprul se găsește în două forme: Cu2+ 75% și Cu+25%. În țesuturile vegetale alături de ascorbinoxidază se găsește și reductaza acidului dehidroascorbic care realizează reacția inversă în prezența glutationului.

În tesuturile vii procesul de oxidare se desfășoară ciclic, din cauza conținutului de acid ascorbic este relativ constant datorită oxidărilor intense, conținutul de acid ascorbic se reduce rapid, ajungând chiar la o valoare zero. În aceste condiții apare îmbrunarea și alterarea gustului.

7.5 Lipoxidaza

Alterarea gustului și a culorii a numeroase sucuri este presupusă ca fiind cauzată de activitatea lipoxidazei. Ea oxidează acizii grași nasaturați. În țesuturile vegetale activitatea lipoxidazei este într-o oarecare masură conjugată cu activitatea lipazei care realizează hiroliza gliceridelor, punând în libertate acizi grași. S-a constatat că acizii grași sunt mult mai rapid oxidați de către lipoxidază, decât gliceridele corespunzătoare. Lipazele au fost determinate mult în leguminoase decât în fructe. Au obținut asemănător cu lipoxidaza la 36-370C și pH= 7, asemănătoare și în ceea ce privește rezistența mare la temperaturi scăzute.

7.6 Antocianaza

Precipitarea substanțelor antocianice are loc sub acțiunea unei enzime specifice pusă în evidență de Hung și apoi de Yang în mucegaiurile Aspergillus niger, Penicillum, etc, determină antocianază. Acțiunea acestei enzime care eate o β- glucozidază provocă decolorarea sucurilor prin hidroliza grupărilor glicozidice a antocianelor cu fomrare de antocianidină și zahăr. La pH-ul natural al fructelor, antocianele se găsesc sub două forme în echilibru.

În concluzie, cele mai importante transformări care au loc în sucurile naturale de fructe sunt reacțiile de hidroliză și oxidare . astfel se pot hidroliza grupările glicozidice ale antocianilor, proteinelor, hemicelulozele, gumele, etc. Se pot oxida fenolii, caroteinoizii, substanțele tanante, catechinele substanțe de aromă (hidrocarburi, alcooli, fenoli, gliceride, pigmenți, etc, în total 153 de compuși care conferă aroma merelor), acidul ascorbic, pirocatechinele, pirogenolul, antocianele, acizii organici, vitaminele, etc.

De asemenea în sucuri se mai pot reduce reacții de îmbunare, izomerizare (carotenul, etc.), coagularea proteinelor, esterificarea pectinelor, etc.

III.1.3.3. Măsuri de prevenire a degradării sucului

1. Prevenirea degradării sucului sub influența luminii

Având în vedere transformările profunde ce au loc în sucul de fructe sub acțiunea luminii, se ridică problema revenirii acestor defecte. Cercetările spectrale efectuate cu ambalaje de diferite culori au arătat că rezultate optime se obțin cu sticle de culoare închisă, care rețin radiațiile.

2. Prevenirea proceselor de autooxidare

Având în vedere transformările profunde de culoare, gust și aromă care au loc în sucurile de fructe sub acțiunea oxigenului, una din preocupările importante ale specialiștilor din industria alimentară, este prevenirea proceselor de oxidare prin următoarele metode:

2.1 Eliminarea oxigenului din suc din ambalaj

Pentru sucurile de fructe se aplică operația de dezaerare, care constă eliminarea aerului speciale în care produsul pulverizat este supus unui vid înaintant (700-740 mmHg) . pentru produsele ambalate în recipiente, se aplică procedeul de închidere sub vid.

2.2 Folosirea substanțelor antioxidante

Pentru prevenirea oxidării produselor vegetale, în special a defectelor de culoare și gust, se folosește acidul ascorbic, care datorită popietăților lui reducătoare este un antioxidant puternic. Se cunosc multe procedee de introducere a acidului ascorbic în produsele finite: înainte de presarea fructelor, după presare, înainte de pasteurizare sau după. El poate fi adăugat în soluție sub formă de cristale sau cu pastile împreună cu zahărul.

Acidul ascorbic poate fi considerat un antioxidant eficace cu condiția utilizării raționale, în cazul contrar efectul poate fi invers față de cel dorit. Este cunoscut că degradarea termică a acidului ascorbic provoacă apariția unor procese de îmbrunare puternică, mai puternică decât a reacțiilor Mailard clasice. De asemenea, față de antociane, el are un efect prooxidant, reducând intensitatea culorii, deci este contraindicată folosirea acidului ascorbic la produselor ce conțin antociane.

O acțiune antioxidantă puternică o are și dioxidul de sulf, putând fi utilizat în concentrașii de 50mg/l, atât pentru inhibarea proceselor de oxidare enzimatică, cât și a celor enzimatice. Folosirea lui în afara produselor conservate chimic este din ce în ce mai restrânsă datorită influenței negative asupra organismului, cât și datorită fixării sale în urma reacțieicu grupările carbonil ale componentelor vegetale.

Numărul mare de antioxidanți folosiți în prezent poate fi împărțit în două grupe:

antioxidanți naturali (rășina de gaiac, tocoferoli, acidul nordihidrognaiaretic) ;

antioxidanți sintetici (butilhidroxianisol, butilhidroxitoluolul, propil, octil și dodecilgalatii).

Lecitina acidul citric se folosesc ca sinergetici. Deoarece nu s-au putut obține antioxidanți sintetici lipsiți complet de nocivitate, tendința actuală este de a folosi pe scară din ce în ce mai largă antioxidanții naturali.

2.3 Folosirea glucozidazei

În ultimul timp, pentru prevenirea proceselor de oxidare se folosesc din ce în ce mai mult, preparatele de glucozidază obținute din culturile de Penicillium glacum și Penicillium notatunm .

Glucozidaza este o enyimă specifică, oxidând β-D-glucoză fiind oxidată numai cu o viteză ce reprezintă 0,64%din prima. În preparate, chiar și în cele foarte pure, există mutaroza care stabilește în premanență echilibrul:

α-D-glucoză β-D-glucoză

Preparatele enzimatice industriale conțin alături de glucozidază și cataliză care descompune apa oxigenată. În produsele lichide, adăugarea de 10-30mg % glucozidază provoacă consumarea oxigenului rezidual din recipiente, ceea ce permite o mai bună conservare a acestora. În cazul produselor ambalate în cutii, inhibă și procesul de coroziune. Se consideră că preparatele de glucozidază din concentratiile arătate au o eficacitate mai mare decăt dioxidul de sulf.

2.4 Prevenirea contaminării cu metale grele

S-a arătat că metalele grele au un rol deosebit de activ în declanșarea proceselor de oxidare. Pentru a reduce la minim conținutul de metale grele, s-a renunțat complet la paratura de cupru, preferându-se în general pentru utilajele care vin în contact cu produsul, aparatura de oțel inoxidabil sau aluminiu. De asemenea, se utilizează metoda de complexare a metalelor grele cu acizi organici sau flavone pentru a scoate din reacție metalele existente în suc. Acizii cei mai utilizați în reacțiile de complexare sunt : acidul citric, acidul malic și acidul tarctic. În prezent pentru prevenirea îmbrunării și înroșirii merelor se folosește sarea de sodiu a acidului etilendiaminotetraacetic.(EDTA).

3. Prevenirea proceselor de alterare enzimatică

Deoarece alterările enzimatice provoacă schimbari importante ale calității sucului de fructe, una din problemele deosebite ale tehnologiei conservării este prevenirea acestor procese. Se cunosc în prezent numeroase posibilități de a acționa în această direcție.

3.1 Inactivarea termică a enzimelor

Prin încălzirea sucului la te,peraturi cuprinse între 80-900C, are loc o rapidă inactivare a enzimelor. Procesul se aplică prin încălzire la produsele fluide. Procesul de inactivare termică se explică prin degradarea proteinelor ce intră în constituția enzimei și prin pierderea capacității biochimice.

3.2 Inactivarea enzimelor oxidante cu substanțe chimice

Se cunosc în prezent numeroase substanțe chimice care inhibă activitatea enzimelor oxidante. Prezintă interes din punct de vedere practic numai substanțele care sunt admise în alimentatie.

3.2.1 Dioxidul de sulf este substanța cea mai activă împotriva proceselor de îmbrumare enzimatică, în special pentru inhibarea polifenoloxidazei și peroxidazei . Cercetările făcute de Sisakian și Vsilievă au arătat că dioxidul de sulf în concetrație de 0,04-0,1%are atât o acțiune de inhibare a polifenoloxidazele, cât și o acțiune de inhibare a polifenoloxidazele, cît și o acțiune de schimbare a potențialului de oxidoreducere.

3.2.2 Acidul ascorbic, pemtru prima dată a fost folosit de Joslyn și Hamburger care au constat tot că în concentrații reduse întârzie îmbrunarea sucurilor de fructe. În cazul sucului de mere prin adăugarea acidului ascorbic în concetrații de 0,5% se păstrează o culoare luminoasă plăcută. Tanfel și Vogt studiimd rolul acidului ascorbic în inhibarea fenomenului de inhibare enzimatică a merelor, au stabilit că efectul este bazat pe reducerea chinonelor formate. Dintre enzimele oxidante, efectulcel mai puternic se manifestă asupra fenoloxidazei. În prezența rezorcinei , crește acest efect, probabil ca urmare a unei inactivări suplientare a enzimei.

3.2.3 Sărurile metalelor alcaline și alcalinopământoase

Dintre aninoni, efectul cel mai puternic îl au clorurile. Sulfații, acetilațiiși tartrații nu au nici o acțiune, oxilații inhibă îmbrunarea , pe când nitrații o intensifică. Acțiunea puternic inhibitoare a clorurilor și-a găsit o largă aplicare în practică prin folosirea clorurii de sodium ca substanță ieftină și eficace. Unefect de inhibare asemănător îl are clorura de calciu, care este folosită în același timp și pentru întărirea texturii fructelor moi, din care cauză prezintă o deosebită importanță pentru tehnologia conservării.

3.3 Eliminarea oxigenului

Ca și în cazul proceselor de autooxidare, prin reducerea conținutului de oxigen se realizează o inhibare parțială sau totală a oxidărilor enzimatice. Modelele prin care se obține acest efect se aplică pe larg în procesele tehnologice ca :

Relizarea vidului în recipiente, folosirea gezelor inerte și în ultimul timp, preparatelor de glucozoxidază.

3.4 Reducerea cantității de polifenoli din suc

Deoarece polifenolii reprezintă substratul proceselor de oxidare, prin îndepărtarea lor se obține reducerea proceselor de îmbrunare enzimatică. Procedeil poate fi aplicat numai la procesele lichide, în special la sucurile de fructe. Metoda cea mai cunoscută este tratarea cu gelatină, cunoscută sub numele de cleire. În ultimul timp în locul gelatinei se folosește în industria sucurilor de fructe, substanțe poliamidice sub formă de pulbere, de tipul nylonului sau relonului care au un efect de legare a polifenolilor mult mai puternic decât gelatina.

3.5 Reducerea pH-ului

pH-ul optim al enzimelor oxidante este cuprin între 6,9- 7,5. Prin adăugarea acizilor organici se reduce pH-ul schimbându-se domenul de activitate al enzimei și se inhibă procesele de îmbrunare. Între pH=2,5-2,6 activitatea enzimatică este complet inhibată. În prezent se folosesc în acest scop acizii alimentari:malic, citric și tartaric în concentrații de cca 0,5%, efectul optim avându-l acidul malic.

În practica industrială se folosește imersia fructelor tăiate în soluții de acizi sau la adăugarea acizilor în sucurile de fructe pentru realizarea unui pH de inhibare a enzimelor. S-a constatat însă că acidul organic nu are eficacitate suficientă asupra proceselor enzimatice, din care cauză s-a apelat la HCl, care este un acid mai disociat și la care ionul clor realizează o inhibare specifică. Cercetările comparative efectuate de Opriș cu acid tartric 0,5%, CaCl2 0,5%, adenoziu-tri-fosfat1-2%, HCl 0,11%, au arătat că efectul cel mai puternic de inhibare a proceselor de îmbrumare îl au soluțiile de HCl, fiind suficientă o concentrație de 0,005%.

III.1.4. Domeniile de utilizare

Sucurile de fructe pot urma două direcții de utilizare:

în consumul direct ca băutură răcoritoare

în prelucrarea ulterioară pentru obținerea de noi produse.

Din sucul natural de mere se poate obține : sirop, jeleuri, produsele hipocalorice tip gel. Siropurile din fructe sunt produse rezultate cu adios de zahăr și acizi alimentari. Siropurile se utilizează la fabricarea băuturilor răcoritoare, în industria produselor zaharoase, înghețatei și produselor zaharoase de cofetărie. Principalele condiții de calitate pe care trebuie să le îndeplinească siropurile sunt :

substanță solubilă uscată, min.66% ;

aciditatea exprimată în acid malic, min. 1% ;

acizi minerali, lipsă ;

cenușă totală, max. 0,1% ;

metale grele, lipsă ;

aspect : lichid poros, limpede, fară consistență gelatinoasă;

miros: bine precizat, natural;

gust: plăcut, dulce-acrișor , fără gust stării;

corpuri straine, lipsă .

Se admite o slabă opalescență la unele siropuri, iar pentru colorare naturală se admite adăugarea unui alt sortiment de fructe, în proporție de max 10%.

Jeleul sau pelteana este un produs gelificat care se obține din sucul de fructe, căruia i s-a adăugat zahăr, pectină și eventual acizialimentari. El trebuie să reprezinte următoareke caracteristici :

– aspect gelificat și transparent ;

– culoare uniformă, caracteristică sucului din care provine ;

– substanțe solubile 67-69% ;

– aciditatea în acid malic 0,7-1,3%

– impurități minerale insolubile, lipsă.

Cidrul se obține prin fermentația alcoolică a sucului de mere. Fermentația sucului se conduce la temperaturi mai scăzute 15-180C, care să asigure pierderi cât mai mici de compuși aromatici, concomitent cu impregnarea unei cantități cât mai mari de dioxid de carbon în suc. La fermentare se utilizează pentru 100 l suc, 1-2 l maia din drojdii selecționate, iar procesul durează 4-8 săptămâni.

Rachiul din mere se poate obține atât din sucuri de mere fermentate, cât și din tescovina proaspătă și borhoturi.

Produsele hipocalorice tip gel se obțin prin fierberea sucului de fructe proaspăt sau conservat cu dioxid de sulf, cu adaos de zahăr și gelificat până la min. 20% substanță uscată solubilă. Ele au aspectul unei mase gelifiate, transparente, cu următoarele caracteristice:

culoare: caracteristică produsului;

gust, miros : plăcut, characteristic;

pH: 3-3,5;

aciditate titrabilă( în acid malic) 0,5-0,6%.

În consumul direct, sucul natural de mere, și în general, sucurile naturale din fructe, au început să fie consumate pe scară din ce în ce mai mare. Un atu esențial în fovoarea acestora îl constituie efectele benefice pe care le au asupra organismului uman , în comparație cu alte produse din aceeași categorie, dar sintetice.

Acest lucru s-a constatat atât pe piața internă, unde pe primul plan se sintetizează sucurile naturale “Santal” produse de firma Parmalat, dar și pe piețele internaționale.

Astfel, noile amestecuri de băuturi răcoritoare gata preparate și apele (minerale,aromate și de masă) au câștigat popularitate și în Germania, umede anul 1993 și cu 72% în anul 1994 ; acesta au ajuns la nivelul de 90 mil. litri, reprezentând puțin peste 1% din totalul pieții apei.

“Appolinaris Lemon” deține 30% din piața apelor aromate; “Gerolsteiner Lemon Fresh” deține 10% și restul de 60% este împărțit de alți 50 de ofertanți.

Apelor minerale și cele de masă în amestec cu sucurile naturale de fructe au avut succes deosebit în anul 1995, vânzările fiind de 50mil.l. Liderii din acest sector sunt firmele “Rhonspondel” și “Appelplus”. Apele aromate reprezintă 18% din vânzări, mai mult decât sucurile de grapefruit(14%) și mai puțin decât cele de lamâie (45%). Sucurile de fructe sunt oferite într-un amestec de 50% apă și 50%suc natural. Conținutul de apă nu trebuie să fie mai mare de 80%, iar cel de suc natural mai mic de 20%.

Amestecurile de băuturi răcoritoare au un conținut redus de calorii și pot fi nîndulcite sau îndulcite cu substanțe artificiale( fructoză). Vănzările de băuturi cu un conținut scăzut de calorii se pare că au trecut de perioada de vârf.S-a constatat că versiunea “Light” pentru diferite tipuri de băuturi a pierdut din cota de piață, începând cu anul 1992 :

Tabelul 3. 9 Cotele de piață pentru băuturi cu un conținut scăzut în calorii

III.2. Variante tehnologice de obținere a sucului natural de mere

Producția de sucului de fructe cunoaște o mare dezvoltare în toate țările, ca urmare a creșterii consumului bazat pe valoarea nutrițională și terapeutică pe care acestea o au. Sucurile naturale, ca băuturi , tind să înlocuiască pe cele realizate prin extracție sau esențe sintetice.

Există o mare diversitate de metode de obținere a sucurilor limpezi din fructe, cum ar fi metoda Alfa laval, metoda prin filtrare sterilizată și saturare cu CO2 și metoda prin conservare la frig, rdate în schema tehnologică generală din figura 1.

Fig.3. 1 Schema tehnologică de fabricare a sucurilor limpezi de fructe

I-metoda Alfa laval ; II-metoda prin filtrare sterilizată și saturare cu CO2; III- metoda conservării la frig

În general, orice schemă tehnologică de obținere a sucului natural de de fructe, va conține câteva etape esențiale.

Condiționarea materiei primeconstă într-o sucesiune de operații pentru pregătirea fructelor în vederea prelucrării. Principalele operații de condiționare aplicabile merelor în special sunt: sortarea, spălarea și divizarea.

