Analiza apei din produse alimentare de origine vegetală : gemuri din fructe – retete tradiționale din Banat.. Tehnologia de obținere a gemului de… [311064]

UNIVERSITATEA DE ȘTIINȚE AGRICOLE ȘI MEDICINĂ VETERINARĂ A BANATULUI ‘’Regele Mihai I al Romaniei’’, DIN TIMIȘOARA

FACULTATEA DE TEHNOLOGIA PRODUSELOR AGROALIMENTARE

PROIECT

DE

DIPLOMĂ

Coordonator științific:

Prof. Dr.Ing. Nicoleta HĂDĂRUGĂ

Student: [anonimizat]

2015

UNIVERSITATEA DE ȘTIINȚE AGRICOLE ȘI MEDICINĂ VETERINARĂ A BANATULUI ‘’Regele Mihai I al Romaniei’’, DIN TIMIȘOARA

FACULTATEA DE TEHNOLOGIA PRODUSELOR AGROALIMENTARE

PROIECT

DE

DIPLOMĂ

Analiza apei din produse alimentare de origine vegetală : [anonimizat].. Tehnologia de obținere a gemului de prune

https://www.google.ro/search?q=gem+de+prune&biw=1821&bih=868&source

Coordonator științific:

Prof. Dr.Ing. Nicoleta HĂDĂRUGĂ

Student: [anonimizat]

2015

DECLARAȚIE PE PROPRIE RĂSPUNDERE

Subsemnatul/a………………………………………………………………………………………………. identificat(ă) cu actul de identitate……………..seria…………………,nr……………..,……………………………………………………………………..eliberat de SPCLEP……………………………………………. ………………………………………………………………………………….la data de ……………………………………………CNP ………………………………………………………….., cu domiciliul în localitatea …………………………….., str. ………………………………………………………., nr……….bl. …………., sc. ……, ap. ……, județul ……………………………………………….., în calitate de autor al

Proiectului de Diplomă / Lucrării de Disertație cu titlul: ……………………………………………………………………………………………………………………………..

…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….

elaborat și depus pentru susținere publică în sesiunea(luna, anul) ……………………………………………………………………………………………în cadrul USAMVB”REGELE MIHAI I AL ROMÂNIEI” [anonimizat], program de studiu…………………………………………………………………………………………………………………………………………………….

Declar pe propria răspundere că Proiectul de Diplomă / [anonimizat]. 8 din 14 martie 1996 [anonimizat], nr. 60/26 martie 1996 și a Cartei USAMVB ”REGELE MIHAI I AL ROMÂNIEI” [anonimizat]:

– realizarea lucrării de către o altă persoană;

– [anonimizat], a unui text, a [anonimizat], [anonimizat].;

– [anonimizat];

– preluarea unor surse bibliografice fără citarea acestora sau menționarea în referințele bibliografice;

– însușirea rezultatelor muncii științifice a altor autori, texte/fragmente/idei .din opera acestora, fără consemnarea surselor bibliografice.

Notă: Înțeleg că orice omisiune sau incorectitudine în prezentarea informațiilor este pedepsită conform legii (art. 292 privind falsul în declarații din Codul Penal).

Declar pe proprie răspundere că datele și informațiile din prezenta declarație corespund realității.

Data:…………….. Semnătura

Vreau să aduc mulțumiri pe această cale doamnei Prof. Dr. Ing. NICOLETA HĂDĂRUGĂ care m-a îndrumat în realizarea acestei lucrări, precum și tuturor celor care m-au pregătit pentru formarea mea profesională.

UNIVERSITATEA DE ȘTIINȚE AGRICOLE ȘI MEDICINĂ VETERINARĂ A BANATULUI, TIMIȘOARA

FACULTATEA DE TEHNOLOGIA PRODUSELOR

AGROALIMENTARE

FIȘA

de apreciere a Proiectului de Diplomă

Proiectul de diplomă cu titlul, «Analiza apei din produse alimentare de origine vegetală : gemuri din fructe – retete tradiționale din Banat. Tehnologia de obținere a gemului de prune» se încadrează în sfera preocupărilor de cercetare tehnologică a disciplinelor de specialitate tehnologia controlul calității produselor alimentare din catedra II a facultății noastre.

Adordează un domeniu de vârf cu real interes economic pentru viitorul industriei alimentare în zona de vest a României și nu numai, care este în continuă căutare de soluții de relansare și retehnologizare a sectorului productiv agroalimentar fie că vorbim de inocuitatea produselor agroalimentare, de diferite proprietăți, de noi elemente și instrumente de control ale calității produselor alimentare.

Prin diversitatea largă a paletei de probleme abordate unele în premieră națională dar teoretic cu recomandări practice viitoare, candidatului Eduard NOVAK a făcut dovada calitățiilor profesionale minime necesare unui viitor specialist capabil de documentare asiduă de experimente dificil de realizat, dar și de noi idei concrete care la o analiză mai detaliată pot forma nucleul unor inovații, invenții.

Proiectul de diplomă analizat corespunde cerințelor impuse unei asemenea lucrări și ca atare poate fi admis pentru susținarea publică.

Prin materialul prezentat candidatul dovedește cu prisosință că stăpânește fondul de cunoștințe de bază necesare viitorului inginer tehnolog alimentar, are capacitatea de a se documenta la nevoie, într-o tematică dată, poate formula concluzii potențiale și generale pertinente, poate analiza și în final propune cu real simț tehnic ingineresc dacă soluția abordată poate fi considerată „apt” de o analiză tehnico-economică la o nouă scară de lucru.

Domnului Eduard NOVAK i se poate conferi titlul de inginer tehnolog în profilul alimentar, specializare Controlul și Expertiza Produselor Alimentare (CEPA). Propun nota 10 (zece).

TIMIȘOARA 01.07.2015 COORDONATOR:

Prof.dr.ing. Nicoleta HĂDĂRUGĂ

Analiza apei din produse alimentare de origine vegetală : gemuri din fructe – retete tradiționale din Banat. Tehnologia de obținere a gemului de prune

https://www.google.ro/search?q=gem+de+prune&biw=1821&bih=868&source

REZUMAT

Analiza apei din produse alimentare de origine vegetală : gemuri din fructe – retete tradiționale din Banat

Fructele reprezintă una dintre cele mai importante surse de vitamine în condițiile în care sunt consumate proaspete sau sunt conservate în mod adecvat, cu reducerea posibilităților de degradare datorate în special temperaturii ridicate, luminii și aerului. Acest lucru se realizează, pe lângă alte metode, prin obținerea de gemuri de fructe. În general, se utilizează ca ingrediente fructe sau alte materii prime vegetale, zahăr sau alt îndulcitor, iar pentru depozitare un termen mai îndelungat se conservă în recipiente închise ermetic.

În acest studiu s-a realizat evaluarea conținutului de apă din probe de gem de casă din fructe, utilizând metoda chimică de titrare volumetrică bi-component Karl Fischer. Această metodă a permis determinarea selectivă a conținutului de apă a unor astfel de produse, fără a afecta stabilitatea celorlalte componente în timpul analizei.

Analizele efectuate privind conținutul de apă din gemurile din fructe obținute prin procedee tradiționale (de tip “gem de casă”) prin utilizarea metodei volumetrice bi-component Karl Fischer au condus la următoarele concluzii:

S-a realizat analiza conținutului de apă din cinci probe de gem de casă obținut din fructe prin metode tradiționale românești, utilizând o metodă chimică selectivă de titrare Karl Fischer;

Cel mai mare conținut de apă din probele de gem de casă a fost obținut pentru gemurile de căpșuni, vișine și smochine (43.3-49.6%), în timp ce valori mult mai mici s-au obținut pentru gemurile de prune și coacăze (23.7-27.2%);

S-au identificat domeniile corespunzătoare moleculelor de “apă de suprafață” și de “apă puternic legată” în matricea alimentară pe baza cineticii de reacție KFT pentru gemul de căpșuni, constatându-se o proporție mai puțin semnificativă pentru cel de-al doilea caz (deși neomogenitatea probelor face destul de dificilă această diferențiere).

ABSTRACT

Water Analysis in Food Products of Vegetal Origin: Fruit Jam – Traditional Recipes from Banat

Fruit represent one of the most important vitamin sources, if they are consumed fresh or preserved in an adequate way, reducing degradation possibilities especially due to high temperatures, light and air. This is done, among other methods, by producing fruit jam. Generally, ingredients such as fruit or other raw vegetal materials, sugar or sweetener, are used and, for longer term storage, it is preserved in hermetically closed jars.

This study aimed to evaluate the water content in samples taken from homemade fruit jam, using the chemical method of bi-component Karl Fischer volumetric titration. This method allowed for the selective determination of the water content in such products, without affecting the stability of other components during the analysis.

