Tehnologia de Obtinere a Inghetatei cu Fructe de Padure
Tehnologia de obținere a înghețatei cu fructe de pădure
CUPRINS
Tema lucrării
Memoriu tehnic
Tehnologia fabricației
Produsul finit
Importanță și domenii de utilizare
Caracterizarea fizico-chimică și tehnologică
Condiții de calitate, depozitare și transport
Variante tehnologice de obținere a produsului finit
Elemente de inginerie tehnologică
Varianta tehnologică adoptată. Schema de flux tehnologic. Descrierea etapelor tehnologice.
Materii prime și materiale auxiliare
Caracterizarea fizico-chimică și tehnologică
Condiții de calitate, depozitare, transport
Procese tehnologice componente (P.T.C.)
4.3.1.Mecanismul procesului
4.3.2. Bilanțul de materiale
4.3.3. Bilanțul termic
4.4. Utilajele instalației pentru realizarea tehnologiei
4.4.1. Alegerea, descrierea și regimul de funcționare a utilajelor dimensionate
4.4.2. Dimensionarea tehnologică a utilajelor
4.5. Probleme de exploatare a instalației
4.5.1.Probleme de control, reglare și automatizare
4.5.2.Amplasamentul și planul general al secției de producție
4.5.3.Structura principalelor spații de producție și depozitare
4.5.4. Norme de securitatea muncii, igienă, prevenirea accidentelor, incendiilor, exploziilor etc
5. Analiza tehnico-economică
6. Bibliografie
Tema lucrării
TEHNOLOGIA DE OBȚINERE A ÎNGHEȚATEI CU FRUCTE DE PĂDURE
După datele istorice păstrate, se pare că prima înghețată a fost fabricată, acum două mii de ani, în China. Orezul, aliment de bază în China, era fiert în lapte, cu adaos de arome. Amestecul obținut era înghețat prin introducerea vasului în zăpadă. Pe drumul spre Pekin, vânzătorii ambulanți mergeau cu cărucioare speciale din care își vindeau deliciosul preparat răcoritor.
Cunoscutul călător Marco Polo, a adus înghețata, în Europa, în secolul al XIII-lea. La început era o delicatesă, servită doar de cei foarte bogați până s-au descoperit metode noi de înghețare. Din secolul XX, era deja vândută pe străzile orașelor europene.
În prezent există o varietate foarte mare de tipuri de înghețată și de metode de obținere. Diferitele ingrediente cum ar fi aromele, cacao, ciocolata, sucurile și pulpele de fructe, miezul de nuca, alunele, caramelul sunt doar câteva din variantele pe care le putem alege.
Înghețata este definită ca un produs congelat care se obține prin congelarea, prin metode speciale, a unui amestec omogen, pasteurizat care poate cuprinde lapte, ouă, smântână, zahăr, diferite ingrediente, stabilizatori, coloranți, emulgatori și arome. Este un aliment deosebit de nutritiv, cu o valoare calorică și energetică mare, prin conținutul de glucide, lipide și proteine. În general, procentul de grăsime al înghețatei variază între 3 -20%.
Tendința actuală în alimentație este de a alege o dietă cât mai sănătoasă, bogată în alimente proaspete, fructe și legume.
Se spune că un conținut prea ridicat de grăsime duce la modificarea aromei produsului, din acest motiv în cazul înghețatei preparate cu sucuri de fructe sau pulpă de fructe este mai potrivit un conținut redus de grăsime, între 5-10%. În acest mod, acest tip de înghețată este, din două motive, mai sănătoasă decât alte sortimente: prin conținutul de fructe și prin procentul scăzut de grăsimi.
Memoriu tehnic
Din acest punct de vedere poate fi consumată și de persoanele care aleg o dietă mai săracă în calorii, dar doresc totuși să se bucure de un desert delicios.
Din punct de vedere chimic, înghețata este un sistem coloidal polidispers și complex. Din punct de vedere tehnologic, ea este un produs obținut prin congelarea unui amestec omogen format din produse lactate de tip lapte, smântână, ouă, îndulcitori, arome, emulgatori, stabilizatori.
În compoziția înghețatei intră vitamine, A, grupul B, săruri de calciu și de fosfor.
În țara noastră se fabrică conform standardelor tehnice și se respectă și standard de calitate STAS 2448-88, pentru Înghețată, N.T.I. 2 176 – 83, pentru Sortimente de înghețată.
În cadrul procesului de fabricație, este foarte importantă calitatea grăsimii folosite în rețetă. Dacă aceasta nu este potrivită pot să apară defecte cum ar fi gustul amar sau metalic.
De asemenea poate apărea defectul de ,,gust nisipos” datorită formării cristalelor de lactoză.
Emulgatorii sunt adăugați în înghețată pentru a modifica structura și consistența înghețatei. Ei nu afectează gustul sau mirosul dar dau consistență omogenă înghețatei în împiedică formarea cristalelor de gheață în timpul congelării, călirii și păstrării înghețatei.
Fructele de pădure folosite la fabricarea înghețatei aduc un surplus important de vitamine, substanțe antioxidante și minerale: vitamina C, carotenoide (provitamina A), vitaminele B1, B2, PP și K, acizii succinic, oxalic și malic, glucide, pectine, săruri de calciu, magneziu, fosfor, potasiu, taninuri etc.
Gustul devine dulce-acrișor, ușor astringent, conferit de fructele de pădure. În țara noastră se găsesc numeroase fructe de pădure din care amintim:
Cătina – Hippophae rhamnoides
Afinele – Vaccinium myrtilis
Merișoare – Vaccinium vitis-idaea
Corcodușe – Prunus cerasifera
Coarne – Cornus mas
Frăguțe – Fragaria vesca
Măceșe – Rosa canina
Mure – Rubus rubus
Porumbele – Prunus spinosa
Zmeura – Rubus idaeus
Lucrarea de față își propune să elaboreze, cea mai potrivită tehnologie de fabricare a înghețatei cu fructe de pădure pornind de la tehnologiile standard cunoscute, de la caracteristicile specifice ale ingredientelor folosite și de proprietățile pe care acestea le conferă înghețatei:
Pentru a adopta și a elabora cea mai potrivită tehnologie de fabricație a înghețatei cu fructe, lucrarea va fi structurată pe mai multe etape de elaborare.
În primul capitol se vor analiza principalele proprietăți organoleptice, fizico-chimice și tehnologice ale produsului finit, cât și importanța și domeniile de utilizare pentru a cunoaște cât mai bine produsul ce urmează a fi obținut și caracteristicile sale.
Vom aborda, în cadrul aceleiași etape și condițiile de depozitare și transport pentru a putea respecta, la sfârșitul procesului de fabricație cele mai potrivite și optime metode de transport și depozitare.
Vom analiza metodele de obținere a înghețatei de fructe cu evidențierea avantajelor și a dezavantajelor pentru a putea alege cea mai eficientă și potrivită metodă tehnologică.
În capitolul următor vom descrie procesul tehnologic de obținere a înghețatei cu fructe respectând următoarele puncte:
Prezentarea schemei tehnologice și descrierea fiecărei etape din procesul tehnologic
Prezentarea materiilor prime și a materialelor auxiliare folosite.
Descrierea fizico-chimică și microbiologică a materialelor și materiilor prime
Condițiile de calitate pe care trebuie să le îndeplinească materiile prime și material secundare folosite
Condițiile de depozitare și transport care trebuie respectate
În următoarea etapă vom aborda și descrie mecanismul procesului de obținere a înghețatei, elemente de fizică, chimie și de termodinamică specific procesului. Vom calcula bilanțul de material și cel termic pentru a evalua în final necesarul și costurile pentru o producție de 1000 de tone pe lună, considerând 20 de zile lucrătoare într-o lună.
Descrierea procesului tehnologic va include și prezentarea utilajelor alese și dimensionarea acestora. După obținerea produsului finit este absolut obligatoriu controlul calității acestuia după criteriile din standardele de specialitate, fizico-chimice, organoleptice, microbiologice și vom prezenta analizele standard care se realizează în procesul de control al calității.
Vom prezenta normele și normelor de securitatea muncii și de prevenire a accidentelor, incendiilor etc.
În ultimul capitol vom aborda o analiză tehnico-economică pentru a estima valoarea investiției și eficiența acesteia.
Cererea pentru înghețată s-a orientat către produse cu o valoare calorică scăzută printr-un conținut scăzut de grăsime și o valoare nutritivă mare prin vitaminele și mineralele din fructele de pădure.
În acest sens se înscrie și această lucrare pentru dezvoltarea de capacități noi de producție și de noi produse care să satisfacă această cerere.
Tehnologia fabricației
3.1.Produsul finit
3.1.1.Importanță și domenii de utilizare
Există foarte multe tipuri de materii prime folosite pentru fabricarea înghețatei și multe variante de producere, ceea ce duce la obținerea unui sortiment foarte bogat de înghețate menite să satisfacă cele mai diverse gusturi și cea mai riguroasă cerere.
Înghețata este un sistem dispers omogen, și structura sa este cu atât mai fină cu cât gradul de dispersie al componentelor este mai ridicat.
În funcție de consistență, ea poate fi consumată în două feluri:
Înghețată moale – se produce prin răcirea la temperaturi între -3 și -5°C și se consumă imediat, conferă o senzație de rece mai redusă.
Înghețată călită – obținerea se face prin congelare la -28…-35°C, se depozitează timp îndelungat, se poate transporta pe distanțe mari.
Înghețata are o compoziție foarte diversă de substanțe nutritive: lipide, glucide, vitamine, fibre, proteine care se găsesc în procente diferite în funcție de sortiment.
Ea poate fi recomandată și persoanelor care evită alimentele cu aport caloric ridicat, spre deosebire de prăjituri, înghețata fiind un desert cu un nivel mult mai scăzut caloric.
Laptele din înghețată își schimbă structura prin procesul de racier și înghețare și devine mai ușor asimilabil.
La modul general, după compoziția de bază folosită, înghețatele se împart în:
Înghețată pe bază de lapte sau derivate (alte produse lactate)
Înghețată fără produse lactate (înghețată de fructe).
După principalele ingrediente folosite în rețetă, se obțin diverse categorii de produse:
Parfait – conține ouă și lapte, are circa 10% grăsime și o consistență foarte fină
Spume – pe bază de frișcă bătută cu adaos de zahăr, diverse arome și coloranți. Se îngheață fără agitare.
Sufleuri – pe bază de lapte, dar cu un conținut foarte scăzut de grăsime (3-5%), și cu melanj de ouă sau gălbenuș.
Lacto – se folosește lapte fermentat cu ajutorul culturilor lactice, sucuri de fructe și zahăr; are consistență mai puțin fină, pentru că înglobează mai puțin aer.
Înghețata de fructe – concentrație mare de fructe, sub formă de pulpă sau chiar întregi, 20-26% zahăr, fără produse lactate, înglobare mică de aer.
Înghețata tip Mellorine – grăsimea din lapte este înlocuită printr-o grăsime vegetală sau animală.
Înghețata dietetică hipocalorică – zahărul este înlocuit cu un îndulcitor cum ar fi sorbitolul (aproximativ 15%) iar amestecul are doar 0,9% grăsime.
Înghețata dietetică pentru diabetici – înghețata pe bază de produse lactate (cu aproximativ 15% grăsime) în care zahărul este inlocuit cu sorbitolul (circa 15%).
Înghețată cu glazură de ciocolată – înghețată cu lapte care după freezare se brichetează și se acoperă cu o glazură de ciocolată. Glazura se prepară din ciocolată, zahăr, und de cacao.
Casate – mai multe sortimente de înghețată, la care se adaugă diverse ingrediente: miez de nucă, alune, ciocolată, frișcă, cuvertură etc. De obicei, pentru obținerea casatelor se folosesc sortimente de înghețată pe bază de lapte care aduc și o cantitate mare de proteine și săruri minerale, în special de calciu și fosfor. Valoarea lor nutritivă și calorică este destul de mare.
Specialități de înghețată: se folosesc sortimente de calitate superioară cu fructe, frișcă, ciocolata, toppinguri etc
3.1.2.Caracterizarea fizico-chimică și tehnologică
Înghețata se prepară după standardele tehnologice aprobate la omologarea produsului. Materiile prime si auxiliare folosite la prepararea înghețatei trebuie să corespundă dispozițiilor din legile sanitare, sanitar-veterinare și a standardelor de produs.
Proprietățile organoleptice pe care trebuie să le îndeplinească înghețata:
culoare – trebuie să fie uniformă, specifică aromei sau adaosului folosit; pentru înghețata cu fructe sau diverse semințe oleaginoase (nucă, alune, etc.) se admite culoare neuniformă;
miros – plăcut, specific aromei sau adaosului folosit, fără mirosuri străine;
gust – plăcut, dulce sau dulce-acrișor, aromei aromei sau adaosului folosit;
structura și consistența – fină, omogenă, fără cristale de gheață sau aglomerări de grăsime sau stabilizator în masa înghețatei.
Aprecierea gustului și mirosului pentru înghețată, se face la temperatura de -5˚C. Aprecierea structurii și a consistenței înghețatei se face la temperatura de -10˚C.
Proprietățile chimice ale înghețatei:
Compoziția chimică a înghețatei variază în funcție de natura și calitatea materiilor prime folosite, precum și în funcție de sortimente. În general, ea este cuprinsă între următoarele limite:
Tabelul nr. 1 – Compoziția chimică a înghețatei
Ingredientele principale care intră în compoziția înghețatei sunt:
grăsimea – din unt, frișcă, lapte integral, lapte concentrat, lapte praf. Calitate superioară are frișca, pentru că, prin conținutul ei în lecitină, acționează ca emulgator;
substanța uscată, negrasă a plasmei, furnizată în special de laptele degresat, laptele smântânit concentrat sau praf, lapte și zahăr.
În funcție de materia primă din care se prepară, se deosebesc următoarele feluri de înghețată prezentate anterior: de lapte, de frișcă, de fructe, cu aromă de fructe și sorturi speciale (parfeu, casata etc.).
Tabelul nr. 2 – Compoziția înghețatei în funcție sortiment
Conform standardelor, înghețata trebuie să aibă proprietățile chimice:
Tabelul nr. 3 – Proprietățile chimice ale înghețatei
Aceste limite pentru grăsime, zahar total și substanța uscată se referă la amestecul de bază, înainte de adăugarea ingredientelor.
Perioada de valabilitate a înghețatei este stabilit de fiecare producător, în baza normativelor stabilite de Autoritatea însărcinată la nivel național cu ocrotirea consumatorilor și a sănătății acestora.
În România, înghețata se produce în conformitate cu prevederile standardelor tehnice de ramură, iar normele generale de calitate căreia acest produs se supun fiind STAS 2448-88; N.T.I. 2 176-83, SR EN ISO 7328:2003
Conform STAS 2448-88, înghețata trebuie să aibă proprietățile microbiologice:
Tabelul 4. Proprietățile microbiologice ale înghețatei
3.1.3.Condiții de calitate, depozitare și transport
Controlul calității se face pe parcursul procesului tehnologic de fabricare a înghețatei, în mod corespunzător în fiecare etapă:
Recepția calitativă a alimentelor – presupune controlul tuturor materiilor prime și a materialelor care vor fi folosite în procesul de producție.
Verificarea calității materiilor prime și al materialelor în perioada depozitării.
Controlul preoperațional – constă în verificarea nivelului de igienizare a utilajelor, aparaturii, operatorilor din secțiile de producție, controlul vestiarelor și a secțiilor de producție, verificarea stării de sănătate a angajaților, conformitatea echipamentelor de lucru.
Controlul interfazic – verificarea, pe parcursul tuturor fazelor procesului tehnologic, a produsului cât și a secțiilor de producție cât și personalului. Se va verifica în mod ontinuu și temperatura din secțiile de producție și din spatial de depozitare.
Controlul produsului finit – verificarea tuturor tipurilor de înghețată fabricate în fiecare zi.
Controlul calității produselor prin analize de laborator – verificarea tuturor parametrilor organoleptici, fizico-chimice și microbiologici conform standardelor în vigoare.
Condițiile de depozitare respectă legislația în vigoare și regulamentele igienico-sanitare:
Materiile prime și materiale ce vor fi folosite în procesul de producție sunt depozitate în spații special amenajate și cu caracteristici bine definite.
Condițiile de depozitare trebuie să asigure păstrarea caracteristicilor organoleptice și fizico-chimice, și anume o temperature de 25oC și o umiditate relative a aerului de maxim 75%.
Materiile prime, materialele, produsele se aranjează astfel încât etichetele să fie vizibile pentru a se verifica ușor termenul de valabilitate al acestora.
În dreptul materiilor prime depozitate se va afișa, la loc vizibil, denumirea corectă.
Produsele și materialele prime sau auxiliare care au nevoie de o temperatură mai mică de conservare, așa cum sunt produsele lactate, uleiul de cocos, nucile caramelizate, fructele confiate, se depozitează într-un spațiu special “Depozit de materii prime cu temperatura și umiditate controlate”, unde se păstrează o temperatură de maxim 15oC și o umiditate de maxim 75%.
O altă categorie de materii prime, care se alterează ușor, cum sunt topping-urile, preparate din fructe, paste de fructe, sunt depozitate într-un spațiu special: ”Depozit de paste si gemuri”, unde se păstrează o temperatură de maxim 4oC.
Depozitele vor fi prevăzute cu instalații de climatizare și aparate de măsură și control a temperaturii și a umidității.
Materiile prime și cele auxiliare se păstrează în ambalajele originale, etichetate și marcate corespunzător.
Cutiile, vasele, ambalajele cu materii prime și materiale se așează pe paleți din lemn, și sunt așezate în stilul cărămidă astfel încât să se prevină alunecarea, căderea sau distrugerea acestora.
Acești paleți se așează la cel puțin 25 de centimetri depărtare de pereții laterali. Între paleți se păstrează culoare care să permită accesul angajaților care manipulează aceste produse.
Se asigură o bună ventilație în depozite.
Pentru toate materiile prime și auxiliare care se consumă respectă principiul FI-FO, adica “primul intrat=primul ieșit”.
Materiile prime cu miros intens, cum sunt aromele alimentare se păstrează izolate de restul materiilor prime, îm ambalaje închise ermetic.
