Calitatea Apei In Industria Alimentara

CUPRINS

Introducere

PARTEA I – STUDIU BIBLIOGRAFIC

CAPITOLUL 1 – CALITATEA APEI ÎN INDUSTRIA ALIMENTARĂ

II.1 Rolul și importanța apei în industria alimentară

II.2 Indicatori de apreciere a poluării apelor

CAPITOLUL II – CONTAMINANȚI CHIMICI ÎN APELE DIN INDUSTRIA ALIMENTARĂ

II.1. Ape uzate din industria alimentară

II.2 Tipuri de contaminanți chimici anorganici ȋn aapele uzate din industria alimentară: nitriți, nitrați, metale grele.

CAPITOLUL III – METODE ANALITICE UTILIZATE PENTRU DETERMINAREA UNOR PARAMETRII AI APELOR

VI.1 Metode chimice de analiză

III.2 Metode analitice instrumentale

PARTEA A II-A – EXPERIMENTALĂ

CAPITOLUL IV – SCOPUL LUCRĂRII

CAPITOLUL V – MATERIAL TESTAT

CAPITOLUL VI – METODE UTILIZATE ÎN DETERMINĂRI

VI.1 Metode pentru determinarea unor caracteristici ale apei potabile

VI.1.1 Determinarea pH-ului

VI.1.2 Determinarea clorurilor

VI.1.2 Determinarea durității

VI.1.3 Determinarea unor anioni cu potențial toxic

VI.1.4 Determinarea unor metale toxice (Cd) și a unor biometale cu potențial toxic (Cu, Zn

VI.2 Metode pentru determinarea unor parametri ai apelor uzate

VI.2.1 Determinarea oxigenului dizolvat în apă

VI.2.1 Determinarea consumului biochimic de oxigen din apă (CBO5)

VI.2.3 Determinarea consumului chimic de oxigen (substanțe oxidabile din apă)

CAPITOLUL VII – REZULTATE OBȚINUTE LA DETERMINĂRILE PRACTICE

VII.1 Rezultatele determinării unor parametri indicatori

VII.2 Rezultatele determinării unor parametri chimici

VII.3 Rezultatele determinării unor parametri indicatori pentru poluare

CAPITOLUL VIII – CONCLUZII

BIBLIOGRAFIE

Introducere

Cel mai important factor primordial pentru existența și evoluția materiei vii, sub toate formele sale, și o componentă valoroasă pentru activitățile umane, fără de care nu se poate trăi și fără de care nu se poate concepe dezvoltarea economică și socială este și va rămane apa.

Majoritatea activităților comerciale, industriale, din agricultură, zootehnie sau transport, utilizează apă de diferite calități, în anumite cantități ce depind de gradul de dezvoltare națională și regională. Chiar dacă pe suprafața globului apa este substanța cea mai răspandită, cantitatea de apă care poate fi, cu ușurință, utilizată de către oameni este relativ mică, prezentând o mulțime de particularități în ceea ce privește accesul și modul de utilizare a apei.

Aproximativ 1 miliard de oameni nu au acces la apă de calitate corespunzătoare, iar 2 miliarde de oameni nu beneficiază de condiții sanitare acceptabile. Din fericire România beneficiază de resurse de apă de bună calitate ceea ce reprezintă un mare avantaj pentru viața oamenilor și conferă condițiile necesare obținerii unor produse corespunzătoare de către specialiștii din industria alimentară.

PARTEA I – STUDIU BIBLIOGRAFIC

CAPITOLUL 1

CALITATEA APEI ÎN INDUSTRIA ALIMENTARĂ

II.1 Rolul și importanța apei în industria alimentară

Relația oamenilor cu apa nu este o relație doar de natură bio-fizică ci și o relație culturală, economică și socială. Apa reprezintă component fundamental materiei vii, reprezintă în medie 80 %.Apa este o componentă foarte valoroasă pentru activitățile umane, contribuind la dezvoltarea societății. Apa reprezintă în organismul animalelor superioare procentul de 60-70 %, la microorganism 50%, în alimentele : carne 65%, mere 85%, lapte 90 %, roșii 95%.(Teodosiu, C. 2001).

În industria alimentară se folosește numai, apa potabilă așa cum este ea definită de Legea calității apei potabile nr. 458/2002 modificată și completată cu Legea 311/2004. Apa potabilă este utilizată în domeniile de igienizare a materiilor prime, a utilajelor și posturilor de lucru, precum și apa de transport și cea tehnologică și în final cu apa ca și agent termic.Ca și agent termic, se poate utiliza ca și apă de foraj, dar duritatea să corespundă.. Pentru a fi potabilă, apa din diferite surse (lacuri, râuri, drenuri, pânza freatică) trebuie purificată.(Chiș, A. 2009). Nici un sector al industriei alimentare nu funcționează fără implicarea apei, indiferent că este vorba de produse neprelucrate, semiprelucrate sau finite. În industria alimentară apa îndeplinește roluri multiple, dintre care putem aminti:

factor tehnologic care contribuie la extragerea gravimetrică și prin dizolvare a componentelor și la curățarea (spălarea) materiilor, semifrabicatelor și produselor; în același timp servește și pentru spălarea mijloacelor de fabricație și a personalului;

vector de transportare a materiilor, materialelor, semifabricatelor produselor într-o serie de procese de fabricație (Teodorescu și Radu, 1980)

materii prime în unele ramuri (fabricarea compoturilor, a băuturilor răcoritoare);

auxiliar indinspensabil în cele mai multe procese de fabricație;

sectoare auxiliare (întreținere, apă necesară la băut, nevoi igienico-sanitare ale muncitorilor, anexe sociale, combaterea incendiilor);

înmagazinarea și transportarea căldurii (aburi, apă fierbinte) și a frigului (gheață);

purtător de energie, atât în hidroenergetică, cât și în termoenergetică în sistemele de termoficare;

În prezent, calitatea apei necesare pentru o anumită utilizare este factorul care decide :

– alimentarea cu apă;

– realizarea indicatorilor de calitate, fiind necesară tehnologia de tratare;

Calitatea sursei, cât și a apei tratate, se valorează în baza unor standarde naționale, elaborate după directivele Organizației Mondiale a Sănătății (WHO- World Health Organization ) prin care se determină indicatorii de calitate specifici. Normele internaționale cunosc o modificare continuă, funcție de gradul de dotare tehnică a instalațiilor de tratare, de specificul dezvoltării zonelor cât și a populației de pe glob.

În funcție de modul de utilizare și complexitatea schemei tehnologice de tratare, stațiile pot produce :

– apă potabilă;

– apă industrială de diferite categorii;

– apă pentru complexe zootehnice;

– apă pentru irigații;

Apa pentru consumul uman trebuie să aibă anumite calității, legate de cerințele consumatorului ( să corespundă din punct de vedere sanitar ), cât și a furnizorului de apă :

– să fie lipsită de agenți patogeni sau de alte microorganisme și de riscul de contaminare;

– să fie fără culoare, insipidă, și inodoră;

– să prezinte ,,atractivitate’’ pentru băut;

– suprascăderea concentrațiilor indezirabili sau toxici;

– să nu existe depozite de depuneri ( carbonați, solide) sau pete ( compuși cu fier ) ;

În ceea ce privește furnizorul de apă, acesta nu trebuie să producă deteriorări calitative ale conductelor în timpul transportului, să poată fi transportată ușor. ( Teodosiu, C. 2001 ). În general, apa potabilă se caracterizează prin anumiți indicatori :

Proprietăți senzoriale :

mirosul, datorat substanțelor organice care se găsesc sub acțiunea microorganismelor vii;

gustul, datorat substanțelor minerale dizolvate, care poate fi : sărat, amar, dulceag, acidulat, acru;

Proprietăți fizice :

culoarea, datorată substanțelor dizolvate sau aflate în stare coloidală;

turbiditatea, datorată suspensiilor minerale sau organice din apă;

– temperatura, dependentă de anotimp și de sursa de ape reziduale;

– conductivitatea electrică, dependentă de concentrația ionilor și de natură;

– radioactivitatea, proprietatea apei de a emite radiații permanente α, β sau ϒ;

Proprietățile chimice :

– reacția pH, ce poate fi acidă sau bazică;

duritatea, datorată sărurilor de calciu și magneziu aflate în soluție;

conținutul de substanțe organice;

conținutul de oxigen dizolvat;

conținutul de fier sub formă de compuși, mai des întalnit în apele subterane;

conținutul de mangan, ca element însoțitor al fierului în apele subterane;

conținutul de calciu sub formă de bicarbonați sau cloruri, care determină duritatea apei;

conținutul de magneziu sub formă de compuși, determinând duritatea apei;

conținutul de amoniac, care scoate în evidență contaminarea apelor potabile;

conținutul de clor sub formă de cloruri de natură minerală;

conținutul de cupru, plumb, zinc, sub formă de oxizi;

conținutul de dioxid de carbon liber, semilegat sau în compuși de tipul carbonaților;

conținutul de hidrogen sulfurat ca produs de descompunere al materiei organice;

Proprietățile bacteriologice :

bacterii organotrofe, ce indică o contaminare cu dejecții animale;

bacterii coliforme, ce indică o contaminare cu apă din rețeaua de canalizare;

bacterii patogene, ce produc îmbolnavirea organismelor;

Proprietățile biologice :

numărul de organisme care se văd cu ochiul liber, absent;

numărul maxim de microorganisme la 1 litru de apă; ( Banu, C. 2002 )

II.2 Indicatori de apreciere a poluării apelor

Poluarea apei este fenomenul prin care apa își modifică calitatea însușirilor naturale. Poluarea se datorează unor elemente străine sau proprii apei pătrunse în concentrație mai mare decât cea normală, astfel încât au loc modificări organoleptice, fizice, chimice sau biologice. Prin executarea unor examene specifice de laborator, aceste modificări sunt sesizabile în mod direct. În caz concret, apa devine improprie pentru consumul uman și nu se poate utiliza în industria alimentară datorită procesului de poluare.(Chiș, A. 2009 ). În figura I.1 sunt prezentate ȋn mod succint sursele de poluare ale apei.

Fig. I.1 – Surse de poluare a apelor

http://pubs.usgs.gov/of/1998/of98-805/lessons/chpt5/

Apele reziduale au surse diverse de poluare, acestea având proveniența anorganică sau organică. Nisipul, particulele de pământ, sărurile minerale, acizii și bazele dizolvate au cel mai mare efect dintre poluanții minerali. Poluarea cu substanțe organice organică se datorează unor resturi vegetale sau animale, cel mai adesea vegetale și constau ȋn resturi de fructe sau legume, dar și hârtie sau uleiuri vegetale, al căror element de bază fiind carbonul.

Poluarea de origine animală este dată de resturi de țesuturi animale, acizi organici, excremente al căror element fiind azotul.In general, poluarea microbiologică este produsă de microorganisme vii cum sunt drojdiile, mucegaiurile, diferite bacterii provenite din microflora epifită a materiilor vii, fie microflora rezultată de materiile de dejecție ale organismelor vii. ( Banu, C. 2002 ).

Indicatorii chimici de poluare ai apelor provenite din industria alimentară sunt:

1.Valoarea pH – pH este un parametru care duce la caracterul acido-bazic al soluțiilor apoase, pe baza concentrației ionilor de hidrogen.Valoarea pH-ului pentru apele naturale este cuprinsă între 6,5 și 8,5.Daorită anumitor procese tehnologice specifice industriei alimentare, valoarea pH-ului se poate modifica, în special spre domeniul acid.În epurarea și autoepurarea apelor valoarea pH-ului are o deosebită importanță deoarece oferă o bună desfășurare reacțiilor chimice și activității microorganismelor.