The analysis regarding the water content in fruit jam obtained through traditional procedures (“homemade” type) using bi-component Karl Fischer volumetric titration method led to the following conclusions:

The analysis was undertaken for five homemade jam samples, obtained from fruit with traditional Romanian methods, using a Karl Fisher selective chemical titration method;

The highest water content in homemade jam samples was found in strawberry, cherry and fig jam (43.3-49.6%), while the lowest values were found in plum and blueberry jam (23.7-27.2%);

Fields corresponding to “surface water” and “strongly bound water” molecules were identified in the food matrix based on the KFT reaction kinetics for the strawberry jam, ascertaining a less significant proportion for the second case (although the lack of homogeneity among samples makes this differentiation quite difficult).

CUPRINS

Parte intoductivă 10

Introducere 10

Prunul 10

Smochinul 13

Coacăz negru 15

Vișinul 16

Căpșunul 16

Parte tehnologică 20

Caracterizarea materiilor prime 20

Caracterizarea materiilor prime auxiliare 22

Descrierea produsului finit 22

Flux tehnologic 24

Bilanțul de materiale 25

Ingrediente tipice pentru conserve de fructe 27

Legislație UE 28

Probleme de autenticitate 28

Metode analitice utilizate pentru testarea autenticității 29

Metode pentru determinarea autenticității 31

Norme de protecția muncii și igiena 31

Parte de proiectare 37

Dimensionare mecanica a unui malaxor 37

Calculul puterii necesare pentru acționare 38

Calculul densității pastei de tip „gem de fructe” 38

Calculul de rezistență a brațului malaxorului 39

Parte experimentală 40

Introducere 40

Materiale și metode 40

Rezultate și discuții 43

Concluzii 51

Bibliografie 52

Anexe (bilanțul de materiale grafic, schema malaxorului) 54

1.PARTE INTRODUCTIVĂ

1.1. Introducere

Producerea gemurilor și marmeladelor este esențială și se face cu fructe (portocale, lămâi, lămâi verzi și alte citrice pentru marmeladă) care se fierb cu zahăr, apă și de obicei se adaugă pectină ca și agent de gelifiere. La marmeladă coaja este pregătită separat și apoi adăugată. Pentru jeleuri se fierbe doar apa cu fructele. Extractul este apoi filtrat și fiert cu zahăr. Fructele, pulpa fructelor sau pireul de fructe sunt folosite pentru gemuri și marmelade, sucuri de fructe sau extracte de fructe pentru jeleuri. Produsul este pus fierbinte în borcane și în unele cazuri pasteurizat și apoi răcit la temperatura de ambalare. Pe lângă aceste produse se mai fac și altele pentru vânzarea cu bucata sau pentru patiserii și cofetării. Se pare că aceste produse sunt făcute la limita dintre un conținut solid și cel de gel. Pe lângă ingredientele prezentate mai sus se folosesc și altele cum sunt regulatori de pH (acid citric, citrat de sodiu) și conservanți. Pentru producerea de iaurt de fructe se folosesc ouă și grăsimi. Alte ingrediente pot include coloranții și aromatizanții naturali, acidul ascorbic, sorbatul de potasiu, sorbitolul [1,2].

1.2. Prunul

Clasificare științifică: Regn: Plantae; Încrengătură: Magnoliophyta; Clasă: Magnoliopsida; Ordin: Rosales; Familie: Rosaceae; Subfamilie: Prunoideae; Gen: Prunus; Specie: P. domestica. [3]

Prunul (denumire științifică: Prunus domestica) este un arbore fructifer din familia rozaceelor. Fructele sale cărnoase, de culoare albastru închis sau gălbui, își găsesc multiple întrebuințări în industria alimentară, pentru conserve sau gemuri, fiind consumate și în stare proaspătă. Dar cea mai cunoscută utilizare este pentru fabricarea rachiului, uneori fiind și depozitat în butoaie fabricate din lemnul acestuia. Fructele sale imature sunt uneori întrebuințate în combinație cu murături. Crește în zone de înaltă fertilitate, preferabil deluroase. Soiurile sale cele mai rezistente sunt: ciorești, corcodane, vinete și grase (denumiri regionale) [3,4].

Trunchiul său are un duramen (miez) foarte dur, rezistent la apă, de culoare roșu-maroniu, învelit de un alburn de culoare deschisă prin care circulă seva. Arderea sa degajă o putere calorică superioară celei a fagului, cărbunele său fiind folosit în fierării [3,4].

https://www.google.ro/search?q=prunul&biw=1821&bih=868&tbm=isch&tbo=u&source

Prunul în România: Printre zonele bogate în pruni se numără zona județului Caraș-Severin, mai exact în zona de nord a județului, în satul Duleu, unde există o cultură bogată în pruni veche de zeci de ani [3,4].

În anul 2000 s-a realizat o producție de 345.000 tone de prune. Prunul continuă să aibă o pondere exagerată (cca. 50%) în livezile românești. România ocupă primul loc din Uniunea Europeană la suprafețele cultivate cu pruni. Din suprafață pomicolă de 77.883 ha, prunul ocupă 34.899 ha [3, 4].

Compoziția chimică a prunelor: apa 87%, fructul are un conținut ridicat de zaharuri, hidrati de carbon, acizi organici liberi, în special malic, acid benzoic, pectină, săruri minerale: calciu, magneziu, cupru, fier, fosfor, crom, iod, flor, bor, mangan, potasiu, sodiu, sulf, vitaminele A, B1, B6, C, E, PP, beta-caroten, albumine, celuloza, glucoza, fructoza, mucilagii, etc. Sâmburele de prun conține acid cianhidric [12].

1.3. Smochinul

Clasificare științifică: Regn: Plantae; Subregn: Tracheobionta; Încrengătură: Magnoliophyta; Clasă: Magnoliopsida; Ordin: Rosales; Familie: Moraceae; Gen: Ficus; Specie: F. carica. [5]

Smochinul (Ficus carica) este un arbore mic sau un arbust din familia Moraceae, una din numeroasele specii ale genului Ficus. Originar din Asia sud-occidentală, crește sub formă sălbatică și în zona Mării Mediterane [5].

https://www.google.ro/search?q=smochinelor&biw=1821&bih=868&source=lnms&tbm=isch&sa=X&ei=h1SQVbSAL4ncUe2ojWA&ved=0CAcQ_AUoAg&dpr=0.75

Caracteristici. De mărime mică (4 m înălțime) și puțin pretențios la calitățile terenului, creșterea lui este lentă. Frunzele sunt căzătoare, de 12–25 cm lungime și 10–18 cm lățime, foarte lobulate, formate din 3–5 lobi, scoarța este netedă și de culoare gri [5].

Produce fructe de formă conică. Smochinii cresc sălbatic pe terenuri stâncoase și ziduri ,unde alte plante dificil pot să crească. Creșterea rădăcinilor produce mișcarea solului unde sunt situate. Smochinul produce un latex iritant (suc lăptos) [5-7].

Unii smochini sunt reflorescenți, produc două recolte anual, una în primăvară și alta la sfârșitul verii. [5-7]

Compoziție chimica: 84 % apă, conțin invertină, proteine 1%, glucide 15-18%, materii azotate, celuloza, acizi, un element iritant când sunt verzi, pectine, vitamina A, B1,B2, C, PP, latexul conține o lipodiastază (enzimă analoga sucului pancreatic) o amilază și proteoza, enzime, fier, fosfor, sodiu, calciu, magneziu, brom, etc [13].

[13] http://www.terapii-naturiste.com/plante/plante_medicinale/smochine.php

Istorie și specii cultivate: Fructele smochinului sunt clasificate după varietăți și anotimpuri: smochine albe, smochine regină, smochine negre și de primăvară. Smochinul a fost printre primele plante cultivate de om. Un articol în revista Science descrie descoperirea a nouă smochini fosilizați, datați în jurul anilor 9400-9200 î.Hr., în așezarea neolitică Gilgal I, în Valea Iordanului. Datorită faptului că smochinii sunt de tipul partenocarpio, fac parte din speciile domestice [5-7].

Descoperirea așază domesticirea smochinului înaintea grâului, orzului și legumelor, ceea ce poate fi primul caz cunoscut din agricultură [5-7].

Pe măsură ce migrația umană s-a extins, omul a transportat arborele în afara ariei sale naturale, reprezentând o importantă sursă alimentară. Fructe de smochin: În funcție de specie,fructele pot avea culoarea:neagră,roșie,galbenă,mov,verde și maro [5-7].

În România, cele mai recomandate soiuri sunt cele care fac fructe roșii,galbene și verzi,deoarece acestea au timp să se coacă în România. Specia cu fructe verzi poate face 3 recolte pe an, cea cu fructe galbene 2 recolte pe an și cea cu fructe roșii 2 recolte pe an [5-7].