Este interzisă introducerea, în depozite, a produselor cu ambalaje murdare, distruse, murdare, umede, care pot fi surse de contaminare microbiologică.
O etapă, foarte importantă și obligatorie, este controlul produsului finit care decurge după următoarele etape:
Toate sortimentele de înghețată fabricate în ziua precedentă se controlează de către personalul însărcinat cu inspecția calității.
Se întocmește lista sortimentelor care trebuie controlate și se stabilește numărul de bax-uri ce vor fi controlate în funcție de mărimea lotului.
Șeful departamentului care se ocupă cu inspecția calității primește lista și pregătește bax-urile de înghețată ce vor fi controlate.
Se controlează următoarele elemente: aspectul estetic, modul de ambalare, modul de etichetare, greutatea produselor și condițiile de depozitare.
Rezultatele controlului se consemnează în “Fișa de control produs finit”, sub semnătură.
Aspectul estetic – pentru acest element se verifică caserolele să un fie murdare, să aibă capacul închis etanș, iar culoarea produsului să fie conformă cu standardul de produs.
Se verifică data expirării în funcție de data fabricației.
Se verifică etichetele, numărul lotului, conformitatea informației, corespondența dintre etichetat sortiment și sortimentul de fruct din interior.
Se verifică gramajul prin cântărirea efectivă a tuturor sortimentelor supuse controlului. Sunt respinse și cele sub și cele peste greutatea standard.
Se verifică numărul de produse din bax, tipul de bax ce corespunde sortimentului de înghețată controlat, sistemul de închidere a baxului.
Transportul înghețatei:
Această operație trebuie făcută in condiții care să asigure temperaturi aproape la fel de
scăzute ca și cele din timpul depozitării. Transportul se face la temperaturi de –15…-16°C, in mijloace autofrigorifice sau în containere răcite cu gheață uscată.
3.2.Variante tehnologice de obținere a produsului finit
Rețetele folosite în cadrul procesului de fabricare a înghețatei depind de materiile prime folosite și de cerințele specific ale consumatorilor.
Se ține cont de tipul de înghețată pe care dorim să o obținem: moale sau călită. Înghețata moale se obține prin freezare, adică la temperatură de -5˚C, se consumă în timp scurt de la fabricare. Înghețata călită se obține prin congelarea rapidă, la temperaturi scăzute, de -25…-30˚C. Este depozitată pe perioade lungi de timp.
După compoziție, se pot fabrica înghețate cu bază de lapte, sau fără produse lactate. Din a doua categorie se cunosc două categorii: înghețată de fructe și înghețata cu fructe.
Înghetata de fructe se obține cu suc sau sirop de fructe. Prezintă următoarele caracteristici:
gust dulce-acrișor
nu are produse lactate în compoziție.
sucul sau siropul de fructe reprezintă circa 15- 25% din amestec.
un conținut mare de acizi organici naturali din fructe (minimum 0,35%).
o concentrație mare de zahar (25-30%) care determină scăderea punctului de congelare;
o înglobare mai redusă de aer (25-45%) față de înghețata cu lapte.
o structură mai grosieră.
determină o senzație intensă de rece în timpul consumului datorită cristalelor de gheață și a aerării mai reduse.
Înghețata cu fructe se obține prin înglobarea în amestecul de înghețată, după freezare, a un anumit fruct (zmeură, fructe de pădure, etc.), care sunt întâi presărate cu zahăr pudră și lăsate ca siropul să difuzeze cât mai mult. Fructele pot fi introduse întregi, sau sub formă de piure. Când se folosește piure, se introduce înainte de freezare.
Scheme tehnologice de fabricație a înghețatei
Într-o schemă generală de fabricare a înghețatei au loc, în principal, următoarele etape:
Pregătirea amestecului conform rețetei – materiile prime se cântăresc, se introduc în vasul de amestecare conform ordinei stabilite: cele lichide întâi, lapte, frișcă sau sirop în cazul înghețatelor cu fructe. Se adaugă apoi ingredientele sub formă de praf, lapte praf, cacao, ouă praf, fistic, zahărul.
Pasteurizarea compoziției – amestecul din prima etapă se introduc în vasul de fierbere după care se încălzesc sub agitare continuă. Pasteurizarea compozițiilor de înghețată se execută la temperaturi cuprinse între 74-80° C, cu durată de menținere de cel putin 20 min.
Strecurarea amestecului se face pentru a înlătura eventualele impurități sau acele particule aglomerate rezultate din cauza pasteurizării necorespunzătoare.
Răcirea compoziției – se face pentru a reduce la minimum posibilitatea de a se dezvolta microorganisme. Răcirea se realizează până la 18-20°C.
Înghețarea – duce la modificarea consistenței și la înglobarea de aer în amestec pentru a se obține o structură omogenă de consistență onctuoasă (cremoasă).
De la această schema redusă se pot dezvolta mai multe metode tehnologice:
Varianta I
SCHEMA TEHNOLOGICĂ GENERALĂ DE FABRICARE A ÎNGHEȚATEI
Avantajele acestui procedeu tehnologic:
Simplitate
Număr redus de etape
Eliminarea folosirii emulgatorilor și stabilizatorilor
Procent scăzut de grăsime
Utilaje mai puține
Costuri mai reduse
Dezavantajele acestui procedeu:
Obținerea unei structuri grosiere și friabile datorită cantității reduse de substanță uscată totală și a lipsei stabilizatorului și a emulgatorilor
Prezența cristalelor de gheață datorită conținutului ridicat de apă
Diminuarea gustului cremos
Stabilitate structurală scăzută în timp
Varianta II
Avantajele acestui procedeu tehnologic:
Structură fină a înghețatei,
Structură cremoasă datorită emulgatorilor
Structură stabilă a înghețatei datorită stabilizatorilor
Gust mai plăcut datorită conținutului mai mare de grăsime
Eliminarea cristalelor de gheață
Conținut mai scăzut de apă
Calitate superioară
Dezavantajele acestui procedeu tehnologic:
Procedeu tehnologic mai complex
Număr mai mare de etape
Necesar crescut de materii prime, inclusiv emulgatori și stabilizatori
Costuri mai ridicate
Deși această metodă este în mod clar mai complicată decât prima, o vom alege datorită calității superioare a produsului finit care va fi, astfel, capabil să satisfacă gusturilr tot mai rafinate și mai pretențioase ale consumatorilor.
4.Elemente de inginerie tehnologică
4.1.Varianta tehnologică adoptată. Schema de flux tehnologic. Descrierea etapelor tehnologice
Etapele principale ale procesului tehnologic de fabricare a înghețatei sunt:
pregatirea materiei prime – dozarea ingredientelor conform rețetei de fabricație și obținerea mixului de înghețată.
amestecarea componentelor cantarite sau dozate. Stabilizatorii și emulgatorii se adauga in amestec la sfarsitul operatiei
pasteurizarea amestecului, are drept scop distrugerea microflorei daunatoare și obtinerea unui produs cu grad igienic ridicat. Pasteurizarea amestecului pentru înghețată se face la 70o – 75o C, timp de 15 – 20 minute.
filtrarea amestecului, se face imediat dupa pasteurizare, utilizand filtre speciale pentru îndepărtarea particulelor grosiere care ar putea afecta structura înghețatei.
omogenizarea amestecului – pentru a evita separarea grăsimii la suprafața produsului și pentru îmbunătățirea structurii înghețatei.
răcirea amestecului – se face imediat dupa omogenizare, temperatura de răcire fiind in jur de 4o C;
maturarea amestecului – se face prin menținerea amestecului timp de 3 – 4 ore la temperatura de 4oC. Prin această fază se imprimă produsului o structură fină, se previne formarea cristalelor de gheață de dimensiuni mari și se înglobează o cantitate cât mai mare de aer;
congelarea partiala a amestecului – are ca scop congelarea unei părți din apa conținută în mixul pentru înghețată, precum și înglobarea unei cantități de aer în masa înghețată parțial. Temperatura până la care se realizează congelarea parțială este de -4o C…-5o C;
călirea, – după porționare și preambalare, înghețata este menținută un anumit timp, la temperaturi de -25o …-35 oC. În acest mod se congelează rapid apa din înghețată și se transformă în cristale de dimensiuni foarte mici, care conferă produsului o consistență plăcută;
depozitarea înghețatei – se face la temperaturi de -20o …-25o C, pentru a se menține calitatea inițială a produsului și a se evita apariția unor defecte de structură și culoare.
transportul înghețatei este asigurat numai de autovehicule frigorifice prevazute cu agregat frigorific.
Pregătirea mixului
În procesul de obținere a produsului finit, este foarte importantă etapa de combinare a ingredientelor (lapte, smântână, suc sau pastă de fructe, stabilizatori) ; ingredientele se cântăresc și se amestecă pe rând în mix. Stabilizatorii se prepară separat, se dizolvă la cald, se filtrează și apoi se omogenizează la cald în mixul de înghețată.
Pregătirea mixului se realizează într-o vană specială prevăzută cu agitator și cu unsistem de încălzire și de răcire a amestecului. În scopul realizării unei repartizări uniforme a ingredientelor unui amestec se aplică o anumită ordine de introducere a componentelor. Toate componentele lichide (laptele, smântâna) sunt introduse în vană sub agitare și sunt supuse încălzirii. Componentele solide, respectiv uscate care includ coloranții, zahărul, stabilizatorii, emulsificatorii sunt introduse în vană atunci când materialul lichid a ajuns la 50°C.
Pentru a împiedica aglomerările de material uscat se procedează astfel :
substanțele de emulgare-stabilizare se introduc în mix sub formă de soluție 5-10% ;
substanțele de aromatizare se adaugă de regulă în mix în faza de răcire-maturare pentru a se evita pierderea de substanțe volatile;
Pregătirea mixului de înghețată este realizată în vane speciale pentru pregătirea mixului. Ele se care se folosesc și pentru pasteurizarea și omogenizarea mixului.
Pasteuriuzarea mixului
Pasteurizarea amestecului se realizează în scopul distrugerii tuturor bacteriilor patogene care ar putea fi prezente în mix, și pentru a reduce numărului total de germeni astfel încât produsul finit să fie propriu pentru consum.
Inactivarea microorganismelor și a enzimelor, stopează producerea fermentației și inactivează procesele enzimatice din care ar rezulta produse secundare nedorite. În acest fel se îmbunătățește forma viitoarei înghețate și se determină o aromă fină mixului.
Pasteurizarea contribuie la îmbunătățirea calității tehnologice a produsului și la trecerea în soluție a unor ingrediente.
Din punct de vedere tehnic pasteurizarea mixului se realizează în vana de pasteurizare cu pereți dubli, echipată cu sistem de încălzire. Ca agent termic se folosește apa fierbinte sau aburul.Temperatura la care se realizează pasteurizarea este de 63-66°C și se realizează timp de 20-30 minute.
Omogenizarea mixului
Se realizează în același utilaj, în care are loc pasteurizarea și are ca obiective:
obținerea unei suspensii uniforme și stabile a grăsimii în mix, prin reducerrea dimensiunilor globulelor de grăsime. Astfel se evită separarea grăsimii sub formă de aglomerări.
mărirea gradului de repartizare a proteinelor din mix la suprafața globulelor de grăsime nou formate;
obținerea de înghețate cu o textură fină;
reducerea timpului de maturare a înghețatei;
reducerea cantități de stabilizatori și emulgatori folosiți;
Efectele procesului de omogenizare depend de temperatura mixului și de presiunea de omogenizare. Omogenizarea mixului trebuie să aibă loc de regulă la temperatura de pasteurizare, deoarece temperatura ridicată asigură o mai mare eficiență în distrugerea globulelor de grăsime la orice presiune și de asemeni reduce tendința grăsimii de a se aglomera sub formă de bulgări.
Presiunea la care se face omogenizarea este foarte importantă în determinarea calității mixului de înghețată. La alegerea presiunii se ține cont de conținutul de grăsime și de substanță uscată. Astfel, cu cât conținutul acestora este mai mare, cu atât este necesară o presiune mai mică.
Omogenizarea se poate realiza într-o singură treaptă la presiunea de 150 bar și în două trepte: prima treaptă de 150-200 bar și a doua de 50 bar. Omogenizarae în două trepte este mai eficientă deoarece a doua treaptă are rolul de a anihila tendința de aglomerare a globulelor de grăsime și de a favoriza înglobarea unei cantități mai mari de aer.
Răcirea și maturarea mixului
După omogenizare amestecul de înghețată este răcit până la temperatura de 3-5°C, după care este menținut la maturare. Agent de răcire este apa glacială. Dacă răcirea nu are loc la temperatura menționată, mixul va deveni mai vâscos și înghețata nu se va topi lent la consumare. Răcirea la 3-5 °C previne și dezvoltarea microorganismelor remanente din mix, care nu au fost distruse în timpul etapei de pasteurizare. Prin maturarea mixului se îmbunătățește consistența înghețatei și se reduce viteza de topire.
În timpul maturării au loc următoarele modificări în cadrul mixului de înghețată:
Se produce solidificarea grăsimii.
Prin hidratarea proteinelor se formează un gel slab elastic care înglobează apă și produce astfel scăderea cantității de apă aflată în stare liberă în mix.
dacă stabilizatorul folosit este de tipul gelatinei, acesta se umflă și se combină cu apa contribuind la formarea gelului slab elastic.
crește vâscozitatea mixului de înghețată.
Maturarea mixului va conduce, în acest mod, la îmbunătățirea structurii, texturii, rezistenței la topire și a capacității de aerare a mixului. Maturarea durează circa 3-4 ore la temperature de 0-4 °C. Cu cât timpul de maturare este mai mare( circa 24 h), cu atât rezultatele sunt mai bune, dar dezavantajele constă în spații imobilizate și consumuri mari de utilități, energie. Maturarea mixului are loc în vana prevăzută cu agitator , răcită în manta cu apă glacială.
Aromatizarea se face după maturarea mixului și are loc în același utilaj.
Congelarea parțială (freezerarea) a mixului
Mixul care se supune freezerării este un sistem complex ce conține 55-65% apă. Acest mix care are o anumită căldură sensibilă, căldura latentă de cristalizare, căldura specifică, temperatură de congelare (temperatura punctului crioscopic), este trimis cu o anumită temperatură la congelare parțială într-un aparat numit freezer în care au loc următoarele procese:
răcirea mixului de la temperatura de maturare până la temperatura punctului de congelare; durează 1.-2 minute și datorită agitării mixului se reduce vâscozitatea acestuia prin distrugerea parțială a structurii de ,,gel’’ și a aglomerărilor de grăsime formate la maturarea mixului;
răcire mai avansată a mixului pentru a se transforma o mai mare parte din apă în ghață este necesară răcirea în continuare a mixului, a cărui temperatură a devenit mai scăzută deorece a avut loc o concentrare a sărurilor rămase în faza necongelată după prima etapă.Are loc o nouă cristalizare a apei și procesul continuă până la terminarea freezerării.
La temperatura înghețatei care iese din freezer ( -5…-6°C) este congelată 50-60% din apa mixului. Înghețata freezerată este alcătuită dintr-o fază alcătuită din proteine, zaharuri, săruri minerale, dispersate în apa necongelată, o fază formată din cristale de gheață, o fază formată din bule de aer repartizate mai mult sau mai puțin uniform în masa înghețatei și o fază formată din globule de grăsime emulsionate.Temperatura punctului de congelare va fi în funcție de concentrația zahărului din mix, grăsimea și substanța uscată totală.
Ambalarea înghețatei
După freezare, înghețata are structură plastică și poate fi ambalată în diferite ambalaje în funcție de timpul până la consun și de destinație. Ambalarea poate fi făcută:
în vrac, unde se utilizează bidoane de aluminiu de capacitate 5, 10, 25 l sau în cutii de carton cu folie de polietilenă, pentru consum în cofetării;
în ambalaje mai mici pentru distribuție la domiciliu, cum ar fi: caserole din plastic, de 0,5 kg, păhărele din plastic, de 0,05-0,2 kg, ambalaje comestibile cum sunt vafele de diferite forme, ambalajele speciale pentru torturi glazurate, ornate.
Călirea înghețatei
Înghețata care iese din freezer are consistența semifluidă și nu-și poate păstra forma mult timp. În consecință, pentru depozitarea îndelungată, precum și pentru a asigura transportul și consumul de masă al înghețatei, este necesară operația de călire. Călirea se poate realiza în:
camere răcite cu aer la temperatura de -30°C;
tunele răcite cu aer la temperatura de -30°C…-40°C și viteza aerului de 2-3m/s;
congelare cu plăci;
La călire, înghețata ajunge până la circa -18°C,deci cantitatea de apă congelată ajunge la75-80%. În decursul acestei operații nu se formează noi cristale de gheață. Durata călirii este influențată de:
circulația aerului – călirea se face în tunele cu circulație forțată a aerului, care conduce la o scurtare a duratei cu 60% în comparație cu călirea în regim staționar;
temperatura aerului – temperaturi mai mari de -24°C și mai scăzute decât -32°C sunt mai puțin de dorit din punct de vedere al calității produsului și din punct de vedere economic;
compoziția mixului, dacă conținutul de grăsime din înghețată este mai redus, durata călirii este mai mică.
procentul de apă congelată, dacă procentul de apă este mai mare și durata călirii se mărește.
Depozitarea înghețatei călite
Depozitarea înghețatei călite are loc la temperaturi ale aerului de –10…-20°C, deci relativ mai ridicate decât cele folosite la călire, ceea ce conduce la o oarecare înmuiere a înghețatei și o diminuare a cristalelor de gheață.
Dacă temperatura la depozitare este menținută constantă, nu va avea loc o modificare a cristalelor de gheață. Dacă în depozit există fluctuații de temperatură, atunci vor avea loc modificări ale mărimii cristalelor de gheață.
Fluctuațiile de temperatură din depozit pot fi cauzate de introducerea și scoaterea produselor, introducerea în depozit a produselor cu temperaturi diferite.În condițiile în care temperatura din depozit crește, cantitatea de gheață scade ca rezultat al unei ’’ topiri’’ parțiale.