2. Materialele solide care se găsesc în suspensie și care se pot separa prin decantare se numesc suspensii solide filtrabile. Materialele dizolvate se determină la fel ca și reziduu fix și calcinabil. Cantitatea de reziduuri din apele naturale depinde de rocile cu, care apa intră în contact. Prelucrarea materiilor prime de origine vegetală în industria alimentară, reziduurile din apele uzate depind de tipul de materie primă prelucrată cât și de starea în care se prezintă acestea la prelucrare.

3.Cantitatea de oxigen care lipsește din apă pentru a atinge valoarea de saturație, valoare ce depinde de temperatura apei este deficitul de oxigen. Dacă deficitul este mai mare și apa este mai impurificată cu materiale organice consumatoare de oxigen.

4. Consumul biochimic de oxigen, este cantitatea de oxigen in mg/l, necesară oxidării substanțelor organice din ape, la 20 ᴼϹ timp de 5 zile cu ajutorul microorganismelor.

5. Consumul chimic de oxigen

Acest indicator se referă la cantitatea de oxigen necesară oxidării substanțelor organice din apă în anumite condiții.Se utilizează două tipuri de parametri în funcție de cantitatea de substaduce la caracterul acido-bazic al soluțiilor apoase, pe baza concentrației ionilor de hidrogen.Valoarea pH-ului pentru apele naturale este cuprinsă între 6,5 și 8,5.Daorită anumitor procese tehnologice specifice industriei alimentare, valoarea pH-ului se poate modifica, în special spre domeniul acid.În epurarea și autoepurarea apelor valoarea pH-ului are o deosebită importanță deoarece oferă o bună desfășurare reacțiilor chimice și activității microorganismelor.

2. Materialele solide care se găsesc în suspensie și care se pot separa prin decantare se numesc suspensii solide filtrabile. Materialele dizolvate se determină la fel ca și reziduu fix și calcinabil. Cantitatea de reziduuri din apele naturale depinde de rocile cu, care apa intră în contact. Prelucrarea materiilor prime de origine vegetală în industria alimentară, reziduurile din apele uzate depind de tipul de materie primă prelucrată cât și de starea în care se prezintă acestea la prelucrare.

3.Cantitatea de oxigen care lipsește din apă pentru a atinge valoarea de saturație, valoare ce depinde de temperatura apei este deficitul de oxigen. Dacă deficitul este mai mare și apa este mai impurificată cu materiale organice consumatoare de oxigen.

4. Consumul biochimic de oxigen, este cantitatea de oxigen in mg/l, necesară oxidării substanțelor organice din ape, la 20 ᴼϹ timp de 5 zile cu ajutorul microorganismelor.

5. Consumul chimic de oxigen

Acest indicator se referă la cantitatea de oxigen necesară oxidării substanțelor organice din apă în anumite condiții.Se utilizează două tipuri de parametri în funcție de cantitatea de substanțte oxidabile și anume : CCO-Mn și CCO-Cr.

6.Azotul total

În apă azotul apare sub formă de azot molecular, azot organic, amoniac, nitriți și nitrați. În apele uzate, amoniacul apare ca urmare a degradării proteinelor și a materiilor organice azotoase din deșeurile de origine vegetală și animală.Nitriții reprezintă o fază intermediară în ciclul biogeochimic iar nitrații reprezintă stadiul final de oxidare a azotului organic.

7. Fosforul total

Fosforul este reprezentat sub formă de fosfați care pot să provină din mineralizarea resturilor vegetale sau animale.

8.Acizii volatili

Acești acizi indică procesul de fermentație anaerobă a substanțelor organice.Prin fermentare, iau naștere bioxidul de carbon și metanul.

Apa este poluată în două moduri : natural și artificial.

La modul natural se deosebesc :

-surse permanente : săruri minerale solubile, aluviuni, vegetație intrată în descompunere;

-surse accidentale de tip : inundații, alunecări de teren, viituri, uragane, platforme de gunoi, sol infestat;

Sursele accidentale sunt mult mai reduse față de cele permanente, din punct de vedere al impactului poluării. Poluarea din sursele permanente poate fi ținută sub control prin purificarea apei.( Chiș, A. 2009 ).

Exisă anumite candiții în care se produce poluarea naturală a apelor :

trecerea apelor prin zone cu roci solubile;

trecerea apelor de suprafață prin zone cu fenomene de eroziune a solului;

vegetația acvatică;

vegetația de pe maluri;

Cel mai frecvent exemplu de poluare naturală întâlnit este acela produs de ,,înflorirea apei’’. Această înflorire este datorată dezvoltării excessive a unor specii de alge albastre, alge verzi, flagelate și diatomee, care dă apei un aspect asemănător unei ,,supe de legume’’. Aceasta are un miros specific peștelui stricat, mucegaiului, pământului și o culoare de verde, brună, verde-albăstruie, roșie. (Gavrilescu, E. 2008 ).

Modul artificial este datorită introducerii unor activități umane în râuri, fluvii, lacuri, mări, oceane a unor substanțe poluante. Poluarea poate fi evidențiată prin mod direct, prin deversare, sau prin mod indirect, prin intermediul rețelelor de canalizare. ( Chiș, A. 2009 ).

Poluarea artificială este produsă de activitatea umană, ale cărei consecințe sunt negative asupra sănătății omului și asupra economiei sale.

Prin poluare artificială ajung în ape :

substanțe cu care animalele și plantele acvatice nu au intrat niciodată în contact;

cantități ridicate de ,,elemente’’ rare care nu vin în contact direct cu organismele acvatice, datorită cantității lor mici și răspândirii neuniforme;

cantități reduse de substanțe toxice, care împiedică procesele metaboliceale organismelor;

numărul și concentrația produșilor de descompunereai materiei organice mare, iar efectele negative mari;

Lăsând la o parte poluarea naturală și artificială mai putem aminti și despre poluarea controlată și poluarea necontrolată:

Poluarea controlată sau organizată este poluarea datorată apei uzate transportatate prin rețeaua de canalizare și evacuate în anumite locuri care sunt stabilite printr-un proiect. Poluarea necontrolată sau neorganizată este datorată surselor de poluare care ajung în emisari natural, în special prin intermediul apelor de ploaie.

Există și poluare primară sau secundară. Poluarea primară se produce în urma depunerilor unor substanțe aflate în suspensie din apele uzate, evacuate printr-un receptor. Poluarea secundară se produce datorită gazelor rezultate în urma fermentării materiilor organice. (Gavrilescu, E. 2008 ).

CAPITOLUL II

CONTAMINANȚI CHIMICI ÎN APELE DIN INDUSTRIA ALIMENTARĂ

II.1. Ape uzate din industria alimentară

Apele uzate industriale sunt apele de canalizare rezultate din activități economico-industriale sau corespunzând unei alte utilizări a apei decât apa menajeră. Activitățile industriale de orice tip, inclusiv cele din industria alimentară produc și ape uzate de tipul celor menare. Acestea au același regim ca și apele menare provenite de la utilizatorii casnici deci se folosește sistmul public al localității respective pentru a le colectarea, transporta și evacua, fiecare unitate având propriul cămin de racordare. Pentru a utilizara serviciul de canalizare se intocmesc contracte de prestare de servicii, utilizatorul fiind obligat să respecte prevederile regolamentare proprii serviciului prestat și cele aferente programelor de reabilitare, extindere și modernizare a sistemelor de canalizzare respective. (http://www.apaoltenia.ro/serviciile-publice-de-canalizare/apa-uzata-industriala/)

Pentru încarcarea apelor industriale se efectuează o verificare care reglează parametrii de funcționare a stațiilor de epurare interne, înainte și dupa ieșirea din stație.Prin verificarea apelor reziduale se certifică și faptul că acestea se încadrează în normele legale în vigoare in ceea ce privește evacuarea lor și anume HG nr.188/28.02.2002 (modificată și completată cu HG 352/2005) publicată în Monitorul Oficial nr 187/20.03.2002.Actul legislativ aprobă Normativul care privește colectarea, epurarea și evacuarea apelor uzate orășenești și a apelor care provin din anumite ramuri industriale prevăzute expres ( NTPA 011/2002-Anexa 1), Normativul care privește condițiile de evacuare a apelor uzate în rețelele de canalizare ale localităților și direct în stațiile de epurare ale apei (NTPA 002/2002-Anexa 2) și Normativul care stabilește limitele de încarcare cu poluanți a apelor uzate industriale și orășenești la evacuarea în receptorii naturali (NTPA 001/2002-Anexa 3).

NTPA 011/2002 se referă la colectarea, epurarea și evacuarea apelor uzate orășenesti și la evacuarea apelor uzate care provin din mai multe sectoare industriale :

1.Prelucrarea laptelui

2.Fabricarea produselor din fructe și legume

3.Fabricarea și îmbutelierea bauturilor alcoolice

4.Prelucrarea cartofilor

5.Prelucrarea și industrializarea cărnii

6.Fabrici de bere

7.Producerea alcoolului și a băuturilor alcoolice

8.Fabricarea hranei pentru animale din produse vegetale

9.Fabricarea gelatinei și a cleiului din piele și oase

10.Fabrici de malț

11.Prelucrarea și industrializarea peștelui

Apele uzate din industria alimentară sunt supuse unui control riguros datorită procesului de poluare masiv, de natură biologică. Apele uzate înainte de a fi evacuate în receptorii naturali vor fi supuse unei epurări astfel încat să corespundă caracteristicilor apelor uzate. (Chiș, A. 2009)

Ape reziduale din industria malțului, berii și băuturilor răcoritoare

Apele reziduale din industria malțului provin de la: golirea linurilor de înmuiere; spălarea și curățarea spațiilor de producție, a spațiilor anexe și a utilajelor; răcire și condensare. Din punct de vedere compozițional, apele reziduale proaspete de la mălțării sunt soluții diluate de glucide, protide solubilizate și săruri minerale, îndeosebi fosfați, în care se găsesc în suspensie particule de pământ, praf, fragmente de grăunțe etc. Aceste ape intră repede în faza de fermentare acidă, cu producere de acizi: lactic, butiric, formic, urmată de putrefacție.

În industria băuturilor răcoritoare nu se produc ape reziduale cu poluare deosebită, însă, consumul și diversificarea în continuă creștere a produselor explică interesul pentru o epurare eficientă. Apele reziduale provin îndeosebi de la spălarea sticlelor și a rezervoarelor de înmagazinare, amestecare și filtrare. Îndepărtarea etichetelor la spălarea sticlelor recirculate mărește mult cantitatea de materii în suspensie în apele reziduale. Efectele dăunătoare ale deversării acestor ape sunt asemănătoare cu cele ale apelor reziduale menajere. Aceste ape pot fi folosite la irigații sau după amestecare cu ape reziduale orășenești, pot fi supuse epurării biologice (Banu Constantin, 2002, Manualul inginerului de industria alimentară)

Ape reziduale de la abatoare, prelucrarea cărnii și peștelui

În abatoare, ape uzate se formează în aproape toate segmentele procesului tehnologic. Apele reziduale de la tăierea și jupuirea animalelor, spălarea intestinelor, spălarea platformelor de tăiere, opărire, de la scoaterea măruntaielor, de la desfacerea corpurilor, de la spălarea cărnii pentru conservare, de la congelare, de la spălarea utilajelor. Aceste ape uzate conțin fragmente de carne, grăsimi, sânge, excremente, resturi de furaje, măruntaie, păr, coarne. Cea mai mare valoare CBO5 o are sângele.