Smochinii în Biblie: În cartea genezei (3:7), după căderea în păcat Adam și Eva își acoperă goliciunea cu frunze de smochin. Smochinul este amintit în Biblie și în Noul Testament, în evanghelii, cât și în Vechiul Testament, mai ales în Cântarea Cântărilor („Se pârguiesc florile în rodieri și roadele în smochini”) [5-7]

Smochinul în Coran: Unul din capitolele Coranului este numit după smochin iar fructele sunt, de asemenea, menționate de nenumărate ori, profetul Mohamed considerându-le coborâte din Paradis deoarece „(…) fructele paradisiace nu au sâmburi (…)”[5-7].

În alte culturi: Buddha a atins iluminarea sub copacul Bodhi, un bătrân smochin sfânt (Ficus religiosa). Smochinul indian, Ficus bengalensis, este arborele național al Indiei [5-7].

1.4. Coacăz negru

Clasificare științifică: Regn: Plantae; Încrengătură: Magnoliophyta; Clasă: Magnoliopsida;

Ordin: Saxifragales; Familie: Grossulariaceae; Gen: Ribes; Specie: R. nigrum.

Coacăzul negru (Ribes nigrum) este un arbust care face parte din genul Ribes, familia Grossulariaceae [8].

Morfologie. Coacăzul negru crește sub formă de tufe de 1 – 2 m înălțime. Fructele acestei plante, de tip bacă, sunt grupate în ciorchini și sunt boabe zemoase sferice cu gust acrișor, de culoare închisă, care au un diametru de 6 – 11 mm, fiecare fruct conținând mai multe semințe [8].

https://www.google.ro/search?q=coacaz+negru&biw=1821&bih=868&source

Areal. Coacăzul negru crește în regiunile temperate boreale din Euroasia, din vest din Anglia, Franța, până spre est în Manciuria. Limita de nord fiind Laponia, iar cea de sud, Armenia și Himalaya [8].

Compoziție chimică. Coacăzul negru conține taninuri, rutozid, vitamina C, urme de ulei volatil de culoare verde (până la 0,2%) format din carburi terpenice. Fructele conțin cca 150 mg% vitamina C, vitamine din complexul B, acizi organici (citric, malic), pectine, zaharuri, antociani, ulei gras, terpene, flavonoide (miricetol, cvercetol, carnferol), pectine, calciu, fier, potasiu, fosfor, vitamina PP [8].

Utilizare. Coacăzul negru este cunoscut ca plantă de cultură în Europa din secolul al XVI-lea. Fructele lui, bogate în glucide, acizi grași, proteine și substanțe minerale, sunt folosite la prepararea de sucuri, siropuri, jeleuri sau marmeladă. Fructele au acțiune tonică generală, vitaminizantă, remineralizantă, fiind recomandate și în cazurile de surmenaj, în stările anemice, în cazurile de deficit de fier. Un extract din flori este utilizat în parfumerie. Frunzele sunt utilizate în medicina naturistă ca diuretic, în afecțiuni cardiace, reumatism, gută [8].

1.5. Vișinul

Vișin (Prunus cerasus) este un arbore fructifer din familia rozaceelor (Rosaceae), de talie mai mică decât cireșul, care poate ajunge până la o înălțime 6 m [9].

Are frunze lucioase, dințate pe margine, cu flori albe, și este cultivat pentru fructele sale, denumite vișine, care sunt globuloase, de culoare roșie-purpurie, cu nuanțe spre negru, acre-dulci [9].

https://www.google.ro/search?q=visine+fructe&biw=1821&bih=868&source

Vișinele conțin zaharuri, substanțe tanoide, proteine, pectine, acizi organici, săruri minerale și vitamine. Au efecte terapeutice, contribuind la întârzierea procesului de îmbătrânire prin îmbunătățirea compoziției chimice a sângelui. Mai participă și la ameliorarea sau chiar vindecarea bolilor renale, hepatice, diabetice, cardiovasculare și la atenuarea stresului psihic și anemiei [9].

Cea mai veche mențiune scrisă despre vișin datează din anul 340 î.e.n., într-o lucrare a lui Aristotel, în care se descrie tehnica de înmulțire a acestuia [9].

1.6. Căpșunul

Clasificare științifică: Regn: Plantae; Diviziune: Magnoliophyta; Clasă: Magnoliopsida; Ordin: Rosales; Familie: Rosaceae; Subfamilie: Rosoideae; Trib: Potentilleae; Subtrib: Fragariinae; Gen: Fragaria [10]

Fragaria este un gen de plante cu flori din familia Rosaceae, numite comun căpșuni din cauza fructelor lor comestibile. Există peste 20 de specii și numeroși hibrizi. Cele mai cunoscute căpșuni sunt căpșunul de grădină (Fragaria ×ananassa) [10].

Ele cresc în solurile fertile și de obicei se recoltează mai multe la un loc. Căpșunile de culoare roz sunt foarte rare, dar câteva exemplare au fost raportate în județul Cluj [10, 11].

Căpșunul, planta din care cresc căpșunele, are tulpina aeriană, frunza ovală, cu margine zimțată, penat compusă. Are fructul fals, format din îngroșarea receptaculului floral. Are culoarea roșie și este cărnos, parfumat și foarte gustos, dulce [10,11].

Structura taninurilor polifenolice din fructele de căpșuni

(http://en.wikipedia.org/wiki/Strawberry)

Structura fisetinului

(http://en.wikipedia.org/wiki/Fisetin)

Capșunele reprezintă o bună sursa de vitamine B5, B6, C, K, mangan, potasiu, fibre alimentare acid folic, fitonutrienți și antioxidanți, care ajută împotriva radicalilor liberi [13].

Căpșunile sunt un fruct important în dieta mediteraniană, deoarece au un conținut ridicat în substanțe nutritive care au un rol important pentru sănătatea umană. Acestea sunt bogate în antioxidanți ca antocianii, taninurile și fitochimicalele. Au un conținut important de vitamina C, iar o porție de căpșuni (aprox. 8 bucăți) oferă mai multă vitamina C decât o portocală [14-17].

Antioxidanții din căpșuni sunt absorbiți eficient într-un timp scurt, aprox. 1 oră după ce au fost ingerați, iar aceștia luptă cu compușii radicalilor liberi care pot provoca boli cronice (cancer, boli de inimă ș.a.). Studiile recente plasează căpșunii pe locul secund într-un top zece al fructelor, în funcție de capacitatea antioxidantă (TAC) [14-17].

Compușii antioxidanți din căpșuni [18,22]

Acidul folic conținut de aceștia poate preveni de asemenea anumite tipuri de malformatii congenitale [13,19].

Compușii antioxidanți din căpșuni [20,23]

2. PARTE TEHNOLOGICĂ

2.1. Caracterizarea materiilor prime

Prunele trebuie să fie lipsite de boli sau de deteriorări, care afectează aspectul comestibil sau valoarea de piață. În special, urmează a fi excluse prunele afectate de putrezire, chiar dacă semnele sunt foarte ușoare, dar susceptibile de a face prunele improprii pentru consum la sosirea la destinație. Prunele trebuie să fie culese cu atenție. Ele trebuie să fie suficient de dezvoltate și să prezinte un grad satisfăcător de coacere. Gradul de dezvoltare și starea prunelor trebuie să fie astfel încât să le permită:

a. Să suporte transportarea și manipularea;

b. Să ajungă în condiții satisfăcătoare la locul de destinație [24].

Prunele sunt clasificate în următoarele trei categorii definite mai jos:

Categoria Extra: Prunele din această categorie trebuie să fie de o calitate superioară. Forma, dezvoltarea și colorația trebuie să fie caracteristice varietății lor. Ele trebuie să fie:

practic acoperite de pruină lor, în funcție de varietate; în perioada de recoltare și a operațiunilor de ambalare, fructele trebuie atinse cât este posibil de puțin pentru a evita eliminarea/ștergerea perișorilor pentru soiurile de "japonez-american", fructul este doar parțial acoperit cu pruină;

de consistență fermă [24].

Pulpa trebuie să fie rezonabilă de fermă la un efort normal cu degetele. Aceste prune nu trebuie să prezinte defecte, cu excepția unor foarte ușoare defecte superficiale, cu condiția ca acestea să nu afecteze aspectul general al produsului, calitatea, starea de conservare și prezentarea sa în ambalaj [24].

https://www.google.ro/search?q=prune+cu+defecte&biw=1821&bih=868&source=lnms&tbm=isch&sa=X&ei=XV2QVerxJMawUe26pdgD&ved=0CAYQ_AUoAQ&dpr=0.75#tbm=isch&q=prune+

Categoria I .Prunele din această categorie trebuie să fie de bună calitate. Ele trebuie să prezinte caracteristicile varietății. Cu toate acestea, pot fi permise următoarele defecte ușoare, cu condiția ca acestea să nu afecteze aspectul general al produsului, calitatea, starea de conservare și prezentarea sa în ambalaj:

un ușor defect de formă ;

un ușor defect de dezvoltare. Prezența unei cavități la peduncul / pistil este permis, cu condiția ca pulpa este sănătoasă și fără decolorare.

un ușor defect de colorație;

defectele epidermei de formă elongată nu trebuie să depășească în lungime o treime din diametrul maxim al fructului. În special, pot fi permise crăpăturile cicatrizate pentru varietățile Golden Gage;

alte defecte ale epidermei a căror suprafață totală afectată nu trebuie să depășească șaisprezecea parte din întreaga suprafață [24].