Sortarea fructelor se face după calitate în frucție de defectele existente, gradul lor maturare, culoare, în hale prevăzute cu mașini și instalații de condiționare, mese de sortarea, benzi transportoare. Sortarea se efectuează manual sau selectiv prin scoaterea produselor cu defecte din masa celor supuse sortării. Fructele sortate se trec la spălare în mașinin de epilat cu tobă dau ventilator.

Merele spălate se zdrobesc sau mărunțesc. Zdrobirea este o formă radicală a operației de divizare, cu rolul de a urma procesele de tratament termic și se realizează cu ajutorul zdrobitoarelor cu dinți, cu valțuri.

Obținerea sucului din fructe se realizează prin extragerea lor din fructe prin presare, centrifugare și difuzie.

Inaintea operației de presare, merele suferă o serie de tratamente preliminare, constând în dizolvarea lor și tratamente enzimatice cu scopul distrugerii substanțelor pectice ce impermeabilizează pereții celulari.

Gradul de mărunțire influențată în mare măsură asupra randamentului presării. Presa utilizată pentru obținerea sucurilor de fructe trebuie să dea un produs la care substanțele solide insolubilesă fie ușor eliminate prin decantare.

Această exigență este satisfăcută de presele verticale sau orizontale care nu se rptesc sau se rotesc foarte puțin în timpul presării fructelor

În ultimul timp s-a introdus metoda de extragere a sucului din masa de fructe zdrobite prin centrifugare, în care forța de presare este înlocuită ca forța centrifugă. Cele mai utilizate sunt centrifugele filtrant cu ax verticalși tambur filtrant conic perforat.

Sucurile de fructe obținute prin difuzie prin difuzie sunt de bună calitate și compoziția chimică nu diferă prea mult de cea a sucului obținut prin presare. Procesul se desfășoară prin adăugare de apă, ceea ce contribuie la diluarea sucului dar randamentul în suc crește.

În general, pentru a obține o productivitate ridicată se aplică o serie de tratamente preliminare: zdrobire, macerare enzimatică cu scopul degradării substanțelor pectice aplicată timp de 2 ore la temperatura de 40-450C, sau adăugarea de substanțe auxiliare de presare (ca de exemplu Kiselgur) în cantități de 0,2-2,0%.

Sucul proaspăt obținut se supune unei operații de limpezire, deoarece are o vâscozitate ridicată din cauza prezenței de suspensii grosiere și coloizi.

Se cunosc mai multe metode de limpezire a sucurilor de fructe ; unele dintre ele produc îndepărtarea particulelor relativ mari din suspensie,eliberând sucul de tulbureală, altele provoacă schimbul sistemului coloidal al sucului și asigură obținerea unui produs transparent.

Metodele de limpezire pot fi clasificate în metode fizice, chimice, fizico-chimice, enzimatice.

Clarificarea sucurilor prin ultrafiltrare

Procedeele clasice de clarificare a sucurilor de fructe sînt de durată și necesită cantități mari de enzime și materiale de filtrare( kieselgur, gelatină, bentonită, plăci de filtrare), randamentul final în suc scăzând cu 3-4%.

Orice procedeu de clarificare trebuie să înlăture din suc componentele ce contribuie la diferite tulbureli secundare.

Sucul de mere obținut prin presare, în funcție de varietatea fructelor, conține 67,5-82 g. SU/ 1000g. Această substanță uscată (extract sec) este formată din:

– substanțe minerale 2,8-5,5g ; celuloză 1,24-2,8g; proteine 19,05-24,75g; pectină totală 34,60-23,76; tanin 1,58-0,96; compuși extrași în eter 3,19-5,06; săruri totale 11,60-2,91;

Sucul de mere obținut prin presare este în același timp caracterizat printr-un complex enzimatic polifenoloxidazic foarte activ, ce oxidează polifenolii( catehina și epicatehina) la orto-chinone, capabile la rândul lor să oxideze acidul ascorbic care prin condensare dă produși colorați sau se combină cu aminoacizii și proteinele cu formarea de pigmenți bruni. Sistemul enzimatic polifenoloxidazic se inactivează prin tratament termic.

Complexele care se formează într-un suc de mere sînt:

proteine-polifenoli;polizaharide(pectine,amidon)-proteine-polifenoli; polizaharide proteine; polizaharide-proteine-polifenoli-metale (Cu, Fe) ; polifenoli-metale; polifenoli-proteine-metale.

Polifenolii de tip flavon (epicatehina) se pot polimeriza neoxidativ sau oxidativ cu formare de compuși cu masă moleculară mare care pot precipita la depășirea unei concentrații critice.

Pe de altă parte acești polimeri pot să se combine cu proteinele și formează precipitate, conform schemei reacționale din Figura 7.7.In tehnologia clasică,îndepărtarea componentelor răspunzătoare de tulbureli secundare implică următoarele operații (Fig.7.8):

După pasteurizare la 850C și răcire la 50 0C se efectuează tratamentul cu enzime în vederea degradării proteinelor și amidonului, timp de 2 ore la 50 0C. După răcire la 7 0C se realizează cleirea cu gelatină și bentonită. După o decantare timp de 24-30 ore porțiunea clară se trece la filtrarea I-a , pe kieselgur, cînd se obține 80% din totalul sucului inițial. Se efectuează filtrarea a II-a a primului filtrat, pe placă celulozică pentru a obține un suc limpede. Sucul clar obținut este pasteurizat la 110 0C și concentrat la vid.

Figura 3.2. Formarea de precipitate pe calea combinării :

a) polifenolilor cu proteinele; b) polifenolilor pe cale neoxidativă c) polifenolilor cu proteinele pe cale oxidativă.

Partea tulbure ( cam 20% din volumul sucului inițial) este centrifugată, ceea ce permite recuperarea a 20-30% suc, care se trimite la filtrarea I-a pe kieselgur.

Reziduul rămas la centrifugare se trece la un filtru rotativ sub vid unde separă două fracțiuni: reziduu umed ( 40%) și suc pentru distilare (30%).

Realizarea operațiilor menționate în această tehnologie presupune existența a numeroase aparate și utilaje.

O simplificare a procesului tehnologic se poate realiza dacă sucul brut este întâi tratat cu enzime pectolitice timp de 40-60 min, la 40-55 0C, după care sucul se tratează cu gelatină și silicagel timp de 15-20 min la 15-20 0C.

Prin folosirea ultrafiltrării, durata procesului se scurtează și mai mult, reducându-se la 1,5-2 ore; sucul brut de presă este pasteurizat; la 110 0C, răcit la 58 0C și ultrafiltrat.

Permeatul este continuu concentrat, reprezentând produsul finit, iar retentatul este folosit pentru obținerea alcoolului etilic. Dacă se utilizează o instalație de ultrafiltrare cu o suprafață totală de 150 m2, se ajunge la o productivitate de 16000 l suc/oră. Prin folosirea ultrafiltrării se elimină o parte din utilajele din tehnologia clasică, se reduc consumurile de energie deoarece: sucul este răcit până la 58 0C față de 50 0C în tehnologia clasică; sucul nu se mai răcește până la 7 0C pentru cleire și nu se mai încălzește de la 7 OC la temperatura de concentrare.

Figura 3.3. Schema tehnologiei clasice de clarificare a sucurilor de fructe

In plus crește randamentul în suc cu 5-8% și calitatea acestuia( limpeditate mai mare, culoare cognac clară față de culoarea pală la sucul obținuit clasic, aromă superioară, nu apar tulbureli la depozitare, stabilitate microbiologică foarte bună, deoarece se elimină bacteriile, drojdiile, mucegaiurile).

Sucul obținut prin ultrafiltrare conține o cantitate mai redusă de ioni de Ca și Mg.

In figura 7.9. se prezintă schema operațiilor principale din tehnologia de obținere a sucului de mere clarificat prin ultrafiltrare în comparație cu schema din tehnologia clasică.

Figura 3.4 Schema operațiilor principale la clarificarea sucurilor de fructe cu ajutorul ultrafiltrării

Autolimpezirea este rezultatul unui fenomen complex, biochimic și de decantare, prin care după un timp, sucul se separă în două faze , solidă și lichidă.

Limpezirea enzimatică se bazează pe hidroliza pectinei din suc prin utilizarea unor preparate (enzima) pectolitice ( Ultrazyne, Pectirom, Aspergol) favorizând sedimentarea suspensiilor și se realizează în două moduri : la rece între 10-120C, timp de 12-24 ore și la cald între 40-450C, timp de 1-4 ore.

Limpezirea prin cleire se aplică la toate sucurile folosind soluții de tanin și gelatină, care trec în stare insolubilă coloizii și proteinele din suc . Cleirea se realizezăprin adăugare în prima fazăa taninului(1%) și după agitare, a gelatinei (3%).

Limpezirea cu bentonită în concentrație de 0,1-0,3% duce la absorbția, agregarea și sedimentarea coloizilor din suc, substanțele tanoide formând combinații insolubile cu proteinele.

Limpezirea prin încălzire rapidă duce la separarea suspensiilor din suc ca rezultat al coagulării proteinelor . Acest lucru se obține prin încălzirea sucului la 75-800C timp de 8….10 sec, urmată de răcire rapidă la 10-200C.

Limpezirea prin centrifugare realizează îndepartarea suspensiilor grosiere, o mare parte din microorganisme, dar nu și suspensiile coloidale, metoda având o productivitate ridicată.

Limpezirea prin filtrare asigură stabilitatea sucului prin îndepărtarea sedimentelor, ca materiale filtrante folosindu-se : pânza, celuloza, azbestul, pămânul de infuzorii (Kiselgur, diatomită,siliciul fosil).

Filrarea sucului de mere este o metodă de separare a amestecului lichid-solid sub acțiunea forței centrifugală se poate realiza și prin sedimentare pe baza diferenței de densitate. Filtrarea înlocuiește sedimentarea în cazul în care nu se admit pierderi de lichid în precipitat sau când particulele solide în suspensie sedimentează foarte greu. Filtrarea se realizează în filtre presă, operația de filtrare fiind mult accelerată prin trimiterea lichidului cu presiuni de .

Sucul de mere limpede obținut, atât cel destinat consumului imediat, cât și cel care urmeză a fi păstrat o perioadă de timp, se supune operației de conservare.

Conservarea se poate realiza prin mai multe procedee : pasteurizare rapidă sau lentă (pentru sucurile ambalate), congelarea, concentrare, deshidratare, cu CO2 (15g CO2 asigură conservarea, în anumite condiții de temperatură și presiune a 1l suc). Doza conservantă a SO2 variază între 0,1-0,2%, fiind funcție de durata păstrării produsului. Eficacitatea conservării este influențată în mare măsură de numărul de microorganisme și de stadiul de dezvoltare.

III.3. Alegerea variantei optime

Varianta tehnologică optimă pentru obținerea sucului de mere, trebuie să prezinte următoarele avantaje:

Prelucrarea merelor trebuie să se realizeze într-un interval de timp cât mai scurt.

Să se realizeze un randament ridicat în suc.

Fracțiunile de suc rezultate la prelucrarea merelor să se lipsite de substanțe care să poată influența negativ calitatea sucului.

Contactul cu aerul să fie cât mai redus posibil, atât pe durata prelucrării propiu- zise, cât și pe timpul vehiculării sucului de la un utilaj la altul.

Operațiile tehnologice să fie efectuate la un grad ridicat de mecanizare coborâte cu un consum minim de forță de muncă, combustibil și energie electrică.

Utilajele și instalațiile componente să prezinte siguranța mare în exploatarea, fiabilitatea ridicată, iar capacitatea lor de lucru să fie corelată în mod convenabil.

Linia să fie realizată la un preț acceptabil, iar întretinerea și exploatarea ei să se facă ușor și cu cheltuieli minime.

Să aibă un grad ridicat de adaptabilitate la diferite variante tehnologice și să poată fi conținuu îmbunătățite cu cheltuiele minime.

Să folosească mașini cu gabarit redus, care să ocupe un spațiu cât mai restrâns, pentru ca ponderea construcțiilor să fie minimă.

Să asigure condiții sigure de protecție a muncii pentru personalul de deservire.

Linia tehnologică să fie cu legături flexibile, la care între utilaje sunt montate cisterne-acumulatoare(tampon) , care permit acumularea unei cantități de simifabricate, permițând ca linia să funcționeze chiar în cazul defectării unei mașini. Astfel, în cazul scoateriidin funcție a unui utilaj nu are loc oprirea întregii linii. [7]

În concluzie, ceea ce diferențiază procedeul adoptat pentru tehnologia obținerii sucului natural de mere, față de celelalte metode- în principiu asemănătoare, constă în următoarele:

Mărunțirea se va realiza în mori coloidale, care pot fi cu dantură de oțel sau carborund. În acest fel, zdrobirea se va face cu randamente mari, ducând astfel la obținerea de randamente mari în suc la operații ulterioare : tratament termic, presare, etc.

Masa de fructe zdrobite se va supune unui tratament termic de opărire (blanșare), care are drept scop inactivarea enzimelor, în special a celor oxidative, care sunt mai termorezistente.

Extracția sucului se va face prin presare. Chiar dacă randamentul în reacție este scăzut (60-70%), este cea mai folosită metodă de extracție deoarece rezultă un suc cu văscozitate mare și procent ridicat de particule în suspensie, motiv pentru care se trece la limpezirea ulterioară a sucului.

Extracția prin centrifugare dădea randamente destul de bine, iar sucul obținut era limpede, în schimb metoda este costisitoare.

Extracția prin difuzie realiza cel mai bun randament( 90-95%) și o productivitate ridicată, însă sucul era diluat cu apa de difuzie, fiind necesară separarea ei.

Limpezire sucului se va realiza prin procedeul enzimatic. Este o metodă relativ simplă, având și o productivitate ridicată. După limpezirea sucului, enzimele se inactivează prin blanșare.

Se va proceda și la evaporarea tescovinei de mere, pentru a îmbunătăți randamentul extracției în suc. Tescovina, pulpa rămasă după eliminarea sucului, mai conține suc și în special pigmenții care se extrag printr-o nouă presare, prin difuzie în apă sau macerare enzimatică la rece sau la cald.

III.4 Descrierea procesului tehnologic adoptat

III.4.1 Schema operațiilor principale

Un suc de fructe de bună calitate ne se poate obține decât dintr-o materie primă de bună calitate dată de prezența și pierderea de vitamine, glucide, enzime, pectine, celuloză, acizi organici, substanțe aromate ți substanțe minerale.

În industria băuturilor răcoritoare se folosește deseori drept indicator calificativ raportul glucocidimetric. Deoarece fructele, sucurile de fructe servesc ca materie primă în industria băuturilor răcoritoare, acest raport trebuie asigurat și la sucurile de fructe, evitându-se astfel operațiile ulterioare de corectare a acestui raport cu zahăr sau acizi. De aceea sunt preferatemateriișe prime la care acest raport variază între 16 și 25.

Din punct de vedere tehnologic, la obținerea sucurilor limpezi interesează în mod deosebit :

suculența materiei prime și consistența sa ;

conținutul în substanțe chimice cu rol tehnologic, precum și la forma sub care se găsesc subsatnțele pectice și depunerile ce trebuie îndepărtate prin tratamente de limpezire.

Ca o regulă generală pentru fabricarea sucurilor limpezi sunt necesare materii prime suculente, cu o consistență moale, dar elasțică, cu un conținut redus în substanțe pectice, tanante sau amidon. În principiu, se pot folosi toate speciile de fructe recoltate la maturitatea de consum ; în acest fel, raportul zahăr/aciditate este mai mare de10/1, iar sucurile obținute sunt bogate în fuctoză, acid malic, citric și tarctic, vitamine și săruri minerale.

Etapele pe care le parcurg merele în vederea obținerii unui suc natural, limpede, sunt următoarele :

1. Sortarea

Se îndepărtează fructele vătămate, cele imature și trecute de maturitatea de consum. Fructele imature dau un randament scăzut de suc care este și greu de presat, iar sucurile obținute sunt foarte tulburi.

2. Spălarea

Se face în mod obișnuit, în scopul îndepărtării impurităților aderente și al înlăturării parțiale a microflorei epifite.

3.Mărunțirea

Se face prin răzuire la fructele sănătoase. Masa de fructe sfărâmate se numește pulpă, care din punct de vedere fizic este un sistem eterogen format din două faze:

fază lichidă (suc) eliberată din structura celulelor în ultimul timp zdrobirii- marunțirii. Această fază este foarte vâscoasă ;

faza solidă, care se prezintă ca o masă semigelificată cu o capacitate de reținere a apei foarte mare, ceea ce limitează scurerea sucului la presare. Această fază solidă este alcătuită din protopectină hidratată cu suc, precum și din materiale puțin hidratabile(celuloze și hemiceluloze) care rețin și componente de aromă și de culoare.

4. Tratamentul enzimatic al pulpei de fruct

Prin adaos de enzime pectolitice asupra pulpei se realizează următoarele:

crește randamentele în suc la presare;

se favorizează extracția pigmenților și aromelor.

Acțiunea enzimelor pectolitice asupra celor două componente ale fructului este diferită : acțiunea asupra sucului se manifestă prin reducerea vâscozității, prin solubilizarea pectinelor din suc ; acțiunea asupra fazei solide se traduce prin scăderea cantității de pectinăinslubilă, prin distrugerea structurii de gel, astfel că se ajunge la creșterea permeabilității acestui strat, care eliberează suc. Tot din partea solidă nehidratată se eliberează componentele de aromă și culoare.

Adaosul de preparate enzimatice pectolitice se poate face în următoarele moduri : în masa de pulpă înainte de încălzire și termostatarea acesteia pentru acțiunea enzimelor, în care caz doza de enzime trebuie mărită cu 20-30%, deoarece contactul pulpei cu pereții schimbătorului de căldură poate conduce la micșorarea acțivității enzimatice ; după încălzirea masei de fructe zdrobite- mărunțite (pulpei), înainte ca aceasta să fie introdusă la termostatare direct în masa de pulpă adusă la temperatura de termostatare.