Apele uzate de la abatoare sunt tulburi, colorate de sânge și de conținutul stomacal și intestinal. Au o temperatură de 30-40°C și din această cauză procesele de descompunere sunt intensificate. Apele reziduale de la prelucrarea peștelui conțin cantități mari de solzi, materie organică ușor degradabilă, precum și cantități mari de cloruri și acid acetic de la conservare și produc prin deversare efcte asemănătoare cu apele reziduale din industria cărnii. În afara conținutului ridicat de materie organică ușor degradabilă și de substanțe eutrofizante, multe dintre apele reziduale din abatoare, prelucrarea cărnii și a peștelui conțin cantități mari de grăsimi a căror diversare în ape receptoare trebuie împiedicată.

Ape reziduale din industria de prelucrare a laptelui

În cursul proceselor tehnologice de prelucrare a laptelui au loc pierderi importante de substanță uscată în apele evacuate. Datorită compoziției lor (proteine, lipide, lactoză), apele reziduale nu pot fi diversate la rețeaua de canalizare înainte să se realizeze purificarea lor, deoarece simpla deversare ar contribui la poluarea mediului înconjurător. Apele reziduale din din acest domeniu al industriei alimentare constau atât din ape reziduale industriale qt și din cele reziduale de tip menajere care provin de la grupuri sanitare și ape reziduale convențional curate (de răcire, încălzire și de condensare), nepoluante.

În fabricile de produse lactate acide și în fabricile de îmbuteliere a laptelui de consum, apele reziduale industriale se compun numai din ape de spălare și de curățire rezultate la recepția laptelui sau la umplerea recipientelor, la curățarea camioanelor-cisternă, a pasteurizatoarelor și a vaporizatoarelor etc. Aceste ape conțin urme de lapte și uneori de substanțe chimice utilizate pentru curățire și dezinfecție. Apele reziduale industriale includ și apele de spălare rezultate de la fabricarea untului (zara). De obicei primele ape de spălare a untului, datorită conținutului lor de lipide și de săruri nutritive, se folosesc în scop furajer. În multe situații, îndeosebi în fabricile de capacitate mică, zerul care rezultă la obținerea brânzeturilor este amestecat cu apele reziduale. Astfel el ajunge să adauge un potențial important de poluare, de aceea este recomandabil șa fie folosit ȋn hrana hrana animalelor . O atenție deosebită trebuie acordată, din punct de vedere igienic, apelor de spălare a sălii de primire a laptelui și a bidoanelor, ca și a sedimentului de la bactofugare, întrucât acestea prezintă riscul de a conține microorganisme patogene. Desigur că volumul apelor reziduale industriale care provin dintr-o unitate de prelucrare a laptelui depinde de tipurile de produse ce se vor obține, de capacitatea fabricii, proces tehnologic și de gradul de reutilizare a apei etc (Banu Constantin, 2002, Manualul inginerului de industria alimentară)

Ape reziduale din industria spirtului și drojdiei

Cantitatea și caracterul apelor reziduale formate la fabricarea alcoolului etilic (spirt) de fermentație depinde în mare măsură de felul materiei prime și de tehnologia utilizată. Efectul pe care aceste ape îl produc asupra receptorului prin deversare sunt o consumare rapidă a oxigenului, urmată de fermentare anaerobă acidă cu producere de mirosuri neplăcute. Însă, în toate cazurile, cea mai mare parte din reziduuri (borhotul) nu se evacuează în apă, ci sunt folosite pentru recuperarea unor produse utile, ca furaj pentru animale sau la irigarea și fertilizarea terenurilor.

Apele reziduale de la fabricarea drojdiei (de panificație sau furajeră) sunt diferențiate în funcție de materia primă folosită în procesul tehnologic (melasă, borhoturi, leșii sulfitice, zer, hidrolizate de lemn etc.), dar au și caracteristici comune. Toate aceste ape au un caracter acid (pH = 4-5) și conțin în stare dizolvată glucide, rășini, gume, acizi organici). Efectul eutrofizant este sporit de prezența sărurilor de amoniu și de fofații adăugați în procesul tehnologic pentru obținerea mediului nutritiv corespunzător dezvoltării drojiilor și neconsumate în totalitate.

Ape reziduale din industria conservelor de fructe și legume

Aceste ape provin de la spălarea materiilor prime proaspete, din procesul tehnologic (opărire), de la tratamentul termic de pasteurizare și răcire (ape de condens), de la spălarea și igienizarea spațiilor de producție, a utilajelor și ambalajelor. În general, aceste ape sunt puternic poluate, conținând cantități însemnate de suspensii formate din pielițe, coji, resturi de fructe și legume, pământ precum și substanțe organice dizolvate din sucuri de fructe și legume. Aceste ape au un conținut variabil de acizi, glucide și protide și deci un consum biochimic de oxigen ridicat. La evacuarea fără epurare a acestor ape apare posibilitatea unor fermentații acide, ceea ce dăunează calității receptorului, faunei acestuia și influențează negativ activitatea microorganismelor aerobe cu rol important în epurare.

Ape reziduale din industria uleiurilor/grăsimilor

La fabricarea uleiurilor vegetale rezultă ape reziduale în special la procesele de rafinare la care se adaugă apele de condens. Apele reziduale conțin uleiuri, emulsii, materii organice cu azot etc. Consmul chimic de oxigen este ridicat, provocând deficit de oxigen în cursul de apă receptor. Grăsimile animale conținute de apă formează la suprafața acesteia pelicule care împiedică transferul de oxigen. De asemenea, în funcție de pH, există și posibilitatea de dezvoltare a microorganismelor.

Ape reziduale din industria zahărului

De la fabricarea zahărului din sfeclă rezultă mai multe tipuri de ape reziduale din diferite faze ale procesului tehnologic. Dintre acestea, cele mai importante din punct de vedere cantitativ și calitativ sunt: apele reziduale de la transport și spălare, apele reziduale de la difuzie și presare, apele de condens.

Apele de la transport și spălare sunt caracterizate printr-un conținut foarte ridicat de materii de suspensie, care constă în principal în pământ aderent (circa 5-10% din greutatea brută a sfeclei) și din substanțe organice dizolvate provenite de la sfeclă și frunze.

Apele de la difuzie și presare sunt extrem de bogate în materii organice dizolvate și coloidale, putând ajunge la încărcări de câteva zeci de mii de mg/l CBO5, în care poate fi prezent și zahăr în concentrații de la 0,15 la 0,30%. Apele reziduale de la difuzie și presare conțin și cantități foarte mari de nutrienți. Deversarea acestor ape într-un râu produce înnămolirea acestuia, iar consumul accelerat de oxigen în zona de vărsare datorită temperaturii ridicate a apelor reziduale duce la dispariția oxigenului, însoțită de fermentații anaerobe generatoare de miros neplăcut specific și de dezvoltarea unei microbiote specifice apei murdare.

Apele reziduale de condens sau de la purificare ajung calde în cursurile de apă receptoare și nu prezintă în general decât o poluare slabă cu un aspect ce corespunde cu cel al unor ape de răcire normale.

II.2 Tipuri de contaminanți chimici anorganici ȋn aapele uzate din industria alimentară: nitriți, nitrați, metale grele.

Nitrații și nitriții reprezintă componenți naturali ai solului ce apar prin mineralizarea substanțelor organice azotoase de origine vegetală și animală, sub acțiunea bacteriilor nitrificatoare. Aceștia sunt foarte importanți deoarece ei conțin azot care este un element vital, atât pentru regnul vegetal, cât și pentru cel animal.

Nitrații și nitriții sunt folosiți în fertilizarea solului de unde rezultă o creștere a cantității de azot din acest factor de mediu. O parte din nitrații și nitriții din sol este absorbită de rădăcinile plantelor și servește pentru sinteza proteinelor și a altor compuși cu azot. Prin intermediul furajelor și al apei, nitrații și nitriții din sol ajung în organismul animal și intră în alimentația omului.

Nitriții și nitrații în apă

O parte din nitriții și nitrații din sol este antrenată de apele de suprafață sau de cele care traversează solul, regăsindu-se în râuri, lacuri sau ape subterane, ajungând chiar și în pânza de apă freatică. S-au găsit urme de azotați și azotiți și la o adâncime de 20 de metri. Astfel de cazuri se întâlnesc mai ales în zonele în care se utilizează apa din fântâni pentru hrana bebelușilor, cum s-a constatat de exemplu în anul 2009 în județul Vaslui unde în cursul anului 2008, au fost analizate din punct de vedere chimic 558 de probe, iar 289 nu corespund consumului din cauza cantitãții mari de nitriți sau nitrați. (Zărnescu M, Monitorul de Vaslui, Joi, Februarie 5, 2009).

Poluarea apelor cu nitrați și nitriți este o poluare de tip chimic și are ca și proveniență surse artificiale, după cum urmează (Chiș Adriana (2009), Elemente de toxicologie alimentară):

Ape reziduale menajere – conținutul în nitriți a acestui tip de ape este relativ scăzut și este dependent de numărul populației care utilizează rețeaua respectivă

Ape reziduale industriale – poluarea cu nitriți și nitrați poate să apară de la industriile producătoare de îngrășăminte chimice azotoase sau din apele reziduale ale fabricilor care utilizează azotați/azotiți în procesul tehnologic, cum ar fi fabricile de mezeluri.

Ape reziduale agricole – poluarea provine în primul rând de la utilizarea incorectă a substanțelor nutritive pentru plante de tipul îngrășămintelor naturale sau a celor chimice anorganice azotoase.

Nitrații și nitriții în produsele de origine vegetală

Plantele absorb azotul din sol sub formă de nitrați sau amoniac. Acumularea nitrațiilor în plante este o consecință a folosirii îngrășămintelor pe terenurile de cultură, ceea ce face să crescă concentrația acestora de trei, patru ori. La acumularea nitraților în plantă pot contribui și alți factori ca prezența enzimei nitratreductază în cantitate mică, însorirea slabă la plantele de seră, carență oligoelementelor ce participă la activitatea enzimelor reductoare și al altor elemente minerale care stimulează creșterea plantelor. Acumularea nitriților în plante se poate datora unei păstrări neadecvate, de exemplu dacă fructele și legumele după recoltare sunt păstrate în grămezi mari, în spații umede și calde, care favorizează dezvoltarea microorganismelor de degradare.

Nitrații și nitriții în produsele alimentare de origine animală

Nitritul poate fi obținut și utilizat în două forme: ca nitrit de sodiu chimic pur sau sub forma unui amestec ori mixtură precombinată în care nitritul de sodiu este diluat și combinat în sare obișnuită (clorura de sodiu). Sub această ultimă formă, mixtura este astfel pregătită încât cantitatea finală de nitritit să fie cea admisă de normativele legale. În această situație, dacă de exemplu se adaugă din greșeală o cantitate prea mare din acest amestec, la examenul organoleptic al produsului finit s-ar constata că este prea sărat și acesta ar fi un important semnal de alarmă.

Nitrații și nitriții de sodiu și potasiu se folosesc în produsele de carne pentru imprimarea culorii și pentru conservare. Carnea conservată cu ajutorul nitriților are proprietăți specifice incluzând culoarea roz-roșiatică, gust și textură caracteristice deoarece acești aditivi au proprietatea de a se combina cu mioglobina și hemoglobina din sânge și formează un complex de culoare roșie, nitro-mioglobina și nitro-hemoglobina.