În situația în care temperatura din depozit scade iar, cantitatea de gheață formată va crește, dar pentru că numărul de cristale este mai mic, va avea loc o creștere în dimensiuni a cristalelor rămase, rezultatul fiind un produs cu textură aspră, grosieră. Cu cât temperatura de depozitare este mai mare și fluctuațiile de temperatură sunt mai mari, cu atât fenomenul de recristalizare va fi mai evident.
Transportul înghețatei
Această operație trebuie făcută în condiții care să asigure temperaturi aproape la fel de scăzute ca și cele din timpul depozitării.Transportul se face la temperaturi de –15…-16°C, în mijloace autofrigorifice sau în containere răcite cu gheață uscată.
4.2.Materii prime și materiale auxiliare
4.2.1.Caracterizarea fizico-chimică și tehnologică
Materiile prime folosite la fabricarea înghețatei de origine lactată și pot fi următoarele:
ingrediente de balansare
surse concentrate de grăsime
surse concentrate de substanță uscată negrasă
Din categoria ingredientelor de balansare face parte laptele integral cu 3,6% grăsime care în decursul procesului tehnologic este adus la procentul de 2% grăsime, conform rețetei, 8,55% substanță uscată negrasă și 88% apă.
LAPTELE
Laptele de vacă este un sistem coloidal alimentar( sistem dispers). Sistemul dispers este acel sistem în care o substanță, mai mult sau mai puțin divizată, este distribită uniform într-un mediu lichid sau solid numit mediu de dispersie. Mediul de dispersie (serul) este o soluție apoasă de lactoză, ioni mici și proteine cu mase moleculare nu prea mari. În serul de lapte s-au identificat trei categorii de particule coloidale dispersate: globulele de grăsime, micele de caseină, particule de lipoproteine.
Globulele de grăsime din lapte formează o emulsie de tip U/A (emulsia U/A în care lichidul dispersat este mai puțin polar decât mediul de dispersie, se mai numesc și emulsii de tip direct). Emulsia este un sistem heterogen format din 2 faze lichide nemiscibile și anume lichidul dispersat și mediul de dispersie.
Compoziția chimică a laptelui:
Laptele este un lichid de culoare alb gălbui, cu gust dulceag, și miros caracteristic plăcut, cu o compoziție chimică complexă, ce variază în funcție de specie, rasă, alimentație, vârstă și starea de sănătate a animalului.
Laptele de vacă are un conținut mediu de apă de 87,5 %, și substanță uscată totală, s.u.t. = 12,5 %, compusă din: grăsime (3,5 %), proteine (3,5 %), lactoză (4,8 %), substanțe minerale, vitamine, enzime, și gazele laptelui.
Grăsimea laptelui (lipidele): este componentul cel mai variabil, situându-se în limite destul de largi chiar în cadrul aceleeași specii. Ea se sintetizează în glanda mamară, și din punct de vedere chimic este alcătuită din:
Gliceride (grăsimea propiuzisă) – formată din mono, di și trigliceride ce conțin acizi grași saturați și nesaturați în diferite proporții, ceea ce conferă anumite propietăți cu influență asupra consistenței și conservabilității;
Steroli: colesterol, ergosterol, 7-dehidro-ergosterol;
Fosfolipide: lecitina, cefalina, sfingomielina;
Acizi grași liberi.
Lipidele se găsesc în lapte sub formă de globule de grăsime de formă ușor eliptică ce sunt înconjurate la suprafață de o membrană lipoproteică, prezentată în figura de mai jos:
Globula de grăsime cu dumensiuni între 0,1 – 10 , este formată din 3 straturi, și anume:
Fracțiunile de trigliceride cu punct de topire ridicat
Fracțiunile de trigliceride cu punct de topire scăzut
Membrana lipoproteică, în structura căreia intră: fosfolipide, colesterol, vitamina A, enzime (înspre interior), proteine (înspre exterior), care sunt legate de fosfolipide prin legături electrostatice.
Datorită gradului mare de dispersie, grăsimea din lapte are anumite particularități:
Se emulsionează ușor;
Se asimilează aproape integral;
Are un punct de topire sub temperatura corpului uman (<37C), astfel încât în formă lichidă favorizează unele reacții enzimatice.
Membrana lipoproteică are un pH convenabil acțiunii lipazelor.
Proteinele laptelui Cantitatea de proteine din lapte variază în funcție de o serie de factori cum sunt: specia, rasa, alimentația, stadiul lactației, starea fiziologică a animalului. Proteinele sunt macromolecule formate prin înlănțuirea a aproximativ 25 de resturi de aminoacizi, proporția acestora influențând propietățile specifice laptelui. În lapte există 3 grupe principale de proteine, și anume:
Cazeina care reprezintă 80 % din proteinele laptelui. Aceasta se găsește sub formă de micelii de cazeină, și se poate scinda în: s1 – CN, s2 – CN, – CN, – CN, K – CN. De micellile de cazeină se leagă Ca organic în proporție de 20 %.
Proteinele zerului formate din: lactalbumină, lactoglobulina, xerumalbumina, globuline imune. Proteinele zerului reprezintă circa 20 % din proteinele laptelui
Proteazopeptone
Glucidele laptelui Laptele conține o cantitate de glucide sub formă de „soluție adevărată”, imprimând acestuia un gust dulceag. Glucidele din lapte pot fii:
Neutre: lactoza,
Azotate: N-glucoz-amina acetilată și N-galactoz-amina acetilată, legate de lactoză
Acide: acizii sialici (acid lactamic și acid neuraminic), legați de lactoză și substanțe azotate.
Lactoza se găsește în proporție de 4,7 – 5,2 %, reprezentând 40 % din substanța uscată a laptelui. Lactoza este de 6,25 mai puțin dulce decât zaharoza. Substanțele proteice din lapte maschează gustul parțial dulce al lactozei. Aceasta este sintetizată în glanda mamară, din glucoza din sânge și acizii volatili produși în stomacul animalului. Lactoza este una din substanțele importante din nutriția omului, fiind singura sursă de galactoză, componentă a galactocerebrozidelor din țesutul nervos. De asemenea lactoza reprezintă substratul pentru numeroase microorganisme, producându-se fermentații cu importanță tehnologică: obținerea produselor lactate acide, a acidului lactic și lactaților, în maturarea brânzeturilor, etc. În lapte lactoza se găsește sub 2 forme izomere: și lactoza, care se deosebesc prin poziția unui hidroxil, și care se găsesc în echilibru, la fel cum se găsesc și formele anhidră și hidratată.
Pe lângă lactoză în lapte se mai întâlnesc, în cantități foarte mici, oligozaharide, importante datorite activității lor biologice. Oligozaharidele se împart in două grupe, și anume:
Oligozaharide neproteice: glucoză, fructoză, galactoză, arabinoză;
Oligozaharide azotate: N-glucoz-amina acetilată și N-galactoz-amina acetilată, factori de creștere pentru Lactobacilus bifidus, specia dominantă a microflorei intestinale a sugarilor.
Vitaminele laptelui Laptele este o sursă importantă de vitamine, necesare dezvoltării noului născut. Cantitatea de vitamine din lapte este variabilă, factorul determinant fiind regimul de alimentație al animalului. Vitaminele liposolubile: A, D, E; K, P, Colina, Vitamina M, se găsesc cu preponderență în smântână și unt, iar vitaminele hidrosolubile: B1, B2, B3, B4, B5, B6, B12, C, se găsesc în laptele smântânit, grăsime și zer.
Enzimele laptelui (biocatalizatori) prezintă importanță sub mai multe aspecte, și anume:
sensibilitate la căldură,
unele din ele sunt factori de degradare a unor componente ale laptelui,
se folosesc la determinarea calități igienice a laptelui,
altele prezintă acțiune bactericidă, asigurând protecția limitată a laptelui.
În lapte există 16 sisteme enzimatice, principalele tipuri de enzime fiind:
oxidoreductazele: peroxidaza, xantinoxidaza, catalaza, sulfhidriloxidaza;
transferazele: ribonucleaza și lactozosintelaza;
hidrolazele: lipaza, fosfataza alcalină, proteaza, amilaza, lizozimul.
Gazele laptelui Laptele are un conținut de gaze variabil între : 3 – 8 %. Imediat după mulgere predomină CO2, după care în contact cu aerul cantitatea de CO2 scade, crescând cantitatea de O2 și N2. Pe lângă CO2, O2 și N2, laptele conține și mici cantități de NH3.
Proprietățile fizice și chimice a laptelui de vacă:
Aciditatea, max. 15-19 T;
Densitatea relativă:, min. 1,029 kg/m3;
Grăsimea din lapte, min. 3,2 % ;
Substanță uscată (fără grăsime) min. 8,5 % ;
Titrul proteic, min. 3,2 %;
Grad de impurificare: I;
Temperatura: max. 14C;
Smântâna folosită la fabricarea înghețatei trebuie să fi pasteurizată, să corespundă din punct de vedere al proprietăților senzoriale, fizico-chimice, precum și cele microbiene; acestea fiind prezentate în tabelul următor:
Proprietăți senzoriale și fizico-chimice ale smântânii;
Aspect și consistență: omogenă fluidă, fără aglomerări de grasime sau de substanțe proteice;
Culoare: alb-gălbui, uniformă în toată masa smântânii;
Gust și miros: dulceag, cu aromă specifică de smântână proaspătă, nu se admite gust și miros strain.
Tabelul nr. 6. Caracteristicile smântânii folosite în mixul de înghețată
Laptele praf:
Ca sursă concentrată de substanță uscată negrasă se folosește laptele praf degresat; acesta jucând un important în determinarea valorii nutritive și asupra proprietăților mixului:
Contribuie la creșterea vâscozității;
Ajută la emulsionarea grăsimii acționând ca agent de emulsionare;
Încorporarea de aer în mixul ce se freezerează;
Retenția aerului în înghețată;
Structura și textura înghețatei;
Rezistența la topire a produsului finit;
Laptele praf face parte din categoria produselor deshidratate; care au o lungă durată de conservare(până la un an). Se prezintă sub forma unor pulberii fine, de culoare alb- gălbui, omogenă fără aglomerării stabile, particole arse , fără gust și miros străin cu gust și miros plăcut, dulceag caracteristic, de lapte pasteurizat, laptele praf are o densitate aparentă, o densitate a particolelor și o densitate a substanței uscate.
În laptele praf nu se admite adăugarea de substanțe conservante și neutralizante; aspectul exterior al laptelui praf se prezintă sub formă de pulbere fină, fără impurității mecanice sau aglomerări. Impuritațiile mecanice apar datorită materiei prime care nu s-a filtrat și curățat corespunzător sau datorită aerului cald utilizat la uscare.
Condiții de admisibilitate ale laptelui praf.
Caracteristicii:
-Aspect:pulbere granulară, fără aglomerării grosiere , fără particole arse și corpuri străine;
-Culoare: alb- gălbui, omogenă în toată masa;
-Miros și gust: plăcut , dulceag, ușor gust de fiert, fără miros sau gust străin
Calitatea substanței uscate negrase (în principal calitatea proteinelor) influențează capacitatea de aerare a mixului la transformarea acestuia în înghețată.
Materiile auxiliare folosite la fabricarea înghețatei sunt de origine nelactată, cuprinzând următoarele produse: stabilizatorii, emulgatorii, substanțele de aromatizare, coloranți.
Substanțele stabilizatoare și de emulsionare, funcționează ca aditivi și afectează proprietățile fizice ale produsului finit care devine mai rezistent la modificările calitative în timpul depozitării și distribuției. Acești aditivi se utilizează în concentrație de 0,1-0,3%. Înghețata este o emulsie alimentară stabilizată în primul rând de un strat protector de globule de grăsime pațial agregate care aderă la bulele de aer în timpul baterii prevenind coaleșcența acestora.
Un stabilizator este un component chimic sau un amestec de componenți care pot conferii o stabilitate în timp a coloidului alimentar ( în acest caz a înghețatei ) printr-un mecanism de adsorbție .
Substanțele stabilizatoare se adaugă în mix din următoarele motive:
dau consistență catifelată înghețatei;
se obține un produs finit cu o textură fină prin evitarea formării cristalelor mari de gheață la călirea și depozitarea înghețatei;
asigură o repartizare uniformă a componentelor produsului și mențin structura microcristalină a produsului finit
La alegerea unui stabilizator trebuie să se țină seama de:
ușurința de încorporare în mix;
tipul de consistență dorit pentru înghețată;
valoarea alimentară și calitatea sanitară;
efectul asupra înglobării de aer în mix,
cantitatea necesară pentru asigurarea stabilității produsului finit;
capacitatea de a întârzia/împiedica creșterea cristalelor de gheață la călire/depozitare;
influența asupra gustului și mirosului produsului finit;
originea stabilizatorului;
costul acestuia;
Principalele substanțe stabilizatoare sunt următoarele:
1.Guma guar care se găsește în endospermul semințelor plantei guar cultivată în India.
2.Guma locust obținută din fructul arborelui de caruba care se găsește în zona mediteraneană;
3.Carboximetilceluloza (CMC) care se obține prin modificarea chimică a celulozei;
4.Celuloza microcristalină (MCC) care este o celuloză fin divizată, uscată împreună cu o gumă celulozică produsă prin hidroliza fibrelor de celuloză.; joacă rol în imobilizarea de apă și controlează formarea cristalelor de gheață la freezerarea mixului, în sensul că formează centre de nucleere pentru formarea a numeroase cristale de gheață mici. MCC este și un bun stabilizator de spumă, contribuind la aerare cu bule mici de aer, care favorizează obținerea de înghețată catifelată;
5.Guma xantan are stabilitate la diferite temperaturi și pH-uri și este rezistentă la atacul enzimatic, posedă proprietăți pseudoplastice și acționează sinergic cu guma guar.
6.Pectinele se extrag în principal din coaja citricelor și din mere, formând în funcție de felul lor diferite tipuri de geluri.
7.Gelatina este o proteină ce sse obține din colagenul pieii, oaselor și a altor componente cartilaginoase, proprietățile acesteia variază în funcție de proveniență și metoda de extracție folosită.
Stabilizatorii acționează la fabricarea înghețatei în faza de procesare inițială a mixului, influențând omogenitatea și vâscozitatea mixului, precum și în fazele de freezerare, călire și depozitare cu efecte multiple.
Gumele sunt solubile sau dispersabile în apă. Uneori pentru dizolvarea lor completă este necesară agitare puternică sau creșterea temperaturii; datorită comfigurației lor speciale, a posibilităților e formare de legăturii intra și intermoleculare unele sunt capabile să reducă mobilitatea apei și deci creșterea vâscozității sistemului. Pe lângă aceste proprietății se bazează utilizarea gumelor (agar, karaya) ca agenți de îngroșare,având în structură mai multe grupării OH, gumele sunt puternic hidrofile, ele leagă apa prin legături de hidrogen, prevenind formarea de microcristale de gheață cum este cazul înghețatei.
8.Guma arabică se obține din specii de Aracia, este foarte solubilă în apă, insolubilă în uleiuri și solvenți vegetali nu formează geluri, se metabolizează în sistem digestiv, se utilizează pentru produse zaharoase( blochează cristalele zaharozei), agent de îngroșare în produsele lactate congelate, stabilizează înghețata și îi conferă o structură mai finnă.
Substanțele emulgatoare în cazul utilizării lor în mix au următoarele functii:
reducerea tensiunii la interfața apă/grăsime care favorizează emulsionarea;
formarea echilibrului de fază între grăsime/ apă/ emulgator la interfață, ceea ce stabilizează emulsia;
modificarea comportării grăsimilor din mix;
folosirea emulgatorilor la fabricarea înghețatei(ca de altfel în toată industria alimentară) este legată de îndeplinirea unor condiții sanitare, tehnologice și economice și anume:
să fie lipsiți de substanțe nocive, deci să fie autorizați de legislația în vigoare;
să aibă proprietăți funcționale bune în mixul de înghețată;
să fie ușor de încorporat în faza lichidă sau solidă și să nu reacționeze cu produsul în care urmează a fi încorporat, căruia trebuie să-i păstreze nemodificată aroma;
să nu sufere modificări în timpul depozitării, respectiv să fie stabil la acțiunea mediului extern( lumină , umiditate, temperatură);
să fie economici din punct de vedere al costului și al concentrației la care se folosesc în mix;
La fabricarea înghețatei se folosesc următorii emulgatori:
amestecul de mono- și digliceride care se utilizează în proporție de 0,5%
monogliceride distilate folosite în proporție de 0,3-0,5%
polisorbații (în principal PS-65 și PS-80) folosiți în proporție de 0,1-0,2%;
esterii poliglicerolului folosiți în proporție de 0,1-0,3%;
esterii sucrozei utilizați în proporție de 0,5%
lecitina vegetală din soia care se utilizează în proporție de 0,5%
gălbenușul de ou, proaspăt, congelat sau pulbere care se utilizează în proporție în proporție de 0,5%.
Aromele înghețatei
Cea mai mare parte a sortimentelor de înghețată, sunt percepute de consumatori pe baza aromei și ingredientelor, existând astfel numeroase arome diferite pentru înghețată.
În general, aromele mai slabe și delicate sunt cu ușurință amestecate cu celelalte și nu pot fi obiective la concentrații înalte, în timp ce aromele mai aspre, puternice, pot fi detectate chiar și la concentrații mai mici. Prin urmare aromele delicate sunt preferate în combinație cu cele mai puternice, dar în ori ce caz , aroma ar trebui să fie suficient de intensă pentru a fi recunoscută. Surse de arome: natural, artificiale sau sintetizate, fortifiate sau compuse
Substanța aromatizantă folosită la fabricarea înghețatei conform sortimentului de produs finit obținut este: pulberea de cacao în proporție de 2-3%.
4.2.2.Condiții de calitate, depozitare, transport
În procesul tehnologic de fabricare a înghețatei se respectă condițiile de calitate stabilite prin legislația în vigoare, și anume, conform standardului STAS 2448-88 se vor respecta următoarele condiții:
Procesul tehnologic va respecta instrucțiunile tehnologice aprobate de organul coordonator de ramură
Se vor respecta dispozițiile legale igienico-sanitare
Materiile prime și cele auxiliare necesare în procesul tehnologic vor corepunde condițiilor de calitate conform dispozițiilor legale sanitar-veterinare cât și standardelor și normelor interne de producție.