Preparatele enzimatice folosite ca adaos în pulpa de fructe sunt cele care favorizează hidroliza scheletului principal al pectinelor:poligalacturonazele( endo), pectinmetilesterazele, pectinliazele, arabinazele, ramnogalacturonazele,galactonazele.

Nivelul activității enzimatice trebuie dozat cu precizie, deoarece endopoligalacturonazele și pectinmetil esterazele acționează sinergetic, un exces de pectinmetilesteraze având acțiune de inhibare a pectinliazelor.

Eficacitatea enzimelor pectolitice la creșterea randamentului în suc la presare va fi influențată de :

compoziția în polizaharide a pereților parietali ;

condiții de stocare a fructelor, care pot contribui la modificarea compoziției pereților parietali;

conținutul de calciu parietal;

studiul fiziologic al fructelor, care influențează starea pectinei( acționează enzimele pectolitice, proprii țesuturilor vegetale).

Preparatele enzimatice pectolitice comerciale, de regulă, au și activitate arabinozică și galactonozică, ceea ce face este important în scindarea lanțurilor laterale de arabinoză și galactoză din zonele ramificate ale ale pectinelor, fapt ce conduce la creșterea randamentului în suc la presare.

Doza de preparat enzimatic folosită se stabilește în funcție de :

felul fructelor ;

condițiile tehnologice de lucru : temperature, durata de acțiune, tipul de presă folosit.

În general, doza folosită este de 100-450g/t pulpă. Prin adaos de enzime pectolitice în pulpă înainte de presare, sucul obținut va avea o vâscozitate mai mică, și decio filtrabilitate mai bună.

Randamentul în suc (cu sau fără adaos de enzime) este influențat de gradul de prospețime al fructelor.

Tabel 3.10 Randamentul în suc funcție de prospețime

Conform recomandărilor firmei Novo, preparatele enzimatice pectolitice se folosesc în soluții cu următoarele concentrații :

pectinex 1x L,soluție 10%;

pectinex 2xL, soluție5% (comercializat ca Ulrazym 40L);

pectinex 3xL, soluție 3,3%;

Ultrazym 100, soluție 2%.

Soluțiile se prepară prin solubilizarea preparatului enzimatic însuc clar, proaspăt și trebuie folosite în interval de 4 ore. Cantitățilede preparatezimatic ce se adaugă la 100kg fructe sunt prezentate în tabelul următor:

Tabel.3.11 Doza de preparat enzimatic pectolitic γ/100kg fructe

Controlul acțiunii enzimelor se face prin măsurarea cantității de suc eliberată (se centrifugheză o probă) și prin măsurarea vâscozității fructului obținut după centrifugarea mesei de fructe tratate enzimatic.

5. Presarea (difuzia)

Presarea este operația tehnologică prin care lichidul din mere este extras sub formă de suc. Acest lichid conține cantități inseminate de apă în care se găsesc dizolvate, sau în suspensie, foarte mulkte substanțe.

Sub influența unor forțe de presare asupra țesuturilor vegetale, se eliberează sucul extracelular și o parte din cel extracelular obținându-se sucuri naturale de fructe.

Pentru extragerea sucului de mere din mustuiala pregătită, cea mai răspândită metodă este presarea, adică comprimarea din toate părțile a boștinei, pe baza presiunii exterioare create în utilaje mecanice speciale, numite prese, la o presiune de 20-30 bar.

Pentru obținerea sucului de mere se folosește presa Ș 10-CPE, fiind o presă cu bandă-presa este destinată presării boștinei de mere. Conținutul mustului de mere reprezintă 70-71%, iar conținutul de burbă în must este de 2,5%. Productivitatea presei, atunci când materia primă o constituie merele, este de 5t/an, viteza transportului poate fi reglată în limitele 0,04-0,12 m/s, viteza de rotație a sucului alimentatorului este de 0,45s-1 iar puterea consumată de 28 kw.

Figura 3.5 Schena presei Ș10-CPE

1,6,17-benzi de filtrare, 2- mecanism de strângere, 3- buncăr, 4,7 – role pentru desfacerea benzii, 5-mecanism de deviere, 9-tambur,10 – banda transportorului, 11-mecanisme de presare, 12- ajustaj conic, 13- colector pentru must, 14- role pentru răsucirea benzii de filtrare, 15- cadru, 16-alimentator,18- mecanism spălare bandă.

Presa Ș 10-CPE constă în transportoarele de presare, alimentator, tambur de deviere, cadru, tambur de întindere, mecanismul petru curățirea și spălarea mecanismului de strângere a benzii și banda din țesătură dură. Transportoarele de presare aunt legate între ele cu suporturi sudate din cornier cu profilul U. Pe transportoare, în partea inferioară se află glisierele pe care alunecă lanțul.Transportoarele de presare sunt așezate unul desupra altuia, astfel încât, spațiul între ele se micșorează în mod continuu, ceea ce mărește presiunea supra boștinei și asigură o presare mai bună a sucului.Alimentatorul are două șnecuri și coșul perforat. Secțiunea transversală a acestuia are formă ovală. Din alimentator, boștina este împinsă spre bandă.

Tamburul de deviere servește ca support pentru bandă. Mecanismul pentru curățirea și spălarea benzii este realizat sub formă de perie rotativă.

Materialul de la zdrobitor, tratat enzimatic ajunge în buncărul alimentatorului cu șnec, care împinge boștina spre bandă, anterior răsucită sub formă de cilindru în jurul corpului alimentatorului cu șnec. Cilindrul de boștină este antrenat de transportoarele de presare. Sucul presat se scurge printre plăci, pe suprafața transportorului în recipient. După ieșirea din zona presării, se desface banda cu ajutorul unui șnec special și tescovina este descărcată.

Banda, având pe această porțiune formă plană, se curăță , se spală, și apoi este adusă din nou ls sectorul de încărcare cu boștină. Intervalul de timp de la încărcarea boștinei până la descărcarea tescovinei este de 2,5min.

6. Separarea particulelor grosiere-prelimpezirea

Se face prin precipitare, în care caz pectinele sucului brut sunt delimitate cu pectinmetilesterază pură și se adaugă ioni de Ca2+,favorizându-se astfel formarea gelului de pectat de calciu care antrenează particulele în suspensie. Gelul respectiv se poate contacta,deshidratându-se și se sedimentează.

În această fază, este suficientă chiar și autolimpezirea. Efectul acesteia se explică prin prezența în suc a pectazei sub acțiunea căreia se hidrolizeză grupele metoxilice ale pectinei. Pectina demetoxilată reacționează cu ionii metalici formând pectați care sedimentează.

Autolimpezirea poate fi explicată și prin interacțiunea chimică a proteinelor din suc cu substanțele tanante, urmată de sedimentare. Deoarece la autolimpezire nu se introduc în suc substanțe străine, se păstrează integral calitățile gustative initiale.

7. Tratamente pentru limpezire

Procedeul ales pentru realizarea limpezirii sucului natural de mere, este un proces enzimatic. Limpezirea enzimatică este specifică pentru industria sucurilor de fructe, bogate în substanțe pectice, așa cum este și sucul de mere.

Limpezirea enzimatică a sucurilor se face în două variante :

la cald: 45-550C, timp de o oră ;

la rece : 15-250C timp de 8 ore.

Regimul de temperatură este astfel ales pentru a preveni dezvoltarea drojdiilor, se recomandă ca după tratarea enzimatică să se facă o încălzire rapidă a sucului la 80-880C timp de 20-60 sec,pentru inactivarea enzimelor.

Se utilizeză preparate enzimatice aminolitice și pectolitice care sunt realizate în diferite variante cu mod de utilizare specific (concentrație, temperatură) pectirom, Ultrazym, Aspergil, etc. Cantitatea de preparat enzimatic se utilizează în funcție de:

cerințele față de calitatea filtrării și limpezirii;

temperatura de tratare ;

tipul de prese folosit la obținerea sucului și cantitatea de suspensie ;

tipul de rezervoare disponibile ;

conținutul de pectină și pH-ul sucului ;

tehnologia aplicată.

Pentru a avea un efect de limpezire maxim este necesar ca raportul între enzimele ce scindează legăturile glicozidice și enzimele ce hidrolizează grupările metoxilice să fie 4 : 1.

Limpezirea enzimatică se realizează prin degradarea protopectinei și a pectinei solubilizate în suc . Pectina solubilizată este cauza principală a văscozității sucului și în consecință, mentine în suspensie particulele, nepermițând depunerea acestora conform legii lui Stokes ; pectina solubilizată în suc împiedică interacțiunile dintre proteinele constituite ale tulburelii și polifenolii și, prin urmare, împiedică precipitarea acestora, ceea ce afectează viteza de filtrare.

Eliminarea substanțelor pectice pe cale enzimatică se face prin hidroliză enzimatică, care se realizează prin acțiunea conjugată a pectinliazelor, poligalacturonazelor și arabinazelor. Având în vedere că particulele tulburelii sunt alcătuite dintr-un nucleu proteic încărcat pozitiv, înconjurat de un strat de pectine bogate în lanțuri laterale de arabinoni și galactoni, încărcat negative de la altă particulă ce conține și proteina, astfel încât se ajunge la unirea particulelor în flacoane, prin intermediul interactiunilor electrostatice, flacoane ce se depun, fapt ce conduce la clarificarea (limpezirea) sucului ca în figura 2 :

Figura 3.5 Mecanismul de clarificare a sucului de mere cu ajutorul enzimelor pectolitice

Prezența pectinmetilesterazelor în preparatul enzimatic poate să conducă la formarea de metanol în suc. Din acest motiv s-a încercat folosirea unei pectinliaze care depolimerizează fără demetilare, cu rezultate bune la clarificarea sucului de mere.

Din punct de vedere tehnologic, clarificarea se poate realize discontinuu sau în flux continuu, în ultimul caz putând fi utilizată și ultrafiltrarea ( figura 3):

Figura 3.6 Schița unei instalații de clarificare a scurilor cu ajutorul enzimelor pectolitice

Uneori limpezirea enzimatică este cuplată cu cleirea cu gelatină (5-8g/hl), bentonită și kiselgur, singure sau în adaos succesiv: gelatină-bentonită. Pentru sucurile bogate în polifenoli se recomandă combinația succesivă gelatină- kiselgur- bentonită. Se ajunge astfel la flocularea particulelor în suspensie sub influența taninului prezent sau adăugat.

Sucul de mere se caracterizează prin prezența pectinelor cu un grad mare de esterificare(22-98%). Efectul de limpezire poate fi obținut prin acțiunea conjugată a pectinesterazelor (PE) și poligalacturonazelor (PG). În acest caz, PE diminuează gradul de esterificare al pectinei la un nivel suficient (55-60%) pentru a permite acțiunea depolimerizantă a PG.

Efectul de limpezire poate fi atins și cu pectinliază (PL), care acționează asupra pectinelor cu grad de esterificare superior 55-60%. Recent s-a dovedit că endopectintranseliminază (PTE) este capabilă singură să producă limpezirea sucului de mere.

Limpezirea sucului de mere decurge în mai multe etape :

de regulă preparatul enzimatic este dizolvat în apă sau într-o cantitate mică de suc, astfel încât să poată fi bine amestecat în masa sucului la agitare mecanică.

După adaosul de ezime, are loc solubilizarea pectinei insolubile legată de particulele în suspensie, ceea ce corespunde la o fază de lag. În continuare se realizază diminuarea vâscozității pectinei solubile, rata scăderii vâscozității fiind dependentă de temperatură,cantitatea de enzimă adăugată și natura sucului.

Particulele fine din suc se aglomerează și formează flacoane care sedimentează, sucul devenind clar sau cu puține impurități. În continuare sucul este filtrat sau centrifugat. La floculare se pot absorbi substanțele colorante,inclusiv cele rezultate din acțiunea polifenoloxidazelor care acționează până la limpezire.

Se cunoaște că pectinele solubile acționează ca niste coloizi protectori și că hidroliza parțială a acestora permite ca particulele insolubile fine să se aglomereze și să floculeze. Pentru floculare este necesar să se hidrolizeze 30% din totalul grupărilor carboxilice esterificate și cca 5% din totalul legăturilor glicozidice.

Faza scurtă de lag în scăderea vâscozității arată că trecerea protopectinei insolubile în pecțină solubilă este prima etapă în procesul de limpezire a sucului de mere. Acest lucru s-a demonstrate experimental pe un suc de mere din care s-a îndepărtat, în prealabil, protopectina insolubilă și care , la adaos de preparat enzymatic pectolitic nu a mai prezentat fază de lag în scăderea vâscozității. Limpezirea completă cu PL pură (pectinliază) are loc când 50% din pectina solubilă este precipitabilă cu alcool etilic, iar vâscozitatea s-a redus cu aproximativ 25%.

La tratamentul cu endopectintranseliminaza sau exopectintranseliminaza nu se eliberează metanol. Particulele fine din sucul de mere sunt formate din proteine și poliglucide, complexul conținând~ 36% pH= 3,5 acesta reprezentând pH-ul sucului. Miezul particulelor este format din proteină, iar la exterior se găsețte poliglucidul-pectina încărcată electric negativ. Prin hidroliza parțială a fracțiunii pectinice se expune porțiunea proteică înărcată negativ, care poate fi neutralizată de altă particule, ceea ce conduce la floculare. În această direcție, adaosul coloizi pozitivi la pH= 3,5 (alginat de sodiu) inhibă limpezirea. După cercetări mai recente, materialul depectinizat este neutru din punct de vedere electric la pH=3,5.

Procesul de limpezire este influențat de pH,temperatură și concentrația de enzime adăugate. Gelatina influențează pozitiv limpezirea, deoarece formează complecși cu taninul existent sau adăugat la suc.

Unele preparate comerciale de enzime pectolitice conțin și gelatină, astfel încât concentrația acesteia în suc să fie de 0,005-0,1% pentru a ajuta limpezirea. Gelatina, prin complexarea taninului, face ca enzimele pectolitice să nu fie inhibate. pH-ul sucului de mere având valoarea 3,2-4 se încadrează în pH-ul optim de acțiune al preparatelor comerciale de enzime pectolitice(3,5-5,0), respectiv al fracțiunilor de endo- și exopoligalacturonaze (pH=4-4,5) ; pectinmetilesterazelor (4,5-5,0) și endo- exopectintranseliminazelor (5-5,5). pH-ul sucului de mere este influențat de varietatea și de gradul de maturitate al merelor. Faza neenzimatică de limpezire este mult influențată de pH. Astfel, un suc de mere cu pH mai scăzut, va prezenta o floculare mai rapidă, din cauză că încărcarea electrică negativă a particulelor fine este mai mare.

Creșterea temperaturii influențează pozitiv faza enzimatică de limpezire, deorece face să crească viteza degradării pectinelor de către enzimele pectolitice și, prin urmare, se scurtează durata limpezirii. Sucul de mere cu pH=3,5, tratat cu enzime pectolitice la o concentrație de 0,025% și cu adaos de 0,005%gelatină, la temperaturi cuprinse între 10-50 0C, va necesita durate de floculare diferite și anume : 200minute la 100C, 93minute la 200C, 50minute la 300C, 34 minute la 400C și 24 minute la 500C. Se observă că între 10-300C, durata limpezirii acade de două ori cu creșterea temperaturii cu 100C, iar la temperaturi de peste 300C, durata limpezirii scade de 1,5 ori.

Durata limpezirii este invers proporțională cu concentrația enzimei folosite, în domeniul de temperatură 5….500C. Tratamentul enzimatic durează 2-16 ore, însă prin adaos de gelatină 0,005%, durata limpezirii se reduce la jumătate.

Merele conțin amidon care trece în suc , fapt ce mărește vâscozitatea acestuia, ceea ce reduce viteza de filtrare și, în plus, constituie o sursă posibilă ramâne ~5% din amidonul conținut de mere, se impune ca acesta să fie degradat concomitent cu pectina insolubilă. În acest scop, sucul se încălzește la 700C, pentru gelatinizarea amidonului, apoi se răcește la 50-550C  și se tratează concomitent cu enzime pectolitice și cu amiloglucozidază (AG-150L) care este activă la pH-ul acid al sucului (2-5g amiloglucozidază/hl).

Sucul de mere limpezit și filtrate la temperature mai mari decât temperature de depozitare,poate să de tulbure și să închidă la culoare în timpul depozitării, defect care poate fi evitat prin prelucrarea la rece a fructelor și prin folosirea unei cantități mai mari de gelatină. Defectul este consecința polimerizăruu catehinelor (polifenoli) și proautocianidinelor oxidate de polifenoloxidazele existente în mere, în stagiile inițiale ale prelucrării acestora. Cantități importante de compuși oxidanți și polimerizași sunt îndepărtași la presare, compușii reactivi fiind insolubili și, suplimentar, la limpezirea enzimatică și la filtrare. Eventualii precursori csr trec în suc pot fi împiedicați de a se oxida prin introducerea în suc a acidului ascorbic.

8. Filtrarea

Filtrarea se face în filtru presă, folosind kiselgur sau bentonită ca matrial auxiliar de filtrare.

9. Pasteurizare

Pasteurizarea se face la 800C, timp de 10-60 s , fiind urmată de răcire.

10. Conservare

Conservarea se poate realiza : sub presiune de CO2 (1,5%CO2 la presiune de 7 bar) ; prin congelare la – 300C după dezaerare, în cutii de carton parafinate ; prin concetrare prin evaporare sub vid (sub 100mm Hg presiune reziduală) până la atingerea concetrației de 65-70% zahăr total, cu recuperarea aromelor care se adaugă în sucul concentrat ; prin concetrare prin criocentrare.

III. 4.3 Materii prime intermediare și auxiliare

În tehnologia de obținere a sucului natural de mere, materia primă o constituie merele.