Carnea sărată, uscată, afumată, conservată sau depozitată, constituie sursa secundară de nitrați și sursa principală de nitriți pentru consumator. Tehnologiile de sărare și de afumare folosite la pește pot fi cauza creșterii nitriților în pește și în produsele rezultate. Sarea de o calitate slabă poate conține valori ridicate de nitrați, o altă cauză a conținutului ridicat de nitriți în peștele afumat o constituie și oxidul de azot rezultat din arderea lemnului și care se acumulează în pește.

Nitritul de sodiu este un antimicrobian puternic pentru anumiți agenți patogeni cum ar fi Clostridium botulinum (Savu Constantin, Georgescu Narcisa, (2004), Siguranța alimentelor. Riscuri și beneficii) Ambele substanțe sunt utilizate ca aditivi alimentari și în tehnologia de obținere a brânzeturilor. Laptele proaspăt de vacă poate conține cantități mici de nitrați și nitriți, aceștia ajung în lapte ca urmare a folosirii fertilizatorilor chimici în sol unde sunt cultivați nutrețuri pentru animale. În tehnologia brânzeturilor se utilizează nitrați și nitriți în laptele destinat unor sortimente de brânză în scopul prevenirii alterării și mai ales a balonării tartive a brânzeturilor fermentate. (Savu Constantin, Georgescu Narcisa, (2004), Siguranța alimentelor. Riscuri și beneficii)

Concentrațiile nitriților și nitraților din alimente depind și de factorii externi și pot varia în proporții însemnate pentru fiecare produs alimentar. Azotații și azotiții pot contribui la eutrofizare dacă azotul este un factor limitativ, pot conduce la producerea de materie organică care apoi prin descompunere consumă oxigen.

Metalele grele sunt elemente chimice care se găsesc sub diferite forme chimice în mediul înconjurator. Ele se mai găsesc și ca reziduri în alimentele de origine vegetală și animală datorită prezenței naturale în mediu sau ca urmare a activităților omenești în industrie, agricultură sau transport, precum și ca urmare a contaminării în timpul prelucrării sau depozitării alimentelor. Sursele de expunere umană la metale se datorează prezenței în mediu sau ingerării de hrană, inclusiv apa, contaminată cu metale. Studiul efectuat în privirea contaminării alimentelor cu metale este deosebit de important datorită efectelor nocive în ceea ce privește sănătatea, observate în timp, prin acumularea metalelor în organism.

Din punct de vedere al metalelor, alimentele, inclusiv apa, conțin două grupe de alimente, și anume :

1 – Metale esențiale ( biometale ) care au rol fiziologic bine determinat.Din această categorie fac parte : Na, K, Ca, Mg, Fe, Cu, Zn, Mn, Mo, Co, Se.Lipsa acestor elemente dereglează procesele metabolice și duc la apariția unor boli care sunt carențiale.

2 – Metale cu potențial toxic a căror prezență indică o contaminare chimică .Din această categorie fac parte : Pb, Hg, Cd, As, Ni, Cr, Sn.

Metalele potențial toxice fac parte din grupul metalelor grele, adică cele cu densitatea relativă peste cinci.Între metalele esențiale există și unele microelemente cu rol în nutriție și anume : Va, Mo, Si, Be, Sb, Li, Se, B care pot avea potenșial toxic.

Prezența metalelor grele în produsele alimentare are mai multe surse generale:

– contaminarea din sol și atmosferă, cazul produselor vegetale);

– hrănirii animalelor cu furaje incriminate cu metale grele, în cazul produselor de origine animală;

– prelucrarea din apele poluate, în cazul peștilor și altor viețuitoare acvatice; provenienței din alte surse (apă tehnologică, ustensile, vase etc.).

Plumbul

Sursa de poluare a apei cu plumb o reprezintă circulația intensă de autovehicule din zonele industrializate sau mai poate proveni din conductele confecționate din plumb sau acoperite cu staniu plumbuit. Eliberarea plumbului din incineratoarele și din gropile de deșeuri rămâne o sursă de poluare a mediului.

Plumbul în apele naturale poate înregistra valori ridicate, provenind cu precădere din sursele industriale sub formă de tetraetil și tetrametil de plumb ca urmare a utilizării sale în industria petrolieră.. În apă plumbul se găsește sub formă de particule care, peste o anumită perioadă de timp sedimentează. În oceane nivelul natural al plumbului s-a estimat a fi de 0,02 µg/l la o adâncime de 2000-4000 m, față de o concentrație de 0,007 µg/l la suprafață. Prezența plumbului în apă are ca rezultat contamineaarea alimentelor solide și a băuturilor, factori ce contribuie la aportul de plumb în organismul uman.

Mercurul

Mercurul se găsește în natură în formă elementară, sub formă de combinații organice cât și anorganice; cele anorganice sunt mai puțin toxice, dar pot fi convertite în forme organice de către micro-flora și micro-fauna din mediu. În atmosferă, mercurul se află sub formă gazoasă (element), iar în apă sau sol se găsește sub formă de săruri anorganice sau compuși organici.

Alimentele se contaminează prin intermediul factorilor de mediu, care, la rândul lor, se contaminează prin intermediul unor surse naturale sau artificiale.

Prezența în ape (Chiș, 2009)

Apa de ploaie preia mercurul din atmosferă, mai ales sub formă de Hg2+ ca urmare a oxidării mercurului elementar de către ozon. Mercurul este prezent în mediul acvatic în forme chimice diferite, dar mai ales organice. În apele oxigenate, combinațiile organice sunt majoritare. Metilmercurul se formează prin metilarea compușilor de Hg2+ prin procese biotice și abiotice. Mecanismul procesului nu este complet elucidat, dar se știe că el are loc în apă, dar mai ales în sedimente. În principiu Hg din deșeurile industriale se acumulează în sedimentele din mări și oceane unde este metilat sub influența microorganismelor. Astfel mercurul părăsește sedimentele sub formă solubilă de metilHg sau volatilă de dimetilHg.

De exemplu, în apa lacurilor dulci din Suedia metilmercurul ajunge până la 10%, dar dimetilmercurul nu a fost detectat. În schimb în apa oceanelor metilmercurul reprezintă între 10 și 40% din total mercur. Dimetilmercurul se găsește de obicei în apele oceanice la adâncimi mari, de exemplu în Marea Mediterană între 20 și 40 m. El se bioacumulează de-a lungul lanțurilor trofice, începând cu viețuitoarele marine în special în tonihide și rechini. Din acest motiv furajele care conțin derivate de pește sunt principala sursă de contaminare pentru alimentele de origine animală. În unele țări, poluarea apelor cu mercur apare în urma folosirii fungicidelor organomercurice în agricultură care pot să ajungă în pânza de apă freatică.

Cadmiu.

Sursele de poluare sunt în general zonele industrializate, activitățile umane antrenează eliberarea cadmiului în aer, sol și apă. Cadmiu este rezistent la eroziune prin umiditate. El se găsește rareori în stare metalică elementară, ci sub forma compușilor ionici ai Cd2+. Cu toate că acest metal se poate lega de proteine și alte molecule organice, formând săruri cu acizii organici, compușii sunt priviți ca și compuși anorganici. Cel mai adesea se găsește asociat cu zincul, mai puțin cu plumbul sau cuprul.

Sursele de cadmiu în mediu, deci și în ape, sunt naturale și artificiale și ele duc la creșterea nivelului de cadmiu din aer, sol, apă și organisme vii. Sursele naturale constau în emisii vulcanice și eroziunea rocilor. Poluarea locală ca urmare a unor activități industriale legate de prelucrarea metalelor neferoase, arderea combustibililor fosili și a deșeurilor, duce la contaminarea crescută a alimentelor cu proveniență din zona respectivă.

În apele terestre și subterane, cadmiul se găsește ca ioni liberi sau legați în compuși organici și anorganici. Se estimează că în Europa, concentrația cadmiului în râuri și fluvii se situează între 10 și 100 ng/l. Râurile transportă cantități semnificative de cadmiu în mări și oceane, unde, în plus, cadmiul se mai acumulează și prin depunere atmosferică. Se estimează că timpul de menținere al cadmiului existent în ape este la nivelul a 15.000 ani

CAPITOLUL III

METODE ANALITICE UTILIZATE PENTRU DETERMINAREA UNOR PARAMETRII AI APELOR

Chimia analitică este o ramură a chimiei care se ocupă cu elaborarea teoriilor și a metodelor prin care se determină natura și structura substanțelor chimice organice sau anorganice, precum și cantitatea în care se găsesc acestea în mediul analizat.

Controlul de calitate în domeniul alimentar este o aplicație concretă a chimiei analitice cu o importanță deosebită datorită legăturii dintre calitatea alimentelor și starea de sănătate a consumatorilor. În controlul alimentelor se utilizează metode de tip chimic și ȋnstrumental.

VI.1 – Metode chimice de analiză

Alegerea unei metode analitice stă la baza obținerii unor rezultate corecte.Trebuie să se țină seama de mai multe considerente legale de :

Stabilirea obiectivului urmărit;

Stabilirea scopului analizei ( analiză calitativă sau cantitativă )

Urgența determinării;

Numărul de probe ce trebuiesc analizate;

Considerente legislative;

Alegerea unei metode analitice depinde și de anumiți factori :

Domeniul de concentrație;

Mărimea probei;

Sensibilitatea ( limita de detecție );

Metodele chimice constau în trecerea speciei chimice cercetate ( numit și analit ) într-un compus nou care posedă proprietăți caracteristice cu ajutorul cărora se poate stabili identitatea și/sau cantitatea analitului.

Avantajele metodelor chimice sunt: procedeee simple și precise, metodele se bazează pe măsurători absolute și echipamentul necesar nu este costisitor. Dezavantajele metodelor analitice chimice sunt: uneori nu sunt specifice, unele necesită timp îndelungat, precizia scade odată cu cantitatea de probă analizată, sunt lipsite de flexibilitate și utilizează reactivi poluanți pentru mediu.

În funcție de tipul reacțiilor chimice care stau la baza metodelor volumetrice se disting mai multe tipuri de metode :

Volumetria prin reacții de neutralizare;

Volumetria prin reacții de oxido-reducere;

Volumetria prin reacții cu formare de precipitat;

Volumetria prin reacții de complexare;

În prezenta lucrare s-au utilizat metode volumetrice de tip redox, de precipitare și de complexare ce vor fi prezentate ȋn continuare

VOLUMETRIA PRIN REACTII DE OXIDO-REDUCERE

Reacțiile de oxido -reducere sunt acele reacții care au loc cu acceptare sau cedare de electroni.O reacție redox pentru a putea fi utilizată în chimia analitică trebuie să îndeplinescă anumite condiții și anume să fie rapidă, totală și să se poată stabili ușor sfârșitul, adică PE;

Pentru stabilirea punctului de echivalență se utilizează substanțe cu rol de indicatori redox care ȋși modifică o proprietate ȋn funcție de potențialul electrochimic. Exista mai multe tipuri de astfel de indicatori:

1.Indicatori redox de culoare;

2.Indicatori redox de fluorescență;

3.Indicatori redox turbidimetrici;

4.Indicatori metalocromici (reactivi ai ionilor );

În funcție de agentul oxidant utilizat ȋn industria alimentară se folosește manganometria, bicromatometria și iodometria. Aplicațiile din prezenta lucrare sunt de tip manganometric, respectiv Manganometrie ȋn mediu puternic acid și se referă la determinarea oxigenului dizolvat, CBO5 (consum biochimic de oxigen) și determinarea substanțelor oxidabile din apele uzate (CCO-Mn);

VOLUMETRIA PRIN REACȚII DE PRECIPITARE

Acest tip de volumetrie se bazează pe reacții cu formare de precipitat când o specie chimică de analizat este trecută într-o formă greu solubilă în mediul de reacție. Momentul echivalenței se sesizează cu ajutorul unor indicatori pentru reacțiile de precipitare care pot fi:

1.Indicatori de precipitare;

2.Indicatori de culoare;

3.Indicatori de adsorbție;

Cea mai cunoscută aplicație a metodei la alimente o reprezintă determinarea conținutului de sare în alimente prin argentometrie directă sau indirectă. Aceleași metode se folosesc și pentru determinarea conținutului de cloruri în apa potabilă și în apele uzate din industria alimentară.