Produsul finit, respectiv înghețata cu fructe de pădure trebuie să îndeplinească următoarele proprietăți:
Culoare albastru-violet, cu intensități aproximativ omogene, caracteristică sucului de fructe de pădure
Miros plăcut corespunzător sucului de fructe adăugat și aromei de vanilie
Gust plăcut, dulce-acrișorstructură și consistență fină în întreaga masă, omogenă, fără aglomerări de grăsime și fără cristale de gheață.
Observarea mirosului și mirosului se realizează la temperature de -5oC.
Caracteristicile chimice pe care trebuie să le îndeplinească înghețată:
Tabelul nr. 7. Criterii chimice de calitate pentru înghețată
Din punct de vedere microbiologic, înghețata trebuie să îndeplinească următoarele condiții:
Număr total de germeni NTG < 104
Drojdii și mucegaiuri < 102
Staphiloccocus aureus – absent
Salmonella – absent
Termenul de garanție pentru înghețată este adesea, de 30 de zile de la data fabricației, cu respectarea condițiilor de transport și depozitare.
Produsul finit, înghețata, poate prezenta defecte de calitate care trebuie identificate, cunoscute cauzele și eliminate:
Defecte de aromă
Defecte de textură
Defecte de culoare
Defecte ale calități de topire
Defecte datorate compoziției:
Defectele de aromă pot fi:
Aroma înghețatei determinată de aromatizantul folosit poate fi clasificată în: puternică, slabă, aspră și nenaturală.
Înghețata cu aromă puternică – s-a folosit o cantitate mare de aromatizant. Poate devein amară sau astrigentă.
Înghețata cu aromă slabă – cantitate prea mică de aromatizant, sau dacă se adaugă în mix înainte de pasteurizare, iar substanțele ușor volatile se evaporă.
Înghețata cu aromă nenaturală – aceasta apare dacă se utilizează materii prime necorespunzătoare.
Cele mai des întâlnite defecte de aromă sunt următoarele:
Gustul acru – apare la utilizarea de lapte sau smântână cu aciditate mare sau dacă amestecul nu este freezat în timp util. Se datorează prezenței unei cantități mari de acid lactic. Apare și atunci când când pasteurizarea mixului a fost incorectă, iar acesta a fost răcit insuficient și păstrat prea mult timp, la temperatură ridicată.
Gust de rânced – apare atunci când amestecul este păstrat prea mult înainte de a fi congelat. Are loc hidroliza enzimatică a grăsimii cu producer de acid butiric. Lipazele care pot hidroliza grăsimile sunt de natură bacteriană.
Gustul de oxidat, acest lucru poate fi datorat folosirii mai mult de 0,1%NaCl sau a unui conținut ridicat de substanță uscată lactată negrasă în mix
Gust metallic – în timpul procesului tehnologic a fost contaminate cu metale, cum ar fi cuprul.
Defectele de textură:
Textura înghețatei depinde de numărul, forma, mărime și distribuția particulelor din compoziție. Ea este influențată de mai mulți factori precum natura ingredientelor folosite, compoziția, metodele de prelucrare, procedeele de freesare și de călire și de condițiile de depozitare. Pot fi:
Nesatisfăcătoare, grosieră
Prea tare, rezistentă
Sfărâmicioasă
Uscată
Untoasă
Nisipoasă
Textura grosieră – în înghețată apar cristale mari de gheață, neuniforme ca mărime sau/și bule de aer mari și neuniform distribuite. Cauzele sunt:
Conținutul redus de substanță uscată totală
Conținutul insuficient de substanță uscată lactată negrasă
Cantitate insuficientă de zahăr
Cantitate insuficientă de stabilizator sau folosirea unui stabilizator nepotrivit care nu reține apa în mix
Folosirea unor ingrediente care nu se dispersează ușor, așa cum este laptele praf obținut prin uscarea pe valțuri
Freezerarea prea lentă a mixului
Încorporarea de bule mari de aer în timpul freezării
Viteza prea mica în timpul călirii înghețatei
Supunerea la temperature variate în timpul depozitării înghețatei
Recălirea înghețatei după topirea acesteia
Depozitarea îndelungată a înghețatei.
Textură prea tare are următoarele cauze:
utilizarea unei cantități prea mari de stabilizatori
un mix cu un conținut prea mare de substanță uscată totală
răcirea prea lentă a mixului după pasteurizare.
Folosirea unei temperaturi prea mici la omogenizare
evacuării înghețatei din freezer la o temperatură prea scăzută.
Textură sfărâmiciosă are următoarele cauze:
Un conținut prea mic de substanță uscată totală
Utilizarea unei cantități prea mici de stabilizator
Folosirea unei presiuni de omogenizare prea scăzute
Înglobarea de aer sub formă de globule prea mari
Hidratarea redusă a proteinelor în timpul maturării.
Textură untoasă este cauzată de următoarele aspecte:
omogenizare incomplete
folosirea de unt sau smântână congelată atunci când mixul de înghețată este incomplet omogenizat
introducerea mixului la freezeare la o temperatură prea ridicată
Realizarea freezării la o temperatură prea scăzută
O aciditate prea mare a mixului
Un conținut prea de grăsime.
Structură nisipoasă se datorează cristalizării lactozei în condițiile unei:
concentrații mare de lactoză în faza apoasă a mixului, adică mai mare de 10%.
Variații prea mari de temperatură la depozitarea înghețatei;
Defecte de culoare
Apar atunci când se combină coloranții cu metale sau cu taninuri. De exemplu, înghețata de vanilie prinde o culoare cenușie dacă este contaminate cu ioni de cupru , iar cea de ciocolată are o culoare gri-negru la contaminarea cu fier. Se adaugă antioxidanți în înghețata de fructe pentru păstrarea culorii pe timpul iernii.
Defecte ale calități de topire
Aceste defecte sunt:
Obținerea de precipitat la topire apare prin destabilizarea proteinelor care apare în următoarele situații:
Exces de aciditate
Stabilizatorii folosiți reacționează cu proteinele
Atunci când se utilizează aditivi enzimatici
Dacă presiunea de omogenizare este prea mare
Dacă depozitarea se face pentru o perioadă prea lungă.
Înghețată cu topire lentă – o înghețată de bună calitate se topește relative repede și în mod uniform atunci când este lăsată la temperature camerei. Nu trebuie să se topească lent și nici să se formeze aglomerate.
Cauzale care determină topirea lentă a înghețatei sunt:
Folosirea unei cantități prea mari de stabilizator.
Înghețata cu alginat se topește mai repede decât cea în care se folosește gelatină.
Folosirea în exces de neutralizatori care conțin calciu.
Scoaterea înghețatei din freezer la temperaturi prea mici.
Conținut mare de grăsime.
Topire spumoasă este determinată de:
Vâscozitate prea mica a mixului.
Folosirea unui mix cu globule mari de aer.
Defecte datorate compoziției:
Sedimentul în înghețată este determinat de:
Filtrarea ineficientă a mixului sau a ingredientelor lichide ale acestuia.
Depozitarea înghețatei la temperaturi prea scăzute, aproapiate de punctul de topire al acesteia.
Contractarea înghețatei (micșorarea volumului) este determinată de:
Neutralizarea mixului sau a unor ingrediente utilizate
Ambalarea în material permeabile la aer, de exemplu hârtia insufficient cerată.
Temperaturi prea scăzute la frezeerare, călire și depozitare.
Apariția de cristale mici de gheață din cauza cantității prea mari de grăsime sau de gălbenuș de ou.
Controlul calității se face pe parcursul întregului process de fabricație, în fiecare etapă, urmărindu-se anumiți parametric specifici:
Tabelul nr. 8. Controlul calității pe faze tehnologice
Transportul înghețatei:
Această operație trebuie făcută în condiții care să asigure temperaturi aproape la fel de scăzute ca și cele din timpul depozitării.Transportul se face la temperaturi de –15…-16°C, în mijloace autofrigorifice sau în containere răcite cu gheață uscată.
Procese tehnologice componente (P.T.C.)
4.3.1.Mecanismul procesului
Tehnologia de obținere a înghețatei presupune mai multe etape în care au loc mai multe procese fizico-chimice. Pentru a obține un produs de calitate superioară este necesară înțelegerea și controlul acestor procese.
Mecanismul stabilizării aerului și emulsionării grăsimii. Un aspect important este studiul sistemului coloidal din înghețată. Datorită omogenizării mixului, globulele de grăsime din lapte se mențin și în înghețată. În mix se află și numeroase proteine care funcționează ca niște emulsificatori. Emulsificatorii care se adaugă în înghețată reduc stabilitatea emulsiei grase prin înlocuirea proteinelor de pe suprafața globulei de grăsime.
În timpul procesului de batere în freezer, emulsia de grăsime floculează, adică formează flocoane, sau se destabilizează. În acest context, bulele de aer din mix se stabilizează.
În lipsa emulsificatorilor, globulele de grăsime rămân mai apropiate iar bulele de aer nu se mai stabilizează și atunci înghețata nu mai are o textură moale.
Structura înghețatei cu globulele de grăsime stabilizând bulele de aer arată ca în modelul structural din Figura 1:
Figura 1. Structura mixului de înghețată cu globule de grăsime și bule de aer
Mecanismul de formare al gheții în mixul de înghețată:
Acest proces are loc în două etape: nucleerea și creșterea cristalelor de gheață. În timpul congelării soluției apoase se produce un fenomen de înghețare-concentrare pentru că apa îngheață în afara soluției în formă de cristale de tip piure de gheață. Din acest motiv scade temperatura de înghețare a soluției. Mai rămâne apă în formă lichidă la o temperatură mai mică față de punctul inițial de congelare. Are loc o creștere a vâscozității fazei neînghețate și astfel crește și capacitatea de difuziune a sistemului și este inhibată cristalizarea.
Procesul de nucleerea eterogenă în mixul de înghețată este de două tipuri, principală și secundară. Cea principală are loc la suprafața internă a peretului cilindrului de freezerare când se formează un strat subțire de gheață. Acest strat subțire de gheață crește sub formă de cristale datorită diferenței mari de temperatură dintre temperatura peretelui și cea a mixului. Acest strat este răzuit de lamelele rotorului și înglobate în masa mixului care se răcește. După răzuirea cristalelor de gheață, stratul crește din nou, și este iar răzuit și amestecat în mixul de înghețată, unde vor crește în formă de cristale finale de gheață.
Procesul de nucleere secundară sau de contact are loc datorită dendritelor (sfărâmăturilor) de cristale și este necesară o amestecare suficientă pentru ca nucleele de cristale să vină în contact unele cu altele, în contact cu pereții freezerului și cu elementele rotorului, cu paletele bătătoare și de răzuire.
Creșterea cristalelor de gheață depinde de gradul de congelare. Cu cât acesta este mai mare cu atât se produce mai intens nucleerea și crește și numărul de cristale de mărime mică.
Nucleerea și creșterea cristalelor de gheață sunt interdependente:
o viteză mare de nucleere determină un număr mare de cristale de gheață, care nu vor crește prea mult.
o viteză mică de nucleere determină un număr redus de cristale, care vor crește însă la dimensiuni mari.
Din acest motiv este foarte important controlul nucleerii pentru a avea o înghețată fină, cu numeroase cristale de gheață mici, rezistente la șoc termic.
Freezarea mixului trebuie să se facă rapid pentru a se obține:
Se formează cristale mici de gheață,
Dacă freezerarea se face rapid se folosește o cantitate mai mică de stabilizator.
Durata de maturare este mai mică pentru că este necesară o vâscozitate mai redusă a mixului.
se obține o înghețată mai fină, deoarece cristalele de gheață sunt mai mici și mai uniforme, iar cristalele mai mari se formează în număr mai redus la călirea înghețatei;
nu mai apare structura nisipoasă a înghețatei, deoarece la freezerarea rapidă se formează cristale mici de lactoză.
Mecanismul de cristalizare a apei din mix, este prezentat în figura de mai jos:
Figura 2. Structura cristalelor de gheață
Cristalizarea apei este influențată de mai mulți factori:
Factori care depind de compoziția mixului:
tipul și concentrația îndulcitorilor utilizați în mixul de înghețată: zahăr, lactoză, glucoză, sirop de porumb.
Cristalele de gheață vor fi mai mici cu cât concentrația de glucide este mai mare.
Creșterea conținutului de grăsimi din mix duce la dimensiuni mici ale cristalelor de gheață în mix în timpul freezerării.
Cu cât substanța uscată negrasă și proteinele sunt mai mari, se micșorează dimensiunile cristalelor de gheață.
emulgatorii și stabilizatorii adăugați în mix au o influență mică în procesul de nucleere și de creștere a cristalelor de gheață în operația de freezerare, deoarece aceștia intervin în stabilitatea dimensiunilor cristalelor de gheață deja formate în etapele de călire și de păstrare a înghețatei;
Dacă nivelul de înglobare a aerului în mixul de înghețată este redus, atunci și cristalele de gheață vor fi mai mari.
Factori care depind de condițiile de prelucrare a mixului (15)
temperatura mixului la freezerare, care este de –5… -6°C;
viteza de congelare;
temperatura agentului frigorific (-22…-32°C) și coeficientul total de transfer al căldurii de la agentul frigorific la mix prin intermediul peretelui freezerului. Astfel, cu cât temperatura de congelare a mixului va fi mai mică și viteza de congelare mai mare, cu atât cristalele de gheață formate vor avea dimensiuni mai mici.
suprafața de schimb de căldură și durata de staționare a mixului în freezer – cu cât suprafața de schimb de căldură este mai mare și durata de staționare a mixului în freezer este mai mică cu atât dimensiunile cristalelor de gheață vor fi mai mici.
gradul de ascuțire al lamelor de răzire de pe rotor și distanța dintre lamelor de răzire și peretele cilindrului, care vor determina atăt mărimea sfărâmăturilor de dendrite, cât și grosimea stratului de gheață;
4.3.2. Bilanțul de materiale
Fiecare tip de înghețată este caracterizat prin compoziția specifică stabilită în rețeta de fabricație. Rețeta de fabricație se stabilește în funcție de materiile prime și auxiliare și se folosește o metodă de calcul matematic.
Materiile prime și auxiliare folosite pentru realizarea mixului de înghețată cu fructe de pădure sunt următoarele:
Lapte integral cu 3,6% grăsime și 8,55% substanță uscată negrasă și 88% apă;
Smântână pasteurizată cu 30% grăsime, 36,3% s.u.;
Sucuri concentrate din fructe de pădure, cu minimum 65% substanță uscată negrasă
Arome: vanilie;
Stabilizatori cu 90% substanță uscată negrasă;
Emulgator cu 100% substanță uscată negrasă;
Se prepară 1000 kg mix care trebuie să conțină 13% zahăr, 10,2% grăsime, 37,0% substanță uscată totală. Se utilizează componentele menționate în tabel de mai jos:
Tabelul nr. 9. Componente înghețata de fructe
Ecuația de bilanț total:
L+F+S=100 – ( 13+0,5+0,5+0,1)=85,9
Ecuația de bilanț parțial de grăsime:
L+ S =10,2
Adică 2L + 30 S = 1020
Ecuația de bilanț parțial de substanță uscată negrasă:
L+ S+ F=27-(13+0,5+0,1+0,5)=27-14,1=12,9
Adică 8,5L + 6,3S+65F=1290
unde:
10,2- grăsimea mixului în care s-au inclus și pierderile; (%)
27 – substanța uscată negrasă a mixului (37-10=27% )
L + S + F = 85,9
2L + 30 S = 1020
8,5L + 6,3S+65F=1290
Din ecuatia (II) 2L= 1020- 30S L=
+ F + S = 85,9
Si
8,5 () + 6,3S+ 65F = 1290
Atunci avem:
1020 -30S +2F+2S= 2 ∙ 85,9
8,5 (1020-30S) + 2 ∙ 6,3S+2∙65F+2∙1290
Din care rezultă:
1020 -28S+2F=171,8
8670-255S+12,6S+130F=2580
De aici obținem:
-28S+2F=-848,2
-242,4S+130F=-6090
Înmulțim prima ecuație cu (-65) si o adunăm cu a doua, astfel obtinem:
(-1820+242,4)S = (-848,2 ∙ 65) + 6090
1577,6S=49043
S=31 kg
Avem apoi 2L=1020 – 30S
Din care aflăm L=45 kg
Din ecuatia L+F+S=85,9
45+F+31=85,9
F=10 kg
1000kg mix înghețată…………………….37 substanță uscată totală
x…………………………………………54,5 substanță uscată totală
X =1474,536 kg mix înghețată
Din următoarele reguli de trei simple rezultă cantitățile corespunzătoare de materii prime:
100kg mix…………..45kg lapte…………31kg smântână………………..10kg suc concentrat de fructe (pastă)
1474,536kg mix………..x…………………..…y………………………………..…………z
X=663 kg lapte
Y=456 kg smântână
Z=147,536 kg suc concentrat de fructe (pasta de fructe)
100 kg mix……….…13kg zahăr………..…..0,5kg stabilizatori……..….0,5kg emulgatori………0,1kg sare
1474,536kg mix…………..a……………….………….b…….………….c……………..……………….d
a=193 kg zahăr
b=7 kg stabilizatori
c=7 kg emulgatori
d=1 kg sare
Se folosește ca materie primă laptele de vacă integral cu 3,6% grăsime și o densitate
=1029kg/m =
Pentru a afla cantitatea de lapte folosită ca materie primă se fac următoarele operații:
Se știe că 100 kg lapte…….12,5kg s. u.negrasă
x………….8,55kg s.u. negrasă
X=70,8 kg lapte
100 kg mix înghețată……….70,8 kg lapte
1000kg mix înghețată………y
Y=708kg lapte materie primă V==708kg*m/kg =0,688051m=688,051 l lapte
Astfel se pornește de la 688,051 l lapte de vacă integral
1 Recepție calitativă și cantitativă
Lmp Lrc.