Merele sunt fructe produse de Pirus malus sau Malus communis. Există o varietate de soiuri care determină o varietate mare atât a dimensiunilor, a greutății, cât și a celorlalte caracteristici legate de formă, culoare, gust, consistentă, etc. [6]

Forma fructului este, în general, rotunjită, sferică, turtită sau alungită, iar mărimea se apreciază prin media aritmetică (M) a celor două dimensiuni: diametru și înălțime. După acest criteriu, pot exista:

Fructe mici cu M= 30-35 mm și masa sub120g ;

Fructe mijlocii cu M=56-75 mm și masa de 120-180g ; (majoritatea soiurilor : Parmen auriu, Ionathan, Cretesc auriu) ;

Fructe mari cu M= 76-80 mm și masa de 180-225g ;

Fructe foarte mari cu M>80mm și masa mai mare de 225g.

Fructele proaspete pentru consum alimentar și chiar pentru obținerea sucului natural, trebuie să fie sănătoase pentru obținerea sucului natural, trebuie să fie sănătoase, la maturitate comestibil, cu propietățile senzoriale specifice sortimentului. Cele congelate, la decongelare, trebuie să aibă gust și miros nemodificate, cenușa insolubilă în HCl 10% de max 0,1%. Merele, ca și celelalte fructe semințoase sunt fructe false, provenind din creșterea receptacolului floral cu calciul, fiind formate din pieliță, pulpă cărnoasă și logii seminale ce conțin semințele.[6]

Fructele, după professor Gonțea (1970) fac parte din a V-a grupă de alimente. Ele sunt alimente cu valoare energetică și nutritivă importantă ; între 40 și 2950kJ/100g parte edibilă, care se impun prin următoarele :conținut mare de glucide cu masa moleculară mică, conținut mare de apă și săruri minerale(K,Mg,Ca) ; conținut ridicat de vitamine : C,P, etc ; conținutul de pectine, acizi organici, substanțe tanante li fibră care normalizează tranzitul intestinal combătând constipația ; suntacidifiante.Dezavantajele sunt următoarele : fructele sunt sărace în lipide și proteine, substanțele de balast (fibra) pot avea evect iritant asupra intestinului.[5]

Într-o alimentație corectă se recomandă 200-350g fructe . Conform normele din România, cantitatea de fructe pentru o persoană pe zi, este de :

copii< 12ani

adolescenți

adulți (a- femei, b- bărbați)

vârstnici[5].

Merele, prezintă o importanță deosebită atât pentru multiple utilizări culinare și industriale, cât mai ales pentru faptul că se păstrează un timp mai îndelungat, peste 5-6 luni la o temperatură de 1-20C și umiditate de 90-95% ; se pot manipulat ușor și se pot transporta fară pericolul distrugerii.

Mulți dintre fungii de interes industrial, necesită pentru creșterea și dezvoltarea lor bioelemente cum ar fi : Fe,Na, K, Zn, Cu, Mn, Mo, Co,, etc. Unele specii necesită factori de creștere fără de care procesele metabolice nu pot avea loc condiții optime.[12]

Din categoria materialelor auxiliare, în industria alimentară se folosește în principal : apa, sărurile minerale, substanțele îndulcitoare, acizii alimentari, agenți de gelifiere, clarifianți și coloranți.

a)Apa. Apa utilizată pentru procesele tehnologice trebuie să fie fără miros, incoloră, fără gust străin, fără particule în suspensie, pH=7-8, max200 duritate totală, cu max. 20 germeni/ml și 3 bacili coli/l etc-adică să corespundă parametrilor de calitate înscriși în STAS 1342-61. Controlul apei se efectuează periodic și pe diferite faze de producție, compoziția chimică și microbiologică trebuind să rămână constantă.[11]

Apa este folosită la majoritatea operațiilor tehnologice : spălare, opărire, fierbere, racire, la prepararea lichidelor de acoperire, producerea vaporilor, etc. În general, se recomandă utilizarea de apă moale cu duritatea până la 80 și semidură cu duritatea de la 80 la 160.

Calitățile și caracteristicile apei potabile, folosite tehnologia sucului natural de mere, sunt descrise în capitolul ˝utilități ˝.

b)Sărurile minerale. Clorura de calciu este utilizată la fabricarea compoturilor de căpșuni, caise, piersici. În principiu, calciul se combină cu pectina din șesuturile produselor, formând pectat de calciu insolubil, ceea ce contribuie la întărirea țesuturilor vegetale. Iodura de sodiu, iodatul de sodiu, fosfatul de calciu etc. se folosesc pentru îmbunătățirea valorii nutritive.

c) Substanțele îndulcitoare

Zaharoza este folosită sub formă de zahăr cristalin, cunoscută sub numele de zahăr tos (STAS 11-68). Se utilizează ca sirop de zahăr vu minim 65% substanță uscată. În timpul procesului tehnologic, zahărul sub influența temperaturii și acizilor organici suferă procesul de invertire ( zaharoza→ glucoză + fructoză) . Astfel, într-o soluție de 50% zahăr se poate realiza 12% zahăr invertit la un pH= 3,75 și 38% zahăr la pH=3,75 se poate realiza un procent de zahăr invertit de 26% la temperatura de 490C și de 96% mai apreciat (apreciat la 130) decât al zaharozei (grad de îndulcire considerat 100) și un gust mai plăcut.

Glucoza solidă conține 70-75% glucoză, puterea de însulcire fiind redusă(74). Siropul de glucoză (30-42% glucoză) este folosit pentru prevenirea procesului de cristalizare și corectarea vâscozității.

Sorbitolul este un glucid care se poate sintetiza , cu putere de îndulcire 50, rezistă bine la procesele termice și nu este fermentat de microorganisme.

Zaharina este sulfamida acidului benzoic, are o putere de îndulcire de 550 și nu rezistă la tratament termic.

In concentrații mari are un gust secundar amar, specific îndulcitorilor sintetici.

d)Acizii alimentari

Se utilizează în procesul tehnologic al diferitelor produse ca antioxidanți, pentru corectarea gustului și valorii nutritive, modificări ale pH-ului care să facilitează termosterilizarea, la formelor gelului pectic sau ca substanțe antiseptice. Acizii citric și tartaric se folosesc la obținerea siropurilor, dulcețurilor, etc. Acidul ortofosforic este recomandat pentru acidularea băuturilor răcoritoare.

e)Agenți de gelifiere : pectina, gelatina, alginații și carrragenanul.

Pectina comercială este produsul extras din tescoina de mere rezultată la fabricarea sucului.

Carragenanii nu au valoare nutritivă, fiind substanțe nedigerabile și au un rol de îngroșare stabilizare și gelificare, utilizați în proporție de 0,2-0,5% pentru sucul de fructe.

Gelatina este o substanță de natură proteică utilizată la clarificarea sucurilor de fructe.

f) Clarifianți

Se utilizează în special în industria sucului de fructe pentru operația de limpezire. Se folosește în acest scop gelatina, albușul de ou, taninul și enzime pectolitice, celulozice și amilolitice sub forma unor preparate enzimatice de tipul Pectirom și Ultrazym 100.

g)Conservanții

Aceștia au acțiune distrugătoare asupra mucegaiurilor, drojdiilor și bacteriilor. Se utilizează dioxid de sulf din care se separă acidul sulfuros de 6% și metabisulfitul de potasiu cu 50% SO2 la conservarea pulpelor și sucurilor din fructe din care se obțin marmelade. Acidul formic se utilizează la conservarea sucurilor destinate siropului, ca și acidul benzoic. Acidul sorbic asigură conservarea sucului din fructe.[11]

III.4.4 Chimismul procesului

Pentru studiul chimismului procesului se va lua drept reacție de referință, reacția de hidroliză a esterilor cu apa, reprezentată prin ecuația :

Reacția este bimoleculară și reversibilă, fiind inversia reacției de esterificare. În soluție diluată, în care concetrația apei poate fi considerată constantă, reacția își pierde caracterul bimolecular, devenind o reacție unimoleculară.

În realitate se observă cum, pe măsură ce reacția are loc, constanta k în loc să scadă, crește cu timpul t. Acesta se explică prin influența catalitică exercitată chiar de acidul organic rezultat din hidroliză (reacția autocatalitică).

Deoarece reacția de hidroliză decurge lent (ca cea de esterificare) poate fi supusă unui studiu cinetic, care se efectuează de obicei, prin dozarea în probe diluate din masă, a cantității de acid apărută în masa de reacție. Ca și în reacția de esterificare, energia de activare este relativ mare.

Limpezirea sucului de mere se realizează prin degradarea protopectinei solubilizate în suc. Eliminarea substanțelor pectice pe cale enzimatică se face prin hidroliza enzimatică, care se realizează prin acțiunea conjugală a pectinliazelor, poligalacturonazelor, arabinazelor.

Enzimele care acționează asupra substanțelor pectice pot fi clasificate în două grupe: enzime saponifiante sau pectinesteraze și enzime depolimerizante sau pectinglicozidaze.

Un caz deosebit pentru sucul de mere îl constituie hidroliza pectinei. Limpezirea enzimatică se realizează prin degradarea protopectinei și a pectinei solubilizate în suc. Pectina solubilizată este cauza principală a vâscozității sucului și în consecință, menține în suspensie perticulele, nepermitând depunerea acestora.

Degradarea protopectinei din suc se face de către poligalacturoză (PG) și pectinesterază (PE), iar a celei solubilizate se face fie prin acțiunea directă a endo- pectintranseliminazei (endo PTE), fie prin acțiunea mai întâi a PE până ce gradul de esterificare scade sub 82% după care acționează endo PG. preparatele enzimatice pectolitice pentru limpezire, au în componența lor endo- PG, PE și endo- PTE, care acționează bine în domeniul de pH=2,5-4,2 și în domeniul de temperatură 8-550C (figura 2) .

Endo-poligalacturonaza (endo- PG)

Pectinesteraza (PE)

Endo- pectintranseliminaza (Endo-PTE)

Figura3.7 : Activitatea enzimelor pectolitice funcție de pH

Însă, nu toate sucurile se comportă la fel la depectinizare, deoarece au un conținut diferit de protopectină și pectină solubilizată. Sub acșiunea preparatului enzimatic pectolitic, protopectina este solubilizată rapid și apoi degradată împreună cu pectina solubilizată. Datorită solubilizării protopectinei vâscozitatea scade lent pe parcursul duratei t 0-t 1 , după care, între t1-tn scăderea vâscozității are loc pe seama reducerii masei moleculare a substanțelor pectice solubilizate până la acizi poli și oligalacturonici, care nu mai afectează vâscozitatea (figura 3) :

Figura 3 .7: Acțiunea enzimelor pectolitice asupra solubilizării substanțelor pectice și asupra vâscozității sucului : 1,3- substanțe pectice, 2- vâscozitatea.[4]

Mecanisme posibile ale reacțiilor de tip Maillard privind formarea diverșilor compuși

În reacțiile de îmbrumare de tip Maillard, prima etapă o constituie formarea compusului D- glucozilamină- N – substituită, conform reacțiilor :

Etapa următoare constă în formarea produsului 1- dezoxi-1-amino-D fructoza-N substituit. Katchalskz și Sharon consideră că se ajunge la produsul menționat prin baza Schiff :

Mecanismul reacției de hidroliză

Reacția de hidroliză, respectiv de esterificare, este o reacție reversibilă. Modificările structurale în moleculele acidului și ale alcoolului, deși pot schimba în mod esențial viteza de reacție, deplasează în schimb, echilibrul doar cu câteva procente.

Atât în hidroliza acidă cât și în cea bazică se poate scinda, în principiu, fie legătura acil-oxigen, fie legătura alchil-oxigen. Pot exista deci, patru scheme de hidroliză : AcB, AcA, AlB,AlA ; unde Ac-acil (scindare acil-oxigen) și Al-alchil (scindare alchil-oxigen), iar B și A reprezintă mediul bazic, rectiv acid. Cele patru tipuri sunt determinate deci, de locul unde se produce scindarea și caracterul acid sau alcalin al mediului.

În funcție de caracterul uni sau bimolecular al reacției , fiecare dintre cele patru tipuri va căpăta două variante ( de exemplu AcB1 și AcB2) .

Hidroliza bazică prin scindare acil-oxigen decurge, în cazul unei reacții biomoleculare, prin mecanismul AcB2, adică este o scindare acil- oxigen (Ac) în mediul bazic (B).

Se vede că reacția până la ultimul stadiu de formare a anionului de carboxilat, RCOO- de (pentru ambele procese, de hidroliză sau transestericare), reversibilă, iar esterul reacționează sub formă moleculară (mediu bazic).

Mecanismul arătat pentru hidroliza în mediul bazic a fost dovedit, între altele, prin hidroliza bazică a acetatului de amil, cu apă conținând 18O :

Enzimele care acționează asupra substanțelor pectice sunt clasificate în două mari grupe : enzime saponificate sau pectinesteraze și enzime depolimerizante sau pectinglucozidaze.

Pectinesterazele (pectinmetilesteraza) hidrolizează esterul metilic al acidului galacturonic (s-a arătat că acizii galacturonici din structura pectinelor sunt esterificați în proporție de 65-70%).

Pectinglucozidazele sunt enzime depolimerizante și au fost clasificate ținând seama de următoareke criterii:

scindarea legăturii glucozidice pe cale hidrolitică și transeliminativă ;

mecanism de scindare exo sau endo ;

substratul atacat.

În funcție de primul criteriu, enzimele pectolitice pot fi poligalacturonaze (PMG și PG), ele hidrolizând legăturile glicozidice în prezența apei, și liaze, respectiv pectinliaze (PL sau PTE), pectatliaze (PAL sau APTE) care scindează legăturile glicozidice prin transeliminareahidrogenului de la pozițiile C4 și C5 din resturi de acid galacturonic.

Figura 3.8: Scindarea hidrolitică(I) și transeliminativă (II) a legăturilor glucozidice de către poligalacturonază și pectatliază

În funcție de cel de-al doilea criteriu, pectinglicozidazele care hidrolizează legăturile α- 1,4, producând fragmentarea macromoleculelor substratului și scăderea vâscozității acestuia, se denumesc endopectinglicozidaze, iar cele care eliberează acid galacturonic moleculă cu moleculă de la capătul lanțurilor pectinice sunt denumite exopectinglicozidaze.

III.4.5 Cinetica procesului

Cinetica reacțiilor Maillard. Generalități

Un alt proces interesant, dar nedorit prin efectele sale finale, este îmbrunarea de tip melanoidinic reacții Maillard. Tinând seama de anumite aproximări, datorită complexității reacțiilor și excluzând reacțiile de polimerizare intensă prin care seformează produși buni insolubili, se pot scrie următoarele reacții chimice pentru sistemul model D- glucoză-glicină :

G + g I (1)

I Bf (2)

I + b Bp (3)

în care :

G- glucoză ;

g- gilicină ;

I – produși intermediari;

Bf – produși colorați formați în reacții secundare;

Bp- melanoidine;

b- produși de degradare ai glicinei.

Păstrând glicina în exces pentru reacția (1), poate fi scrsă ecuația:

(4)

Reacțiile (2) și (3) pot fi exprimate prin ecuațiile:

(5)

(6)

În primul stadium al reacțiilor Maillard, produșii intermediari se acumulează până la o anumită concentrație( ecuația (4)). După care are loc formarea de compuși colorați ( melanoidine) . E cuațiile (5) și (6) caracterizează tocmai această etapă pentru care se poate scrie o singură ecuație:

(7)

în care:

constanta de viteză.

Pentru ambele etape, energiile de activare sunt apropiate: 26,5 kcal/mol, respective 26,1kcal/mol. Ambele etape au o entropie negativă de activare.

Pe baza considerațiilor cinetice, hidroximeilfurfuranul nu este considerat că produsul principal intermediar în reacțiile Maillard. Întrucât hidroximetilfurfuranul formează produși colorați cu aminoacizii și copolimerizează pentru a forma melanoidine, și deoarece el se formează în reacțiile Maillard, trebuie avută în vedere și contribuția acestuia la îmbrunare prin reacții secundare. [2]

Factorii care afectează reacțiile de îmbrunare

Viteza îmbrunării crește pe măsură ce crește temperatura. Astfel s-a găsit că energia de activare pentru formarea fructoglicinei este de 26 kcal, iar pentru decompunerea difructoglicinei și pentru îmbrumarea provocată de produșii de descompunere ai difructozoglicinei cu glicina, valorile energiilor de activare sunt de 20 kcal, respectiv 21 kcal.

Viteza îmbrunării crește odată cu creșterea pH-ului. Astfel în sistemul glicină – glucoză s-a găsit că la pH= 8,1 se descompune 11,8% din glucoză, la pH =9,2 se descompune 42,5%, randamentul crescând la 74,5% la un pH de 10,5, reacția de combinare a glucozei fiind completă la pH=11.

Intensitatea îmbrunării este funcție de durata reacției, de asemenea și de natura aminoacidului și zahărului. Îmbrunările cele mai intense au fost obținute cu acizii β, γ, δ, și ε aminați. Pentozele sunt mai reactive decât hexozele, iar gluco-6-fosfatul dă cu glicina o îmbrunare mai intensă decât glucoza. [2]

III. 4. 6 Termodinamica procesului

Studiul termodinamic al reacției de hidroliză se bazează pe reacțiile cunoscute din termodinamică. În domeniul hidrolizei esterilor s-a detrminat de echilibru pentru reacția inversă, de esterificare, de 3,96 corespunzătoare la 66,57% produs esterificat. Căldura de reacție la hidroliza acetatului de etil este neglijabilă, și ca o consecință, factorul entropiei (TAS), deși mic intră totuși în determinarea poziției de echilibru în reacție. Pentru hidroliza în fază de vapori a esterilor s-a calculate DG0=1,1kmoli/mol, la 250C din energiiile libere formare a gazelor.

În continuare, se va realiza studiul termodinamic pentru reacția de hidroliză a acetatului de etil, la diferite temperature: 250C, 300C, 400C și 500C.

Căldurile de reacție, pentru reactanți și produși de reacție, standard de formare , cât și entropiile de formare și căderile specifice (Cp) se iau din literatură :

Variația entalpiei la 298 k va fi dată de relația:

Variația entalpiei la diferite temperaturi se va calcula cu relația următoare :

T1=250C=298k ; T3= 400C=313k ;

T2=300C=303k ; T4=500C=323k.