VOLUMETRIA PRIN REACȚII DE COMPLEXARE

Acest tip de volumetrie se bazează pe formarea unor compuși complecși deosebit de stabili. O combinație complexă este formată din două specii chimice distincte ionul central ( generator de complex ) și ligandul ( adendul). Reactivii utilizați sunt cunoscuți sub numele de complexoni, cel mai utilizat fiint Complexonul III (sarea disodică a acidului etilen-diamino-tetraacetic Na2 – EDTA).

Indicatorii complexonometrici sunt substanțe care formează cu ionul de dozat complecși intens colorați cu stabilitatea mai mică decât a complecșilor pe care îi formează complexonul cu metalul, cei mai utilizați fiind eriocrom Negru T, murexidul, acidul sulfosalicilic. Ca o particularitate, ȋn majoritatea cazurilor acești indicatori se folosesc ȋn stare solidă, diluați prin mojarare cu NaCl.

Cea mai importantă aplicație ȋn domeniul alimentar o reprezintă determinarea durității apei care are influența atât tehnologic ȋn industria conservelor de origine vegetală, cât și asupra elementelor de ȋncălzire.

III.2 Metode analitice instrumentale

Aceste metode se bazează pe măsurarea unor proprietăți fizice : optice, termice, electrice, aflate în corelare cu tipul de substanță și cu concentrația acesteia. Sunt metode relative sau neindependente deoarece utilizează etaloane care conțin specia cautată la concentrația exactă și cunoscută. Metodele chimice analitice instrumentale utilizează aparate (Chiș, 2010).

Cele mai frecvente metode instrumentale utilizate în controlul alimentelor sunt :cele de tip optic și cromatografic, cele de tip optic fiind folosite ȋn controlul curent

Metodele optice se bazează pe modul în care reacționează o probă la o radiație electromagnetică. Proprietățile optice care se pot corela cu concentrația sunt absorbția și emisia de energie radiantă, difracția energiei radiante, dispersia energiei radiante și emisia întârziată de emisia radiantă.

Metode spectrofotometrică de absorbție molecularǎ este una din cele mai utilizate metode, ea se bazează pe proprietatea unor substanțe de a forma cu reactivi specifici în anumite condiții compuși solubili colorimetrabili, adicǎ a cǎror nuanțǎ de culoare sǎ fie proporționalǎ cu concentrația.

Majoritatea metodelor utilizate în chimia analitică se bazează pe absorbția sau emisia radiațiile electromagnetice de către molecule sau atomi. Interpretarea rezultatelor obținute duce la informații calitative și cantitative.

Din punct de vedere calitativ pozițiile și benzile care apar în spectrele de emisie sau absorbție indică prezența unei anumite substanțe iar, din punct de vedere cantitativ se măsoară intensitatea liniilor sau benzilor respective pentru standarde și probe necunoscute, pentru a determina ulterior concentrația.

Datele obținute printr-o măsurătoare spectroscopică sunt obținute sub forma unor reprezentări grafice care se numește spectru. Poziția de absorbție sau emisie se măsoară prin unități de energie, lungime de undă sau frecvență.

Analiza alimentelor folosește în special domeniul vizibil și mai puțin ultravioletul apropiat, motiv pentru care aparatatele utilizate sunt de tip UV-VIS.

Spectrometria de absorbție în UV-VIS

Spectrometria de absorbție în UV-VIS este una dintre primele metode instrumentale apărute și utilizate frecvent în practica laboratoarelor de analize chimice și care și-a gǎsit numeroase aplicații în industria alimentarǎ și în controlul calitǎții alimentelor . Se utilizează trei variante diferite pentru acest tip de metodă instrumentală: colorimetria, fotometria și spectrofotometria.

Colorimetria, tehnică care ȋn prezent este mai puțin utilizată în practica analitică, reprezintă varianta în care intensitatea culorii probei se compară vizual sau instrumental, în lumină albă, cu un set de soluții etalon – preparate în condiții absolut identice cu proba. Aceasta este o metodă subiectivă și mai puțin selectivă, pentru că rezultatele depind mult de percepția și experiența analistului. Se cunoaște faptul că sensibilitatea maximă a ochiului omenesc atinge maximul pentru domeniul 550-560nm (domeniul culorii verzi), lucru important când compararea probei cu etalonul se face vizual. În această tehnică se pot realiza măsurători, prin comparație vizuală, chiar în eprubetă la lumina zilei, rezultând analize chimice cu exactități mai slabe decât 1%. Cu cât există mai multe soluții etalon, pentru

Fotometria și spectrofotometria măsoară instrumental lumina transmisă de o soluție colorată lucrând cu o sursă de lumină monocromatică.( Neacșu H. I. și Janstschi, 2006) Când lumina incidentă este filtrată, prin filtre optice, având un spectru mai larg, avem de a face cu o fotometrie iar când domeniul filtrat este mai îngust (utilizând monocromatoare) vorbim de spectrofotometrie. În ultima variantă, este posibilă o precizie mult mai mare a lungimii de undă proprii determinării respective. În aceste variantee se poate chiar obține un spectru de absorbție, adică o curbă, obținută prin măsurarea semnalului în funcție de lungimea de undă a radiației incidente. În literatura de specialitate uneori se folosește pentru ambele metode și denumirea de metodă colorimetrică (sau chiar spectrocolorimetrică), ceea ce uneori poate crea confuzii. În domeniul UV, ochiul omenesc nepercepând lumina, se utilizează doar spectrofotometria.

Analiza chimică calitativă are ca și principiu compararea spectrelor de absorbție ale substanțelor sau materialelor în domeniul UV-VIS, adică 180-1100nm cu spectre cunoscute. În figura III.4 este esemplificata determinarea calitativa a unei proteine care are maximul de absorbție în UV la λ = 280 nm

Analiza chimică cantitativǎ se bazeaza pe utilizarea curbelor de etalonare spectrofotometrice obținute utilizând substanțe pure de concentrație exact cunoscutǎ (etaloane) și cǎrora li se determinǎ absorbanța în aceleași condiții ca și ale probelor necunoscute. Calculul se bazeaza pe aplicare legii Lambert-Beer, adicǎ a corelației între concentrație și absorbanțǎ. Matematic se pot utiliza mai multe metode:

Metoda factorului de pantǎ mediu

Metoda ecuației de regresie.

PARTEA A II-A – EXPERIMENTALĂ

CAPITOLUL IV – SCOPUL LUCRĂRII

Lucrarea are drept scop:

investigarea calitǎții apei utilizate pentru obținerea unor materii prime alimentare prin intermediul unor parametri de tip chimic și fizico-chimici cum sunt:

cationi cu potențial toxic: cadmiu, crom, cupru

anioni cu potențial toxic: nitriți, nitrați

conținut de cloruri, duritate

În ceea ce privește apele uzate respectiv, apele supuse potabilizării, se vor testa:

pH

consumul biochimic de oxigen CBO5

consumul chimic de oxigen CCO

Parametri testați au fost aleși ȋn funcție de posibilitǎțile practice de lucru ȋn ceea ce privește reactivii și aparatura din laborator și valorile impuse de Legea apei potabile se găsesc ȋn tabelel IV.1 și IV.2

Tabelul IV.1. – Parametri chimici (extras din legislație)

Tabelul IV.2. – Parametri indicatori fizico-chimici (extras din legislație)

CAPITOLUL V – MATERIAL TESTAT

Materialul testat constă în:

probe de apă de izvor prelevate de pe raza comunei Răbăgani

probe de ape de fântână provenite din comuna Răbăgani

S-au testat câte două serii de probe pe ambele tipuri de ape.

Probele au fost prelevate și testate în lunile martie și aprilie 2015. În figura V.1 sunt prezentate probele de apǎ testate.

Figura V.1 – Materialul testat

CAPITOLUL VI

METODE UTILIZATE ÎN DETERMINĂRI

VI.1 Metode pentru determinarea unor caracteristici ale apei potabile

Metodele utilizate ȋn prezenta lucrare au fost prluate din Chiș 2009 și Mănescu și altii, 1994.

VI.1.1 Determinarea pH-ului

Generalități :

pH -ul este parametrul care caracterizează apa din punct de vedere a caracterului acid sau bazic. Matematic el reprezintă logaritmul cu semn schimbat al concentrației ionilor de hidrogen existenți în soluție. Valoarea acestui parametru variaza de la 1 la 14 datorită produsului ionic al apei Kaq care este o constantă și are valoarea 10-14 la temperatura normală de 200C.

Apa utilizată în industria alimentară trebuie să fie potabilă și, în conformitate cu prevederile Legii 458/2002, trebuie să aibă valoarea pH cuprinsă între 6,5 și 9,5. În general apele dure au un pH mai ridicat decât apele moi.

Apele reziduale din industria alimentară pot avea caracter acid sau bazic, în funcție de procesul tehnologic concret. Pentru a nu perturba echilibrele ecologice ale emisarilor, înainte de evacuare pH-ul se va corecta în consecință până la valorile admise.

Metode de determinare a pH -ului

pH se determină prin metode colorimetrice și prin metode electrometrice.

1. În cazul metodelor colorimetrice se folosesc benzi de hârtie impregnate cu soluții de pH cunoscut. Hârtia se introduce în apa sau soluția de analizat iar culoarea rezultată se compară cu o scară etalon unde fiecărei culori (nuanțe) îi corespunde o anumită valoare a pH-ului-ului.

2. Metoda electrometrică se bazează pe măsurarea diferenței de potențial între un electrod de sticlă și un electrod de referință (calomel- KCl sat) introduși în proba de analizat. Diferența de potențial variază liniar cu pH-ul. În prezent se utilizează aparate moderne numite pH-metre care au scara gradată direct în unități de pH .Ele lucrează cu un singur electrod compus care se cufundă în soluția de analizat. Aparatele pot fi cu utilizare fixă în laborator sau portabile, pentru determinări pe teren. În acest caz se alimentează cu baterii.

În figura 6.1 este prezentat aparatul utilizat pentru determinǎrile de pH din prezenta lucrare.

Figura VI.1 – Determinarea pH – pH-metru digital tip SensiION HACH

Mod de lucru

Inainte de utilizare se verifică calibrarea pH-metrelor prin citirea valorii unor soluții etalon livrate împreună cu aparatul. S-au utilizat ȋn acest sens soluțiile de pH = 4 și pH = 7 verificând și temperatura soluției etalon utilizate conform instrucțiunilor de lucru ale aparatului.În continuare s-a citit pH –ul pentru apele testate prin cufundarea electrodului ȋn probǎ.

VI.1.2 Determinarea clorurilor

Generalități: În tehnologiile de fabricare a produselor alimentare, în special a celor din carne, se folosesc substanțe cu rol de adaos printre care si NaCl. În caz de supradozare pot să apară situații nedorite, chiar având semnificații toxicologice. Deci pentru a calcula corect cantitatea de NaCl de adaos este necesară cunoașterea cantității de NaCl adusă de apa utilizată. De asemenea modul de lucru la determinarea CCO-Mn este în funcție de cantitatea de cloruri din probă.