P
Unde: Lmp= 688,051 l lapte materie primă
Lrc=() l lapte recepționat;
P=0,1%, pierderile
Lrc= Lmp-P*Lmp
Lrc = 688,051 -*688,051
Lrc=686,282 l
2. Preîncălzire
Lrc Lpî
P
Unde:
Lrc=686,282 „lapte recepționat” (l)
Lpî= „lapte preîncălzit”(l)
P=0,05 „pierderile”(%)
Lpî=Lrc-P*Lrc
Lpî = 686,282-*686,282
Lpî=686,122 l
3. Curățire
Lpî Lc
P
Unde avem:
Lpî=686,122 „lapte preîncălzit” (l)
Lc= „lapte curățit”(l)
P=0,2 „pierderile”(%)
Lc=Lpî-P*Lpî
Lc = 686,122-686,122
Lc=684,913 l
4. Normalizare
Lc Ln
Sm
Cantitatea de smântână, cât și laptele normalizat, obținute în urma operației de normalizare se calculează cu ajutorul următorului sistem:
unde:
Gln=2 „grăsimea laptelui normalizat” (%)
Ln= „lapte normalizat” (l)
Glc=3,6 „ grăsimea laptelui curățit” (%)
Sm= „cantitatea de smântână rezultată” (l)
Gsm=30 „grăsimea smântânii” (%)
Lc=684,913 „lapte curățit” (l)
prin adunarea celor două ecuații , rezultă:
-28Ln=-18237,2
Ln=645,855 l Sm=40 l =0,040m
=988 „densitatea smântânii” la temperatura 20C( kg/m)
= m=*V =988kg/m*0,040m=45kg
m=45kg smântână
La cele 45 kg smântână se adaugă 411,5kg smântână cumpărată, pentru a se realiza necesarul de smântână din rețetă și se supun următoarelor operații:
Pasteurizare
Sm Smp
P
Sm=456,5 „ smântână proaspătă”(kg)
Smp= „ smântână pasteurizată” (kg)
P=0,1 „pierderi”(%)
Smp=Sm-P*Sm
Smp= 456,5 -*456,5
Smp=456,05kg
Depozitare
Smp Smd
P
Smp=456,05 „smântână pasteurizată” (kg)
Smd= „ smântână depozitată”(kg)
P =0,02 „pierderi” (%)
Smd=Smp-P*Smp
Smd=456,05-*456,05
Smd=456kg
5. Omogenizare
Ln Lo
P
Ln=645,855 „lapte normalizat”(l) Lo=Ln-P*Ln
Lo= „lapte omogenizat” (l) Lo=645,855-*645,855
P=0,1 „pierderi” (%) Lo=645,210 l
6. Pasteurizare
Lo Lp
P
Lo = 645,210 „ lapte omogenizat”(l) Lp=Lo-P*Lo
Lp= „ lapte pasteurizat” (l) Lp=645,210-*645,210
P=0,1 „ pierderi” (%) Lp=644,566 l
7. Răcire
Lp Lr
P
Lp=644,566 „lapte pasteurizat” (l) Lr=Lp-P*Lp
Lr= „lapte răcit” (l) Lr=644,566-*644,566
P= 0,05 „ pierderi” (%) Lr=644,438 l
8. Depozitare
Lr Ld
P
Lr=644,438 „lapte răcit” (l) Ld=Lr-P*Lr
Ld= „ lapte depozitat” (l) Ld=644,438-*644,438
P=0,02 „pierderi” (%) Ld=644,310 l=0,644310 m
= m=V*= 0,644310m*1029kg/m=663kg
m=663kg lapte depozitat
9. Pregătirea mixului
Are loc cântărirea ingredientelor și amestecarea acestora rezultând mixul de înghețată
663 kg lapte + 456 kg smântână + 147,536 kg suc concentrat de fructe + 7 kg stabilizatori + 7 kg emulgatori + 193 kg zahăr + 1 kg sare =1474,536 kg mix înghețată
10.Pasteurizare mix
Mx Mxp
P
Mx=1474,536 „cantitatea de mix pregătit” (kg)
Mxp= „cantitatea de mix pasteurizat” (kg)
P=0,05 „pierderi” (%)
Mxp = Mx –P*Mx
Mxp=1474,536-1474,536
Mxp=1473,868 kg
11. Omogenizare mix
Mxop Mxo
P
Mxp= 1473,868 „ cantitatea de mix pasteurizat” (kg)
Mxo= „cantitatea de mix omogenizat” (kg)
P=0,1 „pierderi” (%)
Mxo=Mxop-P*Mxop
Mxo=1473,868-*1473,868
Mxo=1472,394 kg
12. Răcire- Maturare
Mxo Mx r-m
P
Mxo=1472,394 „ cantitatea de mix omogenizat” (kg)
Mx r-m= „cantitatea de mix răcit-maturat” (kg)
P=0,01 „pierderi” (%)
Mx r-m=Mxo-P*Mxo
Mx r-m=1472,394-*1472,394
Mx r-m=1472,247 kg
13. Aromatizare
A
Mx r-m Mxa
P
Mx r-m=1472,247 „cantitatea de mix răcit-maturat” (kg)
Mxa= „cantitatea de mix aromatizat” (kg)
A=2 „cantitatea de arome introduse în mix” (%)
P=0,01 „pierderi” (%)
Mxa=Mx r-m+A*Mx r-m –P*Mx r-m
Mxa=1472,247+*1472,247-*1472,247
Mxa=1502,1007kg
14. Freezerare
Mxa Mxf
P
Mxa=1502,1007 „cantitatea de mix aromatizat” (kg)
Mxf= „cantitatea de mix freezerat” (kg)
P=0,02 „pierderi”(%)
Mxf=Mxa-P*Mxa
Mxf=1502,1007-1502,1007
Mxf=1501,800 kg
15. Ambalare
Mxf Îab
P
Mxf=1501,800 „cantitate de mix freezerat”(kg) Îab=Mxf-P*Mxf
Îab= „ cantitatea de înghețată ambalată”(kg)
P=0,1 „pierderi”(%)
Îab=1501,800-*1501,800
Îab=1500,300 kg
16. Călire
Îab Îc
P
Îab=1500,300 „catitatea de înghețată ambalată”(kg)
Îc= „cantitatea de înghețată călită” (kg)
P=0,01 „pierderi” (%)
Îc=Îab-P*Îab
Îc=1500,300-*1500,300
Îc=1500,150 kg
17. Depozitare
Îc Îd
P
Îc=1500,150 „ cantitatea de înghețată călită” (kg)
Îd= „cantitatea de înghețată depozitată”(kg)
P=0,01 „pierderi” (%)
Îd= Îc-P*Îc
Îd= 1500,150-*1500,150
Îd= 1500kg înghețată
Tabel 9. Tabel centralizator al bilantului de materiale
4.3.3. Bilanțul termic
Bilanțul termic se calculează pentru operațiile tehnologice care au loc cu transfer de căldură. Pentru simplificare, se vor negloja pierderile de căldură.
1. Preîncălzire inițială lapte pasteurizat
Lapte pasteurizat: 10 – 30˚C
Apă caldă: 20 – 85˚C
Necesarul de apă caldă pentru încălzire este:
mL∙ cLP ∙ ΔtLP = ma ∙ ca ∙ Δta
în care:
mLP – este debitul laptelui pasteurizat supus preîncălzirii = 686,286 kg/zi
cLP – este căldura specifică a laptelui pasteurizat la temperatură medie = 3935,6 J/ kg∙K
ΔtLP – este diferența de temperatură pentru laptele pasteurizat egală cu 20˚C
ma – este necesarul de apă pentru obținerea preîncălzirii
ca – este căldura specifică a apei la temperatura sa medie și este egală cu 4182 J/kg∙K
Δta – diferența de temperatură a apei egală cu 65˚C
ma =
m==198,72 kg/zi
ma = 198,72 kg/zi
Preîncălzea a II-a lapte pasteurizat:
Lapte pasteurizat la 30 – 60˚C
Apă caldă la 50 – 85˚C
Apa caldă necesară pentru încălzire:
mL∙ c’LP ∙ Δt’LP = ma ∙ c’a ∙ Δt’a
în care:
mLP – este debitul laptelui pasteurizat supus preîncălzirii, 686,286 kg/zi
c’LP – este căldura specifică a laptelui pasteurizat la temperatura medie, 3957,8 J/k∙ K
Δt’LP – este diferența de temperatură pentru laptele pasteurizat egală cu 30˚C
m’a – este apa necesară pentru realizarea preîncălziirii
c’a – este căldura specifică a apei la temperatura medie, 4189 J/kg∙K
Δt’a – este diferența de temperatura a apei egală cu 35˚C
m’a =
m’a = = 555,778 kg/zi
m’a = 555,778 kg/zi
3. Preîncălze amestec de înghețată
Mix de înghețată: 30 – 60˚C
Apă caldă: 50 – 85˚C
Apa caldă necesară pentru preîncălze este:
mL∙ cLP ∙ Δtam = m’’a ∙ c’’a ∙ Δt’’a
în care:
mam – este debitul amestecului de înghețată care este supus preîncălziirii – 1474,536 kg/zi
cam – este căldură specifică a amestecului la temperatura medie – 3609,0 J/ kg∙ K
Δtam – este diferența de temperatura a amestecului – 30˚C
m”a – este apa necesară pentru realizarea preîncălziirii
c”a – este căldura specifică a apei la temperatura medie – 4189 J/kg∙K
Δt”a – este diferența de temperatura a apei – 35˚C.
m”a =
m”a = =1088,89
m”a = 1088,89 kg/zi
4. Pasteurizarea propriu-zisă:
Amestec de înghețată nepasteurizat: 60 – 90˚C
Abur la 120 – 70˚C
Caracteristici pentru abur:
70˚C ← m∙r ← 100˚C ← mcpΔt ← 120˚C
Necesarul de abur pentru pasteurizare este:
m’am∙ c’am ∙ Δt’am = mab ∙ (cab ∙ Δtab + r + ca∙ ∙ Δta)
în care:
m’am – este debitul mixului supus pasteurizarii – 1474,536 kg/zi
c’am – este căldura specifică a amestecului la temperatura sa medie = 3600,6 J/ kg∙ K
Δt’am– este diferența de temperatura a mixului nepasteurizat egală cu 30˚C
mab – este aburul necesar pentru realizarea pasteurizării
cab – este căldura specifică a aburului la temperatura medie, 2093,4 J/kg∙K
Δtab– este diferența de temperatura a aburului – 20˚C
ca – este căldura specifică a apei la temperatura medie – 4201 J/k∙K
r – este căldura latentă de condensare a aburului – 2201∙103 J/kg
Δta– este diferența de temperatura a apei – 30˚C
mab =
mab = =67,23 kg/zi
mab = 67,23 kg/zi
5. Prerăcire amestec inainte de omogenizare:
Amestec pasteurizat: 90 – 65˚C
Apă rece la 50 – 20˚C
Apa necesară pentru prerăcire este:
m’’am∙ c’’am ∙ Δt’’am = mar ∙ car ∙ Δtar
în care:
m”am – este debitul mixului de înghețată supus prerăcirii – 1474,536 kg/zi
c”am – este căldura specifică a amestecului la temperatura sa medie – 3684,4 J/ kgK
Δt”am – este diferența de temperatură a amestecului pasteurizat – 25˚C
mar – apa rece necesară pentru realizarea răcirii
car – căldura specifică a apei reci la temperatura medie – 3994,2 J/kgK
Δtar – este diferența de temperatura a apei reci – 30˚C
mar =
mar = = 1133,47
mar = 1133,47 kg/zi
Racire amestec pentru maturare:
Amestec de înghețată omogenizat: 65 – 4˚C
Apa rece: 55 – 2˚C
Apa rece necesară pentru răcire este:
m’’am∙ c’’am ∙ Δt’’am = m’ar ∙ c’ar ∙ Δt’ar
în care:
m”’am – este debitul amestecului omogenizat supus răcirii – 1472,394kg/zi;
c”’am – este căldura specifică a amestecului la temperatura sa medie – 3597,4 J/ kg K
Δt”’am – este diferența de temperatura a amestecului omogenizat – 61˚C;
m’a – este necesarul de apă rece pentru realizarea răcirii
c’ar – este căldura specifică a apei reci la temperatura medie = 4183,5 J/kg∙K
Δt’a – este diferența de temperatura a apei reci – 53˚C
mar =
mar= =1457,22
m”a = 1457,22kg/zi
Congelare parțială – freezare:
Amestec de înghețată maturat: 4 – (-5)˚C
Amoniac : -8˚C
Temperatura de vaporizare pentru amoniac este tv = t1 = t2 = -8˚C
Cantitatea de ammoniac necesară pentru congelare parțială este:
mIVam∙ cIVam ∙ ΔtIVam = mNH3 ∙ lv
în care:
mIVam – este debitul amestecului maturat care este supus freezării – 1502,107kg/zi
cIVam– este căldura specifică a amestecului la temperatura medie – 3284,4 J/ kg∙ K;
ΔtIVam– este diferența de temperatura a amestecului maturat – 9˚C
mNH3 – este necesarul de amoniac pentru realizarea freezării
lv – este căldură latentă masică de vaporizare a amoniacului = 1290,6 kJ/kg
mNH3=
mNH3==34,4
mNH3= 34,4 kg/zi
Călire înghețată freezată:
Înghețată freezată: -5 – (-18)˚C
Amoniac : -20˚C
Temperatura de vaporizare pentru amoniac este tv = t1 = t2 = -20˚C
Cantitatea de ammoniac necesară pentru congelare totală este:
Mi∙ ci ∙ Δti = m’NH3 ∙ l’v
În care:
mi – este debitul înghețatei ambalate supus călirii – 1500,3 kg/zi
ci – este căldura specifică a înghețatei la temperatura sa medie – 2168,8 J/ kg∙K
Δti – este diferența de temperatura a înghețatei – 13˚C
l’v – este căldura latentă de vaporizare a amoniacului – 1329 kJ/kg
mNH3=
mNH3==31,82
mNH3= 31,82 kg/zi
4.4.Utilajele instalației pentru realizarea tehnologiei
4.4.1. Alegerea, descrierea și regimul de funcționare a utilajelor necesare
În tehnologia de fabricare a înghețatei se folosesc următoarele utilaje:
1. Vana pentru obținerea amestecului, de tip TVVF
2. Pasteurizator cu plăci – de tipTehnofrig
3. Omogenizator de tip K 5 OGA – 60
4. Răcitor cu plăci, de la Tehnofrig – Cluj
5. Vana de maturare aînghețatei, de tip TVVF
6. Freezer continuu de tip Vogt clasic
7. Pompe centrifuge
1. Vana pentru pregatirea amestecului de înghețată tip TVVF – 60
Mixul de înghețată se realizează în vane de fermentare care pot fi folosite și pentru pasteurizarea mixului.
Cel mai folosită este vană de tip TVVF. Este formată din două mantale cilindrice fabricate din oțel inoxidabil. Mantaua interioară are doi pereți dubli prin care circulă agentul de încălzire. Între mantaua interioară și cea exterioară se găsește o izolație termică. Vană este susținută pe trei picioare reglabile. Controlul și accesul pentru curățarea acesteia se realizează printr-o gură de vizitare care este prevăzută cu un capac rabatabil.
Vana se alimentează cu ingredientele lichide printr-un record care este montat pe partea superioară a vanei. Ingredientele solide sunt introduce în vană prin gură de vizitare. Golirea vanei este posibilă datorită construcției ușor conice a fundului, ștuțul de golire prevăzut cu canea este racordat la partea cea mai de jos a fundului conic.
Încălzirea vanei se face cu apă caldă. Pe fundul vanei se mai găsește un ștut de evacuare a apei calde dintre pereții dubli.
Vană este prevăzută și cu un agitator acționat cu ajutorul unui motoreductor. Tot pe vană se găsește un termometru de contact care poate fi pus în legătură cu un ventil automat de admisie a agentului de încălzire, situat lateral, pe partea superioară a vanei cât și cu un termometru cu cadran care indică temperatura agentului de încălzire.
Caracteristicile tehnice ale vanei:
capacitate: 6000 l
turația agitatorului: 17,5 rot/min
putere instalată: 0,55 kW
diametrul agitatorului: 1590 mm
gabarit: 2325x 1220 x 2335 mm
masă: 881 kg.
2. Pateurizator cu plăci Tehnofrig
Pentru pasteurizarea mixului de înghețată se poate folosi un pasteurizator cu plăci care este folosit la pasteurizarea smântânii, pentru că cele două produse au vâscozități apropiate.
Operația de pasteurizare se realizează pentru distrugerea formelor vegetative ale microorganismelor care ar putea exista în amestecul de înghețată. Pasteurizatorul cu plăci este format dintr-o serie de plăci din oțel inoxidabil pe suprafață cărora sunt prevăzute canale.
Plăcile formează mai multe secțiuni (zone), asfel:
preîncălzirea inițială a amestecului de la 30-60˚C prin circulație în contracurent cu amestecul cald pasteurizat (zona de recuperare I);
pasteurizarea propriu-zisă, unde amestecul atinge temperatura dorită în funcție de regimul ales;
revenirea de scurtă durata la temperatura de pasteurizare (în funcție de regimul ales);
zona de răcire cu apă unde temperatura amestecului scade la 65˚C.
Pasteurizatorul de amestec de înghețată se montează în cadrul unei instalații de pasteurizare. El conține și un vas cu plutitor, un ventil de recirculare, o pompă centrifugă pentru amestec, o pompă centrifugă pentru apă caldă, un boiler pentru prepararea apei calde, diverse armături, robinete și conducte.
Caracteristici tehnice ale pasteurizatorului:
tip Tehnofrig TIPL – 120
capacitate: 12000 l/ h
putere instalată: 20kW
presiune abur maximă: 4 bar
temperatura intrare amestec: 60˚C
temperatura ieșire amestec: 65˚C
timp de menținere la pasteurizare: 20-40 s
abur (minim 2 bar): 150 bz/ h
apă de rețea: 15 m3/ h
suprafață ocupată: 16 m2
masă netă: 3000 kg
tensiune: 220/380 V
frecvența: 50Hz
3. Omogenizatorul de tip Dispers 1 România
Omogenizatorul este format din mai multe părți componente: blocul pistoanelor cu corpurile de omogenizare, mecanismul bielă-manivelă, batiul cu electromotorul de antrenare, supapele de aspirație și manometrele și dispozitivul de tensionare.
Principiul de funcționare a omogenizatorului este următorul: mixul intră printr-o conducta prin cădere liberă sau este alimentat cu o pompă în camera de aspirație. De aici este preluat de cele trei plonjoare, prin jocul de supape și evacuat cu circa 200 kgf / cm2 în canalul de refulare spre capul de omogenizare, trecând prin laminare și creștere a vitezei prin spațiul creat între supapă de omogenizare și scaunul acesteia.
