Cercetări privind realizarea unor distilate originale din materii prime fermentescibile și non fermentescibile caracterizate fizico-chimic și… [305421]
[anonimizat], precum și finalizarea intalației originale de obținere
CONDUCĂTOR ȘTIINȚIFIC: DOCTORAND: [anonimizat]. Univ. Dr. Vamanu Adrian Octavian Pop
BUCUREȘTI
2016
CUPRINS
INTRODUCERE……………………………………………………………………………..
PARTEA I
STADIUL ACTUAL AL CERCETĂRILOR PRIVIND IMPORTANȚA ȘI REALIZAREA DISTILATELOR DIN MATERII PRIME FERMENTESCIBILE ȘI NON FERMENTESCIBILE
CAPITOLUL I . CONSIDERAȚII GENERALE PRIVIND DISTILATELE
1.1. Scurt istoric al distilării……………………………………………………………….
1.2. Aspecte generale privind distilarea…………………………………………………….
1.3. Materii prime și auxiliare utilizate pentru fabricarea distilatelor…………………….
1.3.1. Materii prime non fermentescibile: amidonoase……………………………….
1.3.2. Materii prime care conțin inulină: topinambur (Helianthus tuberosus)………
1.3.3. Materiale auxiliare………………………………………………………………
1.4. Clasificarea băuturilor alcoolice distilate………………………………………………..
CAPITOLUL II
STADIUL ACTUAL AL CERCETĂRILOR PRIVIND REALIZAREA DISTILATELOR……
2.1. Fermentația materiilor prime……………………………………………………………….
2.2. Distilarea și rectificarea…………………………………………………………………….
2.3. Instalații de distilare………………………………………………………………………
2.3.1. Instalație de distilare discontinuă………………………………………………….…..
2.3.1.2. Instalație de distilare discontinuă simplă cu amestecător ( alambicul simplu cu amestecător)…………………………………………………………………………………….
2.3.1.2. Instalații de distilare discontinuă cu două sau mai multe blaze…………………
2.3.2. Instalații de distilare continuă………………………………………………….
PARTEA II
CERCETĂRI PERSONALE………………………………………………………………
[anonimizat]…………
CAPITOLUL III
MATERIAL ȘI METODE DE LUCRU……………………………………………………………
3.1. Prezentarea materialului vegetal luat în lucru……………………………………………..
3.1.1. Prezentare generală………………………………………………………………………………….
3.1.2. Caracteristici materii prime…………………………………………………………………………..
3.2. Metode de analiză………………………………………………………………………………..
3.2.1. Prepararea extractelor din topinambur……………………………………………………………..
3.2.2. Determinarea compușilor bioactive…………………………………………………
3.2.3. [anonimizat] a activității antioxidante …………………………………….
3.2.3.1. Activitatea antioxidantă totală………………………………………………
3.2.3.2. Puterea de reducere……………………………………………………
3.2.4. [anonimizat]………………………………………………………………………
3.2.4.1. Inhibarea hemolizei eritrocitelor………………………………………………
3.2.4.2. Inhibarea peroxidării lipidelor………………………………………………
3.2.5. Testul de cititoxicitate in vitro……………………………………………………….
3.3. Rezultate și discuții…………………………………………………………..
3.3.1. [anonimizat] a activității antioxidante……………………………………..
3.3.1.1. Activitatea antioxidantă totală………………………………………………
3.3.1.2. Evoluția puterii de reducere…………………………………………………
3.3.2. [anonimizat]…………………………………………………
3.3.4. Efectul citotoxic…………………………………………………………………
3.3.5. Compuși cu efect antioxidant…………………………………………………………..
3.4. Concluzii…………………………………………………………………………….
CAPITOLUL IV……………………………………………………………………………………………………………..
PROIECTAREA INSTALAȚIEI DE DISTILARE DISCONTINUĂ ORIGINALĂ………………
4.1. Intoducere…………………………………………………………………………………………………………
4.2. Obiectiv……………………………………………………………………………………………………………….
4.3. Instalatie de distilare discontinuă simplă cu amestecător modificată( alambicul simplu cu amestecător)………………………………
4.3.1. Material și Metodă………………………………………………………………………………………..
4.3.2. Rezultate și discuții…………………………………………………………………………………………..
4.3.3. Concluzii………………………………………………………………………………………………………..
4.4. Instalație de distilare discontinuă cu capac deflegmator, taler de deflegmare și preîncălzitor – concepție originală…………………………….
4.4.1. Material și metodă……………………………………………………………………………………………..
4.4.2. Rezultate și discuții……………………………………………………………………………………………
4.4.3. Concluzii………………………………………………………………………………………………………….
CAPITOLUL V
TEHNOLOGII DE OBȚINERE A DISTILATELOR DIN MATERII PRIME FERMENTESCIBILE ȘI NON FERMENTESCIBILE PE INSTALAȚIILE ORIGINALE……………………………………………………………………………………………………………..
5.1. Protocol pentru fermentarea materiilor prime nonfermentescibile care conțin amidon…….
5.2 Protocol pentru fermentarea materiilor prime nonfermentescibile care conțin
inulină (helianthus tuberosus – topinambur)……………………………………………………………………..
5.2.1. Procedeu de hidroliză enzimatică a inulinei din topinambur pentru a obține un sirop bogat în fructoză destinat fermentării……………………………………………………………………………..
CAPITOLUL VI
PRODUS ORIGINAL OBȚINUT CU INSTALAȚIA DE DISTILARE CONCEPȚIE PROPRIE………………………………………………………………………………………………………
6.1. Obiective………………………………………………………………………………………..
6.2. Material și Metodă……………………………………………………………………………………..
6.3. Rezultate și Discuții…………………………………………………………………………………..
CONCLUZII ȘI RECOMANDĂRI………………………………………………………………………………..
BIBLIOGRAFIE……………………………………………………………………………………………………………
INTRUDUCERE
Băuturile alcoolice și omenirea au mers mână în mână vreme de mii de ani de ani, după unii, și nici în ziua de azi nu dau semne că ar vrea să se despartă. Mai mult, aproape toate societățile umane au produs și produc băuturi alcoolice, de la vin sau bere și până la distilate complicate și foarte rafinate gen coniac.
În ultimii ani identificarea unor surse naturale de obținere a unor băuturi alcoolice cu activitate biologic ridicată este din ce în ce mai intensă. Adăugarea unor extracte din plante medicinale, de exemplu, reprezintă substratul cel mai eficient deoarece băuturile rezultate au un gust și o aromă deosebite. De asemenea, va rezulta un produs cu un conținut ridicat de compuși biologic activi, care sunt eficienți în boli degenerative, boli cardiovasculare, chiar și diabet. Acestea se doresc a fi o alternativă la cafea și ceaiul din plante medicinale (Ferruzzi M.G., 2010, Pop O.V. și colab., 2016). Marele dezavantaj provine din aportul de etanol, care intensifică simptomele în cazul persoanelor ce suferă de dereglări neurodegenerative.
Aceste băuturi sunt eficiente datorită formulelor propuse, gradului de prelucrare a ingredientelor și stabilității componentelor bioactive. Procesul de digestie determină, în această situație, o inactivare a unei părți semnificative a compușilor bioactivi, dar și o transformare în alți compuși cu o masă moleculară mai mică (Vamanu E. și colab., 2013, Pop O.V. și colab., 2016). De aici, rezultă impactul și stabilitatea pe care componenta bioactivă (în principal, compuși fenolici) o are în vederea stabilirii unei compoziții cu biodisponibilitate ridicată (Ferruzzi M.G., 2010).
Scopul principal al lucrării de doctorat a fost obținerea unor distalate originale naturale și finalizarea instalației originale de obținere a distilatelor.
Pentru atingerea scopului principal s-a realizat determinarea potențialului antioxidant al unor băuturi alcoolice naturale, corelat cu o analiză cromatografică a acizilor fenolici prezenți. Testele s-au realizat prin metode in vitro și ex vivo.
OBIECTIVE
Determinarea potențialului antioxidant prin metode in vitro (activitatea antioxidantă totală și puterea reducătoare) a unor băuturi alcoolice din topinambur (Helianthus tuberosus);
Determinarea potențialului antioxidant prin metode ex vivo (inhibarea hemolizei eritrocitelor și inhibarea peroxidării lipidelor) pentru băuturile alcoolice din topinambur;
Determinarea efectului citotoxic asupra liniei de celule HCT 8;
Determinarea conținutului fenolic total și a conținutului de flavonoide din băuturile alcoolice din topinambur;
Determinarea acizilor polifenocarboxilici prin cromatografie de lichide de ȋnaltă performanță (HPLC);
Finalizarea instalației de distilare originală;
Obținerea unor distilate originale naturale cu ajutorul instalației de distilare concepție proprie.
Cercetările și definitivarea instalației de distilare originală s-au desfășurat pe parcursul a 3 ani.
Originalitatea instalației de distilare este dată de deflegmatorul combinat format din 3 tronsoane: deflegmator cilindric, deflegmator tubular și deflegmator cu talere de deflegmare, distilarea având loc lent și fracționat pentru a se obține o aromă deosebită. Rezultatele cercetărilor au fost prezentate la manifestări științifice și au fost publicate în reviste indexate în baze de date internaționale.
Pe parcursul efectuării experiențelor și al eloborării tezei de doctorat m-am bucurat de îndrumarea, înțelegerea și bunăvoința conducătorului științific, domnul Prof. Univ. Dr. Vamanu Adrian.
Sugestii și ajutor am primit din partea domnului Prof. Univ. dr. Mencinicovschi Gheorghe și domnului Prof. Univ. dr. Campeanu Gheorghe care au fost îndrumători de neprețuit pentru mine.
De asemenea, mulțumesc familiei care m-a ajutat și m-a înțeles.
Mulțumesc colaboratorilor de la Institutul de chimie farmaceutică, D-na dr. Sultana Niță.
PARTEA I
STADIUL ACTUAL AL CERCETĂRILOR PRIVIND IMPORTANȚA ȘI REALIZAREA DISTILATELOR DIN MATERII PRIME FERMENTESCIBILE ȘI NON FERMENTESCIBILE
CAPITOLUL I
CONSIDERAȚII GENERALE PRIVIND DISTILATELE
SCURT ISTORIC AL DISTILĂRII
Istoria alcoolului poate fi considerată la fel de veche ca cea a umanității. Dovezi arheologice arată că oamenii au consumat o formă sau alta de alcool încă cu 6000 de ani înainte de Hristos (French J., Goldsmith A., 2011).
Enciclopedia lui Denis Diderot (1713-1784) și d'Alembert ”Marea Enciclopedie sau Dicționarul Știintelor, Artelor și Profesiilor", care a apărut în șaptesprezece volume din 1751-1772, conține o descriere extensivă a distilării cu mai multe referințe la diverse tratate pe această temă. R. J. Forbes a produs probabil studiul cel mai definitoriu al subiectului distilării din antichitate până în secolul al XIX-lea în cartea sa ”Short History of the Art of Distillation – From the beginnings up to the death of Cellier Blumenthal” (Saltzman M.D., 1999).
Conform lui Larousse (2011), alcoolul, denumit uneori alcool etilic sau etanol, este un lichid incolor volatil cu gust arzător obținut din fermentarea fructelor sau cerealelor (vin, cidru, bere) sau prin distilare (băuturi tari, lichioruri, rachiu, wisky etc).
În antichitate s-a constatat că atunci când apa este expusă la aer se diminuează de multe ori în volum și chiar pot să dispară. Căldura directă sau razele de soare duc la accelerarea schimbării lichidului în vapori invizibili. Procesul poate fi inversat atunci când temperatura scade și umiditatea poate deveni din nou vizibilă în formele de nori, ceață, ploaie, sau rouă. De asemenea, ei știau că apa fierbe prin încălzire prelungită, dar descoperirea focului și a mijloacelor de obținere a căldurii artificiale aparțin perioadei preistorice, iar primele aplicații rămân necunoscute (Fairley T., 2013).
Pe orice corp rece ajunge aburul apar picături de lichid pe suprafața sa, iar acest lucru ar putea duce cu ușurință la primele încercări de condensare și distilare. Din simplitatea acestui proces, este posibil să fi apărut arta distilării în diferite țări (Fairley T., 2013).
Dincolo de datele științifice referitoare la alcoolism, acesta a însoțit omenirea încă de la începuturile existenței sale, consumul de alcool făcând parte integrantă din viața societății omenești. Consumul de alcool avea rol de ritual, păstrat până în prezent în timpul meselor festive. Paracelsus este considerat a fi cel care a dat numele de Al – Khol substanței volatile obținute prin distilarea vinului. „Apa care arde” a primit numele de alcool abia în anul 1635 de către Bornehave și a fost introdus în familia chimică a alcoolilor în secolul al XIX-lea sub numele de „alcool”.
Populația Europei și Asiei a început să consume băuturi alcoolice fermentate din cereale și fructe încă de la sfârșitul neoliticului, atunci când oamenii au renunțat la viață normandă și au început să cultive cereale (cu 10-12 mii de ani în urmă). Se precizează că omul primitiv a devenit, începând din neolitic, din simplu consumator de struguri, un cultivator al viței-de-vie sălbatice. Prepararea vinului din struguri este cunoscută de cca. 8.000 de ani. Cea mai veche atestare documentară a consumului de băuturi alcoolice, cu cca. 6.000 ani î.Hr., aparține civilizației sumeriene și se referă la consumul de bere și la drepturile producătorilor acestei băuturi, care erau scutiți de serviciul militar. Consumul de alcool este amintit în scrierile lui Homer, Herodot, Aristofan, Platon. În tratamentul rănilor, Hipocrate recomanda folosirea pansamentelor cu vin: „nici o rană nu va fi tratată cu altceva decât cu vin, cu excepția rănilor articulare”. Confucius menționează rolul nefast al alcoolului. Pe teritoriul românesc, cultura viței-de-vie și prepararea vinului au fost introduse de agatârși ( populație sciticatracizată, sec. VI î.Hr.). De la Herodot (sec. V î.Hr.) am aflat că geții erau aprigi la petreceri și mari iubitori de vin, pe care, spre deosebire de greci și români, îl consumau neamestecat cu apa. Istoria alcoolului este marcată de două evenimente majore: primul îl reprezintă interzicerea de către Mohamed, în secolul al VII-lea d.Hr., a consumului oricărei substanțe (în special vinul) ce ar putea să dăuneze purității sufletului. Cel de-al doilea eveniment îl constituie descoperirea distilării vinului de către medicul arab Rhazes în secolul al X-lea.