Clorurile provin în ape din sol sau prin poluare de origine animală sau umană, atunci când concentrația variază în timp.

În apa potabilă limita pentru cloruri este de 250 mg/l iar în ape uzate industriale valoarea limită pentru descărcarea în receptorii naturali este de 500 mg/dm3.

Metoda Mohr

SR ISO 9297:2001 Calitatea apei. Determinarea conținutului de cloruri. Titrare cu azotat de argint utilizând cromatul ca indicator.

Principiu: Clorurile reacționează cu AgNO3 în mediu neutru formându-se AgCl insolubilă. Sfârșitul reacției este indicat de către cromatul de potasiu. Reacția nu este specifică pentru că și ceilalți halogeni reacționează la fel dar pentru că ei găsesc în apă în cantități mici, interferențele sunt neglijabile.

Cl + AgNO3 = AgCl + NO3

K2CrO4 + AgNO3 = Ag2 CrO4 + 2KNO3

Reactivi:

Soluție de AgNO3 0,1N sau 0,02N de factor f

Soluție de K2CrO4 10%

Soluție NaOH 0,1N

Soluție H2SO4 0,1N

Roșu neutru, soluție alcoolică 0,05%

Nota 1: factorul soluției de AgNO3 0,1N se determină prin titrare față de soluția de NaCl 0,1N.

Nota 2: domeniul de viraj al culorii în funcție de pH este roșu-orange, pH 6,8-8.

Mod de lucru:

Se iau 100 ml apă de analizat și se neutralizează în prezența roșului neutru cu soluție de NaOH 0,1N sau soluție H2SO4 0,1N, după caz.

Se ia aceeasi cantitate de apă la care se adaugă soluția de neutralizare în cantitatea reieșită mai sus. Se adaugă 2 picături de cromat de potasiu și se titrează cu soluție de AgNO3 0,1N (pentru conținut de cloruri >50mg/l) sau 0,02N (pentru conținut de cloruri <50 mg/l) până când culoarea varieaază din galben-verzui la galben-brun.

Calcul:

V1• f • 0,7092

mg/l Cl =–––––––––x 1000 sau

100

V2 • f • 3,55

mg/l Cl = –––––––––x 1000

100

unde

V1 – volumul de soluție de AgNO3 0,02N folosiți la titrare

V2 – volumul de soluție de AgNO3 0,01N folosiți la titrare

0,07092 – echivalentul în mg Cl a 1 ml soluție AgNO3 0,02N

3,55 – echivalentul în mg Cl a 1 ml soluție AgNO3 0,01N

f – factorul soluției de AgNO3 folosită la titrare

În figura VI.2 este exemplificată determinarea de cloruri în probele de apă

Figura VI.2 – Determinarea clorurilor

VI.1.2 Determinarea durității

Generalități

Cunoașterea durității apei este de mare importanță atât pentru buna funcționare a instalațiilor de încălzire și pentru igienizarea corespunzătoare a utilajelor și zonelor de lucru. În cazul apei utilizate ca și materie primă în industria conservelor de legume și fructe, apa prea dură împiedică fierberea corespunzătoare. Duritatea este dată de toți cationii prezenți cu excepția cationilor metalelor alcaline. Deoarece ionii de Ca și Mg au cea mai mare pondere, duritatea se va determina în funcție de ei.

Există duritate de două tipuri :

Duritate temporară sau carbonatată care este dată de bicarbonații și carbonați de Ca și Mg existenți în apă;

Duritate permanentă, care este dată de celelalte săruri de Ca și Mg : sulfați, azotați, fosfați, cloruri.

Suma durității temporare și a celei permanente reprezintă duritatea totală a apei.

Determinarea durității totale

Principiu:

Ionii de Ca2+ și de Mg2+ au proprietatea de a forma complecși de tip chelat cu sarea de Na a acidului etilen-diamino-tetraacetic, cunoscut și sub denumirea de Complexon III. Acești compuși sunt solubili, incolori și nedisociabili. Sfârșitul reacției este marcat de schimbarea culorii unui indicator specific cum este eriocrom negru T.

Reactivi :

Soluție de Complexon III 0,01M cu factor f (sarea de disodică a acidului etilen-diamino-tetraacetic EDTA)

Soluție tampon de NH4Cl/NH3: 5,4 g clorură de amoniu (NH4Cl) se trec cantitativ într-un balon cotat de 100 ml. Se adaugă 35 ml soluție amoniac (NH3) concentrat și se aduce la semn.

Eriocrom negru T: 0,1g de indicator se mojarează cu 10 g clorură de sodiu (NaCl)

Nota: factorul soluției de Complexon III se determină separat prin titrare cu soluție de clorură de calciu (CaCl2).obținută astfel: 1 g carbonat de calciu ținut 2 h la etuvă la 1050C se dizolvă cu HCl 10% într-un balon cotat de 1000 ml, picătură cu picătură pentru a evita excesul de acid, sub agitare continuă. Se completează la semn cu apă distilată. 1 ml soluție conține 1 mg CaCO3 ceea ce corespunde la 0,561 mg CaO. Pentru determinarea factorului se iau 10 ml din soluția de CaCl2, se adaugă 1 ml soluție tampon, 0,15 g eriocrom negru T și se titrează cu soluție de Complexon III până la virarea soluției din roșu în albastru net.

f = V/ V1,

unde:

V – volumul soluției de clorură de calciu (aici 10 ml)

V1 – volumul soluției de Complexon III 0,01M folosiți la titrare

Mod de lucru :

Se iau 25 ml apă de analizat care se introduc într-un vas Erlenmayer de titrare. Se adaugă 25 ml apă distilată, 1 ml de soluție tampon pentru a obține un pH = 10 și 0,1 g indicator. Se titrează cu soluția de Complexon III până la virajul culorii de la roșu ca vinul la albastru net.

În cazul în care se folosesc pentru titrare mai mult de 5 ml reactiv, se va lua în lucru o cantitate mai mică de apă de analizat.

Calcul :

V • f • 0,561

Grade de duritate totală / dm3 = –––––– •1000

v • 10

unde:

V – volumul de soluție de Complexon III 0,01 M cu care s-a titrat

f – factorul soluție de complexon III

0,561 – echivalentul în mg CaO pentru 1 ml soluție de complexon III 0,01 M

v – volumul de apă luată în lucru, ml

10 – mg CaO corespunzător unui grad de duritate

În figura VI3 este exemplificată determinarea durității totale la probele de apă testate.

Figura VI. 3 – Determinarea durității totale

VI.1.3 Determinarea unor anioni cu potențial toxic

Determinarea nitriților și nitraților se face prin metode spectrofotometrice. Dotarea laboratorului de licență a permis determinarea utilizând spectrofotometrul pentru ape tip ODISSEY DR/2500. Au fost utilizate kituri de reactivi în conformitate cu instrucțiunile aparatului.

Determinarea nitriților

Nitriți – Metoda 10019

Domeniul: 0,003 – 0,500 mg/l NO2- -N

1 – Se selectează programul 345 N, Nitrite LR TNT și se apasă tasta Start.

2 – Se umple o fiolă Test’N NitriVer 3 cu 5 ml de probă.

3 -Se închide fiola și se agită pâna se dizolvă complet reactivul.(aceasta este proba de analizat).

4 – Se apasă tasta cronometru urmată de apăsarea tastei OK. Va urma o periodă de reacție de 20 minute.

5 – Se umple încă un tub cu 5 ml probă (aceasta va fi proba martor).

6 – Proba martor se introduce în spectrofotometru; se apasă tasta Zero, iar pe ecran va apărea 0 ,000 mg/l NO2—N;

7 – Se introduce proba de analizat în spectrofotometru. Rezultatele vor fi exprimate în mg/l NO2—N -.

Notă: Conform instrucțiunilor aparatului, pentru conversia în NaNO2 rezultatele se vor înmulți cu 4,926.

Determinarea nitraților

Nitrați – Metoda 8171

Domeniul – 0,1 la 10 mg/l NO3-N

1 – Se selectează programul 353 N, Nitrate MR și se apasă tasta Start.

2 – Se umpleo fiolă din dotarea aparatului cu 10 ml de probă.

3 -Se adaugă un plic (kit) de NitraVer 5 Nitrate, (aceasta este proba de analizat).

4 – Se apasă tasta cronometru urmată de tasta OK. Va urma o periodă de reacție de 1 minut. Se va agita energic pană la avertizarea sonoră a cronometrului.

5 – Când cronometrul avertizează sonor, se apasă din nou tasta cronometru urmată de apăsarea tastei OK. Va incepe o perioadă de reacție de 5 minute. Apariția în probă a unei colorații tip ambră va indica prezența nitraților.

6 – Când cronometrul avertizează sonor, se umple un al doilea flacon cu 10 ml de probă ( aceasta va fi proba martor).

7 – Se introduce proba martor în lăcașul special al spectrofotometrului.Se apasă tasta Zero, iar pe ecran va apărea 0.0 mg/L NO3–N

8 – Nu mai târziu de 2 minute după ce cronometrul avertizează sonor, se introduce proba de analizat în spectrofotometru. Rezultatele vor fi exprimate în mg/L NO3—N.

Notă: Conform instrucțiunilor aparatului, pentru conversia în NO3- rezultatele se vor înmulți cu 4,427.

În figura VI.4 este exemplificată determinarea de nitriți/nitrați și zinc în probele de apă cu ajutorul spectrofotometrului HACH – Odissey.

Figura VI.4 – Determinări spectrofotometrice cu aparatul Odissey – HACH

VI.1.4 Determinarea unor metale toxice (Cd) și a unor biometale cu potențial toxic (Cu, Zn

Determinările s-au executat cu spectrofotometrul pentru ape tip ODISSEY DR/2500. Au fost executate acele determinări pentru care există dotare cu kituri de reactivi în conformitate cu instrucțiunile aparatului.

Determinarea cadmiului

Cadmiu – Metoda 815

Domeniu de determinare: 0,02 – 0,30 mg/l Cd

Mod de lucru:

1 – Alegeți programul 815 Cadmiu, HCT 154. Apăsați Start

2 – Pipetați 10,0 nl de probă în fiola de reacție (capac roșu)

3 – Pipetați 1,0 ml de Complexing Solution A (HCT 154 A) în fiola de reacție

4 – Închideți fiola de reacție și răsuciți-o de câteva ori pentru amestecare

5 – Pipetați 0,5 ml de Stabilizer B (HCT 154 A) într-o fiolă de probă

6 – Închideți fiola de probă și răsuciți-o de câteva ori pentru amestecare

7 – Ștergeți fiola de probă și puneți-o în lăcașul aparatului

8 – Selectați tasta Zero. Pe ecran apare 0,00 mg/l Cd liber

9 – Pipetați 5.0 ml de probă din fiola de reacție în fiola de probă.

10 – Închideți fiola de probă și răsuciți-o de câteva ori pentru amestecare

11 – Selectați icoana “Cronometru”. Începe o perioadă de 30 de secunde de reacție

12 – Ștergeți fiola de probă și puneți-o în lăcașul aparatului.

Apare rezultatul în mg/l Cd

Determinarea cuprului

Cupru – metoda 8506

Domeniu : 0,04 la 5 mg/l

1 – Alegeți programul 135 Copper, apăsați Start.

2 – Umpleți o fiolă de 10 ml cu probă.