Urmează o ușoară detenta prin care se realizează dispersarea globulelor de grăsime în treaptă I de omogenizare. Urmează o nouă laminare în același mod, realizându-se treaptă a ÎI-a de omogenizare, după care mixul este evacuat pentru operațiile următoare.
Mecanismul bielă-manivelă se află într-o baie de ulei, ungerea realizându-se în timpul mișcării. Blocul pistoanelor și capul de omogenizare sunt din oțel inoxidabil de calitate superioară. Ungerea plonjoarelor se face la exterior cu apă în curent continuu.
Reglarea treptelor de omogenizare se face în general la 150-200 bar în treaptă I și la 40-60 bar în treaptă a ÎI-a.
Caracteristicile tehnice:
capacitate, l /h : 6200
presiune de lucru, kgf / cm2: 200
temperatura de lucru, ˚C: 60 – 65
putere electromotor, kW: 18,5
turație motor, rot / min: 1000
turație arbore, rot / min: 266
număr pistoane: 3
cursa pistoane, mm: 70
număr trepte de omogenizare: 2
masă, kg: 1300
gabarit, mm: 2670 x 1852 x 1530
4. Răcitor cu placi Tehnofrig – Cluj
În acest tip de răcitor, circulația mixului se realizează pe o parte a plăcii, iar pe cealaltă parte agentul de răcire. Numărul de plăci și secțiunea canalelor de circulație a mixului determina debitul aparatului.
Caracteristici tehnice:
capacitate, l/ h: 12000
debit de apă de răcire, l/ h: 21000
temperatura apei la intrare, ˚C: 1-2
presiunea de lucru, bar: 4
număr de plăci, buc: 58
suprafață de schimb de căldură, m2: 367
gabarite, mm: 1500 x 580 x 1400
greutate, kg: 367.
Principalele avantaje ale aparatului cu plăci sunt:
posibilitatea ușoară de curățire și dezinfectare
gabaritul redus și posibilitatea de a varia capacitatea după necesități
posibilitatea de a scoate și de a adauga ușor alte plăci.
5. Vana de maturare a înghețatei de tip TVVF
Această vană este confecționată oțel inoxidabil și aluminiu, ea asigură posibiltatea de curățare și dezinfectare și se poate supraveghea ușor procesul de maturare.
Utilajul este prevăzut cu agitator care este acționat prin intermediul unui motoreductor. De asemenea este prevăzută cu un termometru de contact care este pus în legătură cu un ventil automat de admisie a agentului de încălzire, situat lateral, pe partea superioară a vanei, respectiv cu un termometru cu cadran care arată temperatura agentului de încălzire.
Caracteristicile tehnice:
capacitate: 6000 l
turație agitator: 17,5 rot/min
putere instalată: 0,55 kW
diametru agitator: 1590 mm
gabarit: 2325x 1220 x 2335 mm
masă: 881 kg.
6. Freezer cu funcționare continua de tip Vogt clasic
Freezerul Vogt clasic este prevăzut cu două pompe de mix. Prima pompă este calculată pentru debitul de mix ce trece prin freezer. A două pompă are un debit de 3 ori mai mare de cât al primei pompe. Între cele două pompe se introduce aer printr-o vâlvă reglabilă. Amestecul de aer-mix intră în freezer sub presiune și avansează de la un capăt al freezerului la capătul de evacuare înghețată.
Agitarea mixului în freezer este asigurată de un „mutător”. Cilindrul de lucru este înconjurat de două mantale și anume mantaua care înconjura cilindrul de lucru se aduce amoniac lichid de la acumulatorul de NH3 iar amoniacul gazos ajunge în cea de-a două manta, apoi se aduce în acumulator de unde se aspiră de către compresor.
Caracteristicile tehnice ale freezerului:
capacitate, kg/h: 12000
grad de creștere în volum, %: 60-100
capacitate vană pentru mix: 3000
gabarit, mm:2140 850 x 1547
masă, kg: 800
putere motor, KW: 10
rotor cu cuțite, ture/min: 540
rotații pompă cu o treaptă ture/min:140-240
rotații pompă cu două trepte, ture/min: 304-795
temperatura la ieșire, sC: -3…-5
7. Pompele centrifuge
Acestea sunt pompele cele mai des folosite la fabricarea înghețatei. Majoritatea acestor pompe operează înnecat iar unele realizează, la aspirație, o depresiune.
Caracteristici tehnice:
tip pompa centrifuga refulanta: TPC 5/25
debit nominal: 25 m3/h
inaltimea de refulare: 25 m
putere motor: 2,2kW
masa neta: 32 kg.
4.4.2. Dimensionarea tehnologică a utilajelor:
a. Vana de preparare a amestecului de înghețată
A fost aleasă o vană de preparare a mixului cu un schimbător de căldură cu manta, având o capacitate de 6000 l mix de înghețată. Mixul are, initial, o temperatură de 30oC (t’1), iar la final temperatura este de 60oC (t’2). Încălzirea mixului se face cu apă fierbinte, la temperatura de 90o C (t1). Aceasta iese din vană la temperatura de 80o C (t2).
Coeficientul global de transfer termic are valoarea de 800 W/ m2∙K.
Vana are o formă cilindrică, verticală, având fund și capac plan.
Stabilim că raportul H/D ≈ 1, coeficientul de umplere φ = 85% și că mantaua se dispune pe întreagă înălțime a vanei.
Vom avea urrmătorii parametric:
Qapă = Qamestec
Qapă = m∙cp∙Δt = mapa∙cp ap∙∙(t1- t2),
În care:
mapă – este cantitatea de apa utilizată
cp apă – este capacitatea termica masică a apei
t1 – este temperatura de intrare a apei în vană
t2 – este temperatura de iesire a apei din vană
Qamestec = m∙cp∙Δt = mamestec∙ cpamestec ∙ (t’2 – t’1)
În care avem:
mamestec – cantitatea de amestec utilizată
cpamestec – este capacitatea termică masică a mixului
t’1 – este temperatura de intrare a mixului în vană
t’2 – este temperatura de ieșire a mixului din vana
Q apa = Qamestec = mapa∙ cp apa∙ (t1- t2) = mamestec∙cpamestec ∙ (t’2 – t’1)
Avem ρamestec = 988 kg/ m3
Din care:
ρ = , deci m = ρ×V = 988×6 = 5928 kg
cpapă = 4193 J/kg∙K
Deci cpamestec = 3851,8 J/kg∙K
mapa = = 1,6×104kg
Avem:
Qamestec = mamestec∙cpamestec ∙ (60 – 30) = 5928 ∙3851,8 ∙30 = 6,85 ∙105 J
Q = K∙A∙ΔTmed =Qamestec = 6,85∙108 J
Anec =
K – este coeficientul total de transmisie a căldurii, W/ m2∙K
Anec – este aria suprafeței de schimb termic necesară, m2
ΔTmed – diferența medie de temperatură
Avem:
ΔtM = 90 – 60 = 30˚C
Δtm = 90 – 30 = 60˚C
= = 0,5 < 2, deci Δtmed I = din care Δtmed I =
Δtmed I = 45˚C
Anec = = 14,09 m2
Volumul vasului, tinand seama de volumul lichidului și de coeficientul de umplere al vasului, este:
Vu = 6000 l = 6 m3
Vt = = = 7,06 m
Vt = ∙ H
D ≈ H
Vt = deci D = deci, D = – D = 2,106 m
Se alege valoarea Di = 2,1 m
H = = = 2,16 m
După geometria vasului, aria suprafeței de schimb de căldură, se calculează din relația:
Ag = п∙ D ∙ Hl + (m)
În care: Hl – este înălțimea până la care se ridică lichidul în vas
φ = = =
φ = deci Hl = φ∙H = 0,85∙ 2,16
Atunci Hl = 1,73 m
Ag = п∙ D∙(Hl + ) = 3,14∙ 2,1∙(1,73 + )
Deci Ag = 14,86 m2
Aria de transfer termic determinată din geometria vasului este suficienta pentru obținerea încălzirii, comparativ cu aria de transfer termic necesară.
2. Dimensionarea răcitorului cu plăci:
Răcirea mixului omogenizat, de la temperatura de 65˚C la temperatura de 4˚C, se utilizează un schimbător de căldură cu plăc, având două zone de tip Tehnofrig (T-10000).
În prima zon, răcirea se face cu apă de la rețea, cu o temperatură de 14˚C, până ce mixul ajunge la temperatura de 30˚C. Temperatura finală a apei, în prima fază, este de 34˚C.
În a două zonă, răcirea se realizează cu apă răcită, la temperatura initial de 2˚C și ajungând la temperatura finală de 10˚C.
Se calculează bilanțul caloric pentru fiecare zonă:
Zona I
Avem:
t1 = 65˚C și tai = 14˚C
t2 = 30˚C și taf = 34˚C
Mam ∙cam∙(t1 – t2) = Wa∙ca∙(taf – tai) + Qp
Qp = 0, se neglijeaza pierderile de căldură
Wa =
Mam = este cantitatea de amestec omogenizat supus răcirii = 1472,394kg/h
Wa == 2196,16
Wa = 2196,16 kg/h
B. Zona aII-a
t2 = 30˚C și tari = 2˚C
t3 = 4˚C și tarf = 10˚C
Mam ∙cam∙(t2 – t3) =War∙car ∙(tar f – tar i) + Qp
Qp = 0
Deci, vom avea:
Wa =
Wa ==4417,18
War = 4417,18 kg/h
II Calculul suprafetei de schimb de căldură pentru fiecare zona
A. Zona I
Avem AI = , (m2)
QtrI = Mam ∙cam∙(t1 – t2)
QtrI = ∙3694,4∙(65 – 30)
QtrI = 52,9∙103 W
Avem:
ΔtM = 65 – 34 = 31˚C
Δtm = 30 – 14 = 16˚C
= = 1,94 < 2 deci rezultă Δtmed I =
Δtmed I =
Δtmed I = 23,5˚C
Calcularea coeficientului global de transfer de căldură:
k1 = , (W/ m2∙K)
în care: α1 – este coeficientul parțial de transfer de căldură convectiv pentru mixul de înghețată, m/(m2∙K);
α2 – este coeficientul parțial de transfer de căldură convectiv pentru apa de racire, m/(m2∙K);
δ – este grosimea plăcii, m;
λ – este conductivitatea termică pentru oțel inoxidabil, W/(m∙K).
Caracteristicile plăcii de tip Tehnofrig T-10.000 sunt:
lungime L = 1530 mm
lățime l = 410 mm
grosime δp = 1 mm
aria suprafeței de transfer, A0 = 0,5 m2
distanța dintre plăci, δc = 3 mm
aria secțiunii de curgere, S0 = 175∙10-5 m2
diametrul echivalent, dech = 9,5 mm
grosimea plăcii de capăt, δpc = 110 mm
grosimea placii intermediare δpi = 72 mm
Ecuația criterială este următoarea:
Nu = 0,0645∙ Re0,78∙ Pr0,46∙ ()0,25
1,05 pentru încălzire
()0,25 =
0,95 pentru racier
Calcularea lui α1 (mix de înghețată)
Re = ; Nu = ; Pr1 =
În care: c, ρ, η, λ – sunt caracteristicile mixului de înghețată la temperatura medie, tmed I.
tmed I = = = 47,5˚C
Cunoscând că woptim = 0,2 – 0,8 m/s, se alege wam = 0,7 m/s.
Din ecuația continuității debitului, vom avea:
= m1∙ w∙S0 , (m3/s)
Se calculeaza m1 – numarul de canale pentru o singura trecere
m1 =
m1 ==0,8
Se alege valoarea m1 = 1 canal
Se recalculeaza viteza reala
wr =
wr = = 0,214 m/s
Caracteristicile termofizice ale amestecului de înghețată la temperatura sa medie din zona I si II sunt:
Re1 == 1291,35
Pr1 = = 11,03
Nu1 = 0,0645∙ (1291,35)0,78∙ (11,03)0,46∙0,95 = 37,66
α1 =
α1 = =1732,75 W/ (m2∙K)
Calcularea lui α2 (apă)
Caracteristicile termofizice pentru apa la temperatura sa medie din zona I și II sunt următoarele:
= →
= → m2 = 6 canale
Viteza de curgere a apei între plăci:
w = = 0,12 m/s.
w==0,12 m/s
Re2 = =1283,04
Nu2 = 0,0645∙ (1283,04)0,78∙ (6,94)0,46∙1,05 = 33,56
α2 =
α2 == 1837,48 W/ (m2∙K)
k1 = 738,44 W/ (m2∙K)
λOlinox = 14,7 W/ (m∙K)
AI= =1,77 m2
A I == 1,77 m2.
Zona II
Avem:
AII = ,(m2)
QtrII = Mam ∙cam∙(t2 – t3)
tmed II = = = 17˚C
QtrI = ∙4055,6 ∙(30-4)
QtrII =43,12 ∙ 103
Avem:
ΔtM = 30 – 4 = 26˚C și
Δtm = 10 – 2 = 8˚C
= = 3,25 > 2 deci, Δtmed II = rezultă Δtmed II =
Vom avea:
Δtmed II = 15,2˚C
Calcularea coeficientului global de transfer de căldură
k2 =, (W/ m2∙K)
unde: α1 – este coeficientul parțial de transfer de căldură convectiv pentru amestecul de
amestecul de înghețată, m/(m2∙K);
α2 – este coeficientul parțial de transfer de căldură convectiv pentru apa de răcire,
m/(m2∙K);
δ – grosimea plăcii, m;
λ – conductivitatea termică pentru oțel inoxidabil, W/(m∙K).
Calcularea lui α1 (mix de înghețată)
Re = ; Nu = ; Pr1 =
În care: c, ρ, η, λ – caracteristicile amestecului de înghețată la temperatura medie, tmed I.
Din ecuația continuității debitului:
= m1∙ w∙S0 , (m3/s)
Se calculează m1 – numărul de canale pentru o singură trecere
m1 =
m1==0,7
Se alege m1 = 1 canale.
Se recalculeaza viteza reală:
wr = = = 0,214 m/s
Re1 == 928,4
Pr1 = = 15,31
Nu1 = 0,0645∙ (928,4)0,78∙ (15,31)0,46∙0,95 = 33,89
α1 =
α1 ==1759,74 W/ (m2∙K)
Calculul lui α2 (apa)
Tabelul 10. Caracteristicile termofizice pentru apa la temperatura sa medie din zona I si II:
=
= m2 = 4 canale
Viteza de curgere a apei racite in canale:
w =
w= =0,17 m/s
Re2 ==1153,22
Nu2 = 0,0645∙ (1153,22)0,78∙ (9,29)0,46∙1,05 = 37,25
α2 =
α2 ==2301,78 W/ (m2∙K)
k2 = 968,87 W/ (m2∙K)
λOlinox = 14,7 W/ (m∙K)
AII= =3,07 m2
Pentru că nu s-a ținut cont de pierderile de căldură, de coeficientul de utilizare a suprafetei și de depunerile pe suprafața de schimb de căldură, se majoreaza aria suprafeței, determinată theoretic, cu 10-20%.
Vom avea:
Atunci:
AI real = 1,1∙1,77∙=1,947 m2
AII real = 1,1∙3,07 = 3,377 m2
III . Calcularea numărului de plăci pe zonă
n =
În care:
A – este suprafața plăcilor din zonă
A0 – este suprafața unei plăci.
A. Zona I
nI = = 3,894 ≈ 4 plăci
Zona II
Avem:
nII = = 6,754 ≈ 7 placi
IV Calcularea lungimii zonelor:
L = n∙δ + (n-1)∙d,
În care: δ – este grosimea plăcii = 1 mm = 1∙10-3 m;
n – este numărul de plăci;
d – este distanța dintre plăci = 3∙10-3 m.
A. Zona I
Avem: L = 4∙10-3 + (4-1)∙3∙10-3 = 0,013 m
B. Zona II
Avem: L = 7∙10-3 + (7-1)∙3∙10-3 = 0,025 m
V Calcularea lungimii răcitorului cu plăci:
Avem: Lr = Lz1 + Lz2 + 2∙Lpc + Lpi
În care: – Lr – este lungimea activă a răcitorului cu plăci
– Lz1 – lungimea primei zone de răcire
– Lz2 – lungimea celei de-a doua zone de răcire
– Lpc – lungimea plăcii de capăt
– Lpi – lungimea plăcii intermediare.
Lr = 0,013 + 0,025 + 2∙ 0,11 + 0,072
Lr = 0,33 m
Determinarea consumurilor specifice și a randamentului de fabricație:
Consumul de materii prime și auxiliare:
Confom rețetei de fabricatie stabilite la pregatirea materiilor prime și conform bilanțului de materiale avem nevoie de:
Materie primă = 1500,15 kg
Produs finit = 1500 rezultă η = 99%
Consumul de utilități:
Necesarul de abur:
Tabel.11 Necesarul de abur
Necesarul de apă:
Tabelul 12. Necesarul de apă pe operații și activități
Evaluarea necesarului de energie electrică:
Tabelul 13. Estimarea necesarului de energie electrică
4.5. Probleme de exploatare a instalației:
4.5.1.Probleme de control, reglare și automatizare
Elemente de automatizare:
Dezvoltarea automatizării moderne a dus la creșterea unor sisteme de elemente unificate de control, de comandă și reglare automată a unor procese tehnologice compexe, astfel să se poată tipiză și limita numărul tipurilor elementelor de automatizare.
Cauzele obiective care impun aplicarea automatizării în producție sunt:
obiectivitatea controlului și comenzii;
centralizarea comenzii grupelor de mașini și agregate sau a unor întregi sisteme de producție, practic fără limitatea distanței;
realizarea cu precizie a procesului de producție prescris cu indicii calitativi și cantitativi optimi;
comandă proceselor la orice viteză de desfășurare a acestora și pentru orice valoare a parametrilor procesului;
siguranță și securitatea funcționarii agregatelor;
eficientă economică ridicată legată de creșterea productivității muncii, economia de materii prime, de combustibil, de materiale și reducerea personalului de deservire.
a) Aparate folosite pentru măsurarea temperaturii
Metodele și mijloacele de măsurare a temperaturii sunt termometria de contact, termometria de radiație care au că principiu de funcționare dilatarea liberă a corpurilor cu temperatura, variația volumului fluidelor de volum constant cu temperatura, variația rezistenței electrice cu temperatura, variația radiației cu temperatura.