Berea și vinul au fost produse în Persia și în Mediterană, înainte ca istoria să fie înscrisă în documente. Procedeul fermentării alcoolului din struguri, fructe și cereale reprezintă, de fapt, unul dintre cele mai vechi descoperiri din istorie. Cu mii de ani în urmă, vinul era nelipsit de la mesele popoarelor mediteranene. În cadrul familiilor ebraice, vinul era o parte importantă a ritualurilor sau ceremonialurilor religioase. Exceptând vinul făcut din struguri, în cursul timpului, diferite popoare au folosit mai multe băuturi alcoolice, printre care vinul obținut din fermentatarea orezului – în Orient, berea, whiskey-ul și cidrul alcoolizat în nordul Europei, vinul de palmier, berea de portocale și alte băuturi cu fermentație rapidă – în cadrul populațiilor tropicale, laptele fermentat de iapă folosit de popoarele nomade (de exemplu, de către mongoli) etc. (Rădulescu S. M. și Dâmboeanu Cristina, 2006).
Răspândirea consumului de alcool aproape în întreaga lume evidențiază faptul că, în majoritatea culturilor, alcoolul a fost privit ca oferind diferite beneficii și determinând efecte pozitive, fără ca acest lucru să semnifice că, în realitate, alcoolul este, în întregime, benefic pentru organism.
În antichitate, oamenii au observat producerea fermentației, fenomen pe care nu l-au înțeles, dar l-au folosit multă vreme pentru producerea de băuturi alcoolice. În studierea acestor fenomene care duc la obținerea de băuturi alcoolice s-au implicat toate marile spirite ale secolelor XVIII-XIX. Astfel, Lavoisier arată că zahărul este transformat în alcool și gaz carbonic care se degajă, referindu-se la fermentația alcoolică, el a formulat celebrul aforism ”nimic nu se pierde, nimic nu se creează” (Ribereau-Gayon J. și Peynaud E, 1964, Gheorghiță M. și colab., 2006). Despre fermentație se spune că este ”una din operațiile cele mai frapante și extraordinare pe care le prezintă chimia” (Peynaud E., 1984, Gheorghiță M. și colab., 2006).
După aproape 9000 de ani de consum de băuturi slab alcoolizate, precum mied, vin sau bere, occidentalii s-au întâlnit cu alcoolul într-o formă concentrată, datorită procesului de distilare. Inventat în perioada 700 – 750 după Hristos de către alchimiștii arabi, procesul de distilare a generat prima schimbare majoră în modul și dimensiunea consumului de alcool în civilizația occidentală. Chiar dacă drojdiile produc alcool, fermentarea naturală produce o concentrație alcoolică de maxim 16%, astfel că băuturile fermentate au o limită naturală a tăriei. Distilarea depășește această limita naturală. Punctul de fierbere al alcoolului este la 78 de grade Celsius, față de apă, care fierbe la 100 de grade Celsius. Prin fierberea unui amestec de apă și alcool, vaporii rezultați au o concentrație mai mare de alcool. Condensând ulterior acei vapori, rezultă un lichid cu o concentrație alcoolică mult mai ridicată decât cea a lichidului inițial, dinainte de fierbere (Saltzman M.D., 1999, Forbes R. J., 2009).
Alcoolul etilic sau etanoulul (C2H5OH) este componentul de bază al rachiurilor naturale și este cunoscut și preparat din cele mai vechi timpuri; prima oară a fost obținut prin fermentația naturală a strugurilor.
Prin distilare a fost obținut de către chimiștii arabi, însă numai începând cu secolul XVIII-lea s-a răspândit folosirea lui ca rachiu (Forbes R.J., 2009).
În natură se găsește rar sub formă liberă sau sub forma de combinații, în esențele florilor sau în fructe și foarte rar, în unele produse vegetale sau animale.
Primele informații referitoare la fabricarea alcoolului în spațiul românesc datează din anul 1332 în Transilvania (Godea 2005,Distileriilebran.ro), iar în 1570 este menționată localitatea Turț, jud. Satu Mare (Pomohaci și colab. 2002, Felecan O, Felecan N., 2016).
Denumirea curentă pentru alcoolul ca produs comercial este cea de spirt sau alcool etilic.
Densitatea amestecurilor apă – alcool se măsoară cu ajutorul alcoolmetrelor, care sunt gradate direct în procente de alcool, exprimate în grade volumetrice sau gravimetrice.
1.2. ASPECTE GENERALE PRIVIND DISTILAREA
Noțiunea de alcool își are originea în limba arabă, prin alăturarea cuvintelor Al (articol) și Cohol (lucru subtil).
Etanolul sau alcoolul etilic are formula C2H5OH și se obține industrial prin fermentația zaharurilor, proces cunoscut încă din antichitate. Se pot folosi și metode chimice pentru obținerea etanolului care pleacă de la etenă prin transformare în sulfat acid de etil urmată de hidroliză, sau care pleacă de la acetaldehidă (obținută din acetilenă) prin hidrogenare catalitică (pe nichel la 1400C) (Iovu M., 1978).
Alcoolul etilic se produce pe plan mondial, în cea mai mare parte, prin fermentarea lichidelor care conțin zahăr, cu ajutorul drojdiei. Alcoolii pot fi obținuti pe două căi: una sintetică, iar alta naturală. Pe cale naturală alcoolii se pot obține din glucide. Alcoolul etilic obținut pe cale biotehnologică mai poartă denumirea de bioalcool ceea ce îl deosebește de alcoolul etilic de sinteză (Banu C.,1999).
Fermentația completă a unor substanțe hidrocarbonate cu ajutorul levurilor, urmată se separarea prin distilare și purificare a alcoolului obținut, este una din cele mai importante fermentații industriale, deoarece alcoolul este întrebuințat curent în industria alimentară, chimică, farmaceutică, a parfumurilor și a cauciucului (Popa A. și colab.,1997).
Alcoolul etilic pur este un lichid incolor, foarte fluid, cu un miros iritant, având densitatea de 0,7946 g/cm3 la temperatura de15,56 grade C; la presiune normală fierbe la 78,3 grade C; este foarte ușor inflamabil și arde cu flacară albăstruie, fără a produce fum; are proprietatea de a-și mări volumul între 0 si 78 grade de aproape 3 ori mai mult decât se dilată apa între aceleași temperaturi; are masa moleculară de 46,05; compoziția lui este C=52,12%, H=13,13%, O=34,75%; se solidifică la -114 grade C; se amestecă în toate proporțiile cu apa (fiind foarte higroscopic), glicerina, eterul, benzina, benzenul și alte substanțe; la amestecarea cu apa dezvoltă căldură și determină contracția amestecului rezultat,contracție care este maximă la amestecarea a 52 vol. de alcool cu 48 vol. de apa (Iovu M., 1978).
Industria alcoolului se bazează în principal, pe activitatea fermentativă a drojdiilor, care transformă glucidele fermentescibile din substrat în alcool etilic ca produs principal de fermentație și în biomasă.
Glucidele sunt compuși naturali cu răspândire universală în regnul vegetal și animal. Glucidele sunt substanțe organice ternare, alcătuite din carbon, hidrogen și oxigen. În grupa glucidelor sunt cuprinse substanțe cu caracteristicile zaharurilor sau care prin schimbarea structurii moleculelor dau naștere substanțelor având aceste caracteristici. Unele glucide sunt solubile în apă, au un gust dulce, iau cu ușurință forma cristalină și se numesc zaharuri, iar altele sunt insolubile în apă, fără gust și amorfe (Ciobanu G. și Marinescu G., 2002).
Denumirea de glucide derivă de la gustul dulce al compușilor din această clasă.
În funcție de structura lor glucidele pot fi clasificate în:
Oze (monoglucide):
Aldoze (trioze, tetroze, pentoze);
Cetoze (hexoze);
Ozide:
Holozide (oligozide, poliozide)
Heterozide.
(Marinescu G. și Glodeanu E., 1995)
Ozele se mai numesc monoglucide sau monozaharide. Au scheletul alcătuit din 3-10 atomi de carbon și nu se transformă prin hidroliză în compuși glucidici. Ozidele sunt produși de condensare ai ozelor. Produșii de condensare sau policondensare ai ozelor sau derivaților acestora se numesc holozide, iar produșii de condensare ai ozelor cu substanțe de natură neglucidică se numesc heterozide (Marinescu G. și Glodeanu E., 1995).
Din punct de vedere al producerii alcoolilor se deosebesc:
– glucide producătoare direct fermentescibile de alcool (se transformă în alcool) și sunt reprezentate prin monozaharide ca pentoza (C5H10O5), din care se remarcă arabinoza, xiloza, riboza și hexoze (C6H12O6), din care fac parte glucoza, fructoza, manoza;
– glucide producătoare indirect fermentescibile de alcool, care dau naștere unor substanțe care pot fi transformate în alcool, reprezentate prin diazaharide ca: zaharoza, maltoza, lactoza și polizaharide: ca amidon, dextrina, celuloza.
1.3. MATERII PRIME ȘI AUXILIARE UTILIZATE PENTRU FABRICAREA DISTILATELOR
Materiile prime folosite la producerea alcoolului prin fermentație se clasifică în funcție de natura substanțelor pe care le conțin:
– materii prime amidonoase (non fermentescibile):
a ) cereale (porumb, grâu, secară, ovăz, sorg, orez);
b ) cartofi;
c) rădăcini și tuberculi de plante tropicale, ca de exemplu rădăcini de manioc, tuberculi de batate;
– materii prime zaharoase (fermentescibile):
a ) sfecla și trestie de zahăr;
b) melasa din sfeclă și trestie de zahăr;
c ) struguri, fructe, tescovine dulci;
– materii prime celulozice:
a) deșeuri din lemn de brad, molid, fag, etc.;
b) leșii bisulfitice rezultate de la fabricarea celulozei.
– materii prime care conțin inulina și lichenina (greu fermentescibile) (hidrați de carbon asemănători amidonului):
a) tuberculi de nap porcesc (topinambur) cu conținut mare de inulină;
b) rădăcini de cicoare, care conțin inulina;
c) mușchi de Islanda, care conține lichenina;
– materiale auxiliare:
a) malțul verde este folosit ca agent de zaharificare a materiilor amidonoase, datorită enzimelor amiolitice care se acumulează în timpul germinării.
b) preparatele enzimatice microbiene care se obțin prin cultivarea în condiții absolute pure a unor tulpini de bacterii și mucegaiuri pe medii de cultură adecvate, urmată de purificarea preparatului brut rezultat;
c) sărurile nutritive și factorii de creștere;
d) antispumanți, antiseptice și dezinfectanți (Banu C., 1999).
Cele mai utilizate materii prime sunt cerealele, cartofii și melasa.
1.3.1. Materii prime non fermentescibile: amidonoase
Amidonul este un polizaharid de rezervă, specific organismelor vegetale, care se găsește în țesuturile fotosintetice, dar mai ales în țesuturile de rezervă (semințe, tuberculi, rădăcini, etc.). extragerea amidonului se face din părțile bogate în acest compus ale plantelor (Banu C. și colab., 2000):
semințe: amidonurile cerealiere (porumb, secară, orez, grâu, etc.);
rădăcini și tuberculi: amidonul de cartofi, amidonul de tapioca;
tulpini: amidonul de sago;
fructe: amidonul de banane.
Amidonul ca atare nu este fermentascibil, ci numai după hidroliza sa, care poate fi totală
sau parțială. Hidroliza parțială se face pe cale enzimatică sub acțiunea α și β-amilazei din cereale, rezultând în final aproximativ 80 % maltoză și 20 % dextrine (macromolecule cu masă moleculară mică), ca produși intermediari de hidroliză (Băisan I., 2015).
Dextrinele se pot forma și prin încălzirea uscată a amidonului la 150-160 0C.
Cerealele. Compoziția chimică a cerealelor variază în funcție de soi, condițiile pedoclimatice și agrotehnica aplicată (Banu C. 1999).
1. Porumbul reprezintă o cereală de bază folosită în economia țării noastre atât în alimentație, ca furaj cât și în industrie. Țara de origine a porumbului este Mexicul, la noi în țară a fost introdus în a doua jumătate a secolului al XVII-lea.
Se cunoaște un număr mare de soiuri de porumb, acestea deosebindu-se între ele după caracteristicile botanice și economice. După timpul de vegetație se disting soiuri tardive și precoce cu producție mare și mai mică cu forme și mărimi diferite ale boabelor, cu boabe diferit colorate, cu structură făinoasă semisticloasă sau sticloasă.
Pentru fabricarea alcoolului se preferă porumbul cu boabe făinoase (specia Zea mays dentiformis), care se caracterizează printr-un conținut ridicat în amidon și mai scăzut în substanțe proteice.
Părțile componente ale bobului de porumb sunt endospermul sau miezul făinos, învelișul și germenele (embrionul). Proporția medie a părților componente se prezintă astfel: 81-85% endosperm, 5-11% înveliș și 8-14% embrion.
Conținutul în amidon al porumbului reprezintă cca. 70% din substanța uscată a bobului. Datorită conținutului ridicat în lipide, care sunt localizate în special în embrion, plămezile din porumb fermentează liniștit aproape fără spumă ceea ce permite utilizarea la maximum a capacităților de fermentare, iar borhotul rezultat de la distilare are o valoare furajeră ridicată.
2. Grâul este cea mai importantă cereală, boabele de grâu având un conținut ridicat în hidrați de carbon și substanțe proteice. Este materia primă de bază pentru industria morăritului în vederea fabricării pâinii și produselor de panificație.
3. Orzul este utilizat în alimentația omului, dar constituie în principal materia de bază la obținerea malțului și apoi a berii.
4. Secara și triticale sunt cereale cu calități de panificație inferioare grâului, având o compoziție asemănătoare acestuia, prin măcinare rezultând un procent mult mai mare de tărâțe, de cca. 30 %.
5. Ovăzul constituie o materie primă bogată în substanțe nutritive, fiind recomandată în alimentația omului, cu deosebire la copiii și adulții cu regim dietetic.
6. Orezul este cereala ce constituie alimentul de bază pentru aproximativ o treime din populația globului, situându-se ca suprafață cultivată imediat după grâu.
7. Sorgul este cultivat pe cca. 6 % din suprafața agricolă și se folosește sub formă de pâine în alimentația populației din Africa si Asia, sau pentru extragerea din tulpină a unui sirop cu o concentrație de zahăr de 55-60 %.