3 – Adăugați conținutul unui pliculeț de reactive CuVer 1 Copper. Puneți capacul și agitați pentru omogenizare.

4 – Activați cronometrul și va începe o perioadă de reacție de 2 minute.

5 – La avertizarea sonoră a cronometrului umpleți o a doua fiolă cu 10 ml de probă (proba martor). Puneți-o în lăcașul aparatului.

6 – Apăsați tasta Zero. Pe ecran va apărea 0,00 mg/l Cu.

7 – În următoarele 30 de minute puneți proba în lăcașul aparatului. Rezultatul se va afișa în mg/l Cu.

Determinarea zincului

Zinc – Metoda 8009

Domeniul :0,01 la 2.00 mg/l

1 – Alegeți programul 780 Zinc și apăsați Start.

2 – Umpleți un cilindru gradat de 20 ml cu probă.

3 – Adăugați conținutul unui pliculeț de reactiv ZincoVer R în cilindru.

4 – Răsuciți cilindrul de mai multe ori pentru dizolvarea completă a reactivului. În caz contrat se vor obține rezultate inferioere concentrației reale de zinc din probă.

5 – Puneți 10 ml din soluția din cilindru în fiola aparatului (proba martor)

6 – Cu ajutorul unei pipete de plastic puneți 0,5 ml de ciclohexanonă în soluția rămasă în cilindru.

7 – Activați cronometrul. Va începe o perioada de reacție de 30 de secunde în timpul căreia cilindrul cu top se va agita energic (proba preparată).

8 – Activați cronometrul; va începe o perioadă de reacție de 3 minute în care se va proceda la etapa 9.

9 – Turnați soluția din cilindru într-o fiolă de 10 ml (proba preparată).

10 – La avertizarea sonoră a cronometrului plasați proba martor în lăcașul aparatului.

11 – Apăsați zero și ecrnul va arăta 0,00 mg/l Zn.

12 – Puneți proba în locașul aparatului. Rezultatele vor fi afișate în mg/l Zn.

VI.2 Metode pentru determinarea unor parametri ai apelor uzate

VI.2.1 Determinarea oxigenului dizolvat în apă

Generalități

Cantitatea de oxigen dizolvată în apă depinde de temperatura apei, presiunea aerului și de conținutul în substanțe oxidabile și microorganisme. Scăderea cantității de oxigen din apă duce la pierderea caracterului de prospețime al acestuia, dându-i un gust fad și făcând-o nepotabilă. De asemenea scăderea oxigenului reduce capacitatea de autopurificare a apelor naturale favorizând persistența poluării cu toate consecințele nedorite.

Metoda Winckler

Principiul metodei: oxigenul dizolvat în apă oxidează hidroxidul manganos la hidroxid manganic, care în mediul acid scoate iodul din iodura de potasiu în cantitate echivalentă cu oxigenul dizolvat în apă și care se titrează cu tiosulfat de sodiu.

MnSO4 + 2NaOH = Mn(OH) 2 +Na2 SO4

Mn(OH) 2 + ½ O2 = Mn O3 H2

O

MnO3 H2 + Mn(OH) 2 = Mn = O Mn + 2 H2O

O

Manganită de mangan, brună

O

Mn = O Mn + 3 H2 SO4= Mn2 (SO4) 2 + 3 H2O

O

Mn2(SO4) 2 + 4 KI = Mn SO4 + 2 K2 SO4 + 2 I2

I2 + 4 Na2S2 O3 = Na2 S4 O6+ 4 NaI

Reactivi și material necesar:

• sulfat manganos (MnSO4⋅6 H2O) 50 % sau clorură manganoasă 50%;

• soluție alcalină de iodură: 30 g NaOH și 15 g KI se dizolvă în câțiva ml de apă într-un balon cotat de 100 ml, apoi se completează la semn cu apă distilată;

• amidon soluție 0,5%: se cântărește 0,5 g amidon și se amestecă cu câțiva ml apă distilată până se obține o pastă, apoi se toarnă peste această pastă 100 ml apă distilată fierbinte. După ce s-a răcit, se trece supernatantul clar în altă sticlă și se conservă cu 0,125 g acid salicilic sau 2 picături de toluen;

• acid sulfuric diluat cu apă distilată 1:3 ;

• tiosulfat de sodiu 0,1 N se prepară cu apa distilată fiartă și răcită, apoi se conservă cu 5 ml cloroform pentru 1 litru soluție sau 1 g NaOH. Factorul soluției se face față de o soluție de bicromat de potasiu 0,1 N;

• tiosulfat de sodiu 0,025 N (N/40) se prepară din soluția de tiosulfat 0,1 N prin diluare;

Mod de lucru

Apa se recoltează în sticle separate și cu multă grijă ca să nu se aereze în timpul manipulărilor. Sticla se umple complet apoi se pune dopul. Imediat se introduc cu atenție 2 ml soluție de sulfat sau clorură manganoasă și 2 ml soluție alcalină de iodură de potasiu. Se pune dopul și se agită conținutul flaconului. În prezența oxigenului se formează un precipitat brun – roșcat, iar în absența acestuia precipitatul rămâne alb. După depunerea completă a precipitatului se elimină cu atenție cca 10 ml din lichidul supernatant și se adaugă 5 ml H2SO4 1:3.

Se pune dopul și se amestecă bine până ce precipitatul se dizolvă complet. Se transvazează conținutul cantitativ într-un flacon Erlenmayer și se titrează cu o soluție de tiosulfat 0,025N până la obținerea colorației galbenă apoi se adaugă 1 ml amidon , când se obține o colorație albastră. Se continuă titrarea până la decolorarea completă a culorii albastre a amidonului.

Calcul

V• f • 0,2

mg/l O2= –––––– x 1000

V1 – 4

unde

V = ml soluție de tiosulfat de sodiu folosiți la titrare;

f = factorul soluției de tiosulfat de sodiu 0,025 N;

0,2 = echivalentul în mg O2 a unui ml de soluție de tiosulfat 0,025 N;

V1 = cantitatea de apă de analizat recoltată, în ml;

4 = cantitatea de reactivi introdusă pentru fixarea oxigenului, în ml.

În figura VI.5 sunt exemplificate etapele determinării de oxigen dizolvat în probele de apă.

Figura VI.5 – Determinarea oxigenului dizolvat, metoda Winkler

VI.2.1 Determinarea consumului biochimic de oxigen din apă (CBO5)

Generalități.

Consumul biochimic de oxigen este cantitatea de oxigen consumată de microorganisme într-un interval de timp, pentru descompunerea biochimică a substanțelor organice conținute în apă. Timpul standard stabilit este de 5 zile la temperatura de 200C. Consumul biochimic de oxigen se notează . CBO520

Principiul metodei

Se determină oxigenul consumat timp de 5 zile de către microorganismele din apă prin diferența dintre cantitatea de oxigen dizolvat găsită în proba de apă imediat și după 5 zile de la recoltare. Determinarea CBO5 se face pe proba de apă diluată și nediluată.

Modul de lucru:

Se recoltează apa în două sticle de volum cunoscut. În una se determină pe loc oxigenul dizolvat iar cealaltă se păstrează la întuneric timp de 5 zile la aproximativ 200C, după care se determină din nou oxigenul dizolvat. Se utilizează metoda Winkler pentru ambele probe.

Calcul:

mg CBO5/ l = A – B

unde:

A = cantitatea în mg oxigen /l existent în proba de apă în momentul recoltării;

B = cantitatea de oxigen în mg/l găsit în proba de apă după 5 zile.

VI.2.3 Determinarea consumului chimic de oxigen (substanțe oxidabile din apă)

În funcție de valoarea oxidabilității se indică utilizarea uneia din următoarele metode :

consum chimic de oxigen determinat cu permanganat de potasiu, notată CCO-Mn

consum chimic de oxigen determinat cu dicromat de potasiu, notată CCO- Cr

Reactivii și dotarea au permis punerea în practică a metoda cu permanganat de potasiu și deci determinarea CCO-Mn

Metoda cu permanganat de potasiu: CCO-Mn

Principiul metodei

Permanganatul de potasiu oxidează substanțele organice din apă în mediu acid și la cald, iar permanganatul rămas în exces se determină cu acid oxalic.

2KMn O4 + HOOC – COOH + 3H2SO4 = 2Mn SO4 + K2 SO4 + 8 H2O + 10C O2

Prin această metodă se fac determinări pentru valori ale oxidabilității (mg/l O2) cuprinse între 4 și 25. Pentru apa potabilă limita maximă a oxidabilității determinată prin această metodă este de 5 mg/l O2

Reactivi:

• permanganat de potasiu, soluția 0,01 N se prepară din 0,316 g permanganat de potasiu, care se dizolvă în câțiva ml de apă distilată, într-un balon cotat de 1000 ml și se completează la semn cu apă distilată;

• acid oxalic soluție 0,01 N

• acid sulfuric 1:3 diluat cu apă distilată

• hidroxid de sodiu 30%.

Mod de lucru

în cazul unui conținut de cloruri în apă sub 300 mg/l

Se introduc 100 ml apă de analizat se introduce într-un flacon Erlenmayer pregătit în prealabil fără urme de substanțe organice, peste care se adaugă 5 ml H2SO4 1:3 și 10 ml permanganat de potasiu exact măsurați. Se fierbe pe sită exact 10 minute din momentul când începe fierberea. Se îndepărtează vasul de pe sită și se adaugă în soluția fierbinte 10 ml acid oxalic exact măsurați. Soluția decolorată se titrează cu permanganat de potasiu până la apariția colorației slab roz persistentă.

Calcul:

[(V1+V2) • f – V3] • 0,316

mg KMnO4 / l = ––––––––––– x1000

V4

Unde:

V3 = acid oxalic 0,01N adaugati in proba

V1 = volumul de de KMnO4 0,01 N adaugati initial in proba

V2 = volumul de de KMnO4 0,01 N folositi la titrare, ml

f = factorul soluției de permanganat de potasiu K 0,01N;

0,316 = echivalentul în mg a 1 ml de soluție de KMnO4 0,01 N;

V4 = volumul de apă luată în lucru,

B – în cazul unui conținut de cloruri în apă peste 300 mg/l

Peste 100 ml apă de analizat se introduce într-un flacon Erlenmayer peste care se adaugă 0,5 ml NaOH 30% și 10 ml KMO4 exact măsurați. Se fierbe 10 minute pe sită, din momentul când a început fierberea. Se lasă apoi să se răcească la aproximativ 700C și se adaugă în probă 5 ml H2SO4 1:3 și 10 ml acid oxalic 0,01 N exact măsurați. Se titrează cu permanganat de potasiu până când lichidul incolor a căpătat o colorație slab roz.

Calcul:

același ca la punctul anterior.

În figura VI.6 este exemplificată determinarea CCO-Mn în probele de apă.

Figura VI.6 – Determinarea CCO Mn

CAPITOLUL VII

REZULTATE OBȚINUTE LA DETERMINĂRILE PRACTICE

VII.1 Rezultatele determinării unor parametri indicatori

Pentru toți parametri au fost testate câte douǎ probe (1 și 2) în lunile Martie 2014 (M) și Aprilie 2015 (A) atât pentru apa de izvor (I) cât și pentru cea de fântână (codificat F).