Pentru CH3COOH :

Pentru C2H5OH :

Pentru CH3COOC2H5:

Pentru H2O:

Pentru CH3COOH:

Pentru C2H5OH:

Pentru CH3COOC2H5:

Pentru H2O:

Pentru CH3COOH:

Pentru CH3COOC2H5:

Pentru C2H5OH:

Pentru H2O:

Pentru întreaga reacție:

Se calculează variația energiei libere:

Pentru aceasta, se calculează în prealabil, variația entropiei după relația:

III. 5. Bilanțul de materiale

Se va calcula bilanțul de materiale pentru o instalație care produce 2000 tone suc de mere/an, lucrând 330 zile/an.

Cunoscând că timpul necesar unei șarje este de 10 zile, se va începe prin a calcula numărul de șarje (n.ș.) și producția pe șarjă (p.ș.):

F.A.T.- fond annual de timp(zile)

tș- timpul unei șarje

Pa= 2000 kg/an

Știind randamentele cu care decurg etapele procsului, se va calcula randamentul global , care se folosește pentru a calcularea cantității de fructe necesară producerii a .

Cantitatea de fructe necesară va fi de :

Deoarece avem o cantitate mare de fructe iar mijloacele de transport pot transporta de obicei 10t de fructe vom împărți cantitatea de mere necesară pentru o șarjă la 8. vom avea astfel 8 subșarje fiecare necesitând :

Bilanțul de mere la sortare η =95%

2.Bilanțul de materiale la spălare, η =99,5%

3.Bilanțul de materiale la mărunțire η =100%

Bilanțul de materiale la tratamentul enzimatic η =100%

Boștina de mere (merele zdrobite) se tratează cu Pectinex 1xL : 10-15g/100kg fructe.

100kg mere…………………10g pectine

10120,6kg mere…………….x g pectine

x= 102,06g pectine = 1,01206 kg pectine

Bilanțul de materiale la presare η =80%

Bilanțul de materiale prelimpezire η =99%

Bilanțul de materiale la limpezire η =99%

În această etapă, în sucul de mere se vor adăuga următoarele substanțe cu efect de limpezire : pectine,15g/100kg suc, gelatină 0,1% și amiloglucozidază, 4g/hl suc.

100kg suc…………………..15g pectine

8016,316kg suc…………….y g pectine

y=1202,447g pectine=1,202447kg

100kg suc……………………….4g amiloglucozidază

8016,316 kg suc……………………z g amiloglucozidază

z= 320,652g= 0,3206kg amiloglucozidază

8. Bilanțul de materiale la filtrare η =98%

Bilanțul de materiale la pateurizare η =98%

La pasteurizare, prin încălzirea sucului de mere, se inactivează enzimele introduse în etapele anterioare. Acestea se vor filtra, sucul devenind astfel limpede.

Bilanțul de materiale la conservare η =98%

Pe șarjă se vor obține:

Capitolul IV

PROIECTAREA UTILAJELOR

IV.1. Dimensionarea rezervorului

Volumul rezervorului se determină cu relația:

φ- coeficient de umplere al rezervorului ; φ=0,70

Vmr – volumul masei de reacție , al sucului din rezervor, m3

Se admite raportul dintre înălțimea și diametrul interior al rezervorului, ca finnd :

Din ecuația de calcul a volumului rezervorului se obține o a doua relație de dependență între H și D :

Cunoscând diametrul interior al rezervorului se va calcula diametrul exterior astfel:

Înălțimea capacului rezervorului se determină cu relația :

Înălțimea părții cilindrice se calculează cu volumul părții cilindrice a rezervorului:

Înățimea totală a rezervorului va fi de:

Calculul racordurilor

Se consideră că racordul de intrare și cel de evacuare a sucului din rezervor cu aceleași dimensiuni.

Diametrul racordului se calculează din ecuația debitului volumic.

Fișa tehnică

Denumirea utilajului: rezervor;

Poziția de funcționare:orizontală;

Număr de aparate: două

Utilizare: depozitarea sucului care iese din presă în vederea realizării tratamentului enzimatic;

Descriere și funcționare: Este format dintr-o virolă cilindrică sudată la ambele capete, cu două capace elipsoidale, prevăzut cu două racorduri, gură de vizitare și suporți;

Dimensiuni caracteristice: D=2216mm

H= 3275mm

Conexiuni: Racorduri intrare-ieșire suc

d=38x2mm

Gura de vizitare

d=700mm.

IV. 2. Calculul puterii la presare

Necesarul de putere la presele cu șnec se calculează cu relația :

In care P1 este puterea necesară învingerii forțelor de frecare, kw ;

P2 este puterea necesară împingerii materialului, kw;

P3 este puterea necesară transformării materialului de la alimentare la evacuare, kw.

p- presiunea exercitată N/m2

f- coeficient de frecare ;

R- raza spirei(m) ;

r- raza butucului, m ;

S- aria activă de presare, m2 ;

l- drumul parcurs de material la o rotație, m ;

L- lungimea melcului, m ;

c- coeficientul de rezistență la înaintarea materialului ;

Q- debitul ;kg/s ;

diametrul terminal al paletei de evacuare : D=600mm ;

diametrul butucului : d=219mm ;

densitatea in vrac a barbotorului umed : ρv=900kg/m3;

pasul dintre spițe, t=257mm ;

turația arborelui r=2,92rot/min=0,0487rot/s;

lungimea melcului L=30190mm

drumul parcurs de material la o rotație :l=50mm ;

coeficientul de frecare :φ=0,5 ;

coeficientul de rezistență a materialului la înaintare c=1 ;

coeficientul de umplere φ=0,8

aria activă de presare S=0,245m2 ;

presiunea medie p=20MN/m2 ;

randamentul η=0,8 ;

IV.3. Proiectarea pompei centrifuge

Schița unei pompe centrifuge este perezentată în figura 5.9 .

Fig.5.9 Pompă centrifugă

În figură sunt prezentate următoarele elemente constructive:

1-rotor

2-arbore

3-palete

4-cutie de etanșare

5-carcasă

6-racord de ieșire

7,9-racord de intrare

8-racord de ieșire

Pentru transportul lichidelor sunt folosite pompe centrifuge. Acestea transportă lichidele între fazele intermediare ale procesului. Pompele centrifuge sunt folosite foarte des în industria chimică, datorită numeroaselor avantaje. Ele au debit continuu și uniform, care însă poate fi reglat prin robinetele montate pe conducta de refulare. Pompele au piesele și supapele confecționate din oțel inoxidabil și anticoroziv.

Puterea pompei este determinată pe baza formulei:

în care : – debitul volumic al lichidului, m3/s;

– diferența de presiune realizată de pompă egală cu suma rezistențelor hisraulice ale rețelei.

– presiunea consumată pentru crearea vitezei curentului la ieșirea din rețea;

=0

caderea de presiune geometrică;

căderea de presiune prin frecare;

căderea de presiune datorată rezistenței locale.

.

Fișa tehnică

Denumire utilaj: pompă centrifugă;

Poziția de funcționare: verticală;

Număr de aparate: 1

Utilizare: transportul sucului de mere de la rezervoare la utilaje sau între două utilaje.

Descriere și funcționare: – pompele au o carcasă sub formă de cochilie de melc. În interior are un rotor care poate fi închis sau deschis. Lichidul este aspirat și refulat de către rotor radial. În spațiul de secțiune crescătoare dintre rotor și carcasă se deplasează în sensul rotației și tangențial este refulat pe conducta de refulare.

Parametrii: P=0,48kw

ηT=0,7075

IV. 4. Proiectarea schimbătorului de căldură

Schimbătorul de căldură este tip țeavă în țeavă, având rolul de a încălzi sucul de mere până la 700C cu scopul de a distruge eventualele bacterii rămase. Agentul termic este apa caldă, care se răcește de la 900C la 200C.

Schimbătoarele de căldură tip țevă în țeavă sunt constituite din două țevi coaxiale prin care circulă cele două fluide. Elementele sunt asamblate în serie prin legături fixe (sudură) sau demontabile, dacă condițiile de exploatare impur sau ncu curățirea spațiului din interiorul țevilor.

Ecuația bilanțului termic este:

tai –temperatura inițială a apei, 900C ;

taf – temperatura finală a apei, 200C ;

tsuc,i – temperature inițială a sucului, 200C;

tsuc,f – temperature finală a sucului, 700C.

δ-grosimea peretelui țevii=2mm

δ-grosimea peretelui țevii=3mm

Calculul suprafeței de transfer de căldură

Suprafața calculată se obține din ecuația generală a transferului de căldură:

Q=K·A·Δtm

în care:

Q – fluxul de căldură schimbat între agentul termic și amestecul de reacție din reactor, W;

K – coeficientul global de transfer de căldură, W/m2∙K;

A- suprafața de transfer de căldură , m2;

Δtm- diferența de temperatură sub care se realizează transferul de căldură, K.

Căldura cedată de apă în această fază este de 9.766∙103 W.

Coeficientul global de transfer de căldură se calculează cu relația:

în care:

α1 – coeficientul individual de transfer de căldură pentru fluidul care cedează căldură, W/m2∙K;

α2 – coeficientul individual de transfer de căldură pentru fluidul care primește căldură, W/m2∙K;

δi- grosimea pereților prin care se realizează transferul de căldură, m

λi – conductivitatea termică a pereților, W/m∙K;

Resuc=12000

Temperatura medie este dată de diagrama :

Suprafața de transfer se calculează cu relația :

Q=K·A·Δtm

Lungimea unui element de schimb termic se adoptă ca fiind l=2m. Numărul de elemenți se află din următoarea relație :

Calculul racordurilor

Se consideră că racordul de intrare și cel de ieșire din schimătorul de căldură au aceleași dimensiuni.

Se adoptă:

Debitul volumic:

Fișa tehnică a schimbătorului de căldură

Denumire utilaj : Schimbător de căldură țevă în țevă

Poziția de funcționare : Verticală

Numărul de aparate : unul

Utilizare : Încălzirea sucului de la 200C la 700C pentru distrugerea eventualelor microorganisme

Descriere, funcționare : Este format din două țevi concentrice. Prin cea interioară circulă sucul care își ridică temperatura de la 200C la 700C, iar prin cea exterioară circulă apa caldă care își scade temperatura de la 900C la 200C

Dimensiuni caracteristice : de= 17mm

De= 27mm

l = 2m

η = 10 elemente

7. Conexiuni : Schimbătorul de căldură este prevăzut cu racorduri pentru alimentare și evacuare agent termic cu d= 16x 2mm

IV.5. Dimensionarea reactorului

IV.5.1 Determinarea dimensiunilor geometrice

Limpezirea sucului de mere se va face ținând cont de specificul tehnologiei, într-un reactor discontinuu prevăzut cu manta și agitator tip ancoră.

Din bilanțul de materiale, am calculat volumul util ca fiind :

Pentru a afla volumul reactorului VR, vom folosi următoarea relație:

– coeficient de umplere care are valorile:

– 0,7÷0,8 pentru lichide care nu spumează;

– 0,4÷ 0,6 pentru lichide care spumează.

Se admite φ= 0,6

Dar, volumul reactorului mai poate fi scri astfel:

D- diametrul interior al reactorului

H- înălțimea reactorului.

Reactor discontinuu

D- diametrul reactorului;

Dim- diametrul interior al mantalei;

Hc – înălțimea virolei;

hc – înălțimea capacului reactorului;

H – înălțimea totală a reactorului;

hf – înălțimea fundului reactorului;

Hm – înălțimea mantalei;

Hlc – înălțimea lichidului din virola cilindrică.

Se admite raportul

În aceste condiții formula de calcul pentru diametrul interior al reactorului va fi:

DSTAS=2200mm

Înălțimea reactorului se calculează cu relația:

H= Hc +hc+hf , în care:

Hc- înălțimea părții cilindrice a rectorului, m;

hc – înălțimea capacului reactorului,m;

hf – înălțimea fundului reactorului,m.

În general capacul și fundul elipsoidal au aceeași înalțime.

Înălțimea părții cilindrice a reactorului se calculează din volumul acestuia:

Vcil=V-2∙Vf

Vf = volumul fundului,considerat egal cu volumul capacului se va lua din STAS, pentru D=2200mm și h=40mm; Vf=1,543m3.

Deci Vc= 13,37 – 2∙1,543 = 10,284m3

Hc=2703mm

Înălțimea fundului reactorului se va calcula astfel:

h- înălțimea părții cilindrice a reactorului,mm

– înălțimea părții elipsoidale a fundului reactorului,mm

h= 40mm( din STAS pentru D=2200mm)

hf= 40+550 = 590mm

Înălțimea totală a reactorului va fi:

H= 2706+2 550 = 3806mm

Diametrul mantalei se alege din STAS, ca fiind diametrul imediat superior al diametrului reactorului. Diametrul interior al reactorului fiind Di=2200mm, diametrul interior al mantalei reactorului va fi :

Dim =2400mm

În continuare vom calcula volumul și înălțimea lichidului aflat în virola cilindrică.

Volumul lichidului din virolă se va calcula din formula de calcul al volumlui util:

Înălțimea lichidului din virolă cilindrică se afla din următoarea relație:

Înălțimea totală a lichidului în reactor va fi:

Înalțimea mantalei se calculează cu relația:

, în care:

x- distanța dintre peretele reactorului și peretele mantalei;

x1- mantaua se poziționează cu 25-50mm sub nivelul lichidului

x1=50mm

Diametrul exterior al reactorului va fi de:

δ- grosimea peretelui reactorului, care pentru D=2200mm și h= 40mm, este de 12mm iar D0=2760,9 mm

De=2200+212=2224mm

Diametrul interior și cel exterior al mantalei reactorului se vor calcula astfel:

IV.5.2. Calcule de rezistență mecanică

Calculele de rezistență asigură o proiectare a utilajului astfel încât să poată funcționa pe toată perioada cerută în limitele de siguranță admise.

Funcție de grosimea peretelui, recipientele sub presiune se împart în două categorii :

cu pereți subțiri, la care De/Di < 1,2 ;

cu perete gros, la care De/Di> 1,2.

Pentrul reactorul căruia i-am calculat dimensiunile raportul:

De/D=2,224/2,200=1,01m

deci, pereții bioreactorului vor fi subțiri.

Determinarea grosimii virolei cilindrice

Presiunea interioară

Grosimea teoretică(de rezistență) a virolei cilindrice supuse la presiune interioară în condițiile încercării statice se calculează cu relația:

– presiunea de calcul, MPa

– diametrul interior al reactorului, m ;

– coeficientul de rezistență al îmbinării;

– efort unitar admisibil al materialului, calculate la temperature de calcul, MPa.

Reactoarele care funcționează la presiunea atmosferică se verifică la presiunea de 6 atmosfere, deci:

Pc=6 ata= 69,81104Pa=58,86MPa

Efortul unitar admisibil al materialului se poate calcula cu relația:

– limita tehnică de curgere a materialului la temperature t, MPa;

– coeficientul de siguranță față de limita teoretică de curgere=1,5.

Grosimea reală a virolei se calculează cu relația:

– adaos pentru pierderi de grosime datorate coroziunii,m;

– adaos de rotunjire.

– viteza de coroziune=0,05mm/arc;

– numărul de ani prevazuți pentru funcționare=20ani

Aducem grosimea la valoarea standardizată peste 6,16mm deci:

Presiunea exterioară

În cazul aparatelor supuse la presiune exterioară, grosimea de proiectare a virolei cilindrice se calculează cu formula :

grosimea de rezistență,mm

, unde:

c- presiunea de calcul,58,86Mpa ;

D- diametrul interior al reactorului, 2,2m;

L- lungimea părții cilindrice aflată sub acțiunea presiunii exterioare, m;

E- modulul de elasticitate longitudinalăa materialului la temperatura de lucru, Mpa

Atunci grosimea la valoarea standardizată peste 14mm, adică:

IV.5.3 Calcule hidrodinamice

a) Consumul de energie în procesul de amestecare. Determinarea consumului de energie la agitare mecanică se face în două perioade:

– perioada de pornire;

– perioada de regim constant.

Consumul de energie în perioada de pornire se calculează cu relația:

Pp= (2,5÷4)∙P , în care:

P- consumul de energie în perioada de regim constant(W) și se calculează cu formula:

, în care:

d- diametrul agitatorului, m;

n – numărul de rotații al agitatorului, rot/s;

ρ – densitatea lichidului supus agitării, kg/m3;

C și m – constamte specifice fiecărui tip de agitator.

Pentru procesul de alchilare se folosește un agitator tip ancoră cu următoarele caracteristici:

, , , c=60 , m=0,25

Valoarea lui se calculează cu relația:

,

în care: d- diametrul agitatorului, m;

n- 8÷50 rot/min; admit n= 40 rot/min ;

– densitatea sucului din reactor ; kg/m3

– vâscozitatea sucului din reactor, Pa∙s.

În aceste condiții considerând n=60 rot /min iar din raportul D/d=1,11 calculând :

puterea în regim constant va fi de :

Această valoare se amplifică cu un anumit coeficient:

cu 10% pentru teaca de termometru ;

cu 30% pentru rugozitatea peretilor ;

cu 20% pentru șicane.

P= 1,6 5,55=8,88kW

Puterea de pornire va fi :

Din STAS 1764-74 se alege pentru actionarea agitatorului un motor cu putere de 50kW.

IV.5.3.2. Calculul de rezistență al arborelui agitatorului

Diametrul arborelui agitatorului se calculează cu relația:

în care: Mt – momentul de torsiune, N∙m;

τa – efortul unitar admisibil la torsiune.

Momentul de torsiune se calculează funcție de puterea motorului cu relația:

în care: k- coeficient de supra sarcină, k= 1,5;

– randamentul total al transmisiei;

[16, pag.82]

n- turația, rot/min;

P- puterea motorului, kW.

admit τa= 120kg f/ cm2

IV.6. Calcule termice

IV.6.1 Bilanț termic

Bilanțul termic oferă informațiile necesare pentru determinarea suparafeței de schimb de căldură a aparatului, a necesarului de agent termic de încălzire, alegerii utilajului și a materialului de construcție a izolației.