Cartoful constituie o importantă materie primă alimentară și furajeră. În alimentație cartoful îndeplinește în general rol energetic, deoarece soiurile pentru consum direct conțin un procent foarte mare de amidon, ajungând la 70-75 % din substanța uscată. Proteinele din cartof au o valoare superioară celor ce provin din boabele de grâu, prin digestibilitate și echilibrul aminoacizilor esențiali, tuberculii fiind bogați în elemente minerale precum potasiu, fosfor, magneziu, calciu și fier, dar și în vitaminele C, H, PP și complexul B (Băisan I, 2015).
La recepția cerealelor și a cartofilor se determină conținutul de amidon prin metoda polarimetrică, în cazul cerealelor, și cu ajutorul balanțelor de amidon în cazul cartofilor (Eckert K., 1992, Goslich V., 1984, Banu C., 1999).
În locul conținutului de amidon se folosește astăzi ”substanță fermentescibilă”, prin hidroliza totală a materiei prime cu enzime adecvate și determinarea glucozei formate prin metoda enzimatică (Senn Th., 1988, Banu C., 1999).
1.3.2. Materii prime care conțin inulină: topinambur (Helianthus tuberosus)
Fig. 1.1. Topinambur
Topinamburul (Helianthus tuberosus) (fig. 1.1.), numit și „picioică”, „măr-de-pământ”, „morcov-porcesc”, „nap porcesc”, „pere-iernatice”, „guli" „cartoful săracilor" (din maghiară) este o plantă din familia Asteraceae, aparținând, ca și floarea soarelui, genului Helianthus.
Topinamburul este o plantă de cultură de la care se folosesc, asemeni cartofului, tuberculii subterani. Numele de topinambur provine de la tribul amerindian "Topinambas".
Topinamburul, provine din America, dar regiunea exactă a originii sale rămâne încă controversată (Chekroun și colab., 1994).
Este o plantă alternativă, utilă în multe feluri. Are un conținut în zaharuri ridicat în primul rând în inulină, productivitatea și posibilitățile de cultivare pe terenuri marginale. De asemenea, topinamburul este o sursă bună de fructoză, util în industria alimentară și pentru produse farmaceutice (Chekroun și colab., 1994).
Din cauza tendinței de diversificare a producției de legume, popularitatea acestuia crește în lume (Danilcenko Honorata și colab., 2008).
Planta erbacee, perenă, înaltă de 1-3 m. În pământ are rizomi și rădăcini tuberizate, adânci de până la 50-80 cm. Stolonii subterani se termină cu tuberculi. Tulpina aeriană este cilindrică, aspru-păroasă, brazdată longitudinal și ramificată în treimea superioară. Frunzele sunt mari, lung pețiolate, de formă ovată sau ovat – lanceolată în vârful tulpinii sau ușor cordate cele bazale; aspru păroase și cu marginile zimțate. Florile așezate în inflorescența – calatidii asemănătoare cu cele de Floarea – soarelui, dar mai mici, și se găsesc în vârful tuturor ramurilor. Florile marginale sunt radiare, mari, lingulate, sterile, de culoare galbenă; cele centrale ale discului sunt tubuloase, mici, cenușii sau cenușiu – negre, maculate. Fructele sunt achene. Înflorește în lunile septembrie – octombrie.
Este răspândită în flora spontană, dar și cultivată ca plantă furajeră sau industrială. Nu este pretențioasă la condițiile de mediu. Suportă arșița soarelui, dar nu este sensibilă nici la frig.
Compoziție chimică:
Studii asupra valorii nutritive a tuberculilor de topinambur au arătat că acestea conțin unele componente sănătoase.
Tuberculii de topinambur cuprind în mod normal circa 80% apă, 15% carbohidrați, și 1 până la 2% proteină (Kays și Nottingham, 2008).
Tuberculii conțin 20,4 – 31,9 % materie uscată, din care hidrații de carbon reprezintă componenta principală. Majoritatea carbohidraților constau în inulină solubilă în apă. Prin concentrare inulina ajunge la 50 – 56% din materia uscată sau 11,3 – 14,2 g la 100 g de masă proaspătă de tuberculi. Alți hidrați de carbon solubili, în afară de inulină, sunt derivații săi – fructo-oligozaharide, zaharuri reducătoare (fructoză și glucoză) și zaharoză. Pe lângă carbohidrați solubili, tuberculii conțin și fibre alimentare, adică insolubile, fracțiuni de celuloză (celuloză și lignină), pectine și hemiceluloza (fracție de celuloză solubilă) (Cieslik și colab., 2005).
Conținutul de inulină a tuberculilor de topinambur este între 7 și 30% din greutatea sa în stare proaspătă (Kays și Nottingham, 2008; Saengthongpinit, 2005). Conținutul în inulină este foarte important, deoarece inulina are un efect pozitiv asupra atenuării conținutului de glucoză din sânge, homeostazia lipidelor, biodisponibilitatea mineralelor, și are, de asemenea, capacitatea
pentru a îmbunătăți caracteristicile reologice, calitatea tehnologică și nutritivă, proprietățile produselor alimentare (Niness, 1999, Filipovic și colab, 2013, Brkljaca J. și colab., 2014).
Recoltarea se poate face primăvara în februarie – martie sau toamna începând de la sfârșitul lunii septembrie. Pot să rămână iarna în pământ pentru că înghețarea și dezghetarea nu-i depreciază din punct de vedere calitativ.
De obicei, se aplică metode simple de depozitare pentru tuberculi de topinambur, de exemplu, depozite regulate sau tuberculi overwintering (iernare în camp) într-un câmp deschis.
Overwintering nu este costisitoare, dar tehnologic este o metodă riscantă, deoarece într-un climat mai rece poate să apară unele leziuni de congelare, și, de asemenea, este imposibil de a ridica tuberculii de la sol în timpul iernii (Schorr-Galindo și Guiraud, 1997).
În depozitele frigorifice tuberculii de topinambur pot fi păstrați la temperaturi de la 0 la 2° C și umiditate relativă 90 până la 95%, timp de câteva luni. Cu toate acestea, stocarea tuberculilor recoltați are ca rezultat pierderi mari în calitate, cauzată în principal de desicare, putrezire, germinare, congelare și degradarea de inulină (Danilcenko Honorata și colab., 2008).
Unele soiuri sunt mult mai sensibile la pierderile datorită stocării, dar nu există rapoarte privind influența condițiilor de păstrare asupra modificărilor de calitate. Aceste probleme la depozitare pot rezulta din faptul că tuberculii nu au un strat de suprafață Corky, similar cu cel găsit pe cartofi, care ar putea reduce transpirația, dar au o suprafață subțire, ușor de deteriorat, care permite pierderea rapida a apei (Modler și colab., 1993 ; Saengthobpinit și colab, 2005). Prin urmare, tehnologiile de stocare a topinamburului, simple, nu costisitoare, pentru a reduce pierderile sunt necesare. În afara degradării calității, tuberculii sunt supuși la modificări semnificative în domeniul chimiei carbohidraților în timpul depozitării, care pot afecta tuberculii la comercializare. Inulina este format dintr-o serie de molecule de lungime variabilă a lanțului, care încep să depolimerizeze în timpul depozitării tuberculilor, fie recoltate sau lasate in câmp (Schorr-Galindo și Guiraud, 1997).
1.3.3. Materiale auxiliare
Preparatele enzimatice microbiene. Anumite mucegaiuri și bacterii au proprietatea de a produce enzime amiolitice. Astfel, din culturile de suprafață pe tărâțe de grâu a mucegaiului Aspergillus oryzae, s-a obținut prin extracție cu apa și precipitare cu etanol un preparat enzimatic cu activitate amilazică.
Pentru obținerea acestora se folosesc, de regulă, surse de mucegaiuri ca: Aspergillus oryzae, Aspergillus niger, Aspergillus awamori și bacterii Bacillus subtilis. Ele se cultivă pe medii de cultură ieftină: tărâțe de grâu sau orez, borhotul rezultat de la fabricație de spirt, din materii prime amidonoase și dau o activitate amilolitică ridicată.
Se folosesc tot mai des biotehnologii moderne de lichefiere și zaharificare cu preparate enzimatice microbiene, în special preparate cu conținut de alfa-amilază bacteriană pentru lichefiere și de amiloglucozidază pentru zaharificare (Mencinicopschi Gh. și colab., 2008 vol. II).
Preparatele enzimatice se obțin prin strână colaborare între microbiologie, biochimie cu inginerie chimică. Biotehnologia producerii preparatelor enzimatice se bazează pe principiul cultivării microorganismelor în instalații industriale speciale asigurându-se condiții optime de creștere, dezvoltare și biosinteză a metaboliților doriți (Mencinicopschi Gh. și colab.,2008, vol. I)
Malțul verde
Principalele materii prime folosite pentru producerea malț sunt orzul, grâul și secara. Dacă malțul produs se folosește înainte de uscare (prăjire) se numește malț verde, iar dacă este folosit după uscare, se numește malț prăjit (Jager P., 2011).
Malțul verde este folosit în tehnologia alcoolului din materii prime amidonoase ca agent de zaharificare, datorită enzimelor amilolitice acumulate în timpul germinrii. Fabricarea malțului verde pentru alcool este mai simplă în comparație cu producerea malțului pentru bere, deoarece în acest caz interesează în principal obținerea unei activități amilazice cât mai ridicate. Procesul tehnologic de obținere a malțului verde este asemănător cu malțul pentru bere, dar durata de germinare este mai mare.
Se folosește pentru conținutul său în enzime amilolitice, enzime de lichefiere și zaharificare a plămezilor. Din punct de vedere al calității, malțul verde se apreciazã după:
– aspectul exterior;
– activitatea α- amilazică (unități SKB care reprezintă grame de amidon solubil, dextrinizat de către 1 g malț verde, timp de 60 minute, la 200C, în prezența unui exces de α – amilază);
– activitatea β-amilazică (unități Windisch-Kolbach, 0WK), care reprezintă grame de maltoză rezultată prin acțiunea extractului provenit din 100 g malț verde asupra unei soluții de amidon solubil 2%, în timp de 30 minute, la 200C și la pH = 7,4.
Dozarea rațională a malțului verde la zaharificarea plămezilor din materii prime amidonoase trebuie să se facă în funcție de capacitatea sa amilolitică.
Întrucât de obicei acționează ca factor limitativ activitatea α – amilazei, aceasta este cea care se ia în calcul la stabilirea cantității necesare de malț verde (Băisan I., 2015).
1.4. CLASIFICAREA BĂUTURILOR ALCOOLICE DISTILATE
Băuturile alcoolice naturale distilate sunt reprezentate de rachiuri și lichioruri. Rachiurie naturale se obțin prin distilarea borhoturilor fermentate rămase de la vinificație sau provenite din alte fructe (cereale, melasă, sfeclă, etc.). Lichiorurile naturale sunt rachiuri în care se adaugă o cantitate de 15-40% zahăr (Berilă I., 1995).
Băuturile alcoolice industriale se obțin din spirt diluat cu apă potabilă de duritate scăzută cu ados de coloranți și arome naturale sau sintetice (Berilă I., 1995).
Romaniacurile sunt produse obținute în condiții speciale prin distilarea vinurilor cu instalații tip ”Charente” sau cu alte instalații de distilare discontinuă, cu dublă distilare și cu eliminarea fracțiunilor de la începutul și sfârșitul redistilării (Muntean Camelia și Ionică Laura, 2006).
Produsele pe bază de subproduse vinicole sunt:
1. Alcoolul etilic de origine vitivolă este produsul obținut exclusiv prin distilare și rectificare, pornind de la vin, pichet, distilat din vin, tescovină de struguri și drojdie de vin. Concentrația alcoolică minimă este de 95,5% în volume.
2. Rachiul de drojdie este băutura alcoolică obținută din distilatul de drojdie, neînvechit sau învechit la care tăria alcoolică minimă este 37,5% în volume.
3. Spuma de drojdie este băutura alcoolică distilată obținută din drojdia de vin care a fost supusă unui proces de distilare și redistilare la maximum 86% în volume cu ajutorul unor instalații speciale care permit separarea fracțiilor ”frunte” și ”coadă”, iar concentrația alcoolică minimă a produsului finit rezultat în urma diluării cu apă dedurizată, cu duritate de maxim 3 grade germane este de 37,5% în volume.
4. Rachiul de tescovină este băutura alcoolică obținută din distilat de tescovină neînvechit sau învechit în vase de lemn de stejar minim 6 luni. Concentrația minimă la diluare cu apă dedurizată este de 37,5% în volume (Muntean Camelia și Ionică Laura, 2006).