Categoria II :Această categorie cuprinde prune care nu se pot încadra în categoriile superioare, dar care satisfac cerințele minime specificate anterior. Prunele din această categorie trebuie să fie de calitate bună, prezentate corespunzător pentru consumul uman. Pot fi permise următoarele defecte, cu condiția ca prunele să își păstreze caracteristicile esențiale de calitate, conservare și prezentare:

defecte de formă;

defecte de dezvoltare. Prezența unei cavități la peduncul / pistil este permis, cu condiția ca pulpa este sănătoasă și fără decolorare. Sâmburele poate fi spart dar aderent de pulpă;

defecte de colorație;

defecte ale epidermei a căror suprafață totală afectată nu depășește un sfert din întreaga suprafață. Defecte ale epidermei, alungire, formă pot apărea în perioada de dezvoltare, recoltare, păstrare, manipulare și transportare a prunelor[24].

2.2.Caracterizarea materiilor prime auxiliare

Zahărul. Din punct de vedere chimic, zaharoză, se obține din sfeclă sau trestie și este cea mai utilizată materie primă auxiliară la conservarea fructelor.

Zahărul se prezintă sub următoarele denumiri:

zahăr cristal (tos) – cristale de zaharoză neaglomerate

zahăr bucăți (cubic)-cristale de zaharoză aglomerate sub formă paralelipipedică

zahăr pudră (farin)-se obține prin măcinarea zahărului cristal sau a sfărâmăturilor de zahăr cubic [25].

Condiții ce trebuie să îndeplinească zahărul din punct de vedere fizico-chimic [30,31] :

Zahărul poate fi contaminat cu microorganisme din genurile: Schizosacharomyces, Zygosacharomyces, etc. sau mucegaiuri de tipul Aspergillus, Cladosporium, etc. [25]

Apa. Apa, una dintre cele mai importante materii prime auxiliare se folosește începând de la operațiile de spălare , opărire ,răcire și chiar ca și adaos de soluții de zahăr. Apa utilizată în industrie trebuie să fie potabilă [25].

Din punct de vedere fizic , apa trebuie sa fie lipsită de gust, miros, culoare, iar turbiditatea de maxim 10 grade. Caracterele chimice ale apei sunt influențate în special de natura sursei sau a instalațiilor prin care circulă. Dacă apa conține nitrați, amoniac liber, cloruri , fosfați sau materii organice poate fi dăunătoare în procesul de fabricație. Apa potabilă conține săruri minerale a căror proporție cantitativă se exprimă în grade de duritate. În funcție de duritate, apa poate fi:

apă moale, până la 8̊ duritate; apă semidură, de la 8-16̊ duritate; apă dură, de la 16-30̊ duriotate; apă foarte dură ,peste 30̊ duritate [25].

2.3. Descrierea produsului finit și a condițiilor de calitate impuse acestuia

Gemul .Gemul este un produs gelificat în care se disting fructele sau bucățile de fructe din care s-a preparat. Gemurile se pot prepara dintr-o singură specie de fructe și poartă denumirea fructului de proveniență sau din amestec de fructe și poartă denumirea de "gem asortat" [26].

Se obține din fructe proaspete, congelate ori conservate cu antiseptice, cu sau fără adaos de apă, suc de fructe sau acizi, fierte până la obținerea unei consistențe care să-i permită să fie întins fără să se fragmenteze. Gemurile se ambalează în recipiente închise ermetic și se pasteurizează.[26]

Materia primă. Se folosește materie primă de caliatatea I și a –II-a și se condiționează imediat după recoltare prin sortare , spălare și îndepărtarea părților necomestibile. Fructele cu o textură tare se fierb într-o cantitate mică de apă pentru a ușura zdrobirea și scoaterea sâmburilor , iar fructele mici nu se fierb , ci doar se zdrobesc înainte de a adăuga zahărul.[26]

Obținerea produsului finit. În procesul de obținere a gemului putem avea trei variante de lucru:

-cantitatea egală de fruct și zahăr

-cantitatea mai mică de fruct decât zahăr

-cantiatatea mai mare de fruct decât zahăr. [27]

https://www.google.ro/search?q=zahar&biw=1821&bih=868&source

2.4. Fluxul tehnologic de obținere a gemului de prune

2.5. Bilanțul de material

Să se întocmească bilanțul de materiale în variantă analitică pentru conservarea a 9391.22 kg prune pulpă (linie industrială) prin concentrare cu zahăr după următoarea rețetă:

Apă 2000 l (ρ≈1kg·m);

Prune 9391.22 kg;

Zahăr 7000 kg;

Pectină 93 kg;

Acid citric 332 kg (200ml) (ρ=1,665 g·ml)

Știind că:

la operația de recepție avem o cantitate de 15000 kg prune, η =100% și 0.4% pierderi la recepție;

la operația de spălare avem pierderi de 2%, η =98%, iar raportul prune-apă este de 1:2 și pierderile de apă sunt de 0.4%;

la operația de sortare avem 2% impurități mecanice, iar η =98%;

la îndepărtarea codițelor și frunzelor, părțile necomestibile sunt în proporție de 8%, iar η=100%;

la operația de omogenizare pierderile de zahăr sunt în proporție de 0.4%, η=100%;

la fierbere substanța uscată inițială a amestecului pentru gem este de 40% și se dorește obținerea de gem cu o substanța uscată finală de 80%, iar η=100%;

la dozarea și închiderea borcanelor cu gem răcit la temperatura de 75șC, pierderile sunt de 1%, iar η =97%;

în timpul pasteurizării apar pierderi de 0.3%, iar η=99.7%;

la depozitare avem pierderi de 1,5%, care constau în spargerea neintenționată a unui anumit număr de borcane și η =100%.

Recepție

Spălare

Sortare

Indepartarea codițelor și frunzelor

Indepartarea sâmburilor

Amestecare-Omogenizare (zahăr, pectin, apă, acid citric)

Fierbere

Dozare (0.2kg/borcan) și închiderea borcanelor

Pasteurizare

Ambalare-Depozitare

1175 de cutii/20 borcane (400g) de gem de prune ambalat și depozitat

2.6. Ingrediente tipice pentru conserve de fructe

Fruct / pulpa fructului. Parte comestibilă de la fruct cu sau fără piele, coajă, semințe sau sâmburi.

Suc de fructe. Produsul obținut printr-un proces de filtrare mecanic și care păstrează caracteristicile de aromă și savoare ale fructului din care a fost extras. Se poate produce și prin reconstituire adăugând apă la sucul de fructe concentrat. [1,2]

Pireu de fructe. Parte comestibilă de la fructul întreg, cu cât mai puțină coajă, piele, semințe, sâmburi, etc., care a fost zdrobită prin cernere sau alt procedeu similar. [1,2]

Îndulcitori. Dextroză (anhidră sau monohidratată), sirop de glucoză, sirop de zahăr invertit. Agenți de gelifiere. Pectină Aromatizanți. Uleiuri esențiale de citrice. Agenți de antispumare. Uleiuri și grăsimi comestibile, mono- și digliceride, respectiv acizi grași. Regulatori de pH. Acizi organici și sărurile lor de Ca și Na (acid citric, lactic, tartric și malic). [1,2]

2.7.Legislație EU

Pentru gemurile de fructe, marmelade și pireu de castane s-a implementat în țările membre ale Uniunii Europene Directiva 79/693/EEC. Tabelul de mai jos prezintă definiții ale produselor, ingredientele și aditivii permiși. Produsele cu un conținut redus de zahăr sau cele pentru diabetici nu au fost luate în considerare. [1,2]

Definiții prescurtate ale gemurilor, jeleurilor și marmeladelor [1,2]

doar pentru jeleuri în loc de fructe se pot folosi suc de fructe sau extract de fructe apos

2- pentru gemuri: valoarea limită SO2 50 mg/kg; Gem extra: 10 mg/kg

2.8. Metode de autenticitate [1,2]

Identificarea problemelor curente de autenticitate [1,2]

Cele mai uzuale falsificări se împart în două grupe:

Falsificarea prin declararea incorectă a concentrației ingredientelor

Din moment ce toate conservele de fructe sunt definite prin conținutul de fructe și zahăr reducerea uneia dintre acestea duce la înșelarea consumatorului. [1,2]