Termometrul de sticlă cu lichid se bazează pe fenomenul de dilatare a lichidului termometric odată cu temperature. Acesta poate fi cu imersie totală sau parțială a coloanei de lichid și sunt folosite în laborator sau în domeniul industrial.
Termometrul de sticlă este alcătuită dintr-un ansamblu de tip rezervor-tub capilar din sticlă în care se găsește un lichid, cum ar fi mercurul Hg (pentru domeniul de temperaturi -30→300˚C), sau alcool pentru domeniul de temperature (-70→+120˚C).
Termometrele manometrice funcționează având la bază variația cu temperatura a presiunii gazelor, a presiunii vaporilor sau a lichidelor menținute la volum constant.
Termometrele manometrice sunt formate dintr-un rezervor care se imersează în mediul a cărei temperatură se măsoară cu un tub flexibil pentru racordarea la distanță a unui nanometru.
b) Măsurarea debitelor
Această operație se realizează cu metode, procedee și dispozitive de măsurare a debitelor care sunt cuprinse în STAS 9280 și STAS 6823-71.
Contoarele volumetrice speciale pentru gaze sunt dispozitive care preiau volume constante dintr-un fluid, și asfel determinând pe cale directă cantitățile vehiculate și debitul. Cel mai folosit este contorul uscat cu burduf (conform STAS 6681-78), utilizat pentru măsurarea debitului de gaze naturale.
c) Măsurarea automata a volumelor și maselor
Măsurarea lichidelor și gazelor se face cu diferite contuare de cantitate sau aparate de viteză care determină cantitatea de lichid care curge prin conducte sau aparate de volum care acționează pe principiul măsurării anumitelor volume ale lichidului.
Aparatele de viteză determină, după viteză de rotație a organului de lucru, cantitatea de lichid ce curge prin conductă.
Aparatele de volum operează pe principiul măsurării anumitor volume ale lichidelor sau a gazelor. Ele sunt controlate mecanic.
Aparatele de masă se bazează pe determinare și evidența unor mase ale porțiilor de produs, aceste contuare fiind indicate pentru evidențierea cantității materialelor purverulente.
4.5.2.Amplasarea și planul general al secției de producție:
Pentru a face dimensionarea și localizarea optimă a unei fabrici cu profil de industrie alimentară se ține cont de contextul întregului domeniu a cărei producție urmează să se dezvolte.
Planul general de amplasare va reflecta cea mai economică și rațională alegere pentru amenajările tehnice ale liniei tehnologice.
Condițiile care trebuie îndeplinite la întocmirea planului general al fabricii sunt:
împărțirea în sectoare a fabricii trebuie făcută astfel încât să se utilizeze cât mai eficient;
distribuirea și amplasamentul construcțiilor și instalațiilor trebuie făcută în concordanță cu cerințele fluxului tehnologic și pentru asigurarea continuității acesteia;
clădirile auxiliare trebuie construite cât mai aproape de clădirile de baza;
la amplasarea fabricii se are în vedere că această să fie cât mai departe de întreprinderile care emană gaze, fum, de fermele de animale și păsări de la care provin dejecții animale și care pot impurifică produsele alimentare.
Pentru amplasarea unităților de industrie alimentară se va ține cont de condițiile de aprovizionare cu materii prime, de modul de livrare a produselor finite, de modalitatea de evacuare a deșeurilor rezultate prin procesare cât și de posibilitățile ulterioare de extindere.
Zona de producție cuprinde:
1. Terenul de amplasare: -acesta trebuie să îndeplinească o serie de condiții cum ar fi:
să nu fie într-o zona inundabilă, să nu fie expus pericolelor avalanșelor, surpării sau alunecării, să nu aibă emanații de substanțe toxice, inflamabile sau explozive;
să fie ferit de influență nocivitatilor produse de obiective economice învecinate;
nivelul pânzei de apă freatică să se găsească la cel puțin 3- 4 metri de suprafață solului, pentru a nu există riscul apariției apei în încăperile situate în subsol sau demisol și pentru a preîntâmpina dezvoltarea coloniilor de mucegaiuri și pulverizarea tencuielii;
nivelul apei de înfiltrație să fie la minim 1,5 m, să fie amplasat la maximum 100 m de zona de locuințe;
2. Căile de acces, împrejurimi și drumuri interioare:
trebuie să permită accesul mijloacelor auto, pentru aprovizionarea cu materii prime, livrarea produselor finite și eliminarea deșeurilor rezultate din activitatea de procesare;
toate căile de acces trebuie marcate corespunzător;
teritoriul unității trebuie inprejmuit pentru a se putea efectua un control eficient al circulației în interior și a împiedică pătrunderea animalelor vectore de microbi;
3. Încăperi de productie:
nu se admite desfasurarea proceselor tehnologice in subsol;
pentru fiecare muncitor se va prevedea o suprafata de minim 4 m2 ;
înălțimea spațiilor de productie va fi minim de 3,5 m (distanța de la paviment la plafon), iar distanta minima până la elementele proeminente ale construcțiilor, deasupra locului de muncă, va fi de 2,5 m.
Spațiile pentru depozitare:
vor fi incluse în fluxul de producție, pe trasee scurte, având legături directe cu spațiile de producție;
depozitele trebuie să asigure conservarea produselor și materiilor, precum și posibilitatea gestiunii și manipulării bunurilor;
construcțiile se vor execută din elemente prefabricate și preturnate de serie pentru depozitele răcite și condiționate, și construcții ușoare pentru diverse magazii;
depozitele nu vor avea praguri la uși.
1. Spații frigorifice:
or fi orientate către pe cât posibil spre nord- est pentru a fi ferite de însorire puternică;
2. Încăperi neracite pentru depozitarea ambalajelor sosite din rețea
3. Încăperi neracite pentru materiale de producție
4. Laborator pentru verificarea salubrității și calității produselor lactate:
trebuie ferit de surse de zgomot, trepidații și praf (șoselele de circulație, ateliere mecanice):
trebuie să aibă două uși care să se deschidă în afară, pentru a permite în caz de accident o evacuare rapidă;
înălțimea minimă a camerelor de laborator va fi de 3 m;
pentru funcționarea laboratorului sunt necesare instalații de: gaz metan, apă și canalizare, ventilație, iluminat, rețea electrică, încălzire și în anumite cazuri conducte de vid și aer comprimat.
9. Încăperi social- sanitare:
sunt formate din vestiare, spălătoare, dușuri și closete care trebuie să fie separate de încăperile de producție, pentru a evita riscul că în caz de defectare, apele să ajungă în contact direct sau indirect cu produsele alimentare;
trebuie să aibă o ventilație naturală/ mecanică eficientă pentru a permite o aerisire corespunzătoare;
vestiarele trebuie să fie de tip filtru, adică să cuprindă: încăpere pentru dezbrăcarea hainelor de stradă , încăpere cu chiuvete și dușuri, încăpere pentru îmbrăcarea hainelor de lucru;
grupurile sanitare nu vor fi amplasate deasupra spațiilor de preparare și depozitare iar distanță de amplasare va fi de maximum 125 m față de cel mai îndepărtat loc de muncă.
10. Spații auxiliare:
spații pentru prepararea soluțiilor de spălare;
spații de depozitare substanțe chimice ținute sub cheie (dezinfectante, detergenți).
La construirea încăperilor de producție trebuie să se țină cont de următoarele aspecte:
vor fi construite din materiale netoxice, care sunt rezistente la șocuri mecanice și termice, sunt impermeabile și rezistente la acizi și baze de origine animală;
materiale admise sunt betonul, dalele din gresie antiacidă, plăcile din ceramică, mozaic, toate prezentând finisaje antiderapante;
pavimentul se realizează pe straturi de hidroizolație, și trebuie să fie ușor de spălat și dezinfectat;
spațiile locurilor de muncă cu multă umiditate vor fi prevăzute cu grătare de lemn;
pereții vor fi construiți din materiale netoxice, impermeabile, rezistente și netede precum tencuieli din ciment alb, plăci din faianță albă care se aplică până la înălțimea de 2,10 m, plăci de gresie antiacidă;
pereții exteriori, în special în zonele de recepție ale materiilor prime sau pentru expediție a produselor finite, vor fi construiți astfel încât să permită o spălare ușoară;
instalațiile elctrice, aparatură, corpurile de iluminat suspendate de tavane vor fi astfel instalate ca să nu contamineze produsele comestibile existente în spațiile tehnologice;
este interzisă construirea tavanelor false, din rabiț sau cu elemente cu structură poroasă sau cu goluri;
intensitatea luminoasă, recomandată în spațiile tehnologice și în grupurile sociale, va fi de minim 220 lucsi/m, în dreptul fiecărui utilaj sau punct de lucru;
un iluminat de minim 550 lucsi va fi aplicat la următoarele puncte: sala pentru ambalare, punctele de control sanitar-veterinar, la recepția materiilor prime și la expedierea produselor finite;
să fie dimensionate și amplasate astfel încât să asigure iluminatul natural în timpul verii iar iluminarea lor să nu obosească muncitorii;
să fie folosită sticlă incoloră;
pe traseele unde se transporta produse în cărucioare, golul de trecere al căruciorului să fie de minimu 1,50 m iar ușile vor fi construite din oțel inoxidabil;
ușile instalate lângă secțiile care provoacă zgomote vor fi izolate fonic;
ușile amplasate spre exteriorul unității vor fi prevăzute cu dispozitive pentru autoinchidere și ecrane pentru protecția contra insectelor și rozătoarelor )perdele de aer, plase de sârmă), se vor închide etanș
11. Rampe pentru recepție și expediție
vor fi acoperite cu copertine ale căror margini vor depăși cu cca 50 cm pe cele ale rampei
înălțimea lor trebuie să fie corelată cu înălțimea mijloacelor de transport, în caz contrar se vor folosi planuri înclinate;
trebuie să fie marcate și iluminate corespunzător și prevăzute cu scări de acces și balustrade de protecție pentru personal.
4.5.3.Structura principalelor spații de producție și depozitare:
Instalatia de obtinere a înghețatei se amplasează pe un singur nivel, iar utilajele sunt dispuse în ordinea operațiilor tehnologice.
Suprafața totală, ST. necesară pentru instalarea liniei de fabricație tehnologică pentru obșinerea înghețatei se determină cu relația:
ST = Sd + Sa + Sc
În care:
Sd – este suprafața ocupată de dotările liniei de fabricație (m2);
Sa – este suprafața de deservire de către operator a mijloacelor de muncă;
Sc – este suprafața de circulație.
Suprafața ocupata de utilajele liniei de fabricație se determină prin însumarea suprafeței ocupate de fiecare utilaj așa cum este prezentat în tabelul următor:
Tabel 14. Estimarea suprafatei ocupată de utilaje:
Considerăm suprafața de deservire de către executant pentru fiecare utilaj, ca fiind de 3 m2. Vom avea:
Sa = 3∙ 39,43 =118,29 m2
Avem:
Sc = (Sd + Sa)∙ k
K = 0,5
Sc = (118,29 + 39,43)∙0,5 = 78,86
Deci:
ST = 39,43 + 118,29 + 78,86 = 236,58 m2
Pe lângă hala de productie, sectia va mai cuprinde: vestiare, un birou, grupuri sanitare, depozitul de produs finit și magazia de materiale.
Dimensionarea depozitului
Pentru a calcula suprafeța depozitului de produs finit, determinăm, în primul rând, cantitatea de înghețată care se realizeaza în 24 ore. Considerăm că se obține, în mod real, 9000 kg înghețată în 24 ore, iar o caserolă are greutatea de 1 kg.
Se ia în calcul producția pe 7 zile și vom avea:
P = 9000 x 7 = 63.000 kg înghețată
Aceasta cantitate de înghețată este împărțită în funcție de gramajul caserolei:
Pa = 63.000: 1kg = 63.000 caserole de înghețată.
O caserola are următoarele dimensiuni:
lungime: 20 cm
lățime: 15 cm
înălțime: 15 cm
Într-un bax se introduc 9 caserole, și astfel determinăm numărul de baxuri necesare:
qn = 9 x 1kg = 9kg/bax
63000 : 9 = 7000 baxuri de înghețată
Pe 1 m2 se depozitează 9 baxuri pe un rând, așezate în mod suprapus câte 11 rânduri pentru a se putea efectua controalele periodice.
9 x 11 = 99 baxuri/ m2.
Suprafața totală a depozitului este:
St = Su + Sc
În care: –
St – suprafața totală a depozitului
Su – suprafața utilă a depozitului
Sc – suprafața de circulație a depozitului.
Su = = 70,7 m2.
Sc = 1,6 x 18 = 28,8 m2
St = 70,7 + 28,8 = 99,5 m2.
Se adoptă pentru depozit următoarele dimensiuni:
lungime: 18 m;
lățime: 6 m;
înălțime: 4,5 m.
4.5.4. Norme de securitatea muncii, igienă, prevenirea accidentelor, incendiilor, exploziilor etc
A). Norme de protectia muncii
Măsuri generale:
În intepriderile de industrializare a laptelui se interzice:
folosirea de piese, scule, dispozitive, A.M.C.-uri, deteriorate sau în pericol iminent de deteriorare;
stropirea sau spălarea pompelor sau a tubulaturilor și conductorilor electrici cu apă, existând pericol de electrocutare;
intervenția la piesele sau subansambluirle mașinilor sau gresarea acestora în timpul funcționarii;
executarea de improvizații la instalațiile electrice, mașini, dispoztive și aparate de măsură și control,
folosirea pieselor aflate sub tensiune fără că acestea să fie protejate împotriva atingerii directe (cu capace, aparatură, îngrădiri, etc.);
punerea în funcțiune a mașinilor și instalațiilor fără verificarea periodică a legăturii și funcționarii corespunzătoare a tuturor AMC-urilor din dotare conform caartii tehnice;
folosirea de conducte de abur și apă caldă neizolate termic pentru a preveni pierderile de căldură și accidentele de natură tehnică;
exploatarea mașinilor, instalațiilor, utilajelor, fără cunoașterea perfectă a instrucțiunilor de exploatare care trebuiea afișate la fiecare loc de muncă;
prezentarea la locul de muncă a personalului muncitor și tehnic, care nu poartă echipamentul sanitar și de protecție conform normativelor în vigoare;
menținerea în funcțiune a pompelor, separatoarelor, altor utilaje, a instalațiilor la care se constată zgomote suspecte;
folosirea în activitatea de spălare și curățire interioară a tancurilor de depozitare, vanelor și cazanelor, a echipamentului care folosește în alte sectoare de activitate;
instalarea și înlăturarea apărătoarelor de protecție în timpul funcționarii;
folosirea de flanse de îmbinare a conductelor care transporta abur, apă fierbinte și agenți frigorifici fără că acestea să fie prevăzute cu mansoane;
folosirea de platforme și scări care nu sunt confecționate din tablă striată și prevăzute cu rame de metal;
folosirea conductelor care transporta apă rece, caldă, abur, amoniac etc., care nu sunt vopsite în culorile convenționale fundamentale (conform STAS 858970);
amplasarea la distanțe mari a sistemelor de pornire și oprire a electromotparelor, utilajelor și instalațiilor;
păstrarea în secțiile de producție de obiecte, ambalaje, piese, care sunt străine de acestea.
B). Măsuri specifice de protecția muncii
Măsuri specifice în sectorul de pasteurizare
La pasteurizatorul cu plăci se interzice:
montarea conductelor de legătură la mai mult de două nivele și fără suporturi fixe care să le asigure stabilitatea;
punerea în funcțiune a instalației fără a se face proba de etanșare a plăcilor și conductelor de legătură cu apă rece;
folosirea instalației mai mult de 4 ore, fără efectuarea spălării cu apă și soluții chimice conform normativelor în vigoare.
Măsuri specifice la instalațiile de ambalare
La tancurile de depozitare se interzice:
curățirea tancului fără deconectarea vizibilă de la rețeaua electrică a motorului electric a agitatorului și avertizarea cu plăcută „Nu porniți se lucrează în interiorul tancului”;
folosirea agitatoarelor defecte.
La liniile pentru umplerea ambalajelor se interzice:
folosirea de personal care nu cunoaște modul de acționare a dispozitivelor și principiul de funcționare;
depășirea regimului de lucru a mașinii stabilit de firma constructoare.
La benzile transportoare pentru ambalaje se interzice:
folosirea benzilor murdare sau nedegresate zilnic înainte de punerea în funcțiune, precum și a celor care nu sunt protejate cu apărători de protecție pe toată lungimea lor;
staționarea personalului pe transportor aqtunci când instalația nu este în funcțiune.
Măsuri specifice la operatiunile de depozitate si transport
Se interzice:
lipsa instrucțiunilor specifice care trebuie afișate la fiecare loc de muncă;
folosirea de personal neinstruit și fără echipament corespunzător;
distanță mai mică de 1 m intredoua utilaje de transport ce se încarcă sau se descarcă cu produse finite;
circulația în întreprinderi cu o viteză mai mare de 5 km/h.
La depozitarea produselor finite se interzice:
stivuirea produselor finite fără a ține seama de formă geometrică și de rezistență ambalajului, de greutatea produsului, înălțimea nedepășind de 1,5 ori latura mică a bazei;
depozitarea produselor sub tablourile elctrice și sub automatele de pornire, în dreptul ușilor de acces;
depozitarea și așezarea manuală a materialelor ambalate peste 3 m înălțime;
că lățimea între stive să fie mai mică de 1,5 m;
atingerea instalațiilor de iluminat în timpul depozitării.
La depozitarea materialelor se interzice:
stivuirea materialelor cu ambalaj deteriorat;
depozitarea de materiale pe rafturi care nu au eticheta cu precizarea sarcinii maxime admise;
formarea de stive cu ambalaje cu conținuturi diferite sau de dimensiuni diferite;
depozitarea echipamentului de protecție și lucru în contact cu vaporii de substanțe nocive, umezeală, rugină, etc.