Clasificarea băuturilor alcoolice:
Divin – băutură alcoolică tare, fabricată din distilate pentru divin, învechite în contact cu lemnul de stejar cel puțin 3 ani. Concentrația alcoolică trebuie să fie de minim 40 % vol.;
Brandy – băutură alcoolică tare, fabricată din distilat pentru divin sau distilat de vin, sau prin combinarea lor, cu sau fără adaos de distilat de vin, distilat la mai puțin de 94,8 % vol. în cantitate de cel mult 50 % din conținutul de alcool anhidru în produsul finit, învechite în contact cu lemnul de stejar cel puțin 1 an. Concentrația alcoolică este de minim 36 % vol.;
Rom – băutură alcoolică tare, obținută exclusiv prin fermentarea alcoolică și distilarea la mai puțin de 96 % vol., fie a melaselor sau siropului provenite din fabricarea zahărului din trestie de zahăr, fie a sucului de trestie de zahăr ca atare, astfel încît produsul distilării să prezinte în mod clar caracteristicile organoleptice specifice romului sau băutură alcoolică, obținută exclusiv prin fermentarea alcoolică și distilarea sucului de trestie de zahăr, care prezintă caracteristicile aromatice specifice romului și care are un conținut în substanțe volatile mai mare sau egal cu 2,25 g/dm3 alcool anhidru. Această băutură alcoolică poate fi introdusă pe piață cu mențiunea ”agricol” adăugată denumirii de vînzare ”rom”. Concentrația alcoolică este de minim 37,5 % vol.;
Whisky sau Whiskey – băutură alcoolică tare, fabricată exclusiv din distilat cu concentrația alcoolică de maxim 94,8 % vol., obținut prin distilarea fracționată a unui must de malț de cereale, cu sau fără boabe întregi de alte cereale, care a fost zaharificat prin diastaza malțului pe care îl conține, cu sau fără adaosul altor enzime naturale și fermentat sub acțiunea drojdiilor, învechit cel puțin 3 ani în butoaie de lemn de o capacitate de maxim 700 dm3 , la care se pot adăuga doar apă și caramel de zahăr. Concentrația alcoolică este de minim 40 % vol.;
Rachiu de cereale – băutură alcoolică tare, fabricată exclusiv din distilat obținut dintr-un must fermentat din boabe întregi de cereale, cu sau fără învechire ulterioară. Concentrația alcoolică este de minim 35 % vol.;
Rachiu de vin – băutură alcoolică tare, fabricată din distilat de vin sau distilat pentru divin, sau prin combinarea lor, care a fost sau nu în contact cu lemnul de stejar. Concentrația alcoolică este de minim 37,5 % vol.;
Rachiu de tescovină de struguri – băutură alcoolică tare, fabricată din distilat de tescovină de struguri, care a fost sau nu în contact cu lemnul de stejar. Concentrația alcoolică este de minim 37,5 % vol.;
Rachiu de drojdie de vin – băutură alcoolică tare, fabricată din distilat de drojdie de vin, care a fost sau nu în contact cu lemnul de stejar. Concentrația alcoolică a rachiului de drojdie este de minim 38 % vol. Rachiul de drojdie mai poate fi comercializat sub denumirea „Hefebrand”;
Rachiu de marc de fructe – băutură alcoolică tare, obținută din distilat de marc de fructe, care a fost sau nu în contact cu lemnul de stejar. Concentrația alcoolică este de minim 37,5 % vol.;
Rachiu de fructe – băutură alcoolică tare, fabricată din distilat de fructe, obținut prin distilarea fracționată, după fermentarea alcoolică, a unui fruct cărnos cu sau fără sîmburi sau a unui must dintr-un astfel de fruct, care a fost sau nu în contact cu lemnul de stejar. Concentrația alcoolică, cu excepția țuicii, este de minim 37,5 % vol.;
Rachiu de cidru de mere și rachiu de cidru de pere – băuturi alcoolice tari, fabricate din distilate de cidru de mere sau de pere, care au fost sau nu în contact cu lemnul de stejar. Concentrația alcoolică este de minim 37,5 % vol.;
Țuică – rachiu de fructe, fabricat exclusiv din distilat cu concentrația alcoolică de maxim 86 % vol., obținut prin distilarea fracționată, după fermentarea alcoolică, a prunelor de diverse soiuri, întregi sau zdrobite, în prezența sau în lipsa sâmburilor, ori a unui must dintr-un astfel de fruct, cu sau fără învechire ulterioară. Concentrația alcoolică este de minim 24 % vol.;
Palincă – rachiu de fructe, fabricat exclusiv din distilat cu concentrația alcoolică de maxim 70 % vol., obținut prin distilarea fracționată, după fermentarea alcoolică, a unui fruct cărnos sau unui amestec de fructe, ori a unui marc de fructe, în prezența sau în lipsa sîmburilor, sau a unui must obținut din acest fruct ori dintrun amestec de fructe, cu sau fără învechire ulterioară. Concentrația alcoolică este de minim 40 % vol.;
Slivoviță – rachiu de fructe, fabricat din distilat cu concentrația alcoolică de maxim 86 % vol., obținut prin distilarea fracționată a marcurilor de prune fermentate, învechit în contact cu lemnul de stejar cel puțin 1 an. Concentrația alcoolică este de minim 37,5 % vol.;
Băutură spirtoasă pe bază de miere – băutură alcoolică, fabricată exclusiv din distilat cu concentrația alcoolică de maxim 86 % vol., obținut prin distilarea unui must de miere fermentat, astfel încît distilatul să aibă caracteristicile organoleptice ale materiilor prime utilizate. Concentrația alcoolică este de minim 35 % vol.;
Băutură alcoolică de topinambur – băutură alcoolică fabricată din distilat cu concentrația alcoolică de maxim 86 % vol., obținut prin distilarea tuberculilor de topinambur (Helianthus tuberosus L.) fermentați. Concentrația alcoolică este de minim 38 % vol. Nu conține adaos de alcool, diluat sau nu și nu este aromatizată. Băutura alcoolică de topinambur poate conține numai caramel de zahăr în scopul de a adapta culoarea;
Bierbrand sau eau de vie de biere – băutură alcoolică fabricată din distilat cu concentrația alcoolică de maxim 86 % vol., obținut prin distilarea directă la o presiune normală a berii proaspete, astfel încît distilatul să aibă caracteristici organoleptice derivate din bere. Concentrația alcoolică este de minim 38 % vol.;
Tequila – rachiu de fructe, fabricat exclusiv din distilat, obținut din suc fermentat de agavă azurie (agave azul tequilana weber), cu sau fără învechire ulterioară. Concentrația alcoolică este de minim 36 % vol.
Vodcă – băutură alcoolică tare, fabricată din alcool etilic de origine agricolă rectificat prin diluare cu apă condiționată, tratarea soluției hidroalcoolice cu absorbanți speciali, inclusiv cu cărbune activ, cu sau fără adaos de ingrediente pentru atenuarea gustului și filtrare ulterioară. Concentrația alcoolică este de minim 37,5 % vol.;
Vodcă aromatizată – vodcă, căreia i s-a conferit o aromă și un gust specifice, diferite de cele ale materiei prime utilizate, prin adaosul componenților aromatici. Concentrația alcoolică este de minim 37,5 % vol.;
Rachiu de (urmat de numele fructului) obținut prin macerare și distilare – băutură alcoolică tare fabricată din distilatul cu concentrația alcoolică de maxim 86 % vol. a unui macerat de fructe sau bace, parțial fermentate sau nefermentate, în alcool etilic de origine agricolă rectificat și/sau distilat din acel fruct sau bace. Cantitatea de alcool etilic de origine agricolă rectificat și/sau distilat din acel fruct sau bace, adăugată la 100 kg de fructe sau bace la macerare este de maxim 20 l. Pentru fabricarea rachiului de (urmat de numele fructului) obținut prin macerare și distilare se utilizează următoarele fructe: mure (Rubus fruticosus auct.aggr.); căpșuni (Fragaria spp.); afine (Vaccinium mytillus L.); zmeură (Rubus idaeus L.); coacăze roșii (Ribes rubrum L.); porumbe (Prunus spinosa L.); scorușe (Sorbus ausuparia L.); scorușe de munte (Sorbus domestica L.); ilex (Ilex cassine L.); sorb [Sorbus torminalis (L.) Crantz]; fructe de soc (Sambucus nigra L.); măceșe (Rosa canina L.); coacăze negre (Ribes nigrum L.); banane (Misa spp.); fructul pasiunii (Pasiflora edulis Sims); fructe de Spondias mombin L.. Concentrația alcoolică este de minim 37,5 % vol.;
Geist (însoțit de numele fructului sau a materiei prime utilizate) – băutură alcoolică tare fabricată din distilatul cu concentrația alcoolică de maxim 86 % vol. a unui macerat de fructe sau bace nefermentate, sau legume, sau fructe cu coajă lemnoasă sau altor materii prime vegetale, cum ar fi plantele sau petalele de trandafir, în alcool etilic rectificat de origine agricolă. Concentrația alcoolică este de minim 37,5 % vol.;
Gențiană – băutură alcoolică fabricată din distilat de gențiană, obținut prin distilarea rădăcinilor de gențiană fermentate cu sau fără adaos de alcool etilic de origine agricolă rectificat. Concentrația alcoolică este de minim 37,5 % vol.;
Băutură alcoolică de struguri – băutură alcoolică tare, fabricată din alcool etilic de origine vitivinicolă rectificat sau distilat de vin, sau distilat pentru divin, sau distilat de tescovină de struguri, sau distilat de drojdie de vin, sau prin combinarea lor cu sau fără adaosul componenților autorizați. Concentrația alcoolică este de minim 40 % vol.;
Băutură alcoolică de fructe – băutură alcoolică fabricată din alcool etilic de fructe rectificat și/sau distilate de fructe, de marc de fructe, sau prin combinarea lor, cu sau fără adaosul componenților autorizați. Concentrația alcoolică este de minim 22 % vol.;
Băutură alcoolică aromatizată – băutură alcoolică fabricată în baza alcoolului etilic de origine agricolă rectificat, cu adaos de arome naturale și/sau substanțe aromatice naturale sau identic naturale, alte ingrediente, autorizate din punct de vedere sanitar;
Băutură alcoolică de ienupăr – băutură alcoolică tare, obținută prin aromatizarea cu boabe de ienupăr (Juniperus communis L. și/sau Juniperus oxicedrus L.) a alcoolului etilic de origine agricolă rectificat și/sau distilatului de cereale. Concentrația alcoolică este de minim 30 % vol.;
Gin – băutură alcoolică tare obținută prin aromatizarea soluției hidrice a unui alcool etilic de origine agricolă rectificat cu boabe de ienupăr (Juniperus communis L.). Concentrația alcoolică este de minim 37,5 % vol.;
Gin distilat – poate fi:
băutură alcoolică tare pe bază de ienupăr obținută exclusiv prin redistilarea unui alcool etilic de origine agricolă rectificat de calitatea corespunzătoare, avînd caracteristicile organoleptice dorite și o concentrație alcoolică inițială de minim 96 % vol., în alambicuri utilizate tradițional pentru gin, în prezența boabelor de ienupăr (Juniperus communis L.) și a altor produse vegetale naturale, gustul ienupărului fiind preponderant; sau
amestecul dintre produsul acestei distilări cu un alcool etilic de origine agricolă rectificat avînd aceeași compoziție, puritate și concentrație alcoolică; pentru aromatizarea ginului distilat pot fi utilizate, suplimentar, și substanțe aromatice naturale și/sau identic naturale și/sau arome naturale. Concentrația alcoolică este de minim 37,5 % vol.;
London gin – gin distilat, obținut din alcool etilic de origine agricolă rectificat cu o fracție volumică a alcoolului metilic în alcool anhidru de maxim 0, 05 %, a cărui aromă este obținută exclusiv prin redistilarea la cel puțin 70 % vol. a alcoolului etilic în alambicuri tradiționale, în prezența tuturor materiilor prime vegetale naturale utilizate. Concentrația alcoolică este de minim 37,5 % vol.;
Băutură alcoolică pe bază de chimion – băutură alcoolică tare obținută prin aromatizarea alcoolului etilic de origine agricolă rectificat cu chimion (Carum carvi L.). Concentrația alcoolică este de minim 30 % vol.;
Akvavit sau aquavit – băutură alcoolică tare cu chimion și/sau semințe de mărar, aromatizată cu un distilat de plante sau condimente. Concentrația alcoolică este de minim 37,5 % vol.;
Băutură alcoolică de anason – băutură alcoolică obținută prin aromatizarea alcoolului etilic de origine agricolă rectificat cu extracte naturale de anason în stea (Illicium verum Hook f.), anason verde (Pumpinella anissum L.), anason dulce (Foeniculum vulgare Mill.) sau de oricare altă plantă care are același component aromatic principal, utilizînd unul dintre procedeele tehnologice de macerare și/sau distilare, redistilare a alcoolului în prezența semințelor sau a altor părți de plante, menționate anterior, adăugare de extracte naturale distilate de anason sau combinarea lor. Concentrația alcoolică este de minim 15 % vol.;
Pastis – băutură alcoolică tare pe bază de anason care conține și extracte naturale de “lemn dulce” (Glycyrrhiza spp.), ceea ce implică prezența substanțelor colorante numite calcon, precum și prezența acidului glicirizic, concentrația în masă a cărora trebuie să fie de minim 0,05 g/dm3 și de maxim 0,5 g/dm3 . Concentrația alcoolică este de minim 40 % vol. ;
Pastis de Marseille – pastis cu concentrația în masă a anetolului de 2 g/dm3 . Concentrația alcoolică este de minim 45 % vol.;
Anis – băutură alcoolică tare pe bază de anason a cărei aromă caracteristică provine de la anasonul verde (Pimpinella anisum L.) și/sau anasonul în stea (Illicium verum Hook f.) și/sau anasonul dulce (Foeniculum vulgare Mill.). Concentrația alcoolică este de minim 35 % vol.;
Băutură alcoolică cu gust amar sau bitter – băutură alcoolică cu un gust amar preponderant obținută prin aromatizarea alcoolului etilic de origine agricolă rectificat cu substanțe aromatice naturale și/sau identic naturale, și/sau preparate aromatice naturale. Concentrația alcoolică este de minim 15 % vol.;
Lichior – băutură alcoolică cu concentrația în masă a zahărului de minim: – 70 g/dm3 , pentru lichiorul de cireșe, al cărui alcool etilic constă exclusiv în distilat de cireșe; – 80 g/dm3 , pentru lichiorul de gențiană sau lichioruri similare; – 100 g/dm3 , pentru alte lichioruri; obținută prin aromatizarea alcoolului etilic de origine agricolă rectificat și/sau distilatului de origine agricolă, cu adaosul produselor cu conținut de zahăr, cu adaos de produse agricole sau alimentare, cum ar fi smântâna, laptele sau alte produse lactate, fructe, vin sau vin aromatizat, precum și substanțe aromatice naturale și identic natural. Concentrația alcoolică este de minim 15 % vol.;
Cremă de coacăze neagră – lichiorul de coacăze negre cu concentrația în masă a zaharurilor de minim 400 g/dm3 . Concentrația alcoolică este de minim 15 % vol.;
Lichior de cireșe – obținut prin macerarea cireșelor în alcool etilic de origine agricolă rectificat. Concentrația alcoolică este de minim 15 % vol.;
Gin de porumbrele – lichiorul obținut prin macerarea porumbrelelor în gin, la care se poate adăuga suc de porumbrele. Concentrația alcoolică este de minim 25 % vol.;
Sambuca – lichior cu concentrația în masă a zahărului de minim 350 g/dm3 , care conține distilate de anason verde ( Pimpinella anisum L.), anason în stea (Illicium verum L.) sau alte plante aromatice. Concentrația alcoolică este de minim 38 % vol.;
Lichior de vișină – lichior, a cărui aromă provine în principal de la distilatul de vișine sau distilatul maceratului de vișine, sau de părți de vișine. Concentrația alcoolică este de minim 24 % vol.;
Lichior pe bază de nuci – lichior, a cărui aromă provine de la maceratul de nuci verzi întregi și/sau distilatul maceratului de nuci verzi întregi. Concentrația alcoolică este de minim 35 % vol.;
Lichior pe bază de ouă – băutură alcoolică, aromatizată sau nu, obținută pe bază de alcool etilic de origine agricolă rectificat și/sau distilat de origine agricolă, ale cărei ingrediente sunt gălbenușul de ou, albușul de ou și zahărul sau mierea. Concentrația alcoolică este de minim 14 % vol.;
Lichior de ouă – băutură alcoolică, obținută pe bază de alcool etilic de origine agricolă rectificat și/sau distilat de origine agricolă, ale cărei ingrediente caracteristice sunt gălbenușul de ou de calitate, albușul de ou și zahărul sau mierea. Concentrația alcoolică este de minim 15 % vol.;
Mistra – băutură alcoolică aromatizată cu anason sau cu anetol natural, cu/sau fără adaosul unui distilat de substanțe aromatice, fără adaos de zahăr. Concentrația în masă a anetolului este de minim 1 și maxim 2 g/dm3 . Concentrația alcoolică este minim 40 % vol. și de maxim 47 % vol.;
Vakeva glogi sau spritglogg – băutură alcoolică obținută prin aromatizarea alcoolului etilic de origine agricolă rectificat cu aromă naturală sau identic naturală de cuișoare și/sau scorțișoară, prin utilizarea unuia dintre următoarele procedee: macerare și/sau distilare, redistilare a alcoolului în prezența unor părți de plante menționate, adăugarea aromei naturale sau identic naturale de cuișoare și/sau scorțișoară, sau o combinare a acestor metode. Concentrația alcoolică este minim 15 % vol. Pot fi utilizate și alte extracte vegetale aromatizante, substanțe aromatice naturale sau identic naturale, dar aroma de cuișoare și scorțișoară trebuie să fie predominantă. Conținutul de vin sau de produse vitivinicole nu depășește 50 % din produsul finit;
Berenburg sau Beerenburg – băutură alcoolică, obținută prin macerarea fructelor sau plantelor, sau părților acestora în alcool etilic de origine agricolă, avînd drept aromă specifică un distilat de rădăcină de gențiană (Gențiana lutea L.), din boabe de enupăr (Juniperus communis L.) și de frunze de dafin (Laurus nobilis L.), a cărei culoare variază de la cafeniu deschis pînă la cafeniu închis, care poate fi îndulcită pînă la o concentrație în masă a zahărului de maxim 20 g/dm3 . Concentrația alcoolică a băuturii alcoolice ”berenburg sau beerenburg” este de minim 30 % vol. La prepararea băuturii alcoolice ”berenburg sau beerenburg” se utilizează numai arome și substanțe aromatice naturale;
Nectar de miere sau hidromel – băutură alcoolică, obținută prin aromatizarea amestecului mustului fermentat de miere cu distilat de miere și/sau alcool etilic de origine agricolă rectificat, care conține minim 30 % must de miere fermentat în volum. Concentrația alcoolică este de minim 22 % vol. Numai substanțele și aromele naturale pot fi utilizate la fabricarea nectarului de miere sau de hidromel. Nectarul de miere sau de hidromel poate fi îndulcit numai cu miere;
Punch – băutură alcoolică obținută din sucuri alcoolizate și morse de fructe și pomușoare cu adaos de ingrediente și macerate alcoolizate de plante eterooleaginoase. Concentrația alcoolică este de minim 15 % vol. Concentrația în masă a zaharurilor este de minim 300 g/dm3 .