Cele mai obișnuite forme de falsificare sunt:

variația premeditată de către consumator a raportului fruct/zahăr;

adaosul intenționat de către furnizor a zahărului/siropului de zahăr la pulpa fructului/pireului de fructe;

mărirea volumului fructelor IQF prin pulverizarea cu apă înainte de congelare;

adaosul de apă la pireuri/pulpe

adaos de antociani din struguri sau boabe de soc la fructele roșii (pentru a masca adaosul de zaharuri). [1,2]

Falsificarea prin declararea incorectă a tipului de fruct

Acest lucru se poate întâmpla sub două forme. În primul rând prin creșterea în volum a unor fructe cum sunt căpșunele cu unele mai ieftine ca merele. În al doilea rând prin substituirea unei varietăți superioare ca de exemplu cireșele Morello și portocalele Seville cu unele mai ieftine. [1,2]

O altă problemă de falsificare foarte delicată este comercializarea unor produse la care s-au folosit ingrediente iradiate sau ingrediente la care s-au modificat proprietățile funcționale. Acest lucru este mai puțin probabil să se întâmple având în vedere costurile ridicate ale iradierii. [1,2]

Alte forme de falsificare care se pot întâlni includ adaosul de portocale dulci la cele amare, adaos de aromatizanți sau adaos de fructe supraprocesate sau care au fost deteriorate prin încălzire puternică. [1,2]

2.9. Metode analitice utilizate pentru testarea autenticității [1,2]

Declararea incorectă a concentrației ingredientelor

O metodă simplă de determinare a conținutului de fructe este cea de cuantificare a unui component, A, urmată de aplicarea următoarei ecuații [37,38]:

A reprezintă de obicei solide insolubile, contorizare de semințe, una sau mai multe elemente minerale. De exemplu, gemurile și jeleurile conțin fructe din care s-au îndepărtat semințele, iar marmeladele pot conține mai multe componente procesate în diferite proporții, ceea ce complică aceasta ecuație [1,2]

Analiza solidelor insolubile este destul de simplă, dar poate fi îngreunată de adăugarea altor materiale insolubile (de exemplu materiale fibroase din mere). Conținutul de semințe este laborios și necesită o bază de date substanțială, deoarece este necesar să se diferențieze între semințele de diferite fructe, deoarece cele nedeclarate pot să constituie un fals [1,2].

Conținutul de fructe poate fi determinat din corelarea indicilor reologici dependenți de timp ai curgerii, caracteristicilor de curgere în domeniul de forfecare mediu și scăzut sau a rezultatelor de compresiune cu concentrația unor componente (de exemplu, grade Brix, conținut de pectine etc.). Au fost realizate studii ce utilizează metodele spectroscopiei de infraroșu (IR, respectiv FTIR) pentru măsurarea conținutului de fructe și detectarea falsificării. Se mai folosesc: refractometria, polarimetria, hidrometria, HPLC, GC (cu derivatizarea componentelor) pentru determinarea zahărului, zaharurilor reducătoare sau a mono-, di- și oligozaharidelor [1,2].

Pentru determinarea falsificării cu fructe “străine” se utilizează metoda microscopică, ce permite diferențierea dintre caracteristicile structurale ale speciilor de fructe [1,2].

S-au dezvoltat o serie de metode cromatografice pentru detectarea specifică a falsificărilor: dihidrochalconele sunt utilizate de exemplu ca markere pentru mere [1,2].

Dihidrochalcone utilizate ca markeri alimentari [1,2]

Speciile de plante și zonele de cultivare au “amprente” polifenolice caracteristice care permit diferențierea acestora. Cele mai utile pentru autentificare sunt flavonoidele, respectiv antocianinele, deși aceste metode necesită disponibilitatea unei baze de date suficient de mari pentru ca rezultatele să fie satisfăcătoare. [1,2]

2.10. Metode pentru determinarea autenticității [1,2]

2.11. Norme de tehnica securității, prevenirea și stingerea incendiilor

Pericolele de accidentare și îmbolnăviri profesinale (riscuri) specifice laboratoarelor și instalațiilor chimice sunt generate, în principal, de reactivii, aparatura și utilajele utilizate precum și de incompatibilitatea dintre diverse substanțe.

Accidentele care pot să apară în procesul de obținere a sucului de zmeură pot fi:

accidente de natură mecanică;

accidente de natură electrică;

accidente de natură termică;

accidente de natură chimică.[28-31]

Pentru prevenirea eventualelor accidente de natură mecanică, personalul ce deservește instalația de obținere a sucului de zmeură trebuie să respecte întocmai prevederile normelor de protecție a muncii aflate în vigoare. Întreaga instalație trebuie prevăzută cu un sistem de iluminat electric pentru a se realiza o bună vizibilitate. Accesul la cotele superioare ale instalației se va realiza pe scări metalice fabricate din tablă profilată și prevăzute cu balustrade pe ambele părți.

Instalația electrică de iluminat trebuie verificată periodic, o dată la patru luni, pentru ca eventualele deteriorări să fie remediate. [28-31]

Accidentele de natură termică pot să apară la instalațiile care sunt încălzite cu abur sub presiune (vasul de antrenare, condensator, schimbătoare de căldură). În vederea prevenirii accidentelor de natură termică este necesar ca recipientul de antrenare și țevile de alimentare cu abur și de evacuare a condensului să fie bine izolate termic. [28-31]

Reactivii: Prin reactiv, înțelegem totalitatea substanțelor care se utilizează în laboratoarele de chimie (alimentară). Numărul acestora este foarte mare și în continuă creștere, odată cu progresele rapide înregistrate de industria chimică alimentară. În cele mai multe cazuri, reactivii sunt substanțe ale căror proprietăți sunt cunoscute, dar, în laboratoarele, de chimie alimentară în special în cele destinate cercetării, se manipulează deseori și substanțe noi, uneori complet necunoscute. [[28-31]

Din punctul de vedere al securității muncii, respectiv al pericolului principal pe care îl reprezintă, reactivii se pot clasifica astfel:

reactivi toxici;

reactivi caustici;

reactivi inflamabili;

reactivi expolzivi;

reactivi radioactivi; [28-31]

Aparatură: O sursă importantă de accidente o constituie utilizarea necorespunzătoare a aparaturii de laborator. Din punctul de vedere al riscurilor pe care le implică, aparatura din laboratoarele de chimie alimentară poate fi împărțită în trei categorii:

aparatură acționată electric;

utilaje sub presiune;

sticlărie de laborator. [28-31]

Aparatură acționată electric: Majoritatea aparatelor utilizate în laboratoarele de chimie alimentară sunt acționate electric. Astfel, cuptoarele electrice, etuvele, băile termostatate, reșourile, lămpile cu raze IR și UV, lămpile incandescente, aparatele de încercare și control sunt numai câteva din aparatele care fac parte din această categorie. Curentul electric utilizat la acționarea lor are, în general, aceleași caracteristici ca și cel utilizat la iluminat (tensiunea 220V, frecvența 50 Hz); în situații deosebite se utilizează și tensiuni mai înalte sau curent continuu. Atât timp cât curentul electric circulă prin circuite special destinate acestui scop – conductoarele electice izolate față de pământ – aparatura electrică nu prezintă nici un pericol. Posibilitatea producerii unor accidente apare atunci când în rețea iau naștere curenți de defect, adică curenții circulă pe alte căi decât cele destinate trecerii curentului electric [28-31].

Curentul electric poate să producă următoarele tipuri de accidente:

electrocutare;

electrotraumatism;

incendiu de explozie. [28-31]

Electrocutarea se produce prin trecerea unui curent electric, de o anumită intensitate, prin organism. Curentul electric acționează asupra sistemului nervos și muscular producând contracții musculare, oprirea respirației, fibrilația inimii, pierderea cunoștinței. [28-31]

Electrotraumatismul constă în arsuri și metalizări ale pielii și se datorește căldurii dezvolate de arcul electric format la punctul de contact sau la trecerea curentului electric. Incendii și explozii datorate curentului electric pot avea loc dacă în apropierea instalațiilor sau echipamentelor electrice se află materiale inflamabile sau explozive în cantității periculoase [28-31].