Un bilanț termic riguros permite găsirea unor soluții optime pentru reducerea pierderilor de căldură în aparat și pe traseu.

Traseul de căldură, în cazul reactorului de alchilare se face prin manta. Condiția care trebuie îndeplinită este aceea că suprafața reală trebuie să fie mai mare decât suprafața calculată (teoretică).

În acest scop se întocmește bilanțul termic pentru cele două faze ale procesului tehnologic:

încălzirea sucului natural de mere la temperatura de 45-550C;

menținerea sucului la temperatura de 550C timp de 1 h.

Încălzirea sucului natural de mere și a rteactorului de la 200C la 550C se fdace cu abur satuirat de 3 ata, la temperatura de 132,90C.

În figura următoare este prezentată variația temperaturii mediului de reacție în reactorul discontinuu, funcție de timp:

În forma generală bilanțul termic poate fi scris astfel pentru faza de încălzire a sucului:

căldura adusă respective scoasă de masa de reacție (sucul de mere) la 200C respectiv 550C,J ;

QR- căldura adusă respectiv scoasă de reactor, J ;

Qat- căldura adusă respectiv scoasă de agetul termic,J

Qp- căldura pierdută în mediul înconjurator.

Separând termenii căldurii agentului termic si calculându-i pe ceilalți se determină cantitatea de agent termic încălzirii sucului natural de mere la temperatura de 550C.

Cantitatea de căldură adusă de reactanți în reactor se calculează cu relația:

unde: – căldura specifică a reactorului “i”; J/kg∙grad;

– masa reactantului “i” , kg;

– temperatura inițială,

În aceste condiții vom obține că:

Cunoscând debitul masic al agentului termic, putem calcula debitul său volumic:

Pentru faza de menținere timp de 60min a sucului natural de mere la temperature de 550C,bilanțul termic se va scrie astfel :

IV.6.2Verificarea suprefeței de schimb termic

Transferul de căldură în cazul reactoarelor tip autoclava se face prin manta. Condiția care trebuie îndeplinită este ca suprafața reală să fie mai mare decât suprafața teoretică (calculată).

Suprafața calculată se obține din ecuația generală a transferului de căldură:

Q= k∙A∙Δtm

în care: Q – fluxul de căldura între agentul termic și sucul de mere din reactor, W;

k – coeficientul global de transfer de căldură, W/m2∙k;

A – suprafața de transfer de căldură, m2;

Δtm – potentialul termic sub care se realizează transferul de căldură

Calculul temperaturii medii

Deoarece temperaturile celor două fluide (sucul de mere și aburul) variază numai în timp, temperatura medie se calculează cu relația:

Δt1= 132,9-20 =112,90C

Δt2= 132,9 – 55 =77,90C

Coeficientul global de transfer de căldură se calculează cu relația:

în care: – coefficient individual de transfer de căldură pentru fluidul care cedează căldură, W/m2∙grd;

– coeficientul individual de transfer de căldură pentru fluidul care primește căldură, W/m2∙grd;

– rezistența termică a depunerilor de partea fluidului care primește căldura, m2∙grd/W

– conductivitatea termică a pereților, W/m∙grd

– grosimea pereșilor prin care se realizează transferal de căldură, m.

Coeficentul individual de transfer de căldură pentru lichidul din reactor, supus agitării este calculat din ecuația criterială:

în care: ; ;

d – diametrul agitatorului, m;

D – diametrul reactorului, m;

n – turația agitatorului, m/s;

η – vâscozitatea lichidului la temperature medie, Pa∙s;

– vâscozitetea lichidului la temperature peretelui, Pa∙s;

ρ – densitatea lichidului la temperature medie, kg/m3;

Cp – căldura specifică a lichidului la temperatura medie, J/kg∙grd;

λ – coeficient de conductivitate termică a lichidului la temperatura medie, W/m∙grd;

c= 0,38

Cpsuc= 3768 J/kg k/ (la 95,40C)

λ suc=0,62W/m k / (la 95,40C)

ρsuc= 1295 kg/m3 (la 95,40C)

(η/ηp)0,14~1

Coeficientul individual de trasfer de căldură de partea fluidului care circulă prin manta (abur), se calculează tot din ecuația criterială Nusselt, în schimb, pentru criteriul Nu vom avea o altă relație de calcul, funcție de criteriul Re. Criteriul Re ajută la determinarea regimului de curgere a fluidului prin manta. Funcție de acest regim de curgere se stabilește ecuația de calcul a criteriului Nu în vederea aflării coeficientului.

Din literatură

IV.6.3 Determinarea grosimei izolației

În scopul de a limita schimbul de căldură cu exteriorul și din punct de vedere al protecției muncii se utilizează materiale termoizolante sunt acele materiale la care coeficientul de conductivitate termică este mai mic de 0,12W/m∙grd.

Materialele termoizolante trebuie să îndeplinească urmatoarele condiții:

să aibă conductivitate termică mică, sub 0,12W/m∙grd;

să aibă densitate volumică mică;

să fie ieftine și să se monteze ușor;

să nu fie corozive față de metale;

să fie rezistente la temperatura de lucru, la umiditatea atmosferică, la actiuni mecanice.

Principalele materiale termoizolante folosite în industria chimică sunt: vata de sticlă, vata de zgură și diatomitul.

Am ales ca material termoizolant exterior vata de sticlă, care se folosește sub formă de saltele cu grosimea de 15-60mm, protejată la exterior cu carton asfaltat, tablă galvanizată sau cu un strat de gips.

S-a ales ca material termoizolant vata de sticlă deoarece temperatura la care are loc reacția este mai mică decât 500C

.

Ca strat protector se alege tabla de aluminiu.

, , – conductivitatea termică a materialului din care este construit aparatul, a izolației termice, respectiv a stratului protector, W/m∙grd

, -coeficientul individual de transfer de căldură pentru fluidul 1 și 2, W/m2∙grd

, , , -. diametrul interior, exterior al izolației, stratului protector, m

Coeficientul global de transfer de căldură prin izolație se calculează astfel:

Q= k 1∙A Δtm

Cu datele obținute calculăm coeficientul global k1, din formula căruia scoatem grosimea izolației, :

IV.7. Calculul suprafeței geometrice de transfer de căldură

Aria ecestei suprafețe se va calcula cu următoarea relație :

– aria virolei cilindrice, m2;

– ara fundului reactorului, m2.

IV.8 Calculul masei bioreactorului

Masa reactorului se va calcula astfel:

MR=Mvas+Mmanta

Mvas=Mvirolă+2Mfund

Masa fundului reactorului pentru D=2200mm și =12mm este de 516kg (STAS)

Mvirolă=

Mmanta=Mparte cilindrică+Mfund

Masa fundului mantalei pentru Dmi=2400mm și =16mm este de 1024kg (STAS)

Această masă se majorează cu 25%deci:

IV.9. Calculul conexiunilor

Racord pentru alimentare cu agent termic:

D- debitul agentului termic;

v- viteza de curgere a agetului termic :

Se reacalculează viteza cu care circulă agentul termic:

Racord pentru alimentare cu suc

Timp de încărcare: 4h

Volum suc : 8,02m

d=21mm dSTAS=25x4mm

Se calculează viteza:

Racord pentru golirea reactorului

Timp de golire :2h

Volum suc : 8,02m3

Se recalculează viteza de golire :

Racord pentru termometru

Racordul pentru gura de vizitare. Se alege gura de vizitare cu capac bombat rabatabil.

Suporți laterali

Suporții laterali sunt standardizați funcție de greutatea totală a reactorului încărcat. Masa totală a reactorului se calculează astfel :

Mtotal= MR+ Msuc+Mapt

MR – masa reactorului= 7471,25kg

Msuc – cantitatea de suc din reactor = 80169,238kg

Mapt – masa agentului termic=564,155kg abur.

Mtotal= 7471,25+8016,238+564,155

Mtotală= 16051,643kg

Mtotală = 16052kg

Considerăm că suporții sunt în număr de patru, deci încărcătura pe support va fi de :

Din STAS rezultă sarcina maximă pe support de 50kN.

Fișa tehnică

1. Denumirea utilajului: reactor.

2. Poziția de funcționare: verticală.

3. Numărul de aparate: unu.

4. Utilizare:limpezirea enzimatică a sucului natural de mere

5. Descriere și funcționare: Reactorul discontinuu și este prevăzut, cu agitator tip ancoră cu manta, gură de vizitare.

6. Dimensiuni caracteristici:

D=2200mm

H=3806mm MR=7471,25kg

7. Conexiuni

Racord pentru alimentare cu agent termic

dSTAS=16x2mm

Racord pentru alimentare cu suc

dSTAS=25x4mm

Racord pentru golirea reactorului

dSTAS=25×2,5mm

Racord pentru termometru

dSTAS=20x2mm

Racord gură de vizitare

dSTAS=140x10mm

Capitolul V

CONTROLUL FABRICAȚIE

V. 1 Controlul, reglarea și automatizarea procesului tehnologic

În industria chimică prin automatizare se urmărește și se obține:

redecerea consumurilor specifice de materii prime și energie ;

obținerea unor produse de calitate mai bună și mai uniformă;

creșterea capacității de producție a instalațiilor ;

creșterea securității muncii ;

îmbunătățirea condițiilor de muncă,etc.

Reducerea consumurilor de materii prime și auxiliare, realizată prin conducerea proceselor în condiții de randament optim și evitarea pierderilor și rebuturilor poate fi exprimată global prin mărirea gradului de utilizare a materiei prime.[10]

În tehnologia de obținere a sucurilor naturale de fructe se aplică o automatizare parțială, o automatizare limitată la unul sau câțiva parametrii sau la unul sau câteva utilaje.

Astfel se poate realiza reglarea automată a unor parametrii de bază prin proces, cum ar fi : turația, presiunea, nivelul, concentrația sau automatizarea unor utilaje, ca de exemplu, filtre sau centrifuge.

Reglarea auomată a debitului

Reglarea debitului nu prezintă dificultăți deoarece obiectele reglate – porțiuni de conductă – au fie comportare de element aperiodic stabil, cu timp mort sau foarte redus, în cazul gazelor sau vaporilor, datorită compresibilității acestora, fie comportare de element neinerțial, în cazul lichidelor.

Întârzierile apreciabile, de care trebuie să se țină seama la acordarea regulatorului, sunt introduce în sistem de traductorul de reacție și de regulatorul însuși.

Debitul de fluid printr-o conductă depinde de scăderea de presiune pe conductă. De regulă, reglarea debitului se face modificând această cădere de presiune, sau modificând rezistența hidraulică a conductei.

1-traducător de debit

2- regulator de debit

3-ventil de reglare care modifică rezistența hidraulică a conductei

punctul de măsurare este în amontele ventilului

punctul de măsurare este în aval de ventil

] Dacă debitul tinde să crească, traductorul de debit informează regulatorul 2. Acesta compară cu valoarea de referință, valoarea curentă a debitului, constată o eroare și o comandă închiderea parțială a ventilului, crește rezistența hidraulică a conductei astfel încât debitul să revină la valoarea dorită.

Ambele scheme au aceeași valoare, pentru că, indiferent unde este plasat punctul de măsurare, debitul este același în conductă.[10]

Reglarea automată a presiunii

Se distng două situații : reglarea presiunii închise (reactoare discontinue) și reglarea presiunii în vase cu circulație sau pe conducte.

În primul caz, reglarea presiunii se realizează prin modificarea curenților de energie termică care intră sau ies din reactor pe o cale oarecare. Dacă presiunea de vapori din reactor este funcție numai de temperature șarjei și nu de conversie, stabilirea presiunii duce implicit și la stabilirea temperaturii.

Reglarea presiunii în vasele cu circulație se realizează modificând fie debitul de intrare, fie pe cel de ieșire din vaul respectiv.

traducător de presiune

regulator de presiune(PC)

element de execuție(ventil de reglare)

Dacă principala acțiune perturbatoare se execută pe debitul de ieșire, variabila manipulantă este debitul de intrare și invers.[10]

Reglarea automată a nivelului

De cele mai multe ori nu se cere o precizie mare a reglării, deoarece variații de 5…….10% ale nivelului sunt acceptate. Ca urmare, se poate folosi adesea un regulator bipozițional, dar trebuie totuși ținut seama de faptul că viteza de variație a nivelului într-un vas cu intrare și iesire este proporțională cu secțiunea transversală a rezervorului.

Un caz deosebit este reglarea nivelului în vase închise cu suprapresiune, caz în care se utilizează o schemă în cascadă, ca în figura următoare :

1-traductor de debit

2-regulator de debit

3-element de execuție

4-traductor de nivel

5-regulator de nivel

Presiunea hidrostatică este semnificativă în raport cu suorapresiunea lichidului. Reglarea se face cu sistem în cascadă, în care bucla supraordonată este bucla de debitI, iar bucla subordonată este bucla de debit II, ce primește valoarea de referință de la regulatorul 5.

Dacă nivelul se modifică ca urmare a variației debitului de intrare Q1, regulatorul 5 compaă valoarea măsurată cu cea de referință a nivelului și comandă buclei II să modifice debitul de evacuare astfel încât nivelul să revină la valoarea de referință .[10]]

Reglarea automată a temperaturii

Parametrul reglat est intodeauna temperatura fluidului tehnologic ls ieșires din schimbătorul de căldură, iar variabila manipulată este, de regulă, debitul de agent termic. Schemele de reglaj depind de tipul schimbătorului de căldură și de poziția schimătorului. Diferă prin locul ăn care se amplasează eleentul de execuție pe circuitul agentului termic.

La schimbătoarele de căldură orizontale, ventilul de reglare se plasează pe conducta de intrare a aburului în schimbător. Dacă schimbătorul de tip vertical, ventilul dereglare se plasează pe conducta de condens de ieșire a agentului termic din schimbător.

1-schimbător de căldură

2-traductor de temperatură

3-regulator de temperatură

4-element de execuție.

Dacă temperatura fluidului încălzit este mai mică decât temperatura de referință, regulatorul 3 crește debitul de agent termic, astfel încât să elimine abatere.

Reglarea automată a concentrației

Pentru soluții, una din schemele de reglare este următoarea :

1-vas de amestec

2-analizator automat

3-regulator de concentrație

4-element de execuți

Produsul este analizat intr-un analizator automat 2 plasat pe o conductă secundară de recirculare. Acest analizator joacă rol de traductor de concentrație pe cale de recirculare a buclei. Infomații privind concentrația soluției sunt comunicate regulatorului de concentrație 3. Acesta manipulează debitul de concentrație cu ventilul 4, pentru a aduce și a menține valoarea concentrației finale la valoarea referinței. Ori de câte ori se stabilizează cu buclă de debit celălalt flux de intrare. Astfel se elimină una din perturbațiile majore ale procesului.

V.2. Verificarea calității produsului finit

1.Generalități

1.1 Obiect și domeniu de aplicare. Prezentul standard stabilește regulile pentru verificarea calității, metodele de analiză și condițiile de ambalare, marcare, depozitare, prin procedee fizice sau chimice.

2. Reguli pentru verificarea calității.

2.1 Verificarea calității se face pe loturi de 15 t suc din același fel de fructe, conservat prin același procedeu, același conservant, etc.

2.2 Verificarea calități se face prin verificări de lot și periodice.

2.3 Verificări de lot

– verificarea aspectului exterior ambalării și marcării se face la verificarea ambalajului din lor.

– pentru verificarea propietăților organoleptice, determinarea substanței solubile și a conservantului se iau probe de 10% din numărul ambalajelor din lot, dar nu mai puțin de 3 ambalaje.

– probele se scot prin otificiul de umplere sau evacuare cu ajutorul unui tub de cauciuc clătit cu sucul de verificat. Mărimea unei probe este de cca 500cm3 și se ambalează în sticle de aceeași capacitate și se ermetizează.

– pentru verificare propietăților fizice și chimice din probele luate, se formează o probă medie de laborator, se omogenizează, și din acestea se iau 500 cm3 care se introduc într-o butelie de sticlă curată și uscată.

2.4 Verificarile periodice. Se verifică :

– conținutul în metale ;

– cenușa ;

– propietățile microbiologice.

3. Metode de analize

3.1 Examen organoleptic

3.1.1 Aspect și transparență. Într-un cilindru de sticlă incoloră și transparentă, de 100-150cm3 se toarnă proba de analizat și se observă, în lumină difuză, culoarea transparența , prezența impurităților.

3.1.2 Culoare.

În cazul sucurilor conservante cu SO2 se face în prealabil desulfitarea acestora. Se iau cca 500 cm3 probă, se introduc intr-un balon 100 cm3 la care se montează un refrigerent cu reflux. Se fierbe proba timp de 15 minute, apoi lasă să se răcească. Se trece proba într-un cilindru de 50-100 cm3, din sticlă incoloră, observându-se în lumină difuză.

În cazul sucurilor conservate cu alți conservanți, determinarea culorii se face fără îndepărtarea conservantului.

3.1.3Gust și miros

În cazul sucurilor conservante cu SO2, se face desulfitarea. O parte din probă, introdusă într-un vas curat se încălzește 30min, agitând până la dispariția mirosului și gustului de SO2. Proba se răcește repede și se evită gustul și mirosul.

În cazul sucurilor conservanți, examinarea se face pe produsul ca atare.

3.2 Examenul cinetic

3.2.1 Determinarea substanțelor solubile ( grade refractometrice)

Din proba bine omogenizată, cu o baghetă de sticlă, se lasă să cadă 2-3 picături pe prisma de jos a refractometrului și se închide cu a doua prismă. Se reglează aparatul, astfel încăt să apară clar linia de despărțire a celor două câmpuri și se citește imediat.