Punch au rhum – lichiorul al cărui conținut de alcool provine exclusiv din rom. Concentrația alcoolică este de minim 15 % vol. Numai aromele și substanțele aromatice naturale și identic naturale pot fi utilizate pentru fabricarea lichiorului ”punch au rhum”;
Lichior special – lichior obținut pe bază de macerate cu adaos de ingrediente. Concentrația alcoolică este cuprinsă între 16 % vol. și 60 % vol. Concentrația în masă a zaharurilor este de maxim 300 g/dm3 . Din această grupă fac parte: a) lichiorul special dulce, cu concentrația alcoolică cuprinsă între 16 % vol. și 25 % vol. și concentrația în masă a zaharurilor cuprinsă între 80 și 300 g/dm3 ; b) lichiorul special semidulce, cu concentrația alcoolică cuprinsă între 30 % vol. și 40 % vol. și concentrația în masă a zaharurilor cuprinsă între 40 și 100 g/dm3 ; c) lichiorul special semidulce slab alcoolic, cu concentrația alcoolică cuprinsă între 20 % vol. și 29 % vol. și concentrația în masă a zaharurilor cuprinsă între 40 și 100 g/dm3 ; d) lichiorul special amar, cu concentrația alcoolică de minim 30 % vol., obținut prin adaosul de ingrediente cu gust amar; e) lichiorul special amar slab alcoolic, cu concentrația alcoolică cuprinsă între 25 % vol. și 29 % vol., obținut prin adaosul de ingrediente cu gust amar;
Lichior esență – băutură alcoolică obținută din sucuri alcoolizate și morse din materie primă de fructe și pomușoare cu adaos de ingrediente. Concentrația alcoolică este cuprinsă între 18 % vol. și 20 % vol. Concentrația în masă a zaharurilor este cuprinsă între 250 și 400 g/dm3 ;
Aperitiv – băutură alcoolică, obținută din semifabricate pentru băuturi alcoolice, cu adaos de ingrediente sau numai din ingrediente, care îi atribuie gust ușor amărui. Concentrația alcoolică este de minim 12 % vol. Concentrația în masă a zaharurilor este cuprinsă între 50 și 180 g/dm3 .
Balsam – băutură alcoolică, de culoare brună-închisă sau roșie-închisă, cu aromă de condimente, obținută din semifabricate pentru băuturi alcoolice, cu adaos de ingrediente din plante medicinale cu acțiune tonifiantă. Concentrația alcoolică este cuprinsă între 30 % vol. și 45 % vol. Pentru adaptarea culorii balsamului se utilizează caramelul de zahăr.
Băutură alcoolică de desert – băutură alcoolică obținută din semifabricate pentru băuturi alcoolice, cu adaos de ingrediente. Concentrația alcoolică este de minim 12 % vol. Concentrația în masă a zaharurilor este cuprinsă între 140 și 300 g/dm3 .
Cocteil – produs, obținut din semifabricate pentru băuturi alcoolice cu adaos de ingrediente și diluate înainte de consum cu băuturi nealcoolice, sucuri de fructe sau apă minerală, cu adaos de gheață. Concentrația alcoolică este cuprinsă între 20 % vol. și 40 % vol. Concentrația în masă a zaharurilor este de maxim 240 g/dm3 . Cocteilul poate fi preparat și prin amestecarea diferitor băuturi alcoolice.
(Clasificare conform REGULAMENTUL (CE) NR. 110/2008 AL PARLAMENTULUI EUROPEAN ȘI AL CONSILIULUI din 15 ianuarie 2008 privind definirea, desemnarea, prezentarea, etichetarea și protecția indicațiilor geografice ale băuturilor spirtoase ).
CAPITOLUL II
STADIUL ACTUAL AL CERCETĂRILOR PRIVIND REALIZAREA DISTILATELOR DIN MATERII PRIME FERMENTESCIBILE ȘI NON FERMENTESCIBILE
2.1. FERMENTAȚIA MATERIILOR PRIME
Fermentațiile sunt procese biochimice determinate de enzimele unor microorganisme (bacterii, levuri, mucegaiuri), care au proprietatea de a degrada în anaerobioză diferiți compuși organici cu formarea de substanțe cu o compoziție chimică mai simplă. Termenul de fermentație (de la fervere = a fierbe) a fost ales pentru a indica aspectul de lichid care fierbe, caracteristic pentru faza de intensitate maximă a procesului fermentativ, când datorită eliberării de CO2 sub formă de bule de gaz se produce o efervescență a mediului lichid, în special în vasele foarte mari (Popa A. și colab., 1997).
Procesul de fermentație poartă numele produșilor care predomină cantitativ (fermentație alcoolică, lactică, butirică, propionică, etc.) (Popa A. și colab., 1997).
Fenomenul fermentației alcoolice poate fi explicat de aproximativ un secol, dar el a fost observat de oameni încă din antichitate (Gheorghiță M. și colaboratorii, 2006).
Denumirea de fermentație a fost la început întrebuințată pentru a indica procesele chimice ce sunt însoțite de efervescență.
Fermentația alcoolică este un proces anaerob prin care glucidele fermentescibile sunt metabolizate prin reacții de oxidoreducere, sub acțiunea echipamentului enzimatic al drojdiilor, în alcool etilic și CO2, ca produși principali, și alcooli superiori, acizi, aldehide, ca produși secundari (Banu C., 1999).
Microorganismele utilizate în industria fermentativă trebuie să posede, în principal, două particularități biochimice (Popa A. și colab., 1997) :
Să aibă capacitatea de a utiliza cea mai mare parte din substrat pe calea principală de degradare, cu producerea unei cantități maxime de produs util și fără pierderi determinate de utilizarea produșilor pentru diferite biosinteze;
Să tolereze cantități mari de produs final și să fie incapabile să-l metabolizeze, ceea ce asigură acumularea lor în mediu.
Termenul de fermentație alcoolică desemnează exclusiv formarea alcoolului etilic pornind de la zaharuri, proces care se desfășoară după ecuația stabilită în anul 1815 de Gay Lussac (Renouil Y., 1987):
C6H12O6 2C2H5OH + 2CO2
Conform ecuației fundamentale care reprezintă transformarea glucozei ca urmare a fermentației alcoolice, din 100 părți glucoză, teoretic, rezultă 50.1 părți alcool etilic și 48.9 părți bioxid de carbon.
Levurile au fost luate în considerare drept cauză a fermentației abia în anul 1803 de către Thenard. Un pas important în elucidarea procesului a fost făcută de Gay Lussac în 1815 cel care a stabilit ecuația ce exprimă relația dintre produsele finale și zahăr. În 1836 Berzelius a atribuit fenomenului fermentației un caracter catalitic (Popa A. și colab., 1997).
Independent unii de alții și practic concomitent, Cognard de la Tour (1836) în Franța și Kutzing, apoi Schwann (1837) în Germania, semnalează că drojdia este constituită din micoorganisme – levuri ce se înmulțesc prin înmugurire și în cursul vieții lor joacă un rol însemnat în fermentația alcoolică. Liebig în 1839 combate teoriile biologice susținând că fermentația alcoolică este provocată de starea de descompunere în care se află drojdia, care transmite această mișcare zaharului din mediu. El susține că fermentația este un proces chimic și că rolul levurilor este secundar. Pasteur intervine în favoarea teoriilor biologice care pe baza unor dovezi științifice demonstrează că în cursul fermentației cantitatea de drojdii se mărește în loc să se distrugă, iar la microscop ea nu apare ca o materie în descompunere, ci este formată din celule vii (Popa A. și colab., 1997).
Abia în anul 1897 frații Buchner, prin mojarare cu nisip de cuarț, presare la 500 atmosfere și precipitare cu alcool, aveau să extragă din sucul celular de levuri o substanță care provoacă fermentația alcoolică fără levură vie și pe care au numit-o zimază, demonstrându-se astfel că fermentația este un fenomen biochimic. Se dădea astfel dreptate ambilor savanți: în spatelor fenomenelor biologice sunt fenomene chimice, ființa vie este sediul unor mecanisme chimice, dar aceste mecanisme cer intervenția unor ființe vii. Au fost necesare mai întâi lucrările lui Pasteur care să demonstreze rolul microorganismelor, pentru ca apoi să se studieze cum funcționează ele (Ribereau-Gayon J., Peynaud E., 1964, Popa A. și colab., 2007).
Au mai apărut numeroase scheme care să explice mecanismul biochimic al fermentației. În prezent este bine cunoscut că fermentația alcoolică se suprapune procesului de glicoliză prin care hexozele (glucoza sau fructoza) sunt transformate în acid piruvic, dar fermentația are și două etape suplimentare din care rezultă produși principali: alcool etilic și CO2 (Gheorghiță M. și colab., 2006).
Glicoliza este cunoscută sub numele de calea Embden – Meyerhoff – Parnas.
Obținerea rachiurilor naturale din fructe se datorează procesului de fermentație alcoolică a zaharurilor sub influenta zimazei (complex de fermenți).
Proprietatea de a face să fermenteze diferite glucide, depinde de prezența în celulă a diferite enzime specifice și este un caracter stabil al levurii ce poate servi drept bază de clasificare. Kudriawzev și colab. (1947) au sugerat următoarele criterii de clasificare a levurilor:
1. Grupa 1 fermentează numai monozaharide (exemplu Saccharomyces globosus);
2. Grupa 2 fermentează mono – și dizaharide (Saccharomyces ellipsoideus);
3. Grupa 3 fermentează mono -, di – și trizaharide (Saccharomyces carlbergensis);
4. Grupa 4 fermentează mono -, di -, trizaharide și dextrine de greutate molecular mică (Saccharomyces pombe) (Popa A. și colab., 2007).
Agenții tipici ai fermentației alcoolice sunt drojdiile din genul Saccharomyces care pot să producă prin fermentarea glucidelor mai mult de 80 alcool etilic (Banu C., 1999). Drojdiile sunt microorganisme care în timpul fermentației alcoolice se înmulțesc, depunându-se fie la fundul vasului de fermentare, fie la suprafața lichidului.
Sucurile de fructe si borhoturile sunt fermentate de către drojdiile Saccharomyces, dintre care unele (Saccharomyces ellipsoideus) consumă o cantitate mică de zahăr și dau un randament mare în alcool și altele (Kloakera apiculatus și Saccharomyces pastorianus) care consumă o cantitate mare de zahăr și dau un randament mic în alcool până la 4%. Aceste drojdii sunt foarte răspândite în natură, pe coaja fructelor în general, în nectarul florilor, în frunzele și scoarța copacilor, în lapte, etc. (Kordylas M. J., 1992).
Saccharomyces cerevisiae, S. Ellipsoideus și S. Oviformis se mai numesc și drojdii de fermentație înaltă, fiind active la temperaturi de peste 10 grade C până la 25 grade C sau chiar 30 grade C. Ele se formează la suprafața lichidelor zaharoase ce fermentează.
Saccharomyces apiculatus și Saccharomyces pastorianus sunt drojdii de fermentație joasă ce activează la temperaturi inferioare, sub 10 grade C, se depun pe fundul vasului de depozitare sub forma unor celule izolate sau unite în grupuri mici și sunt nerezistente la conținut în alcool ridicat.
Aceasta împărțire are o deosebită importantă practică și servește la stabilirea, din punctul de vedere al activității fermentative, a drojdiei care se pretează mai bine pentru fiecare proces industrial.
În fermentația alcoolică industrială sunt întrebuințate drojdiile de fermentație înaltă, de tipul Saccharomyces cerevisiae și Saccharomyces ellipsoideus. Aceasta din urmă prezintă interes pentru fermentația mustului de struguri, sucurilor și marcurilor de fructe (Kordylas M. J., 1992).