În laboratoarele și instalațiile din industria alimentară, specificul activității face posibilă producerea tuturor celor trei tipuri de accidente datorate curentului electric. Importanță deosebită din punct de vedere al securității muncii prezintă însă electrocutarea. [28-31]

După cauzele directe care le provoacă, electrocutările pot fi grupate în următoarele categorii:

electrocutări prin atingere directă;

electrocutări prin atingere indirectă;

electrocutări prin tensiune de pas. [28-31]

Electrocutarea prin atingere directă se poate produce la atingerea elementelor conductive ale unei instalații electrice aflată în următoarele situații:

sub tensiune;

scoase de sub tensiune, dar rămasă încărcată cu sarcini electrice datorită capacității, prin omiterea descărcării acestora după deconectare;

scoase de sub tensiune, dar aflată sub o tensiune indusă pe cale electromegnetică sau electrostatică de alte instalații, prin omiterea punerii la pământ a elementelor deconectate [28-31]

Electrocutarea prin atingere indirectă se poate produce la atingerea unui element conductiv al instalației electrice care în mod normal nu este sub tensiune, dar care a intrat accidental sub tensiune în urma unui defect (deteriorarea instalației, contact cu alt element sub tensiune etc.). [28-31]

Electrocutările prin tensiune de pas se poate produce în cazul atingerii simultane a două puncte de pe sol (considerate la o distanță de 0,8 m) aflate la potențiale diferite, ca urmare a scurgerii din pământ a unui curent. Diferențele de potențial pe sol pot apărea sub tensiune sau în apropierea unei prize de pământ prin care trece curentul electric. [28-31]

Principalii factori de care depinde gravitatea electrocutării sunt:

valoarea intensității curentului care trece prin corp;

frecvența curentului;

durata acțiunii curetului asupra corpului;

părțile organismului prin care trece curentul;

starea fizică și psihică a omului în momentul atingerii elementului sub tensiune. [28-31]

Valorile admise admisibile ale curenților pentru un timp mai mare de 3 secunde, conform STAS 2612 sunt:

10 mA în cazul unui curent alternativ;

50 mA în cazul unui curent continuu. [28-31]

Valorile maxime admise pentru tensiunile de atingere, la instalațiile electrice cu tensiunea sub 1000 V, sunt:

65 V la instalațiile electrice fixe și mobile din locurile de muncă puțin periculoase;

40 V la instalațiile electrice fixe și mobile din locurile de muncă periculoase și foarte periculoase;

24 V la instalațiile electrice portative;

110 V la curent continuu în locurile de muncă foarte periculoase;

65 V la curent continuu în locurile de muncă foarte periculoase. [28-31]

În funcție de pericolele pe care le prezintă la exploatare, utilajele electrice se pot clasifica în următoarele categorii:

utilaj electric fix;

utilaj electric mobil;

utilaj electric portativ. [28-31]

În laboratoarele și instalațiile din industria alimentară există toate cele trei tipuri de utilaje electrice. Cele mai periculoase sunt utilajele portative, din umătoarele motive:

manipulantul are un contact permanent cu carcasa utilajului;

deplasările frecvente și întinderile la care sunt supuse conductoarele de alimentare pot provoca deteriorarea acestora;

inslatația se poate defecta cu ușurință datorită solicitărilor mecanice caracteristice funcționării acestor utilaje. [28-31]

Instruirea personalului: Instructajul de protecție a muncii în laboratoarele și instalațiile din industria alimentară trebuie să cuprindă trei faze:

instructaj introductiv general;

instructaj la locul de muncă;

instructaj periodic. [28-31]

Instructajul introductiv general se face la angajare după efectuarea controlului medical. Scopul instructajului este cunoașterea specificului activității din laboratoare, riscurile specifice laboratoarelor precum și a măsurilor generale de protecție a muncii. [28-31]

Instructajul la locul de muncă se va face de către șeful laboratorului, imediat după angajere. Această fază a instructajului are scopul de a prezenta personalului activitatea pe care o va desfășura, cu pericolele de accidentare concrete legate de această activitate precum și măsurile de protecție a muncii specifice locului de muncă. [28-31]

Instructajul periodic. Personalul laboratorului de chimie alimentară trebuie să fie reinstruit și reexaminat în mod periodic, de obicei la intervale de o lună. În laboratoarele cu condiții deosebite, instructajul periodic se va face la intervale mai scurte. [28-31]

Materiale de stingere a incendilor: În funcție de mărimea și natura incendiului, ca materiale de stingere se pot folosi:

apa (jet compact, ploaie, pulverizare, abur);

substanțe chimice inerte (spumă, praf, lichide, gaze inerte)

diverse: pături umede, nisip etc.

Dintre substanțele chimice cele mai utilizate la stingerea incendiilor sunt:

bioxidul de carbon sub formă de spumă, format în urma reacției dintre bicromatul de sodiu și sulfatul de aliminiu. Se utilizează în special la stingerea lichidelor inflamabile nemiscibile cu apa;

bioxidul de carbon sub formă de zăpadă carbonică. Se utilizează la stingerea incendiilor la aparatele și instalațiile electrice; este foarte eficace în încăperi închise;

tetraclorura de carbon. Se folosește la combaterea incendiilor în instalații electrice și are avantajul că poate fi folosită și la temperaturi scăzute;

pulberile chimice pe bază de bicromat de sodiu, care conține în compoziția lor talc, nisip, carbonat de potasiu, sulfat de sodiu etc. Se folosesc de obicei la stingerea substanțelor care reacționează violent cu apa (metale alcaline, carbid) sau a instalațiilor electrice;

spuma mecanică, obținută prin amestecarea cu apă și aer a unei substanțe spumogene. [28-31]

Cap 3. PARTE DE PROIECTARE

3.1.Dimensionarea mecanică a malaxorului

Construcție solidă și robustă; părțile malaxorului care intră în contact cu gemul de prune (cuva, bratul spiral și axul opritor) sunt confecționate din oțel inoxidabil. [31-33]

Malaxorul are două motoare electrice, atât pentru rotirea cuvei, cât și pentru rotirea brațului spiral, având o rezerva mare de putere. [31-33]

Caracteristici tehnice . Consum energetic MAI SCAZUT cu cca. 25% pentru fiecare malaxare

Capacitate gem: 47 – 120 kg

Volum cuva: 68 – 170 L

Cantitate maxima fructe: 30 – 75 kg

Cantitate minima apa: 17 – 45L

Putere motor electric: 1,9/2,6 – 2,6/4,8 kW

Greutate: 215 – 490 kg

Dimensiuni gabarit : 530x920x1140 – 790x1130x1380 mm [31-33]

http://tradebussinesknowledge.infoaliment.ro/anunt_2747006-Linii+complete+de+productie+gem+fructe.html

Malaxoarele cu două brațe cotite, utilizate pentru omogenizarea fructelor pentru obținerea produselor de tip gem necesită determinarea puterii instalate și verificarea mecanică a brațelor. [31-33]

3.2.Calculul puterii necesare pentru acționare

Relația de calcul propusă este:

Unde:

Ks – coeficientul de suprasarcină (Ks=1,3)

K1 – coeficientul care ține seama de frecarea gemului de pereți (K1=4-6)

K2 – coeficientul care ține seama de rezistența întâmpinată de amestecător la intrarea în masa de material (pentru umiditate de 17-22%; K2=10-14)

Qv – debitul volumic, în m3 (QV = 0,6 m3)

mat – densitatea pastei tip „gem”, în kg/m3

L – lungimea cuvei, în m

tr – randamentul de transmisie (0,8%) [31-33]

3.3.Calculul densității pastei de tip „gem de fructe”

unde:

X1 – fracția masică la fructe (adimensională)

X2 – fracția masică la zahar

X3 – fracția masică la pectina

X4 – fracția masică la acid citric

fructe – densitatea la fructe mărunțite (kg/m3)

q sare – densitatea la zahar (kg/m3)

pectină – densitatea la pectină (kg/m3)

acid citric – densitatea la acid citric (kg/m3) [31-33]

mfructe=100 kg

mzahar=90 kg

mpectina=25kg

macid citric=0.28 kg

3.4. Calculul de rezistență a brațului malaxorului

Brațul malaxorului este supus unor tensiuni de forfecare în secțiunea de legătură cu arborele de antrenare.

Relația de calcul este:

Unde:

Aaf = secțiunea efectivă a brațului malaxorului, în m2

Mt = momentul de torsiune, în Nm;

af = tensiunea admisibilă de forfecare, N/m3 ;

Nn = puterea motorului de acționare, kw

n = turația brațului, rot/min. [31-33]

4. PARTEA EXPERIMENTALĂ:Analiza apei din diverse sortimente de gem de casă tradițional prin titrare Karl Fischer

4.1. Introducere

Fructele reprezintă una dintre cele mai importante surse de vitamine în condițiile în care sunt consumate proaspete sau sunt conservate în mod adecvat, cu reducerea posibilităților de degradare datorate în special temperaturii ridicate, luminii și aerului. Acest lucru se realizează, pe lângă alte metode, prin obținerea de gemuri de fructe. În general, se utilizează ca ingrediente fructe sau alte materii prime vegetale, zahăr sau alt îndulcitor, iar pentru depozitare un termen mai îndelungat se conservă în recipiente închise ermetic. În produsele industriale se adaugă pectină sau alți agenți de gelifiere, zahăr sau miere și alte ingrediente, iar pentru conservare mai îndelungată se apelează la o ușoară fierbere în prezență de zahăr, un timp cât mai scurt pentru a menține calitatea fructelor și a reduce pe cât posibil degradările în produsul final [34,35]. Din acest motiv nu se eliberează suficientă pectină pentru gelifiere și se apelează la adăugarea separată a acesteia, iar pentru gemurile obținute în casă proprietățile reologice sunt diferite [36]. Prin urmare, conținutul de apă al unor produse din această clasă este un indicator eficient al calității în special prin evaluarea indirectă a adaosului unor modificatori reologici, ce determină obținerea unor produse alimentare cu aceleași proprietăți reologice dar cu conținut mai mare de apă [37].