3.2.2 Determinarea substanțelor insolubile

Într-o fiolă de cântărită cu capac se introduce o hârtie de filtru, cu diametrul egal 9cm, care se usucă în etuvă la 1030C, până la masa constantă de 0,0001g. Prin această hârtie se filtrează 100cm3 din sucul de analizat. Filtrul cu reziduul se introduce în fiola de cântărire și se usucă până la masa constantă (0,0001g) într-o etuvă la 1030C, timp de cca 5 ore.

substanțe insolubile

m1- masa fiolei cu hărtia de filtru, g ;

m2- masa fiolei cu hărtia de filtru reziduul, g ;

V – volumul de suc luat pentru analiză, cm3

3.2.3 Determinarea cenușii totale

Se face prin evaporarea unui volum de suc de analizat și calcinarea reziduului rămas la 5250C. Într-o capsulă de porțelan sau platină, adusă la masă constantă de 0,0001g, se introduc, cu pipeta,25cm3 suc omogenizat. Sucul se evaporă la sec pe baie de apă, iar reziduul se carbonizeazăp treptat la flacăra unui bec, pe o sită de azbest, 30min, până la carbonizarea completă.

După carbonizare, capsula se introduce într-un cuptor electric la 500-5250C, unde reziduul se calcinează până nu mai conține puncte negre. După terminarea calcinării, se scoate capsula, se răcește în exicator și se cântărește cu precizie de 0,0001g.

cenușă

m1- masa capsulei goale, g ;

m2- masa capsulei cu cenușă, g ;

V – volumul de suc luat pentru analiză, cm3.

3.2.4 Determinarea acidității totale se face prin :

– metoda potențiometrică (obligatorie în caz de litigiu)

– metoda prin titrare

a) Metoda potențiometrică

Principiul metodei : se dozează potențiometric aciditatea probei cu ajutorul unei soluții de NaOH.

Aparatură și reactivi : pH-metru cu electrod de sticlă cuplat cu un electrod de caramel, NaOH sol 0,1n.

Mod de lucru : se iau cu pipeta 50 cm3 suc filtrat prin hârtie de filtru cu porozitate mare și se introduc într-un balon de 100cm3. Balonul este montat la un refrigerent cu reflux. Se fierbe proba timp de 1 h, lăsând să treacă concomitent un curent slab de azot.După scurgerea acestui interval, se lasă proba pe loc, până la răcirea completă.

Într-un pahar de 100cm3, se introduc 20cm3 din proba de analizat, din care s-au eliminat CO2 și anhidrida sulfuroasă și se titrează potențiometric cu o soluție de NaOH până ce pH-ul măsurat cu electrodul de sticlă devine 7 la 200C. Adaosul de NaOH se face lent, sub agitare, timp de cel puțin 5 minute.

aciditatea totală

aciditatea totală ( acid sulfuric)

aciditatea totală ( acid tartric)

aciditatea totală ( acid malic)

volumul de suc luat pentru analiză, cm3

V1- volumul soluției de NaOH 0,1n folosit la titrare, cm3,

0,0049- cantitatea de acid sulfuric, corespunzătoare la 1 cm3 NaOH,

0,0075 – cantitatea de acid tartric, corespunzătoare la 1 cm3 NaOH, g,

0,0065 – cantitatea de acid malic, corespunzătoare la 1 cm3 NaOH, g.

b) Metoda de titrare

Se introduc 50 cm3 de suc filtrat pe vată sau hârtie de filtru, într+un balon cotat de 250 cm3 se aduce la uzn semn cu apă distilată, 50 cm3 din lichidul omogenizat se trec într-un vas Erlenmezer de 100cm3, se adaugă două picături de soluție de fenolftaleină si se tritează cu NaOH până la colorația roz, care persistă 1 minut.

aciditatea totală (acid malic)

V1- volumul soluției de NaOH 0,1n folosit la titrarea, cm3

V- Volumul de suc luat pentru analiză,cm3

0,0067- cantitatea de acid malic, corespunzătoare la 1 cm3 NaOH.

3.2.5 Determinarea acidului formic

Se bazează pe reducerea cantitativă a culorii mercurice solubilă în clorură mercurică insolubilă, prin acțiunea acidului formic.

Într-un balon de distilare de 250 cm3, se introduc 10cm3 suc de analizat bine omogenizat, 0,2g acid tartic, 50cm3apă distilată și se distilă prin antrenare cu vapori, până când volumul distilatuluiajunge la 300cm3.

Distilatul se neutralizează cu soluție de NaOH în prezența fenolftaleinei, adăugându-se după neutralizare un exces de 0,5cm3soluție NaOH. Se trece lichidul într-o capsulă de porțelan, se evaporă pe sită de azbest până la 20cm3, se introduce într-un vas Erlenmeyer de 100cm3, spălând capsula cu cc 10 cm3 apă. În cazul în care se tulbură soluția, se filtrează. Se adagă 10 cm3 reactiv cu clorură mercurică și se agită și se filtrează. Se acoperă vasul cu o sită de sticlă și se încălzește 1h pe baie de apă fierbinte. După care, precipitatul se spală prin decantare cu apă caldă și se trece cantitativ într-un creuzet filtrant, uscat și tarat. Precipitatul se spală pe filtru cu apă caldă, apoi cu alcool etilic și eter. Se usucă în etuvă la 950C până la masă constantă. În paralel se face o determinare martor cu aceiași reactivi și în aceleași condiții, dar fără proba de analizat.

acid formic

V-volumul de suc luat pentru analiză, cm3 ;

m1- masa precipitatului de clorură mercuroasă, pbținută la determinarea probei de analizat, g ;

m2 – masa probei de clorură mercuroasă, obținută la determinarea probei martor,g ;

0,09745 – cantitatea de acid formic corespunzătoare la 1 g clorură mercuroasă, g.

3.2.6. Determinarea acidului sorbic

Se bazează pe oxidarea acidului sorbic la aldehidă dialdehidă malonică- care cu acid 2-tiobarbituricdă un compus colorat în roșu.

Din sucul analizat, omogenizat , se introduc într-un vas de distilare un volum de cca10cm3 care să corespundă unui conținut de 0,5 – 1mg acid sorbic. Se adaugă apoi 5-10cm3 acid sulfuric saturat cu MgSO4 și se fixează vasul de distilare în interiorul generatorului de vapori, cu ajutorul unui dop de cauciuc care să asigure o etanșeitate perfectă.

În vasul de vapori se introduce apă distilată până la un nivel de câțiva cu deasupra nivelului lichidului din vasul de distilare.

Se adaugă câteva bucăți de porțelan poros sau piatră ponce pentru reglarea fierberii. Se face legătura între vasul de distilare și refrigerent și se încălzește vasul generator, păstrând deschis tubul de siguranță pentru eliminarea aerului și CO2. după ce a ajuns la fierbere, se închide clema tubului de siguranță și se execută antrenarea cu vapori până la colectarea a cca 100cm3distilat, într-un balon cotat de 250cm3[5].

Într-un balon de 100cm3, cu fund plat, prevăzut cu șlif, se aduc 4cm3 distilat , 2cm3 soluție K2Cr2O7 și 2cm3H2SO4 0,5 n, se face legătura cu un refrigerent de reflux și se încălzește pe baie de apă la fierbee, timp de 5 min. Se adaugă apoi 4cm3din soluția de acid 2- tiobarbituric și se continuă încălzirea timp de 10 min. În maximum 10 min se măsoară extincția probei la lungimea de undăde 532nm( în cazul spectrofotometrului) sau la filtru verde,S53 (în cazul fotocalorimetrului). Se citește pe curba de etalonare conținutul acid sorbic, în μg, corespunzător extincției măsurate.

acid sorbic

c –conținutul de acid ascorbic util petru curba de etalonare cofrom STAS967/1-82

3.2.7. Determinarea acizilor minerali

Din sucul de analizat, omogenizat și desulfitat prin fierbere la reflux 15min, decolorat cu cărbune animal, se iau cu pipeta 20cm3, care se introduc într-o eprubetă, apoi se tratează cu 4-5 picături de soluție de violet de metil.Menținerea culorii indică lipsa acizilor minerali. Virarea culorii violet spre albasrtu până la verde, indică prezența acizilor menerali.

3.2.8 Determinarea cuprului : conform STAS 5954/ 2-77

3.2.9 Determinarea plumbului : conform STAS 5955 -18

3.2.10 Determinarea arseniului : conform STAS 7118 – 79

3.2.11 Determinarea staniului : conform STAS 7119 – 77

3.2.12 Determinarea zincului : conform STAS 8830 – 80

3.2.13 Analiza microbiologică : conform STAS 8924 – 78

STAS 9670 – 74

STAS 8971 – 70 [17].

Capitolul VI

Valorificarea

produselor secundare

VI Valorificarea produselor secundare

Deșeurile de fructe sunt o materie primă ieftină și asigură funcționarea înstalațiilor industriale în perioada de când nu există vârf de producție. Ele sunt utilizate și pentru eliminatârea altor produse.[11]

În urma procesului tehnologic de obținere a sucului natural de mere, rezultă ca deșeu tescovina. Din tescovina de mere se poate obține : pectina , preparate enzimnatice, rachiul și oțetul de mere.

Pectina se obține conform următoarei scheme tehnologice :

Materia primă o constituie tescovina de mere , rezultată din procesul de fabricație al sucului concentrat și se poate prelucra în stare proaspătă sau conservată chimic cu 0,15-0,2% SO2 sau prin deshidratare până la 5% umiditate. Din tescovina de mere se poate obține și un extract gelifiant utilizat la conrectarea conținutului în pectină a diferitelor produse.

Preparatele enzimatice pectolitice, amilolitice și celulozitice precipită l fluxul tehnologic de realizare a sucurilor, îmbunătățirea calității organoleptice și nutritive. Se pot obține cu ajutorul unor microorganisme, care sunt cultivate pe medii realizate din deșeuri vegetale ieftine, cum este tescovina de mere. În figura următoare este prezentat fluxul tehnologic utilizat la obținerea preparatului enzimatic pectolitic, Pectirone, prin cultivarea pe mediu semisolid a unei tulpini se Aspergillus niger în condiții submerse.

Biosinteza enzimelor are loc la 30 – 320C, timp de 96 de ore la pH=4,2 ; la intervale de 12 ore se agită 10miute cu 60rot/min. Enzimele se extrag din mediul de cultură cu apă în proporție de 3:1 prin agitare 2 ore cu 100rot/min.Se filtrează pentru eliminarea particulelor grosiere, după care se centrifugheazăși apoi se aplică o nouă filtrare cu perlit sau celită.Concentrarea se face fie sub vid la maxim 380C, fie fie prin ultrafiltrare.

Preparatul enzimatic astfel obținut este similar în compoziție cu preparatul din import Ultrazym 100s și poate fi utilizat cu bune rezultate în procesele de macerare – limpezire. Pentru selectarea tulpinii de microorganisme, se testează surse de culturi Aspergillus niger, Botrytis cinerea, Fusarinm oxysporum și Fhizopus stolonifera, între care doar sușa de Aspergellius niger dă o producție bogată în enzime pe un mdiu cu conținut ridicat în pectină, cum este tescovina de mere. De axemplu, preparatul obținut pe acest produc posedă o activitate enzimatică medie de 0,45- 1,47 UE/g miceliu uscat, utilizănd ca mediu tescovina de mere.

Un alt tip de deșeuri rezultate la obținerea sucului natural de mere, îl constituie deșeurile liguocelulozice (peduncul, epicarp,semințe). Acestea pot fi transformate în masă, biomasă proteică furajeră prin cultivarea unor specii de Basidiomicete.Deșeurile de fructe sunt marunțite în fragmente de 6-10mm și măcinate cu moara coloidală până la 0,4- 0,6mm, după care se sterilizează 20min la 1210C .

Se obțiine astfel un mediu de cultură care se inoculează cu discuri de miceliu de ciuperci. Stropharia rugosoanulator sau Pleurotus florida. Inocularea se face timp de 21 de zile la 250C fără agitare, rezultând o biomasă micelianăcu un conținut de proteine de 21-28% substanță uscată de culoare albă și un miros plăcut specific ciupercilor folosite.

Conservarea deșeurilor în biomasă proteicî decurge după următoarea schemă tehnologică.

[11]

Capitolul VII

Transport. Ambalare. Depozitare

VII. 1. Ambalarea și marcare

Ambalarea

Sucul natural de mere, concentrate, se ambalează în butelii de sticlă, cutii de tablă cositorită și vernisată cu lacuri acido-rezistente sau alte ambalaje convertite, între materilele avizate conform dispozițiilor sanitare legate și cele care asigură păstrarea calității sucului.[16]

În procesul de producere a sucurilor limpezi se pot utilize cutiile de carton. Au capacități 150g – 1000g, pot fi dozate automatizat, mașinile moderne realizând concomitent confecționate din două elemente separate : cutia și capacul, ca Flawpak, Tetrapak, Eco. Etc.

Pentru suc se pot folosi, de asemenea și ambalaje din sticlă : sticle sau butelii, cu diametrul gâtului îngustat de max 30mm și capacități de 100ml, 250ml, 500ml, 1000ml. Sistemele de închidere sunt capsule cu coroană sau cele prin înșurubare. [11]

Există chiar și ambalaje metalice și din materiale plastice. Cutiile metalice trebuie să fie nebombate, neturtite ; se admit ușoare deformări la corpul cutiei, însă nu la falț, nu se admit deformări care ar putea provoca dislocarea cositorului sau a lacului. În interior, nu se admit pete negre sau de rugină, se admit pete albăstrui și o ușoară marmorare, datorită sulfurii de staniu.

Pentru transport, ambalajele de desfacere se introduc în lăzi de lemn, carton dsau alte materiale convertite între părți, în palete lăzi sau containere. La stabilirea și folosirea ambalajelor de transport, tebuie să se respecte dispozițiile legale privind producția și circulația ambalajelor.[16]

Marcare

Fiecare ambalaj se marchează vizibil cu următoarele:

marca de fabrică sau interprindere producătoare;

denumirea produsului ;

calitatea ;

numărul lotului ;

denumirea conservantului folosit ;

data fabricației ;

masa brută ;

masa netă ;

numărul documentului tehnic normativ de produs [17].

VII.2. Depozitare și transport

Depozitare

Sucul natural de mere concentrat se depozitează în tancuri de oțel inoxidabil sau vernisate cu rășini epoxidice, pe cât posibil la temperatura constantă de 15-250C, în magazii uscate și ferite de razele soarelui. Umiditatea relativă a aerului trebuie să fie maxim 75-80%. Ambalajele trebuie depoitate în aceleași condiții.[16]

În timpul depozitării se va controla lunar concentrația conservantului, din punct de vedere al menținerii concentrației. Rezultatele verificărilor se consemnează într-un registru destinat controlului calității. Butoaiele trebuie să fie așezate pe grătare de lemn sau pe alte suporturi, fiind așezate pe unul sau două rânduri suprapuse, cu separatoare între ele.

Transportul

Transportul se face în cisterne de oțel inoxidabil sau vernisate cu rășini epoxidice. În cazul ambalajelor de desfacere, transportul se va face cu mijloace de transport acoperite, curate, în condiții care asigură integritatea ambalajelor, menținerea calității produselor, iar in timpul iernii trebuie să fie ferite de îngheț.[16]

Fiecare transport va fi însoțit de documentul de certificare a calității întocmit conform dispozițiilor legale.

În condițiile de depozitare și transport prevăzute în prezentul standard (STAS 9629-74) sucul trebuie să-și păstreze calitatea timp de minim 12 luni de la data fabricației [16].

Capitolul VIII

Utilități

VIII Utilități

Aburul, apa, aerul comprimat, gazele inerte, solele de răcire și energia electrică sunt usual înglobate sub denumirea de utilități. Toate utilitățile sunt considerate ca făcând parte din sfera problemelor energwetice ale unei interprinderi.[15].

În tehnologia de obținere a sucului natural de mere se folosesc drept utilități: apa, aerul comprimat și energia electrică.

Apa

Funcție de utilizarea ce se dă în industria chimică se deosebesc mai multe categorii de ape:

apă tehnologică: intră direct în procesul de fabricație,se amestecă cu produsul respective și se regăsește în produsul finit;

apă de răcire: se folosește pentru răcirea aparatelor și a mașinilor precum și a turbinelor de condensație;

apă de alimentare: folosită pentru cazane;

apă potabilă: folosită pentru instalații sanitare;

apă de incendiu: utilizată în hidranți și instalații speciale;

apă pentru încălzire utilizată pentru încălzirea clădirilor și instalațiilor;

apă pentru încălzirea aparatelor.

În cazul proceselor tehnologice pretențioase, se folosește:

apă dedurizată: la care s-a îndepartat duritatea;

apă demineralizată: la care s-a îndepărtat conținutul de săruri și siliciu.

Pentru a se determina calitatea apei folosite se face analiza ei atât tehnologic cât și chimic.

Debitul necesar de apă se stabilește pe baza bilanțului termic al fiecărui aparat, calculându-se necesarul maxim de apă și din regim.

În industria alimentară, deoarece vine în contact cu materia primă prelucrată sau reprezintă o materie primă, apa utilizată trebuie să corespunde standardului de calitate pentru apă poatbilă.

În industria conservelor de fructe, apa este folosită în special în scopuri tehnologice (spălarea materiei prime, etc.), dar și pentru spălarea utilajelor, a spațiilor de fabricație și în scopuri igiennico – sanitare. Prezența MgCl2 și o duritate ridicată a apei cu un conținut de calciu ți magneziu mai mare de 40mg/l sunt în mod deosebit nedorite.

De obicei, apa potabilă este caracterizată prin anumiți parametri care sunt prezentați în continuare. [5]

a) Proprietăți senzoriale

Mirosul, datorat substanțelor organice aflate sub acțiunea microorganismelor vii, etc.

Gustul, datorat substanțelor minerale dizolvate, care poate fi: sărat (NaCl sau Na2SO4), amar ( MgSO4 sau MgCl2), dulceag (CaSO4), acidulate(CO2), acru (CaCO3).[5].

b) Propietăți fizice

Culoarea , datorată substanțelor minerale dizolvate sau aflate în stare coloidală (oxizi ferici, compuși ai manganului, clorodila din , acizi huminici, etc.).