Datorită importanței pe care o prezintă alcoolol etilic de fermentare în practica industrială, în afara glucidelor fermentescibile se pot folosi substraturi naturale ce conțin poliglucide (amidon, celuloză) care sunt hidrolizate în prealabil pe cale chimică sau enzimatică până la formarea de glucide fermentescibile. Această zaharificare este obligatorie, deoarece drojdiile de fermentare nu produc amilaze/celulaze și nu pot hidroliza drojdiile de fermentare (Banu C., 1999).
După Pasteur 5-6% din zahăr se transformă în timpul fermentării în glicerină și acid succinic care trebuie considerați ca produși normali ai fermentării. Pe lângă aceștia însă se formează și alți produși: acidul acetic, lactic și butiric, aldehide, ulei amilic, alcool metilic, eteri, etc.
Durata procesului de fermentare este cuprinsă între 7 – 14 zile, în funcție de natura și cantitatea de produs supus fermentării, calitatea drojdiilor și temperatură. Fermentarea se recomandă a începe la 17-20 0C, valoarea optimă fiind de 26-28 0C, procesul desfășurându-se normal când pH-ul materiei este cuprins între 3,0-4,0 (Băisan I., 2015).
Numeroase cercetări s-au efectuat pe procesul biochimic al fermentației care este foarte complex. De asemenea cercetările au vizat și influența factorilor fizici, chimici și biologici asupra activității levurilor care produc fermentația. Cercetările asupra cineticii fermentației, pentru care au fost luate în considerare comportarea levurilor, precum și raportul dintre producția de alcool și creșterea populației levuriene, în condiții de anaerobioză, au evidențiat următoarele (Moreno M., Goma G., 1979, Muntean Camelia și Ionică Laura, 2006):
Creșterea populației de levuri nu prezintă niciodată o fază cu adevărat exponențială;
Substratul determină o inhibare ireversibilă a fermentației alcoolice;
Reducerea conținutului în glucide nu este efectul unei sporiri corespunzătoare a vitezei de creștere a populației.
Pentru o desfășurare normală a procesului de fermentație în sensul obținerii unei cantități maxime de alcool etilic, trebuie să existe anumite condiții privind temperatura și reacția pH-ului mediului. Temperatura influențează în mod hotărâtor, atât viteza de desfășurare a fermentației alcoolice, cât și durata. Temperatura optimă este cuprinsă între 22 și 28 grade C, iar pH-ul între 3,0 și 5,0 pentru marcuri și borhoturi și 2,8 – 3,2 pentru sucuri și vinuri. În cazul unor temperaturi mai înalte sau mai joase a unui pH în afara limitelor indicate, în procesul de fermentație se obțin cantități mai mari de glicerină sau alte substanțe nedorite, ceea ce micșorează randamentul în alcool etilic (Irrmann R., 1979, Popa A. și Popa Daniela, 1994, Muntean Camelia și Ionică Laura, 2006).
De exemplu, în cazul fermentației la temperaturi de peste 30 grade C au loc fermentații secundare ce dau produși cum ar fi : acidul lactic, acidul butiric, acidul acetic și alți produși. În cazul în care temperatura scade sub 15 grade C, fermentația se poate opri întainte ca tot zaharul să fie transformat în alcool etilic și bioxid de carbon și în acest caz se pot ivi fermentații secundare nedorite, sub acțiunea unor bacterii sau ciuperci care consumă din zahăr.
Fermentația alcoolică se desfășoară în trei faze distincte: fermentația preliminară, fermentația principală și fermentația secundară sau complementară.
Fermentatia preliminară cuprinde perioada în care are loc înmulțirea puternică aA celulelor de drojdie, creșterea numărului de celule micșorând cantitatea de zahăr (Panyik Gaborne, 2014). Se manifestă la câteva ore după introducerea drojdiilor în masa terciului de fructe sau lichidului zaharat (în cazul însămânțării cu drojdii selecționate), când drojdiile încep să se înmulțească și apar primele semne de efervescență. Deoarece aerul favorizează înmulțirea drojdiilor, în această primă fază fermentația se face în prezenta aerului.
Fermentația principală corespunde perioada în care zaharurile, sub influența drojdiilor, se transformă în alcool etilic și bioxid de carbon. Această perioadă este considerată că începe după 24 h de la începerea fermentației, respectiv după ce se poate considera terminată dezvoltarea drojdiilor și începe acțiunea lor de transformare a zaharurilor. Această etapă se mai numește și ”fermentație energică sau tumultuoasă” (Pischl J., 2011).
În această perioadă temperatura lichidului zaharat (terci de fructe sau sirop) este recomandabil să fie în jurul a 26 – 28 grade C, deoarece activitatea drojdiilor se dezvoltă foarte bine la aceste temperaturi.
Temperatura nu trebuie să crească prea mult chiar și pentru timp scurt, deoarece se pot produce fenomene de involuție care constau în autoconsumul drojdiilor și transformarea lor cu eliberarea subtanțelor componente în mediul ambient. Aceasta duce la moartea drojdiilor și încetarea fermentației înainte ca întreaga cantitate de zaharuri să fie transformată.
În această fază este necesar să se evite contactul cu aerul, deoarece o aerisire puternică a materiei fermentescibile, în loc să descompună zahărul până la alcool etilic, produce oxidarea până la apă și bioxidul de carbon. În acest caz, în locul procesului de fermentare, are loc un proces de respirație (Shipman F. M., 2016).
Fermentația secundară sau complementară este caracterizată prin transformarea zaharurilor conținute de lichidul zaharos sub acțiunea diastazelor, care apoi prin fermentație se transformă în alcool etilic și bioxid de carbon. Această fază începe înainte de teminarea fermentației principale și are loc numai în cazul când enzimele și-au păstrat proprietățile în timpul fazelor precendete.
Alcoolul are o acțiune inhibitoare asupra drojdiilor și, de aceea, pe măsura creșterii cantității de alcool în lichidul care fermentează, procesul de transformare a zaharurilor se încetinește și în majoritatea cazurilor încetează când în lichid se ajunge la o concentrație acloolică de 15%. Există și rase de drojdii ce își pot desfășura activitatea până la o concentrație alcoolică de 16-17%.
Fermentația ca proces natural se datorește activității drojdiilor ce se găsesc pe pielițele fructelor și care prin strivirea acestora trec în borhot, dar poate fi provocată și artificial prin însămânțarea cu drojdii selecționate în laborator, putându-se astfel obține produse de calitate mai bună și cu un conținut mai mare în alcool.
După o fermentație dirijată completă se tratează borhotul de fructe sau sucul de fructe cu bioxidul de sulf lichid sau gazos. Drojdiile naturale care activează într-un mediu toxic își încetează activitatea, în schimb drojdiile selecționate adăugate își vor începe activitatea, imediat ce au fost introduse.
În desfășurarea fermentației prezintă importanță și faptul că datorită reacției de transformare a zahărului, rezultă energie calorică în cantitate destul de mare, care în unele cazuri poate ridica temperatura peste cea normală. De aceea temperatura din masa materiei prime trebuie supravegheată în timpul fermentației astfel ca să se mențină în limitele optime desfășurării fermentației alcoolice (Banu C., 1999, Popa A. și colab., 2007, Muntean Camelia și Ionică Laura, 2006, Gheorghiță M. și colab., 2006).
Desfășurarea procesului de fermentatie. Când procesul fermentației alcoolice se desfășoară în condiții normale, randamentul de alcol etilic rezultat din trasnformarea zahărului este apropiat sau egal cu 46%. Folosirea unor metode neraționale, empirice, a unor spații de depozitare necorespunzătoare duce la scăderea randamentului.
Pentru desfășurarea în bune condiții a procesului de fermentație alcoolică, respectiv obținerea unei cantități cât mai mari de alcool, trebuie să se țină seama de următoarele indicații principale:
fermentația preliminară trebuie să fie activă fără a fi totuși prea rapidă;
drojdia care declanșează și continuă procesul de fermentatie trebuie aleasă ca să-și poată desfășura activitatea chiar în prezența altor drojdii sălbatice sau chiar dăunătoare;
cantitatea de drojdie introdusă în terciul de fructe sau lichidul zaharat trebuie aleasă cu grijă pentru ca fermentația să se desfășoare normal;
temperatura necesară pentru începerea fermentației trebuie reglată după cantitatea de drojdii însămânțată și după concentrația de zahăr a terciului;
pH-ul la care se dezvoltă întregul proces de fermentare trebuie să fie cuprins între 3,0 și 4,0 la borhoturi și 2,7 – 3,2 la sucuri și musturi din stuguri.
Pregătirea și ritmul fermentației. Mustul limpede obținut din mere, pere, struguri, este trecut în vasele de fermentare reprezentate prin vase de lemn de capacitate diferită cuprinse între 500-5000 l și care în prealabil au fost bine condiționate pentru a evita infestarea mustului sau prezența în mare cantitate a substanțelor astringente în special la vasele noi, substanțe care în combinație cu cele din must produc depuneri importante.
În vasele de fermentare se introduce întâi maiaua de drojdii selecționate peste care se adaugă mustul limpezit lăsând un gol (de fermentare) de circa 20% la partea superioară a vasului.
Umplerea vaselor trebuie să se facă într-un timp relativ scurt (1-2 zile). Introducerea materiei prime în vase, în straturi la intervale mari de timp, face ca masa fructelor să se afle în stadii diferite de fermentare, și datorită condițiilor diferite care se creează, procesul de fermentație nu se desfășoară normal.
Ritmul de desfășurare a procesului de fermentație se urmărește făcându-se determinări privitor la temperatura materiei prime în fermentare și conținutul în zahăr.
La terciul de fructe procesul fermentației alcoolice se desfășoară încet în prima și a doua zi de la prelucrarea fructelor, crește în următoarele zile pentru a atinge un maximum, apoi scade din intensitate până ce încetează.
Conținutul de zahăr scade pe măsură ce fermentația avansează. Urmărind dinamica transformării zaharului, se constată că cele mai mari cantități de zahăr transformate în unitate de timp corespund cu momentul când procesul de fermentație este cel mai intens.
Deoarece în substanța uscată a fructelor, principalul component este zaharul (55-75%), în mod obișnuit ritmul fermentației se urmărește prin determinări refractometrice asurpa sucului din terciul de fructe. Cum însă în acest caz mai intervin și diferiți alți factori care dau naștere la erori, metoda nu este precisă, ci numai orientativă.
Drojdiile, prepararea și însămânțarea terciului de fructe. Pe lângă cele indicate la fermentația preliminară, se poate adăuga că dacă amestecul de drojdii cu terciul de fructe (must) este făcut la temperatura joasă în mediul saturat cu oxigen, drojdiile se dezvoltă din abundență, dar nu este favorizată formarea alcoolului.
Dacă din contră amestecul este făcut la temperatura înaltă, aceasta favorizează transformarea zaharului în alcool, dar dezvoltarea drojdiilor va fi mai redusă.
În practică, deoarece înmulțirea abundentă a drijdiilor dorite în must și terciul de fructe împeidică dezvoltarea altor microorganisme, respectiv fermentațiile secundare, se preferă o fermentație preliminară rapidă.
În timpul fermentației, drojdiile trebuie să aibă condiții ca să poată lupta împotriva drojdiilor dăunătoare.
Una dintre măsurile cele mai eficace este curățirea cu grija a vaselor de fermentare de reziduurile de la lichidele sau borhoturile anterioare, reziduuri aderente la pereții vasului și care conțin mari cantități de drojdii dăunătoare.
Nefolosirea drojdiilor selecționate în must duc la o fermentare slabă, iar folosirea dojdiilor selecționate în must corespunde la o fermentare puternică. Se știe însă că mustul sau borhotul fermentat conține cel puțin de cinci sau șase ori mai multe drojdii decât cele introduce. De aceea trebuie să se țină seama de aceasta la determinarea cantității de drojdii.
Când concentrația în zahăr a terciului de fructe sau lichidului zaharat este mai mare și cantitatea de drojdii ce se adaugă trebuie să fie mai mare, pentru a obține o fermentație completă.
Temperatura optimă la fermentare și menținerea ei. Temperatura în terci variază în funcție de intensitatea procesului fermentației și de temperatura mediului ambient. Temperaturile maxime se constată de obicei după 3-5 zile sau chiar mai multe zile, în funcție de temperatura mediului, masa de materie primă în fermentație și conținutul acesteia de zahăr.
Temperatura se urmărește cu ajutorul unui termometru protejat de o apărătoare de lemn. Termometrul se introduce în centrul vasului la o adâncime de peste 50 cm, astfel ca să ajungă la partea cea mai fluidă și se lasă circa 5 min, după care se scoate și se citește temperatura.
Practic mustul și terciul de fructe cu conținut mare de zahăr trebuie să înceapă fermentația la temperaturi relative joase, iar cele mai diluate la temperaturi relativ înalte. De exemplu, dacă în timpul fermentației unui terci sau must, având o concentrație de 1% zahăr, se mărește temperatura acestuia cu 5-6 grade C în medie, rezultă că un terci având concentrația de 20% zahăr care începe fermentația la 15 grade C, la terminarea ei când tot zahărul este fermentat, temperatura ajunge la 15+5/6 x120=31,7 grade C, ceea ce depășește cu puțin limita maximă admisibilă de 30 grade C.
Dacă același terci începe fermentația la 18 grade C, temperatura sa finală va fi: 18+5/6×20=34,7 grade C. Deci o temperatură peste normal și care va influența negativ fermentația.
Un terci cu o concentrație în zahăr mai redusă (de exemplu 10%) va putea începe fermentația la 20 grade C, fără a depăși la sfârșitul ei temperatura de 30 grade C.
Trebuie de asemenea să se țină seama de faptul că temperatura cea mai favorabilă la terminarea fermentatiei este de 30 grade C, deoarece favorizează fenomenele ce se produc în timpul fermentației secundare sau complementare.
În funcție de concentrația de zahăr a terciului de fructe sau mustului se calculează temperatura de începere a fermentației astfel încât la terminarea ei să atingă 30 grade C.
S-ar părea că unele principii citate mai înainte sunt în contradicție, cum ar fi faptul că o fermentație preliminară activă și rapidă garantează o fermentație care se desfășoară bine și aceea că musturile concentrate trebuie fermentate la o temperatură joasă.
De fapt temperatura de începere a fermentației și cea de la terminarea ei sunt stabilite, ținând seama de toți factorii enumerați mai înainte.