În acest studiu s-a realizat evaluarea conținutului de apă din probe de gem de casă din fructe, utilizând metoda chimică de titrare volumetrică bi-component Karl Fischer [36-39]. Această metodă a permis determinarea selectivă a conținutului de apă a unor astfel de produse, fără a afecta stabilitatea celorlalte componente în timpul analizei.

4.2. Materiale și metode

4.2.1. Materiale

Probele de gem utilizate în acest studiu au fost obținute printr-un procedeu tradițional românesc (“gem de casă”), utilizând metoda ce presupune menținerea fructelor cu zahăr în proporții de 2:1 sau 3:1 (funcție de gradul de dulce al fructelor utilizate; de exemplu, pentru vișine s-a utilizat un raport de 2:1) un timp suficient pentru extracția aromelor, urmată de o ușoară fierbere și conservare în recipiente de sticlă. S-au utilizat în acest scop fructe autohtone din recolta anului 2014, iar gemurile obținute au fost codificate astfel:

“PR”: gem de casă din prune;

“SM”: gem de casă din smochine;

“CZ”: gem de casă din coacăze;

“VS”: gem de casă din vișine;

“CS”: gem de casă din căpșuni.

Pentru analiza volumetrică bi-component Karl Fischer s-au folosit următoarele soluții:

Component 1: soluție de iod în metanol (Hydranal® – Titrant 5, cu un conținut standard de iod corespunzător titrării a 5 mg H2O/mL titrant; Fluka Analytical);

Soluție standard de apă în metanol – “Water standard 1%-Hydranal” (cu o concentrație de 10.00 mg H2O/g soluție metanolică; Fluka Analytical), utilizată pentru determinarea titrului componentului 1 (titrul obținut a fost: 2.261 ± 0.025 mg H2O/mL);

Component 2: soluție metanolică de SO2 și imidazol (Hydranal®-Solvent, Fluka Analytical).

4.2.2. Analiza Karl Fischer a conținutului de apă din probele de gem

Analiza conținutului de apă din probele de gem de casă s-a realizat cu ajutorului unui sistem complet de titrare volumetrică bi-component Karl Fischer (Metrohm, Herissau, Elveția, figura 4.1) cu următoarele componente și condiții de analiză:

Titrator Karl Fischer Titrando 701;

Sistem de dozare Metrohm 10-mL;

Sistem de amestecare Ti Stand 703

Intensitatea curentului: 50 µA;

Valoare “Endpoint”: 250 mV;

Valoarea “stop criterion”: drift;

Valoare “drift”: 20 µL/min;

Timp de extracție: 300 s.

Figura 4.1. Aparatul de titrare Karl Fischer Titrando 701 utilizat pentru analiza apei din probele de gem

4.2.3. Analiza statistică a datelor KFT

Pnetru analiza statistică a datelor de analiză a conținutului de apă și a rezultatelor de cinetică de reacție KFT pentru probele de gem de casă s-a utilizat metoda clasică ANOVA. S-au realizat câte trei determinări pentru fiecare probă, iar rezultatele s-au exprimat ca medie a acestor valori ± SD (deviația standard).

4.3. Rezultate și discuții

4.3.1. Determinarea conținutului de apă din probele de gem

Există mai multe metode de determinare a conținutului de apă sau de umiditate din produsele alimentare, care pot fi clasificate în funcție de modul în care interacționează sau măsoară apa sau compușii volatili. Se utilizează astfel următoarele metode:

metode directe bazate pe separarea fizică a apei:

uscare prin transferul apei

distilare

uscare termică

uscare cu ajutorul undelor infraroșii

uscare cu ajutorul microundelor

metode bazate pe reacții chimice:

metode ce utilizează carbura de calciu

metode ce utilizează hidrura de calciu

titrarea volumetrică sal coulometrică Karl Fischer

metodele directe combinate:

evaporare cuplată cu titrare Karl Fischer etc.

metode indirecte care se bazează pe măsurarea proprietăților macroscopice ale probelor, respectiv pe măsurarea răspunsului moleculelor de apă la influențele fizice:

spectroscopie RMN

spectroscopie NIR etc.

Dintre aceste metode, metoda chimică de titrare Karl Fischer prezintă o serie de avantaje și anume:

selectivitate pentru apă

rapiditate

precizie

acuratețe

preț de cost relativ scăzut.

Pentru probele de gem de casă, analiza volumetrică bi-component Karl Fischer (KFT) a prezentat o curbă de titrare de formă logaritmică, cu o pantă mai accentuată în prima porțiune de câteva zeci de secunde, urmată de o aplatizare din ce în ce mai accentuată în timp, în special după 80-90 de secunde de analiză (figurile 4.2-4.5).

Figura 4.2. Curba de titrare din analiza Karl Fischer pentru proba de gem de căpșuni “CS1”

Figura 4.3. Curba de titrare din analiza Karl Fischer pentru proba de gem de căpșuni “CS2”

Figura 4.4. Curba de titrare din analiza Karl Fischer pentru proba de gem de căpșuni “CS3”

Figura 4.5. Suprapunerea curbelor de titrare din analiza Karl Fischer pentru probele de

gem de căpșuni (coduri “CS”)

Neomogenitatea probelor de gem în condițiile de analiză KFT a făcut ca aceste curbe de titrare să fie destul de diferite, chiar pentru aceeași probă analizată (vezi exemplul de mai sus al gemului de căpșuni, cod “CS”).

Valorile finale ale conținutului de apă pentru aceste probe nu a variat foarte mult pentru determinările triplicat, deviația standard fiind în general sub 2.7%, cu o singură excepție pentru gemul de smochine, pentru care această deviație a fost de 7.4%. În ceea ce privește valoarea efectivă a conținutului de apă, aceasta a fost în limite destul de mari, de la 23.7% la gemul de coacăze sau 27.2% pentru gemul de prune la 48.4% pentru gemul de căpșuni sau 49.6% pentru gemul de smochine (tabelul 4.1); gemul de vișine a prezentat, de asemenea, o valoare relativ ridicată pentru conținutul de apă de 43.3%.

Tabel 4.1. Rezultatele analizei KFT pentru probele de gem de casă tradițional

4.3.2. Cinetica reacției de titrare KF a apei din probele de gem de casă

Viteza de reacție a apei din probele alimentare în tehnica de titrare Karl Fischer poate da informații referitoare la:

modul de legare a moleculelor de apă în matricea alimentară;

diferențierea dintre “apa de suprafață” și “apa puternic legată”;

viteza de difuzie a apei în probele alimentare insolubile în mediul de analiză, deoarece viteza de reacție KFT a apei în mediu omogen este mult mai mare.

Prin urmare, s-a realizat o astfel de evaluare a cineticii de reacție KFT pentru una dintre probele de gem de căpșuni, având în vedere faptul că există aproximativ trei intervale de timp în analiza KFT pentru care variația consumului de titrant (iod molecular în soluție metanolică) prezintă variații aproximativ liniare, care cel mai probabil corespund titrării “apei de suprafață” (~10-40 s), “apei puternic legate” (~40-80 s) și apei provenite din umiditatea aerului, datorită neetanșeităților inevitabile în astfel de sisteme de analiză (figurile 4.6-4.10).

Figura 4.6. Evaluarea vitezelor de reacție medii pe intervalele de timp semnificative din curbele de titrare Karl Fischer pentru proba de gem de căpșuni “CS1”

Această evaluare a cineticii de reacție a fost posibilă datorită faptului că s-a putut determina exact variația momentană a consumului de reactant raportat la volumul cunoscut de reacție KFT (deci variația concentrației), pe baza titrului soluției de iod și a variației în timp a volumului de reactant (a pantei – “drift-ului” – dreptei de corelare pentru un interval de timp considerat). Astfel, pentru probele de gem de căpșuni, vitezele de reacție pentru aceste trei intervale (notate v1, v2 și v3), s-au situat între 0.13-1 mM/s, 0.06-0.13 mM/s și, respectiv, 0.008-0.05 mM/s, deviațiile standard având valori relativ ridicate, ceea ce indică o neomogenitate avansată pentru atfel de probe de gem (tabel 4.2).