Turbiditatea, datorată suspensiilor minerale sau organice.

Conductivitatea electrică, dependentă de natura și concentrația ionilor.

Radioactivitatea, propietatea apei de a emite radiații permanenete α,β și δ. [5]

c)Propietăți chimice

– Reacția pH care poate fi acidă sau bazică.

– Duritatea datorată sărurilor de calciu și magneziu aflate în soluție, care pot fi carbohidrați, cloruri, sulfați, etc.

– Conținutul de substanțe organice, apreciat prin cantitatea de KMnO4 necesară oxidării totale.

– Conținutul de oxigen dizolvat.

– Conținutul de fier, sub formă de compuși, mai frecvent în apele subterane .

– Conținutl de calciu sub formă de carbohidrați sau cloruri, determinând duritatea apei, ca și magneziul.

– Conținutul de amoniac, a cărui prezență evidențiază, de obicei, contaminarea apelor potabile cu apă provenită din rețeaua de canalizare, etc.

– Conținutul de cor sub formă de cloruri minerale.

– Conținutul de cupru, plumb, yinc, în general în compuși toxici sub formă de oxizi.

– Conținutul de carbon liber, semilegat bicarbonați sau în compuși toxici de tipul carbonaților.

– Conținutul de hidrogen sulfurat ca produs de descompunere al materiei organice sau dizolvant în apele prelevate din straturile adânci,etc.[5]

d) Propietăți bacteriologice, date de către :

– bacterii organotrofe (saprofite) ce indică o contaminare cu dijecții animale ;

– bacterii califorme, ce indică o contaminare cu apa din rețeaua de canalizare (poluarecfecală) ;

– bacterii patogene, ce produc îmbolnavirea organismelor.

e) Propietăți biologice

– numărul de microorganisme vizibile cu ochiul liber ;

– numărul maxim de microorganisme/1l apă.

Aerul comprimat

Aerul comprimat se folosește ca:

purtător de energie

materie primă tehnologică;

fluid inert pentru manipulare de produse;

pentru alte scopuri.

Folosirea ca purtător de energie se întâlnește în ateliere mecanice pentru acționarea unor mașini, în timpul lucrărilor de construcție- montaj pentru acționarea aparatelor de măsură și reglaj.

Aerul comprimat se utilizează în procesele tehnologice pentru construcții de joasă presiune , pentru ardere în arzător.

Ca fluid inert necesită o presiune uzuală de 4÷5 at și se utilizează o statie centrală de aer comprimat.[15]

Energie electrică

Instalațiile electrice folosite într-o interprindere industrială se clasifică în:

instalații de alimentare cu energie electrică;

instalații de distribuție interioară.

În interprinderi se folosește curentul de 220V; 280V; 380V și 500V. Alimentarea de la centrală se utilizează în toate cazurile în care în uzină sau în vecinătatea sa sunt consumatori importanși de abur, pentru că energia produsă în acest caz în termocentrală este avantajoasă din punct de vedere economic. Centrală electrică propie se interconectează la sistemul energetic.

Curentul cel mai utilizat este current trifazic de 50Hz.

Alimentarea cu energie electrică trebuie să îndeplinească următoarele condiții:

tensiunea constant, frecvență constantă și simetria tensiunilor [15]

Capitolul IX

Măsuri de protecția muncii și P.S.I.

IX.1. Igiena muncii în industria alimentară

Industria alimentară, spre deosebire de celelalte industrii, necesită îndeplinirea unor cerințe speciale legate de menținerea unor condiții igienico- sanitare adecvate.

Introducerea precticilor igienice în producție, întreținerea igienică a corpului, a echipamentului și a locului de muncă, formează reguli de igienă alimentară. Lucrătorul din industria alimentară este răspunzător de asigurarea producției calității alimentelor. Nerespectarea regulilor de igienă poate duce la infextarea produselor alimentare cu microorganisme patogene.

Normativele sanitare prevăd pentru personalul din industria alimentară ce manipulează, transportă sau ambalează produse alimentare, sau vin în contact cu utilajele producătoare de alimente, obligativitatea următoarelor reguli de igienă pentru protecția sanitară a produselor :

depunere obligatorie la intrarea în secțiile de fabricație(la vestiare) a încălțămintei de stradă și purtarea echipamentelor de producție sanitară a alimentelor de protecție sanitară a alimentelor, care diferit de cel destinat mucii și are rolul de protecție microbină. Acest echipament este confecționat din pânză albă și cuprinde : halate, sorțuri, pantaloni, jachete, bonete, basmale. El trebuie menținut intr-o perfectă stare de curățenie și purtat numai în zona de desfășurare a procesului tehnologic.

spălarea și dezinfectarea mâinilor înainte de începerea lucrului. Spălarea se face cu apă caldă și săpun și frecarea unghiilor cu periuța la începerea lucrului.

strânsul părului sub bonetă este obligatoriu pentru a preveni căderea firelor de păr în produsele alimentare ;

menținerea permanentă a curățeniei corporale ;

este interzisă folosirea munctorilor din proicesul tehnologic ce vin în contact cu produsele alimentare, la curățire și invers, pentru a nu periclita solubilitatea produselșor alimentare ;

persoanele ce lucrează în industria alimentară sunt obligate să se supună periodic la controalele medicale ;

muncitorii care prezintă răni, plăgi sau boli contagioase nu pot intra la lucru ;

toate locurile dde muncă se dezinfectează și deratizează zilnic sau periodic.

IX.2. Igienizarea utilajelor, instalațiilor și incintelor în care se desfășoară activități de producție

În acest scop se va proceda la :

îndepărtarea rezidurilor aderente pe suprafața utilajelor prin mijloace fizice ;

îndepărtarea urmelor de agent de spălare și dezinfecție prin mijloace chimice ;

reducerea la minim a microflorei. Pe toată perioada de desfășurare a procesului se va asigura îndepărtarea deșeurilor.

Procesul se igenizare se va desfășura după schema următoare :

Curățirea chimică se face cu substanțe detergente, la concentrații suficiente, care se răspândesc pe suprafața ce urmează o igienizată, se lasă un timp, după care se îndepărteazăcu apă caldă la 40-500C. Se lucrează cu dispozitive electrice pentru încălzire.

IX.3. Tehnica securității muncii

Protecția muncii cuprinde totalitatea măsurilor luate pentru a asigura tuturor omenilor muncii, condițiile bune de munca, pentru ai feri de accidente și boli profesionale. Protecția mediuluiface parte integrantă din procesul de muncă și are trei aspecte :

protecția juridică ;

protecția sanitară ;

protecția tehnică.

În industria chimică se aplică atât normele acestei industrii, cât și normele de tehnica securității muncii pentru activități nespecifice industriei chimice. Normele de tehnica securității muncii sunt grupate în 6 capitole conform Manualul inginerului chimist :

Tehnica securității muncii la instalații, aparate și mașini. Tratează probleme de securitatea muncii la organele de mașini în mișcare, la echipamentul de transmitere și dispozitivele de acționare a utilajelor, la conducte, aparate de măsură și control, utilaje sub presiune, aparate pentru operații unitare (filtre, etc.).

Tehnica securității muncii la întreținere, reparații, intervenții. Se dau norme cu caracter organizatoric, pentru orice reparație întocmindu-se un plan de acțiune cu sarcini defalcate pe angajați.

Tehnica securității muncii pentru procesele fizice și chimice :

la efecturarea unor procese chimice unitare (hidrolize, esterificări, etc.)

la efectuarea unor operații fizice unitare (extracție, filtrare, etc.)

la operații cu substanțe toxice, inflamabile, corozive, caustice.

Tehnica securității muncii la depozitare

Se dau norme referitoare la amplasarea și depozitarea substanțelor toxice, inflamabile,etc. Este interzisă depozitarea în aceeași încăpere, a acestor substanțe cu alte materiale.

Tehnica securității muncii la manipulare, ambalare și transport. Normele prevăd ca aceste operații să se execute numai sub supravegherea unui conducător instruit în acest scop.

Tehnica securității muncii în laborator. Se oferă la ventilație, manipularea sticlăriei, etc. [14]

IX.4. Măsuri de P.S.I.

Incendiile și exploziile se produc numai atunci când sunt cantități suficiente trei elemente : substanța combustibilă, oxigenul și căldura. Cauzele principale ale incendiilor sunt :

aprinderea și autoaprinderea ;

depășirea instantanee a limitei de rezistență a pereților vaselor produsă de presiunea gazelor sau vaporilor ;

depozitarea în secții a unor substanțe ușor inflamabile;

electricitatea statică și descărcările atmosferice, etc.

Măsurile generale pentru prevenirea incendiilor sunt, în principal, următoarele :

evitarea sau reducerea substanțelor combustibile ;

evitarea sau reducerea sursei de căldură;

evitarea sau reducerea oxigenului, aerului;

împiedicarea contactului substanței combustibile cu sursa de căldură ;

controlul permanent al surselor de căldură și cunoașterea caracteristicilor periculoase ale substanțelor combustibile ;

măsuri de sigurnță pentru ecranarea sursei de căldură și oprirea accesului substanțelor combustibile ;

controlul automat al concentrațiilor de oxigen în zona de pericol.

Materiale folosite la stingerea incendiilor

Materialele stingătoare sunt acele materiale care folosite într-un anumit mod în zona de ardere, acționează defavorabil asupra condițiilor necesare arderii, oprind arderea. Cele mai răspândite substanțe stingătoare sunt:

apa, folosirea ei se bazează pe particularitățile ei de răcire și izolare termică, însă unele substanțe pot reacționa violent cu apa producând o degajare mare de căldură și gaze;

aburul, folosirea lui se bazează pe reducerea concentrației de oxigen din zonele de ardere ;

soluții apoase de săruri, prin evaporarea apei, aceste săruri formează la suprafața materialului aprins un strat de sare, care se topește, iar în unule cazuri se dezagregă ;

bioxidul de carbon, nu arde și este un slab conducător de electricitate, ceea ce permite folosirea lui la stingerea incendiilor de la instalațiile electrice.

spumele stingătoare ; densitatea spumei este mică și în consecință, plutește pe suprafața lichidelor ușoare separând flacăra de substanță combustibilă ;

prafuri stingătoare, împiedică dezvoltarea arderii prin acoperirea suprafețelor aprinse, cu un strat izolator.[14]

IX 5. Norme de protecție a muncii pentru producerea de legume și fructe și producerea sucurilor

Descarcarea și manipularea materiei prime

-Pentru descărcarea și manipularea materiei prime se vor folosi cărucioare, vagonete,transportoare pe role sau transportoare pe banda

-Se interzice blocarea căilor de acces și a locurilor de muncă cu materii prime ,lăzi,butoaie.Lăzile ,butoaiele după golire precum și capacele se vor spala si depozita în locuri special amenajate.Se va controla ca butoaiele și lăzile să nu aibă cuie sau alte corpuri ascuțite care ar putea provoca răni manipulanților.

-La stivuirea butoaielor se vor respaecta următoarele reguli:

a) primul rând de butoaie se va așeza pe două șiruri de lemne în formă cilindrică sau paralelipipedică pentru a asigura stabilitatea butoaielor și a le feri de umezeala;

b) peste aceste butoaie se va pune un rând de șipci pentru a asigura stabilitatea următorului rând de butoaie.

-Stivuirea se fa face maximum pe trei rânduri de butoaie ,înaltimea maximă admisa a stivei fiind de 2 m.Capetele stivelor se vor asigura contra dărâmarii ,ca și ân cazul butoaielor goale

Sortarea legumelor și fructelor

-Sălile permanente de sortare și prelucrarevor avea în apropiere vestiare cu dulapuri pentru haine și chiuvete de spălat

-Salariații din acest sector vor fi examinați de medic și atestași dacă pot lucre in această activitate.

-Vasele folosite pentru spălare vor fi emailateși vor fi controlate sa nu aiba margini tăioase.

-La spălarea fructelor și legumelor nu vor fi admiși să lucreze cei ce au răni la mâini reumaticii și tinerii sub 18 ani.

-Depoyitarea, chiar și numai temporară a legumelor și fructelor ce urmeaza a fi sortate și industrializate se va face astfel încat să nu blocheze căile de acces tablourile electrice și hidranții de incendiu interior și exterior.

Spalarea legumelor și fructelor

-Legumele și fructele vor fi spălate cu apă potabilă verificată și atestată calitativ de organele sanitare. Se interzice folosirea de apă neverificată sanitar pentru spălarea legumelor și fructelor.

-Spălarea legumelor și fructelor se va face mecanic cu ajutorul mașinilor de spălat cu dușuriși curenți de aer care barboteazăapa și manual în vase de metalinoxidabil,emailate.

-Se va asigura evacuarea în bune condiții a apei murdare după spalare ,în asa fel încat apa să nu se împrăștie pe pardoseala în jurul mașinii.Conducta de preplan se va rigidiza și se va racorda la instalația de canal.

-Salile și spațiile destinate acestor operații trebuie să corespundă condițiilor de igienă prevăzute de igiena muncii prevăzute pentru industria conservelor. În secția de producție este interzis a se lucre atunci când iluminatul este necorespunzător iar instalația de ventilație nu este în funcțiune.

-La curățirea chimică a legumelor și fructelor se vor lua următoarele măsuri:

a) instalațiile și mașinile folosite la curațarea cu ajutorul leșiilor sodice a legumelor vor fi prevazute cu protector.Toata operațiunea de curățare chimică a legumelor și fructelor se va efectua mecanizat folosindu-se în acest scop benzi transportoare, mașini pentru scufundarea legumelor în leșie, mașini de spălat, mașini de curățat suplimentar;

b) leșiile sodice reziduale se vor evacua prin gurile de scurgere la canalizare. Este interzis ca leșiile sodice să fie deversate în curtea unitații.

Activitatea de preparare a siropurilor și sucurilor de fructe

-Spălarea fructelor se va face in bazine metalice prevazute cu preaplin pentru evacuarea surplusului de apă și cu posibilitatea primenirii și evacuarii apelor murdare.În timpul spălarii fructelor aceste vor fi manipulate cu ajutorul coșurilor perforate

-Presiunea maximă cu care se va lucre la presele hidraulice va fi cea indicată în cartea tehnica a mașinii de către fabrica constructoare.

-Partea frontalăși părțile laterale ale mașinii de format turte trebuie să se închidă automat cu paravane în timpul mișcării căruciorului șia ridicării mesei de lucru

-Conductele de presiune trebuie montate fară curbe bruște. În cazuri excepționale îndoitura lor nu trebuie să aibă o rază mai mică de 100 mm.

-Pachetele cu fructe ce urmează a fi presate vor fi transportate mecanizat și uniforme ca grosime pentru a se evita aruncarea lor lateral în timpul presării stoarcerii.

-Lamele și plăcile, în special celor care filtreză suc cald, vor trebui să fie presate deasupra și lateral cu capace, pentru a feri muncitorii de eventualele stropiri

-La dozatorul de suc se interzice a impinge cu mâna recipientul în timpul umplerii; se evita astfel prinderea mâinii intre recipient și suportul vertical de rezistență

-Pasteurizatorul cu bandă pășitoare va fi protejat la intrare și la ieșire cu placi din material plastic pentru a evita accidentele de opărire.

-Lamașina automată de etichetat se interzice împingerea cu ajutorul mâinii a recipientelor.După terminarea procesului tehnologic mașinile trebuie să fie oprite și scoase de sub tensiune de la tablourile de comandă.

-Salariații care spală fructele și legumele vor folosi echipament de protecție împotriva umezelii.

[ 18 ]

Capitolul X

Bibliografie

1. I. Baisan, “Tehnologii în industria alimentară” Tipografia Uni. Tehnice “Ghe.Asachi”, Iasi.1999

C. Barn si colaboratorii,  “Biochimia produselor alimentare”, Editura Tehnică București, 1998

C. Șoldea , ” Elemente de biochimie”, Ed. Corson, Iași, 1999

C. Barn, ” Biotehnologii în industria alimentară”, Editura tehnică, București, 1987

O. Bălan, ”Materii prime și materiale pentru industria alimentară”, Ed. Univ. Tehnică ”Ghe. Asachi”, Iași, 1999.

C. Barn, ” Manualul inginerului din industria alimentară”, Ed. Tehnică București,1998

I.D. Cebotărescu, ”Utilaj tehnologic pentru vinificație”, Ed. Tehnică Chisinău,1997.

Gh. Cristian, ”Îndrumar pentru proiectarea reactoarelor chimice din industria organică”, Editura I.P.I, 1985

Gh. Cristian, ” Bioreactoare”, Ed. Cermi, Iași,1999.

10. I. Curievici, „Automatizări în industria chimică”, Editura Didactică și Pedagogică, București 1983.

11. A. Gherghi, ”Tehnologia valorificării produselor horticole”, vol. III, Ed. Olimp, București,1999

12. I. St. Bontaș, ”Microbiologie industrială”, Litografia I.P.I, 1996

13. Ghe. M. Iliescu, ” Caracteristici termofizice ale produselor alimentare”, Ed. Tehnică, București, 1988.

14. Gh. Mencinicopschi, ”Biotehnologii în prelucrarea produselor agroalimentare”,Ed. Ceres, București, 1987

15. C. Novac, ” Formule, tabele, probleme de chimie- fizică”, Ed. Dacia, Cluj Napoca,1984

16. C. Oniscu, D. Cașcaval, ”Inginerie biochimică și biotehnologie, Ed. Inter Global, Iași , 2002

17. R.Z. Tudose ș.a. – „Procese, operații,utilaje în industria chimică”, Editura didacțică și pedagogică, București,1977,

18.Norme de protecție a muncii pentru producerea conservelor de legume și fructe și producerea sucurilor, Ministerul muncii și pretecție sociale,1997

19. STAS 9629-74

20. STAS 1073-84

21. STAS 6324-61

22. STAS 3638-76

23. STAS 6364-86

24. STAS 7884-64