La depozitarea și manipularea materialelor inflamabile, expozive și toxice se interzice:
manipularea acestor materiale în alte locuri decât cele special destinate, marcate pe o rază de 100 m cu indicatoare de securitate;
servirea mesei și fumatul în aceste locuri;
spălarea echipamentuluii de lucru, a pieselor, a locului de muncă cu substanțe ușor inflamabile;
depozitarea materialelor respective în secțiile de lucru;
comunicarea depozitelor pentru substanțe cu încăperile de lucru, fără uși metalice ce se deschid la exterior inscripționate ” Pericol de foc”;
blocarea cailor de acces;
transportul materialelor inflamabile în autovehicule nedotate cu echipament de stingere a incendiilor;
folosirea de recipiente cu substanțe lichide sau gazoase sub presiune fără capace de protecție la ventile;
transportarea recipientelor sub presiune cu alte gaze comprimate, grăsimi, materiale inflamabile fără inele de cauciuc, nevopsite în culoarea convențională sau murdare de ulei;
depozitarea recipientelor de oxigen inlocuri improvizate, împreună cu uleiuri sau grăsimi;
depozitarea substanțelor inflamabile, explozibile în încăperi ce nu sunt prevăzute cu instalații electrice antiexplozive, iar întrerupătoarele sunt amplasate greșit în interiorul depozitului.
C) Măsurile de igienă respectate la fabricarea înghețatei
În proiectarea unei fabrici de industrie alimentară se impune a se ține seama de legislația sanitară, de o serie de cerințe igienico-sanitare, care se referă la terenul destinat întreprinderii, la amenajarea clădirilor în teren, la aprovizionarea cu apă, cu energie electrică, la încălzire, iluminare, ventilație, etc.
La amplasarea fabricii este de preferat colaborarea cu alte întreprinderi, pentru a realiza exploatarea în comun a surselor de rețele energetice, alimentare cu apă, canalizare, drumuri de acces și dotări social-culturale. Terenul pentru amplasare trebuie situat departe de zonele intens locuite pentru a proteja populația de eventualele noxe.
În incinta unităților trebuie amenajate grupuri sanitare cu puncte de spălare, iar în curte apă potabilă pentru personalul auxiliar (șoferi, manipulanți) care nu are acces în secțiile de producție.
La proiectarea sălilor de producție trebuie avut în vedere realizarea fluxului tehnologic asfel încât să se evite contaminările încrucișate produse de contactul materiilor prime cu produsele finite, de ambalajele murdare cu cele curate.
Igiena încăperilor social-sanitare
Se referă la vestiare cu spălătoare cu dușuri, grupuri sanitare. Vestiarele vor fi de tip filtru sanitar, separate pe sexe și dimensionate la numărul cel mai mare de muncitori existent în schimbul respectiv. Nu se amplasează deasupra spațiilor de producție sau a depozitelor de produse finite. Vestiarele vor fi amenajate separat pentru bărbați și femei, fără a comunica între ele și vor cuprinde spații pentru haine de oraș, spații cu chiuvete și dușuri și spații pentru echipamentul de lucru; grupurile sanitare se amplasează la o distanță maximă de 75 m de cel mai îndepărtat loc de muncă.
Încăperile social- sanitare vor fi deservite de personalul special instruit ce nu participa la igienizarea secțiilor de producție. Se interzice intrarea în grupurile sanitare cu echipament sanitar de producție.
Igiena echipamentului de producție
În ceea ce privește echipamentul de producție se procedează după cum urmează:
Conducte:
– se trece apă caldă prin conducte timp de 3-5 minute pentru a se îndepărta restul de mix;
– se demontează conductele și se înmoaie în soluție de spălare conținând carbonat de sodiu 1,5%;
– se curată interiorul conductelor cu perii da sârmă cu coadă iar exteriorul cu perii de nylon;
– se clătesc conductele cu apă caldă până la completă îndepărtare a urmelor de alcalii;
– se dezinfectează cu apă la 83-90˚C timp de 3 minute;
– se așează conductele pe rastele în poziție înclinată pentru scurgere;
– se montează conductele și se dezinfectează în final cu apă fierbinte timp de 3 minute.
Vane, bidoane:
– se spală interiorul cu o soluție alcalină de carbonat de sodiu 1-1,5%, utilizând dispozitive mecanice cu jet sau perii speciale cu coadă;
– clătirea cu apă caldă 45˚C pentru îndepărtarea urmelor de soluție alcalină;
– dezinfectarea cu soluție conținând 250 mg/l clor activ;
– clătirea din abundență cu apă rece.
Pasteurizatoare și omogenizatoare :
– clătire cu apă timp de 10 minute;
– spălare cu soluție alcalină 1,2% la 80˚C timp de 30 minute (în circuit închis);
– evacuarea soluției alcaline și clătire cu apă în circuit închis timp de 15 minute;
– spălare cu soluție acidă 0,7% la 70˚C timp de 20 minute;
– spălare cu apă caldă 90˚C pentru sterilizare, timp de 10 minute prin recirculare;
– spălare cu apă rece.
Freezer :
– clătire cu apă caldă la 50˚C;
– spălare cu soluție de carbonat de sodiu 1,5% la 50˚C;
– dezinfecție cu o soluție cu 200 mg clor activ.
Igienizarea spațiilor de producție și depozitare
Igienizarea se face prin curățire, spălare și dezinfecție. Operațiile de igienizare cuprind următoarele etape:
îndepărtarea mecanică a resturilor solide și încărcarea lor în recipiente pentru reziduuri care, zilnic, se curăță cu apă caldă cu carbonat de sodiu și se dezinfectează cu o soluție clorigenă (concentrație de 5-10% clorură de var)
spălarea pardoselii cu apă caldă la 45˚C cu adaos de 1-2% sodă calcinată sau 1% detergenți prin frecare cu perii cu coadă;
clătire cu apă rece
dezinfecție cu soluție de cloramină activată cu clorură de amoniu 1:1 (soluție 1,5%) și cu o soluție de hipoclorit de sodiu, soluție 2,5%.
Igiena personalului
Starea de sănătate și comportamentul igienic al presoanelor care lucrează în domeniul fabricării înghețatei sunt factori importanți în obținerea unor produse de calitate, fără efecte nocive asupra consumatorilor. Din această cauza se impune respectarea unor cerințe cu privire la controlul medical la angajare și periodic, igienă corporală și a echipamentului de protecție precum și însușirea de către angajați a unor cunoștințe și deprinderi igienice. Aceste norme sunt reglementate prin legislația sanitară în vigoare.
Orice persoană care urmează a fi angajată într-o secție de înghețată trebuie supusă în prealabil unui riguros examen medical, ce constă din:
examinarea clinică completă;examen radiologic pulmonar;
examen venerian și serologic;
examen coprobacteriologic, pentru depistarea stării de purtător al agenților patogeni Schigella și Salmonella;
examen parazitologic, pentru punerea în evidență a bolilor parazitare.
După angajare, personalul este obligat să se supună examenului medical periodic.
Obligațiile zilnice ale personalului care lucrează în secțiile de înghețată sunt următoarele:
predarea echipamentului de stradă la vestiarul tip filtru;
trecerea la baie și spălarea în special a unghiilor și mâinilor cu periuțe, urmată de o dezinfecție cu soluție clorinată 0,01%;
îmbrăcarea echipamentului de protecție format din: pantalon, jachetă, halat, bonetă sau basma (femei), cizme de cauciuc. Echipamentul de protecție (cu excepția cizmelor) se va schimbă zilnic.
Personalul mai are următoarele obligații:
de a folosi echipamentul de protecție numai în spațiile de producție. Nu se intră cu acest echipament în WC;
să păstreze echipamentul numai în vestiarele special amenajate și de a nu-l transmite de la un muncitor la altul;
să nu între în activitate dacă are răni sau plăgi infectate. Cele nepurulente se vor acoperi cu pansament impermeabil;
după folosirea WC-ului este obligatorie spălarea pe mâini cu apă, săpun și dezinfectant. Uscarea mâinilor se face cu aerotermă electrică;
să poarte mănuși de tifon sterilizate prin fierbere după fiecare utilizare;
să nu consume alimente în spațiile tehnologice (producție și depozitare).
În secțiile de înghețată se vor lua măsuri de dezinsecție și deratizare.
Dezinsecția se realizează prin pulverizarea substanțelor respective la locurile de depozitare a gunoaielor, lăzi de gunoi, WC, vestiare, pereți exteriori. În spațiile tehnologice nu se stropește cu soluție de dezinfecție.
Deratizarea se face periodic și atunci când este necesar.
D) Normele de prevenire si stingere a incendiilor
Aceste norme prevăd în principal următoarele indicații:
clădirile de producție sunt prevăzute cu hidranți de incendiu, interiori și exteriori, și au în dotare materialele și mijloacele de prevenire a incendiilor;
întreprinderea va dispune de o instalație de apă specială pentru stingerea incendiilor, separată de cea potabilă și industrială și va avea în permanență o rezervă suficientă pentru cazurile de întrerupere a alimetarii cu apă;
curtea întreprinderii va fi nivelată și împărțită în mod corespunzător, pentru a asigura un acces ușor la clădiri și a interveni rapid în caz de incendiu, în mijloacele de prevenire și stingere;
personalul muncitor folosit la prevenire și stingerea incendiilor trebuie să cunoască și să aplice întocmai normele, să întrețină în stare perfectă de funcționare toate mijloacele de stingere, să mențină libere, curate și în bună stare căile de acces, culoarele, clădirile și să intervină imediat și eficient la stingerea eventualelor incendii.
Ansamblul măsurilor ce se prevăd pentru asigurarea protecției muncii se referă atât la perioada de montaj cât și la cea de exploatare a obiectivului, având că scop asigurarea celor mai bune condiții de muncă, prevenirea accidentelor.
Toate locurile de muncă periculoase vor fi avertizate cât mai sugestiv prin panouri sau afișe care să atragă atenția asupraeventualelor pericole.
Se va informa întreg personalul fabricii legislația privind P.S.I cu următoarele acte normative:
decret nr. 232/1974
decret nr. 290/1977
decret nr. 400/1981
norme generale P.S.I
norme de dotare pentru prevenirea incendiilor.
Încadrarea încăperilor din punct de vedere al pericolului de incendiu, al numărului de salariați cât și sarcina de încăperi este obligatorie.
Analiza tehnico-economică a procesului tehnologic
Are drept scop calcularea costurilor de producție și a indicatorilor de eficiență economică:
STABILIREA NECESARULUI DE INVESTIȚIE:
Estimarea valorii terenurilor, clădirii, amenajărilor și obiectelor de inventor
Pentru a stabili valorea cladirii se tine cont de toate birourile, laboratoarele, holurile, camerele pentru fiecare operatie din fluxul tehnologic și vestiarele ți grupurile sanitare. Astfel valoarea cladirii este calculată în Tabelul 15:
Tabel 15. Calcularea valoarii clădirii
Tabel. 16. Determinarea valorii terenurilor, a clădirilor și a amenajărilor:
Tabel. 17. Determinarea valorii mobilierului și a obiectelor de inventor:
Stabilirea cheltuielilor cu utilajele
Tabel.18 Lista cu utilaje ce necesita montaj
Tabel 19. Lista cu utilaje ce nu necesită montaj
Tabel 20. Determinarea valorii totale a utilajelor
Calcularea fondului de investiție:
Tabel.21 Fondul de investitii
Planul forței de muncă
Fabrica lucreaza în regim sezonier, 6 luni pe an, începând cu luna aprilie și până în septembrie.
Tabel.22 Estimarea planului forței de muncă
Productia totală pe sezon:
Tabel 23. Estimarea productiei totale pe sezon:
Estimarea necesarului de personal:
Tabel 24. Estimarea necesarului de personal:
Estimarea fondului de salarizare:
Tabel 25. Estimarea fondului de salarizare al personalului
Estimarea planului de aprovizionare:
Tabel 26. Estimarea aprovizionării cu materie prima
Tabel 27. Estimarea aprovizionării cu materii auxiliare
Tabel 28. Estimarea aprovizionării cu alte materiale
Tabel 28. Estimarea aprovizionării cu materiale de întreținere, reparații și piese de schimb
Tabel 29. Alte investitii
Estimarea cheltuielilor de regie
Cheltuieli generale ale sectiei
Cheltuielile cu amortizarea:
cota anuală de amortizare: 3,94%
531.074 x 0,0394 = 20924,31 RON/an
Cheltuielile cu reparațiile:
cota de reparații: 45% din valoarea amortizărilor
20924,31 x 0,45 = 9415,94 RON/an
Cheltuieli pentru energia electrică:
necesarul de energie electrică pentru scopuri motrice:
Ntm = == 20320 kW/h
Tf = 1016 h/an
mc = 0,7 kW/h
Ks = 0,7
η = 95 – 98%
kp = 2 – 5%
În care:
Nm – numarul de motoare ce utilizeaza energia electrica
Tf – timp de functionare a motoarelor respective (1016 h/an)
mc – norma de consum de energie electrica pe ora (0,7 kW/h)
Ks – coeficient de simultaneitate (0,7)
η – randamentul motorului (95 – 98%)
kp – coeficientul ce reflecta pierderile de enrgie (2 – 5%).
Se calculează necesarul de energie electrică pentru iluminat:
Nil = Pi∙Ti∙Ks∙(1+ )
Pi = ∑Nc∙Pic
În care: –
Pi – puterea instalata a corpului de iluminat
Ti – timpul de iluminat a corpului (ore/trimestru)
P – pierderi de energie (5%)
Nc – numar corpuri de iluminat
Pic – puterea instalata a unui corp de iluminat.
Deci:
Pi = 8∙20 + 3∙40 + 8∙40 + 4∙75 + 2∙100 = 1100 W
Nil = 1100∙(5∙64 + 4∙62 +5∙67 + 6∙62) ∙0,8∙(1 +0,05) = 1178,1 kW
Nt = Ntm + Nil = 20320 + 1178,1 = 21498,1 kW/an = 113 kW/zi
Cheltuielile pentru energia electrică sunt: 113∙0,45 = 50,85 RON/zi.
50,85 ∙183 = 9305,55 RON/an.
D. Cheltuieli pentru utilitati:
apa: 63 m3/zi
1 m3 apa..2 RON
63 m3 apa..x RON
x = 126 RON/zi
1 zi..63 m3 apa
183 zile
y = 183∙63 = 11529 m3/an
11529∙2,0 =23058 RON/an
necesar de abur: 490 kg/zi
0,490∙183 = 89,67 t/an
1 m3 gaz = 1,2 RON
89,67∙32,4∙2,5∙1,2 = 8618,77 RON
alte utilitati pentru igienizarea utilajelor: 850 RON/ an.
Total utilitati: 850 + 5514,15 +9305,55 + 11529 =27198,7 RON
E. Cheltuieli de amortizare:
Tabel 30. Estimarea cheltuielilor de amortizare a mijloacelor fixe
F. Materiale pentru curatenie și întreținerea clădirii: 4000 RON
Cheltuieli generale pe sectie:
Tabel 31. Calcularea prețului de producție/lună pentru 9 t produs/zi
Înghețată este ambalata in caserole de 1 kg, iar costul unei caserole este:
1615240: (22∙ 9000) = 8,15 RON.
Pentru desfacere fabrica percepe un adaos comercial de 25%, ceea ce inseamna ca pretul produsului fara T.V.A la livrare este 10,18 RON.
Pretul de livrare cu T.V.A (24%) este 12,62 RON
Profitul net pe unitatea de produs este de 2,44 RON .
Profitul brut anual este:
Pb = Pp∙9.000∙183 = 2,44∙9.000∙183 = 4018680 RON
BIBLIOGRAFIE:
Banu Ct.și colaboratorii (Butu N., Sahleanu V., Răsmeriță D., Stoicescu A, Hopulele T.), – Biotehnologii în industria alimentară, Ed. Tehnică, București, 2000
Banu C. ș. a., Manualul Inginerului de industrie alimentară, vol. II, Editura tehnică, București, 2002
Banu C. ș. a.-“Totul despre înghețată”, EdituraTehnică, București, 2000
Banu Ct., Banu C, Toader R., Toader, D., – Tehnologia laptelui și produselor lactate – partea I, Ed. U.A.V. 1996
Chintescu, G, Ștefan, G. Îndrumător pentru tehnologia produselor lactate, Editura Tehnică, București, 1982
Ciurea Mihaela, – Curs de lapte, note de curs, 2004
V. Dan, Microbiologia alimentelor, Editura Alma, Galați, 2001
Druga Mihai – Controlul calității laptelui și produselor lactate, Ed. Mirton, Timișoara, 1999
Iliescu L.- Procese și utilaje în industria alimentară; Editura Didactică și Pedagogică, București, 1973
Nichita, L. Ion, D. Pregătire de bază în industria alimentară, -instruire tehnologică și de laborator, Editura Oscar Print, București, 2001
N. Onița, E. Ivan, – Memorator pentru calcule în industria alimentară, Ed. Mirton, Timișoara, 2000
Rasenescu I. – Operații și utilaje în industria alimentară, Ed. Tehnică, București 1985
G. Scorțescu, G. Chințescu, R. Bohățiel – Tehnologia laptelui și a produselor lactate, vol I, Ed. Tehnică, București, 1967
Stoica Felicia – Tehnologii generale în industria alimentară fermentativă. Editura Sitech, Craiova, 2007
http://www.rasfoiesc.com/inginerie/tehnica-mecanica/PROIECT-Sa-se-proiecteze-o-sec28.php
www.tvet.ro/Anexe/4.Anexe/Aux…/Fabricarea%20inghetatei.doc
http://www.rasfoiesc.com/inginerie/tehnica-mecanica/PROIECT-Sa-se-proiecteze-o-sec28.php
Copyright Notice
© Licențiada.org respectă drepturile de proprietate intelectuală și așteaptă ca toți utilizatorii să facă același lucru. Dacă consideri că un conținut de pe site încalcă drepturile tale de autor, te rugăm să trimiți o notificare DMCA.
Acest articol: Tehnologia de Obtinere a Inghetatei cu Fructe de Padure (ID: 124452)
Dacă considerați că acest conținut vă încalcă drepturile de autor, vă rugăm să depuneți o cerere pe pagina noastră Copyright Takedown.