Figura 4.7. Evaluarea vitezelor de reacție medii pe intervalele de timp semnificative din curbele de titrare Karl Fischer pentru proba de gem de căpșuni “CS2”

Figura 4.8. Evaluarea vitezelor de reacție medii pe intervalele de timp semnificative din curbele de titrare Karl Fischer pentru proba de gem de căpșuni “CS3”

Figura 4.9. Evaluarea vitezelor de reacție medii pe intervalele de timp semnificative din curbele de titrare Karl Fischer (suprapunere pentru toate probele de gem de căpșuni “CS”)

Me-O-SO2- +HIm + I2 + H2O + 2 Im Me-O-SO3- +HIm + 2 I- +HIm

Figura 4.10. Ecuația reacției chimice de titrare a apei Karl Fischer (Im – imidazol; +HIm – ion imidazoliu)

Tabel 4.2. Vitezele de reacție Karl Fischer (în mM/s; milimoli/L/s) din analiza apei pentru probele de gem de căpșuni (pentru intervalele de timp: 10-40 s, 40-80 s și 80-300 s)

4.4. Concluzii

Analizele efectuate privind conținutul de apă din gemurile din fructe obținute prin procedee tradiționale (de tip “gem de casă”) prin utilizarea metodei volumetrice bi-component Karl Fischer au condus la următoarele concluzii:

S-a realizat analiza conținutului de apă din cinci probe de gem de casă obținut din fructe prin metode tradiționale românești, utilizând o metodă chimică selectivă de titrare Karl Fischer;

Cel mai mare conținut de apă din probele de gem de casă a fost obținut pentru gemurile de căpșuni, vișine și smochine (43.3-49.6%), în timp ce valori mult mai mici s-au obținut pentru gemurile de prune și coacăze (23.7-27.2%);

S-au identificat domeniile corespunzătoare moleculelor de “apă de suprafață” și de “apă puternic legată” în matricea alimentară pe baza cineticii de reacție KFT pentru gemul de căpșuni, constatându-se o proporție mai puțin semnificativă pentru cel de-al doilea caz (deși neomogenitatea probelor face destul de dificilă această diferențiere).

Bibliografie

Nicoleta Hădărugă, Daniel Hădărugă, Controlul calității produselor alimentare de origine vegetală, Ed. ArtPress, 2008

***Food Authenticity. Issues and Methodologies, Eurofins Scientific, Saint Herblain, 1998

https://ro.wikipedia.org/wiki/Prun

Povestea prunului, 23 noiembrie 2005, Tudor Cires, Jurnalul Național, accesat la 4 septembrie 2014

https://ro.wikipedia.org/wiki/Smochin

Gina Matei (19 ianuarie 2010). „Smochine, stafide și curmale”. Jurnalul Național.

„Smochine, stafide și curmalele” (25 noiembrie 2008). citynews.ro.

https://ro.wikipedia.org/wiki/Coac%C4%83z_negru

https://ro.wikipedia.org/wiki/Vi%C8%99in

https://ro.wikipedia.org/wiki/Fragaria

„Fragaria”. Germplasm Resources Information Network. United States Department of Agriculture. 3 martie 2008. http://www.ars-grin.gov/cgi-bin/npgs/html/genus.pl?4744. Accesat la 17 februarie 2009.

https://www.facebook.com/SfaturiUtilePentruVoi/posts/663080863782917

http://sanatate.bzi.ro/iata-de-ce-e-bine-sa-consumi-capsuni-43125

Beneficiile fructelor de sezon asupra sanatatii – Capsunile

Francesca Giampieri, Sara Tulipani, Josè M. Alvarez-Suarez, Josè L. Quiles, Bruno Mezzetti,Maurizio Battino, The strawberry: Composition, nutritional quality, and impact on human health, Nutrition, 2012, 28(1) , 9–19

Sara Tulipani, Josè M. Alvarez-Suarez, Franco Busco, Stefano Bompadre, Josè L. Quiles, Bruno Mezzetti, Maurizio Battino, Strawberry consumption improves plasma antioxidant status and erythrocyte resistance to oxidative haemolysis in humans, Food Chemistry, 2011, 128(1),180–186

Mari Hakala, Anja Lapveteläinen, Rainer Huopalahti, Heikki Kallio, Raija Tahvonen, Effects of varieties and cultivation conditions on the composition of strawberries, Journal of Food Composition and Analysis, 2003, 16(1), 67–80

Aaby K1, Ekeberg D, Skrede G., Characterization of phenolic compounds in strawberry (Fragaria x ananassa) fruits by different HPLC detectors and contribution of individual compounds to total antioxidant capacity, J Agric Food Chem., 2007, 55(11):4395-4406

Makkah Al-Mokarramah, Use of folic acid among pregnant women attending antenatal care clinic at Al-Hejrah primary health care center, Int J Med Sci Public Health. 2014, 3(8), doi: 10.5455/ijmsph.2014.020620141

E Sofic, A Uzunovic, K Durić, S Muradic, S Huseinovic , J Toromanovic, N Lischner, Chemical composition of strawberries and blueberries, Planta Med , 2008, 74 – PH8, doi: 10.1055/s-0028-1084853

http://www.ars.usda.gov/Services/docs.htm?docid=8964

Mark A. Pereira Eilis O'Reilly, Katarina Augustsson, Gary E. Fraser, Uri Goldbourt, Berit L. Heitmann, Goran Hallmans, Paul Knekt, Simin Liu, Pirjo Pietinen, Donna Spiegelman, June Stevens, Jarmo Virtamo, Walter C. Willett, Alberto Ascherio, Dietary Fiber and Risk of Coronary Heart Disease: A Pooled Analysis of Cohort Studies, Arch Intern Med. 2004, 164(4), 370-376. doi:10.1001/archinte.164.4.370.

Ivo Oliveira, Paula Baptista, Ricardo Malheiro,Susana Casal, Albino Bento, José Alberto Pereira, Influence of strawberry tree (Arbutus unedo L.) fruit ripening stage on chemical composition and antioxidant activity, Food Research International, 2011, 44(5), 1401–1407

buletin_samburoase_nr_5_-_2014_redimensiona

Constantin Banu, Principiile conservării produselor alimentare, Ed. Agir, 2004

Coord. Prof. Ing. Ionel Jianu, Concepte, sisteme și tehnici de analiză și control a produselor agroalimentare, Ed. Eurostampa, Timișoara, 2000

Ing. Raul Vieru ,Dr.Ing.Maria E. Ceaușescu, Ing.Elena Baches, Ing Sorin Băltărescu, Ing. Ion lorescu , Ing. Stela Băbiceanu, Cartea preparatorului de conserve din fructe , Ed. Tehnica, București ,1981

*** Norme departamentale de protecția muncii, Ministerul Industriei Chimice, CDICP, București, 1968.

Lazarev, N.V., Substanțe chimice nocive în industrie, vol. 1, Ed. Tehnică, București, 1954.

Dăescu, C.; Macarie, I.;, Boc, I., Îndrumar de proiect, Lito IPT, Timișoara, 1983.

C.F. Pavlov, P.G. Romankov, A.A. Noscov, Procese și aparate în ingineria chimică, Ed. Tehnică, București, 1981.

Teodor Ioan Trașcă, Utilaje în industria alimentară, Editura Eurostampa Timișoara, 2007, pag. 300, ISBN 978-973-687-637-0

Teodor Ioan Trașcă, Operații, aparate și utilaje în industria alimentară. Operații mecanice, hidro- și aerodinamice, ediția a II-a revizuită, Editura Eurostampa Timișoara, 2006, pag. 252, ISBN (10) 973-687-426-5, (13) 978-973-687-426-0;

*** Fruit preservatives, https://en.wikipedia.org/wiki/Fruit_preserves, Accesat: 30.04.2015.

Belitz, H.-D., Grosch, W., & Schieberle, P. (2009). Food Chemistry. (4th ed.). Berlin: Springer-Verlag.

Isengard, H.-D., & Heinze, P. (2003). Determination of total water and surface water in sugars. Food Chemistry, 82, 169-172.

Isengard, H.-D., Rapid water determination in foodstuffs, Trends in Food Science & Technology 1995, 6, 155-162.

Schmitt, K., & Isengard, H.-D. (1998). Karl Fischer titration. A method for determining the true water content of cereals. Fresenius' Journal of Analytical Chemistry, 360, 465-469

Hădărugă, N. G., Hădărugă, D. I., & Isengard, H.-D. (2013). ‘‘Surface water’’ and ‘‘strong-bonded water’’ in cyclodextrins: a Karl Fischer titration approach. Journal of Inclusion Phenomena and Macrocyclic Chemistry, 75, 297-302.

ANEXE

Malaxor vertical