Rezultate obținute la determinarea pH-ului sunt înscrise în tabelul VII.1

Tabelul VII.1- Determinarea pH-ului

Rezultate obținute la determinarea durității totale se gǎsesc ȋn tabelul VII.2

Tabelul VII.2- Determinarea durității totale

Rezultate obținute la determinarea conținutului de cloruri sunt înscrise în tabelul VII.3

Tabelul VII.3- Determinarea clorurilor

Graficele din figura VII.1, VII.2 și VII.3 prezintǎ variația valorii parametrilor indicatori testați ȋn apa de izvor și cea de fântână. Analiza datelor experimentale relevă două aspecte valabile pentru toți parametri analizați. În primul rând, pentru ambele tipuri de ape valorile experimentale sunt omogene pe tip de sursă dar net diferite ȋntre ele, indiferent de parametrul la care ne referim.

Figura VII.1 – Variația valorilor pH

Astfel pentru pH valorile determinate se situează ȋn domeniul de admisibilitate al apei potabile apa de izvor este foarte aproape de limita inferioara de admisibilitate.

Figura VII.2– Variația durității totale

Din punct de vedere al durității, cele două surse se deosebesc net, apa de izvor avâd duritate sub minimul solicitat pentru apa potabila, ceea ce nu creaza probleme de sănătate dar afectează caracteristicile organoleptice.

Figura VII.3– Variația conținutului de cloruri

Conținutul de cloruri este net deosebit ȋntre cele două surse, după cum se observă ȋn fig. VII.3, apa de fântână prezentând valori ȋn medie cu 200% mai mari decât cea de izvor, ceea ce indică o posibilă sursă de poluare ȋn zonă, lucru probabil la o fântână din zona rurală ȋn zona căreia nu există canalizare și se desfășoară activități agricole și de creștere a animalelor.

VII.2 Rezultatele determinării unor parametri chimici

Rezultatele determinării anionilor cu potențial toxic

Rezultate obținute la determinarea nitriților și nitraților din apa potabilă sunt înscrise în tabelul VII.4 pentru apa de izvor și apa de fântână.

Tabelul VII.4 – Determinarea unor anioni cu potențial toxic

Datorită diferenței de ordine de mărime ȋntre valorile implicate, variația concentrației de nitrați și nitriți din probele de ape testate, precum și relația dintre aceste valori este reprezentată grafic separat în figurile VII.4 și și VII.5. Se observă faptul că valorile experimentale sunt net inferiore valorii CMA la ambii parametri analizați (0,50 mg/l NO2, respectiv 50 mg/l NO3). Conținutul de nitriți este practic identic ȋn cele două surse testate ȋn timp ce conținutul de nitrați chiar daca este mic, sunt mai mari ȋn apa de fântână față de cea de izvor, practic duble.

Figura VII.4 – Variația concentrația de nitrați și nitriți

În figura VII.5 se observă faptul că relația dintre concentrațiile celor doi ioni se verifică la toate probele testate, fiin inferiore chiar și cu două ordine de mărime fața de maximul admis (1).

Figura VII.5– Relația între concentrația nitriților și nitraților

Rezultatele determinării cationilor cu potențial toxic

Rezultate obținute la determinarea metalelor cu potențial toxic sunt înscrise în tabelul VII.5.

Tabelul VII.5 – Determinarea unor cationi ai metalelor în apa potabilă

Se observă faptul ca din punct de vedere al conținutului de metale testate, cele două tipuri de ape se deosebesc net. În timp ce conținutul de Cd este asemănător, conținutul ȋn biometale cu potențial toxic le diferențiază, chiar dacă cu o singură excepție (F- 1 – M) rezultatele se situează sub valorile CMA respective. Astfel ȋn apa de fântână, conținutul de Zn este cu un ordin de mărime superior celui din apa de izvor iar cel de Cu prezintă valori duble, ȋntr-una din probe, valoarea CMA fiind depășită cu 10%.

VII.3 Rezultatele determinării unor parametri indicatori pentru poluare

Rezultate obținute la determinarea oxigenului dizolvat și a parametrilor care derivă din el, respectiv deficitul de oxigen și consumul biochimic de oxigen sunt ȋnscrise ȋn tabelul VII.6. Valorile sunt omogene pe cele două surse dar net diferite.

Tabelul VII.6 – Determinarea oxigenului dizolvat și a parametrilor derivați

Legislația apei potabile nu prevede valori CMA pentru CBO5 și saturația ȋn oxygen ci doar cea cu privire la potabilizarea surselor de apă. În vederea potabilizării, valorile pentru deficitul de oxigen, respective CBO5 ȋncadrează diferit sursele de apă ȋn ceea ce privește alegerea tehnologiilor standard de tratare (HG 100/2002). Analizând datele din tabelul VII.6, sursa tip izvor se incadrează la categoria A1 – Tratare fizică simplă și dezinfecție (Grad de saturație ȋn oxigen >70% și CBO5 <3). In schimb, apa de fântână, datorită valorilor ȋnregistrate pentru CBO% (>5 <7) se ȋncadrează la categoria A3 – Tratare fizică, chimică avansată, perclorare și dezinfecție).

Rezultate obținute la determinarea CCO-Mn, respectiv oxidabilitatea sunt înscrise în tabelul VII.7.

Tabelul VII.7- Determinarea oxidabilității

Valorile determinate experimental se ȋncadrează ȋn domeniul de măsură pentru metoda experimentală aplicată, ȋntre 4 și 25 mg/l și se observă ȋn graficul din figura VII.6 faptul că ele se situează sub valoarea maxim admisă ȋn apele potabile (5 mg/l). Totuși la apele de izvor valorile sunt omogene, pecând la apa de fântână ele au tendință crescătoare fiind ȋngrijorător de aproape față de CMA.

Figura VII. 6 – Variația oxidabilității

CAPITOLUL VIII

CONCLUZII

Concluziile ce se desprind în urma analizării rezultatelor obținute se grupează pe trei direcții:

A – Rezultatele determinării unor parametri indicatori

Din punct de vedere al valorilor de pH atât probele de apǎ de izvor cât și cele de fantână se incadreazǎ ȋn cerințele legislative cu privire la apa potabilǎ, apa de izvor fiind slab acidă și cea de fântână slab bazică

Din punct de vedere al durității, apa de izvor se ȋncadrează la categoria ‚Apă moale” (> 30 germane) dar apa de fântână depășește minimul solicitat pentru apa potabilă, prezentând duritate medie ( slab dură 3 la 5,50 germane și moderat dură 5,5 – 110 germane ).

Din punct de vedere al concentrației clorurilor valorile determinate pentru apa de izvor sunt net inferioare celor ale apei de fântână, fǎrǎ ca la acestea din urmǎ sǎ se constate depǎșiri ale valorii CMA (250 mg/l);

B – Rezultatele determinării unor parametri chimici

Din punct de vedere al conținutului de anioni cu potențial toxic, pentru toate probele testate s-au găsit valori situate sub maximul admis, respectiv 50 mg/l NO3- și 0,5 mg/l NO2-. De asemenea s-a respectat criteriul sinergetic, respectiv relația impusă de legislație pentru

{[NO3]/50 + [NO2]/3 ≤ 1 ,

Din punct de vedere al concentrației cationilor cu potențial toxic care au fost testați, toate valorile găsite s-au situat sub limita maxim admisă pentru parametrul, respectiv [Cd] ≤ 5 μg/l.

Din punct de vedere a cationilor unor biometale cu potențial toxic toate valorile găsite s-au situat sub limita maxim admisă pentru [Zn] ≤ 5 mg/l la ambele tipuri de ape; pentru [Cu] ≤ 0,1 mg/l, ȋn cazul apei de fântână una din probe s-a situat peste nivelul CMA.

C – Rezultatele determinării unor parametri indicatori pentru poluare

Atât din punct de vedere al oxidabilitǎții cât și a consumului biochimic de oxigen, ambele surse de apǎ au corespuns cerințelor legale cu observația cǎ valorile ȋnregistrate pentru apa de fântână au fost mai ridicate decât cele pentru apa potabilǎ la ambii parametri. De asemenea deficitul de oxigen permite o poatbilizare simplă (categ A1) pentru apa de izvor, dar tratamente mai laborioase (categ A3) pentru apa de fântână.

Ca și concluzie generalǎ se poate spune cǎ ambele surse au prezentat caracteristici omogene la toți parametri verificați de-a lungul perioadei de testare. Parametri chimici și cei indicatori testați indică faptul ca aceste surse pot fi potabilizate sub rezerva efectuării analizelor microbiologice specifice.

BIBLIOGRAFIE

Banu Constantin,(2002), Manualul inginerului de industria alimentară, Editura Tehnică, București

Chiș, Adriana (2009), Toxicologia mediului, Editura Universității din Oradea, Oradea.

Chiș, Adriana (2010), Noțiuni fundamentale de chimie analitică calitativă, cantitativă și instrumentală”, Editura Universității din Oradea

Chiș Adriana Monica, Curs “Chimie analitică calitativă, cantitativă și instrumentală în industria alimentară ”, 2013.

Cojocaru, I., 1995, Surse, procese si produse de poluare, Ed. Junimea, Iași

Gavrilescu, Elena (2008), Poluarea mediului acvatic, Editura Sitech Craiova, Craiova.

Legea calității apei potabile nr. 458/2002 modificată și completată cu Legea 311/2004

Mănescu S., Diaconescu M.L., Cucu M, 1994, Chimia sanitară a mediului, Apa, aerul și solul, Editura Medicală, București

Neacșu H. I. și Janstschi L., Chimie analiticǎ și instrumentalǎ, Editura Academic pres & AcademicDirect Cluj-Napoca, 2006

Savu Constantin, Georgescu Narcisa (2004), Siguranța alimentară, Riscuri și beneficii.

Teodorescu Ion, Antoniu Radu (1980), Tehnologia folosirii apei în industria alimentară și în centrele mici polulate, Editura Tehnică, București.

Teodosiu, Constantin. 2001. COMPLETARE !!!!

*** LEGIS – program informatic referitor la legislatia din Romania

.***Colecția de standarde – calitate apei

http://www.apaoltenia.ro/serviciile-publice-de-canalizare(apa-uzata-industriala/

BIBLIOGRAFIE

Banu Constantin,(2002), Manualul inginerului de industria alimentară, Editura Tehnică, București

Chiș, Adriana (2009), Toxicologia mediului, Editura Universității din Oradea, Oradea.

Chiș, Adriana (2010), Noțiuni fundamentale de chimie analitică calitativă, cantitativă și instrumentală”, Editura Universității din Oradea

Chiș Adriana Monica, Curs “Chimie analitică calitativă, cantitativă și instrumentală în industria alimentară ”, 2013.

Cojocaru, I., 1995, Surse, procese si produse de poluare, Ed. Junimea, Iași

Gavrilescu, Elena (2008), Poluarea mediului acvatic, Editura Sitech Craiova, Craiova.

Legea calității apei potabile nr. 458/2002 modificată și completată cu Legea 311/2004

Mănescu S., Diaconescu M.L., Cucu M, 1994, Chimia sanitară a mediului, Apa, aerul și solul, Editura Medicală, București

Neacșu H. I. și Janstschi L., Chimie analiticǎ și instrumentalǎ, Editura Academic pres & AcademicDirect Cluj-Napoca, 2006

Savu Constantin, Georgescu Narcisa (2004), Siguranța alimentară, Riscuri și beneficii.

Teodorescu Ion, Antoniu Radu (1980), Tehnologia folosirii apei în industria alimentară și în centrele mici polulate, Editura Tehnică, București.

Teodosiu, Constantin. 2001. COMPLETARE !!!!

*** LEGIS – program informatic referitor la legislatia din Romania

.***Colecția de standarde – calitate apei

http://www.apaoltenia.ro/serviciile-publice-de-canalizare(apa-uzata-industriala/