Temperatura de fermentare nu trebuie să depăsească 30 grade C la borhoturi. Din această cauză vasele trebuie așezate sub șoproane sau în magazii, ferite de acțiunea directă a razelor solare, fiind totodată ferite și de ploaie, vânturi sau curenți de aer. În nici un caz nu este permisă așezarea vaselor descoperite sub cerul liber, ceea ce ar da posibilitatea, pe lângă incovenientele de mai sus, și la diluarea terciului de fructe cu apa din ploi și respectiv la deprecierea calitativă a meteriei prime.
În cazul în care temperatura se ridică prea mult, corectarea ei se face prin răcirea terciului de fructe sau cu must aflat în fermentație dar rece sau must proaspăt, (printr-o aerisire) în timpul nopții sau zilei când aerul este mai rece, sau prin stropirea pereților vasului la exterior cu apa rece.
Corectarea temperaturii se poate face și prin intermediul unor serpentine din cupru sau oțel inoxidabil introduse în vase, serpentine prin care trece apa caldă, sau respectiv rece.
Supravegherea permanentă a fermentatiei și păstrarea temperaturilor optime sunt cu atât mai necesare cu cât acestea determină obținerea unor produse plăcute la gust, care păstrează caracteristicile părților solide ale fructului și mustului, fără ca în rachiuri să treacă gusturi sau mirosuri care ar schimba calitatea rachiului fabricat și l-ar face de multe ori neutralizabil pentru consum.
Zahărul rămas prezintă un mediu favorabil pentru dezvoltarea microorganismelor patogene și poate fi cauza apariției unor boli sau defecte.
pH-ul optim și acidifierea mustului. Procesul de fermentație se desfășoară normal când terciul de fructe sau lichidul zaharat au un pH cuprins între 3,0 – 4,0 corespunzând deci unui mediu acid favorabil.
Când lichidul zaharat în care se introduc drojdiile nu are aciditatea activă necesară sau din alte cauze nu se poate obține o fermentație normală și activă este necesar să se recurgă la acidifierea lui. Acidifierea este de fapt punctul central al fermentației, de ea depinzând în mare măsură întregul process.
O proporție de 0,2 – 1 % acid lactic în lichidul zaharat favorizează înmulțirea drojdiilor. Asftel, într-un must cu aciditate de 0,5% înmultirea drojdiilor se face în proporție de 1-13,3, pe când într-unul neutru în proporție de numai 1-10.
Acidifierea este necesară, deoarece se împiedică dezvoltarea acelor drojdii dăunătoare și propice mediilor zaharate neacide, care dau fermentații cu produși nedoriți. Practic în producție atât în țara noastră cât și în alte țări cu tradiție, corectarea pH-ului se face cu ajutorul acidului sulfuric în diluțiile necesare.
În afara de faptul că favorizează dezvoltarea drojdiilor, în cazul terciului de fructe aciditatea favorizează invertirea zaharozei. Zaharoza, după cum se știe, nu favorizează direct fermentația și pentru a fi fermentescibilă trebuie transformată în zahăr invertit.
Drojdiile posedă și ele capacitatea de a inverti, dar prezenta unui acid determină o invertire rapidă și totală.
În concluzie, terciurile de fructe sau lichidele zaharate supuse fermentării se acidifiază pentru a favoriza fermentația alcoolică și pentru a împiedica dezvoltarea drojdiilor dăunătoare. În practică desfășurarea normală se asigură la o aciditate de 1,5 g/l.
Trebuie însă urmărit ca acidifierea să fie făcută astfel încât pH-ul să nu scadă sub 2,5, ceea ce ar defavoriza desfășurarea normală a fermentației.
Prevenirea formării CO2 sub presiune și evitarea deprecierilor calitative prin acoperirea spațiilor de fermentare și depozitare a materiei prime. În timpul fermentației alcoolice iau naștere cantități mari de bioxid de carbon, care se degajă zgomotos datorită presiunii. Începutul și sfârșitul fermentației, ca și intensitatea acesteia, se pot aprecia ascultând cu atenție zgomotul produs.
Datorită presiunii provocate de degajarea bioxidului de carbon, la partea superioară a vaselor se formează un strat de materie primă nefermentată cu grosimea de 10 până la 20 cm. Acest strat care poartă denumirea de ‘căciulă’ sau ‘plută’ este un mediu prielnic pentru dezvoltarea bacteriilor și în special a bacteriilor acetice și de putrefacție.
Dezvoltarea bacteriilor acetice în acest strat duce în final, după ce se termină degajarea bioxidului de carbon, la transformarea unei mari cantităti de alcool în acid acetic.
În plus, căciula impiedică degajara treptată a bioxidului de carbon și datorită presiunii în creștere, o dată cu bioxidul de carbon este antrenată și deci pierdută și o parte din alcoolul etilic.
Materia primă din căciulă intră cu întârziere în procesul de fermentație și anume, când degajarea de bioxid de carbon a încetat și căciula se lasă în jos. Cantitatea de materie primă ce formează acest strat depinde de mărimea și forma vasului și poate ajunge la peste 500 kg.
Ținând seama de aceste inconveniente este recomandabil ca terciul intrat în fermentație să fie amestecat odată pe zi cu lopeți sau amestecătoare de lemn. Amestecarea se face când temperatura aerului este mai scăzută în cursul celor 24 de ore, deci dimineața sau seara. Astfel se împiedică formarea căciulii și se accelerează procesul de creștere și de dezvoltare a drojdiilor. Totodată se înlesnește și difuzarea în lichid a zahărului din celulele părților de fructe ce nu au fost bine zdrobite.
Vasele se acoperă cu funduri din scândură care să nu permită decât ieșirea bioxidului de carbon din interior. De fapt, în faza fermentației preliminare, procesul se desfăsoară cu accesul oxigenului din aer, deci este necesar contactul cu aerul. În continuare, celelalte faze ale procesului de fermentație se desfășoară anaerob. De aceea se montează capace care acoperă vasele sau bazinele de depozitare, lăsându-se loc numai pentru ieșirea bioxidului de carbon.
În unitățile care nu dispun de cisterne sau bazine acoperite, acoperirea terciului în fermentare se poate face cu polietilenă sau cu un strat de paie având grosimea de circa 5 cm, peste care se pune un strat de pământ, netezit tot de circa 5 cm grosime. În țară la noi se mai folosesc pe mare scară și bazine de ciment speciale semiîngropate cu planșeu și un orificiu de acces.
În vrana vaselor sau în orificiul lăsat în capacul vasului în planșeul bazinului, în polietilenă sau în stratul de pământ, se montează un dispozitiv de îndepărtare a bioxidului de carbon.
Procedând în acest fel se evită pierderile mari ce s-ar produce prin evaporare sau prin pătrunderea diferitelor microorganismelor din exterior ce pot provoca alte fermentații decât cea alcoolică.
Reducerea pierderilor ca urmare a acoperirii spațiilor de depozitare a materiilor prime are ca urmare creșterea cantității de alcool etilic cu 15-25%. Procentele cele mai mari de creștere se obțin la mere, pere, gutui și sunt mai mici în cazul fructelor cu pulpă moale (prune, cireșe, vișine).
Durata și stabilirea momentului terminării fermentației. Din cercetările făcute până în prezent rezultă că durata ferementării terciului de prune zdrobite depozitate în vase cu capacitatea de 2.000 – 5.000 l și la o temperatură ideală a mediului ambiant de 15-22 grade C este de 10-14 zile, iar pentru cel depozitat în bazine de două vagoane capacitate, durata este de 12-18 zile.
Durata fermentației este mai redusă în terciurile de fructe de la care s-au separat sâmburii și în special la mustul de fructe obținut prin presarea pulpelor și pielițelor rămase după separarea sâmburilor. Astfel, la terciurile de fructe fără sâmburi, durata fermentației în condițiile arătate mai înainte se reduce la 7-9 zile și respectiv 8-10 zile, iar la mustul de fructe 5-7 zile și respectiv 7-9 zile.
De asemenea folosirea culturilor de drojdii obișnuite sau selecționate permite reducerea duratei fermentației și creșterea randamentului în alcool etilic.
Momentul terminării fermentației prezintă o deosebită importantă practică. Se pot folosi mai multe metode.
Determinarea conținutului de zahăr: urmărind prin analize de probe luate zilnic continutul de zahăr, se poate determina momentul când acest conținut ajunge la 0 sau aproape de 0, ceea ce indică terminarea fermentației;
Analiza organoleptică: se strâng între degete porțiuni de pulpe de fructe din borhotul fermentat. Dacă ele nu mai opun rezistență rămânând între degete numai pielița fructului, fermentația este terminată. Aceasta se datorește faptului că pulpa fructului a fost macerată și pereții celulelor distruși. În plus, borhoturile fermentate au un miros specific datorat alcoolului pe care îl conțin.
Analiza refractometrică: se filtrează partea lichidă din proba de borhot prin hârtie de filtru și i se determină conținutul de substanță uscată și zahăr cu ajutorul refractometrului. Dacă analizele făcute 2-3 zile indică același conținut de substanță uscată și zahăr, fermentația pote fi considerată terminată. Metoda nu este însă suficient de precisă datorită erorilor determinate de prezența alcoolului etilic.
Metoda empirică de determinare a momentului de sfârșit a fermentației după coborarea ”căciulii de fermentare” ca urmare a încetării degajărilor de bioxid de carbon și deci a diferitelor zgomote sau bolboroseli din interiorul vasului este imprecisă și nu se recomandă folosirea ei decât în cazul extrem.
Timp de mulți ani, cercetătorii au încercat să îmbunătățească drojdia de bere, care este un
convertor foarte eficient de zaharuri în etanol. Produsul final dorit este drojdia de bere, care ar avea mai multă toleranță la căldură și mai capabilă să reziste la concentrațiile mari de alcool, care ar produce mai puține produse secundare nedorite și care ar putea avea posibilitatea de a converti mai multe tipuri de zaharuri la etanol (Shapouri H., and Gallagher P., 2005, Rendleman M. C. and Hosein Shapouri, 2007).
S-au făcut deja progrese mari în această direcție, deoarece toleranța la etanol a drojdiilor este de cel puțin o treime mai mare astăzi decât în anii 1970 (Rendleman M. C. and Hosein Shapouri, 2007).
Unii cercetători cred că o toleranță a drojdiilor la temperaturi mari este ideală. Dacă o astfel de drojdie ar fi dezvoltată (cea ce este din ce în ce mai posibil), cu tehnici de recombinare a AND – ului, procesul de conversie a etanolului ar arăta complet diferit decât în prezent (Novozymes și BBI Internațional, 2004).
Un alt obiectiv al cercetătorilor din industrie este de a produce mai puțin glicerol, care este produs ca răspuns la stres și reprezintă o pierdere a cantității de etanol în timpul conversiei (Rendleman M. C. and Hosein Shapouri, 2007).
Enzimele au fost utilizate pentru prima dată în producția de etanol în 1950, dar au fost recent îmbunătățite și costul lor a scăzut prin utilizarea fermentațiilor speciale cu microorganisme. Costurile folosirii enzimelor au scazut cu peste 70 % în ultimii 25 de ani (Novozymes și BBI International, 2004).
Enzimele permit ca reacțiile chimice să apară mai ușor, cu mai puțină căldură sau un pH mai moderat, și, prin urmare, mai eficient în ceea ce privește costurile. Utilizarea lor în producția de etanol îmbunătățește lichefierea, zaharificarea și fermentarea. Utilizarea de enzime, de asemenea, duce la reducerea timpului de impregnare, o calitate mai bună a proteinelor și consumul de energie mai redus. USDA Agricultural Research Service (ARS) lucrează cu producătorii de enzime pentru a reduce și mai mult și de a îmbunătăți eficiența costurilor (Cooper C., 1999, Rendleman M. C. and Hosein Shapouri, 2007).
Recent, o procedură experimentală în două etape, a redus timpul de înmuiere a germenilor de porumb cu până la 83 % (Johnston D. B. și Singh V., 2001, Singh V. și Johnston D. B., 2004).
În etapa de zaharificare, enzima protează hidrolizează matricea de proteină în jurul granulelor de amidon și le fac disponibile pentru defalcare suplimentară. La fel cu cele mai multe enzime, costul este încă o problemă; cu toate acestea, experimentele la scară mică caută să optimizeze procesul. Studiile de cercetare arată că, folosind un nivel scăzut de dioxid de sulf (cu mai mult de 90% decât nivelurile convenționale) se reduce semnificativ cerința pentru enzimă. Mici cantități de dioxid de sulf sunt eficiente în reducerea contaminării bacteriene, o potențială problemă în procesele continue. Cu toate că enzimele sunt o cheltuială suplimentară, procedura are potențialul de a crește capacitatea plantelor (prin economie de timp), reducerea costurile energetice și să permită utilizarea de boabe sparte în alt mod inutilizabile (Johnston D.B. și Singh V., 2001, Singh V. și Johnston D.B., 2004).
2.2. DISTILAREA ȘI RECTIFICAREA
Distilarea reprezintă separarea componentelor unui amestec lichid omogen bazată pe diferența dintre temperaturile de fierbere ale constituenților, temperaturi cărora le corespund și presiuni de vapori diferite. La temperaturi de fierbere a amestecului, componentele cu temperaturi de fierbere mai joase au presiuni de vapori mai mari și de aceea se găsesc în faza de vapori în concentrații mai mari decât în faza lichidă din care au provenit (Amarfi R. și Covrig M., 1990, Banu C., 1998).
Distilarea este o operație dublă, compusă din fierberea parțială a amestecului și condensarea vaporilor. În cazul rectificării, operațiile de fierbere și condensare se repetată de mai multe ori. Separarea este cu atât mai ușoară și mai completă cu cât diferența dintre volatilitățile componenților este mai mare, sau cu cât raportul dintre valorile volatilităților – numit volatilitate relativă – este mai depărtat de unitate. Separarea și condițiile pentru realizarea ei depind de relațiile dintre proprietățile fazei lichide și fazei de vapori ale amestecului, adică de echilibrul lichid – vapori al amestecului distilat (Bratu E.A., 1985).
Plămada fermentată este un amestec apos de diferite substanțe aflate în soluție sau în suspensie, fie provenite din materii prime și auxiliare, fie produse ale fermentației alcoolice. Concentrația alcoolică a plămezii fermentate variază între limite largi, cuprinse între 6 și 12% vol., în funcție de materia primă prelucrată și de procesul tehnologic aplicat. (Banu C., 1999).
Rectificarea se utilizează în cazul în care trebuie să se obțină component de calitate cât mai ridicată (Bratu E. A., 1985).
Atât distilarea, cât și rectificarea, își găsesc aplicații în industria fermentativă pentru obținerea de băuturi alcoolice naturale tari, în industria spirtului, dar și în industria farmaceutică și în fitoterapeutică. Produsele supuse operațiilor de distilare, rectificare și fracționare din industria fermentativă sunt amestecuri cu mai multe componente, componentele de bază fiind alcoolul etilic și apa. Alcoolul etilic împreună cu apa, dar și alte componente cu apa, formează amestecuri homoazeotrope și heteroazeotrope. Datorită acestor caracteristici, prin metodele obișnuite de distilare, rectificare și fracționare nu se poate obține alcool etilic absolut, ci un amestec cu o concentrație maximă a amestecului azeotrop (95,57% alcool). Pentru a obține o concentrație maximă (alcool absolut), este necesar să se aplice metode speciale (distilare azeotropă cu amestec ternar: benzen – alcool etilic – apă sau eliminarea apei cu substanțe higroscopice (Banu C., 1998).
Distilarea se poate realiza industrial în mai multe moduri (Banu C., 1998):
distilarea simplă
distilarea fracționată
antrenarea cu vapori
rectificarea
distilarea azeotropă
distilarea extractivă
distilarea adsorbtivă
distilarea moleculară
1. Distilarea simplă se utilizează pentru a separa un component ușor volatil (alcool) dintr-un amestec care, pe lângă apă, conține și substanțe volatile. Distilarea simplă se realizează printr-o evaporare lentă a soluției, care fierbe în blaza de distilare, cu evacuarea continuă a vaporilor formați în instalație și condensarea succesivă a acestora.
Caracteristica principală a distilării simple este îndepărtarea vaporilor din spațiul de fierbere. Lichidul obținut prin condensarea vaporilor reprezintă distilatul sau fracțiunea ușoară iar reziduul din blază, fracțiunea grea. În distilarea simplă compoziția vaporilor egală cu compoziția distilatului scade continuu în componenta volatilă, iar reziduul se îmbogățește continuu în component greu volatil.
Prin distilarea simplă se realizează o separare parțială și nu este indicată pentru separări înaintate în componente pure.
Acest tip de distilare se aplică ca metodă de separare prealabilă a amestecurilor sau atunci când temperaturile de fierbere ale componentelor sunt foarte diferite, astfel încât să poată realiza o separare mai înaintată a componentelor.
2. Distilarea fracționată – o îmbunătățire a separării prin distilare simplă se realizează prin culegerea separată din condensator a unor porțiuni de distilat, obținându-se fracțiuni de compoziție diferită, în acest caz distilarea se numește distilare fracționată.
3. Antrenarea cu vapori – Prin fierberea amestecurilor nemiscibile se obțin vapori a căror presiune parțială nu depinde de compoziția amestecului, compoziția vaporilor formați este constantă. Temperatura de fierbere a amestecurilor nemiscibile corespunde temperaturii pentru care suma presiunilor de vapori ale componentelor este egală cu presiunea sub care are loc separarea (Wankat, Phillip C., 2007, Allsop M. și colab., 2014 ).
4. Metode speciale de distilare – azeotropică, extractivă și moleculară
Metodele de distilare azeotropică și extractivă se aplică pentru separarea unor amestecuri lichide greu sau imposibil de separat prin rectificarea obișnuită.
a). Distilarea azeotropică: la acest tip de distilare componenta suplimentară este numită antrenant și are volatilitatea relativă comparabilă cu cea a componentelor de separat; temperatura de fierbere a antrenantului este cu 10 – 40O C mai mică decât a componentelor (Wankat, Phillip C., 2007, Allsop M. și colab., 2014).
Separarea benzenului din benzine și obținerea alcoolului etilic absolut din benzine sunt cele mai des întâlnite ca aplicații industriale ale distilării azeotropice, antrenantul folosit fiind acetona.
Acetona formează amestecuri azeotropice, cu toate hidrocarburile conținute în benzina care distilă între 65 – 80OC, dar nu formează amestec azeotropic cu benzenul. Instalația pentru realizarea separării benzenului din benzină cuprinde 3 coloane: coloana de rectificare azeotropică, coloana de extracție a acetonei din benzina și coloana de rectificare pentru recuperarea acetonei. În prima coloană, coloana de rectificare azeotropică se introduce benzina de separat și acetona; amestecurile azeotropice formate între acetone și hidrocarburile benzinei cu puncte de fierbere inferioare față de cele ale benzenului, distilă prin vârful coloanei, iar benzenul rămâne în reziduu. În coloana a doua are loc extragerea cu apă a acetonei rezultând benzina dezaromatizată, iar în cea de-a treia coloană acetona se separă din soluție prin rectificare și este reintrodusă în circuit.
Alcoolul etilic absolut se obține prin distilare azeotropică utilizând ca antrenant benzenul. Acest tip de alcool nu se poate obține prin rectificarea obișnuită a amestecului alcool etilic – apă deoarece acesta formează un azeotrop a cărei compoziție y = x corespunde la 95,57% alcool etilic.
b) Distilarea extractivă:
Componenta suplimentară care se adaugă la acest tip de distilare se numește solvent și este cea care mărește volatilitatea relativă a componentelor de separare. În acest mod componenta nedizolvată se va obține în distilat iar componenta dizolvată în solvent se va obține în reziduu. Prin distilarea simplă, solventul se separă de componenta grea și este reintrodus în coloana de distilare extractivă.
În cazul distilării extractive, componenta suplimentară numită solvent nu se vaporizează, ceea ce duce la un consum de caldură mai mic decât cel consumat la distilarea azeotropică.
c) Distilarea moleculară:
Acest tip de distilare se utilizează pentru substanțele greu volatile ce constă în efectuarea operației sub vid înaintat, adică la presiuni de ordinul a 10-3 torr, la aceste presiuni, moleculele înving cu ușurință acțiunile intermoleculare.
Distilarea moleculară se utilizează nu numai ca metodă de separare cât și ca metodă de purificare fină a substanțelor.
Rafinarea este operația de purificare și concentrare în alcool, a alcoolului brut, în vederea obținerii alcoolului etilic rafinat, cu concentrație alcoolică de circa 96% volume. Rafinarea se poate face pe cale fizică (rectificarea) sau pe cale chimică. Rafinarea chimică constă în tratatrea alcoolului brut cu substanțe chimice, în vederea transformării unor impurități din formă volatilă în formă fixă (nevolatilă) (Banu C., 1999).
Rectificarea este o metodă profesională de distilare prin care două faze, lichid și vapori se îmbogățesc continuu în componente mai greu volatile și respectiv ușor volatile.
După modul de efectuare rectificarea poate fi continuă decurgând în regim staționar și discontinuă în regim nestaționar.
În funcție de temperatura de fierbere a amestecurilor de separat, rectificarea se efectuează la presiune atmosferica sub vid sau sub presiune atmosferică. Cele mai răspândite aparate de rectificare sunt coloanele cu talere și coloanele cu umplutură.
Tipuri de rectificare:
1. Rectificarea continuă a amestecurilor binare: Pentru dimensionarea tehnologică a unei coloane de rectificare cu funcționare continuă este necesar să se determine cunoscând debitul amestecului de separat și compoziția distilatului și reziduului, debitul produselor, numărul talerelor necesare pentru realizarea separării, debitul aburului de încălzire a blazului, debitul apei de răcire în condensator și răcitorul distilat.
2. Rectificarea discontinuă a amestecurilor binare: Acest mod de distilare utilizează același echipament ca și rectificarea continuă adică blaza, coloana propriu-zisă și condensatorul.
Rectificarea discontinuă se poate efectua în două variante:
– rectificarea cu reflux constant;
– rectificarea cu concentrație constantă
3. Rectificarea continuă a amestecurilor multiple: Pentru rectificarea continuă a unui amestec multiplu se utilizează instalații constituite din mai multe coloane.
4. Rectificarea amestecurilor gazoase lichefiate: Această metodă urmărește separarea acestora în componente pe baza diferențelor de volatilitate a componentelor în stare lichidă. Pentru rectificarea aerului lichid se utilizează instalații cu coloană simplă și instalații cu coloană dublă.
2.3. INSTALAȚII DE DISTILARE
Tipurile și construcția instalațiilor de distilare și rectificare, care utilizează materie primă sub formă lichidă, depind de proprietățile fizice și chimice ale amestecurilor distilate, de temperaturile de fierbere, de presiunea la care se efectuează distilarea și de procedeul de încălzire (Trașcă T.I., 2007).
În tabelul 2.1 se indică tipurile de instalații de distilare – rectificare funcție de materia primă utilizată.
Tabelul 2.1 – Instalații de distilare – rectificare
După Trașcă T.I., 2007
Instalațiile de distilare a plămezilor fermentate sunt prevăzute cu două coloane, de plămadă și de concentrare, care pot fi amplasate alăturat sau suprapus. În pactică se utilizează cele suprapuse mai frecvent. Instalațiile de rafinare discontinuă sunt prevăzute cu separare de aldehide și ulei de fuzel. Pentru capacități mai mari se folosesc instalații de distilare – rectificare continuă, deoarece permit obținerea alcooluli rafinat direct din plămezile fermentate (Banu C., 1999).
În principal, instalațiile de distilare se utilizează pentru operații de distilare simplă sau diferențiată, pentru separarea amestecurilor formate din lichide cu temperaturi de fierbere îndepărtate și care nu formează azeotropi. Astfel de instalații de distilare au funcționare discotinuă (Jianu I., Trașcă T. I., 2000).
Instalațiile de distilare se compun în principal din (Jianu I., Trașcă T. I., 2000):
blază de distilare (fierbător): un recipient cilindric;
sistem de încălzire cu serpentină, manta sau fascicule tubulare;
condensator situat în afara spațiului de fierbere: un schimbător de căldură cu serpentină;
deflegmator (sistem de obținere a refluxului, pentru condensarea parțială a vaporilor): un schimbător de căldură tubular situat în afara spațiului de fierbere sau deasupra blazei;
rezervoare pentru colectarea distilatului: recipient metalice cu colectarea integrală sau pe fracțiuni (frunți, mijloc,cozi).
Există mai multe tipuri de instalații de distilare (Trașcă T., 2007):
fără deflegmator,
cu deflegmator în exterior și
cu deflegmator așezat deasupra spațiului de degajare a vaporilor.
Se deosebesc următoarele componente principale:
1 – condensator
2 – conductă de alimentare pentru amestec
3 – sistem de încălzire
4 – blaz de distilare
5 – racord evacuare.
Principiul de lucru al acestor instalații de distilare este următorul: amestecul supus distilării se alimentează printr-o conductă în blazul de distilare unde se încălzește prin intermediul unui sistem de încălzire. Vaporii formați se trec sau nu prin deflegmator, după care se condensează în condensator, obținând în final distilatul (Trașcă T., 2007).
2.3.1. Instalație de distilare discontinuă
Se utilizează pentru distilarea lichidelor alcoolice cu vâscozitate mare sau a materiilor prime semisolide cum sunt terciurile de fructe. Alimentarea lor cu materie primă, separarea și extragerea distilatului se face intermitent sau discontinuu. În principu o asemenea instalație se compune din cazanul de fierbere prevăzut cu camera de încălzire la partea inferioară și capac la partea superioară, condensatorul cu serpentine pentru condensarea vaporilor și recipiente pentru colectarea distilatului.
2.3.1.1. Instalație de distilare discontinuă simplă (cazanul cu foc direct sau alambicul simplu)
Fig. 2.1. Reprezentarea schematică a unui alambic simplu
Instalația de distilare simplă este formată din cazanul de distilare în care se introduce materia primă pentru distilat (borhotul din fructe, etc.), peste cazan vine un dom în care se adună vaporii alcoolici care apoi sunt dirijați printr-o conductă de cupru spre condensator.
Domul de pe capac are rolul de a mări camera de vapori; aceștia ajungând în dom se condensează parțial, în special vaporii bogați în apă și se intorc în cazanul de distilare. Se produce astfel o ușoară concentrare a vaporilor alcoolici rezultați, care apoi trecând prin condensator dau naștere distilatului final ( băutura alcoolică).
Cazanul de distilare are la fund un robinet pentru evacuarea reziduurilor epuizate în alcool.
Condensatorul este un vas metalic în care este înfășurată o serpentină de obicei din cupru. Vaporii alcoolici intră pe partea superioară a serpentinei, iar condensatul se scurge la partea inferioară.
Cuprul are proprietăți de catalizare pe care le exercită exclusiv în mediul cu aburi. Este adesea folosit ca material de construcție pentru alambic pentru mai multe motive ((Panyik Gaborne, 2014, Berglund K. A., 2004):
în primul rând, cuprul este un conductor termic foarte bun,
în al doilea rând acest metal prezintă o rezistență optimă la acizi,
în al treilea rând cuprul afectează calitatea distilatelor pozitiv – captează diverse substanțe (de exemplu diverși compuș volatili cu conținut de sulf) care altfel ar ajunge în distilat.
Proveniența cuprului în distilatele de fructe este de la instalația de distilare. Acest compus, în cantități mici, poate fi un indicator al autenticității distilatele de fructe tradiționale (Rodriguez, 2010, Rusu Teodora E. și colab., 2010).
Unul dintre motivele pentru care alambicurile de cupru produc distilate cu aromă și gust mai curat, comparativ cu cele fabricate din oțel de înaltă calitate sau din sticlă este că cuprul formează produse de bază non-volatile, cu combinațiile de sulf volatile care apar în timpul fermentației, care apoi rămân în reziduurile apei.
Procesul de distilare la aceste cazane decurge în felul următor: materia primă se încarcă în cazanul de distilare 60-70% din capacitatea lor ( golul rămas împiedică antrenarea de către vapori și pătrunderii părților solide și spumei în dom sau serpentine), demontând de fiecare dată capacul, se încălzește cazanul cu abur, gaz sau lemne până la temperatura de 45 – 55 grade când se montează capacul. Se verifică etanșeitatea racordurilor a țevilor de răcire. Se continuă încălzirea cazanului.
Când distilatul a început să curgă în vasul colector, fierberea se continuă domol până la epuizarea șarjei în alcool. Calitatea distilatului este influențată de modul cum este condusă distilarea.
2.3.1.2. Instalație de distilare discontinuă simplă cu amestecător ( alambicul simplu cu amestecător)
Se aseamănă cu alambicul simplu, dar are anumite modificări. Perfecționarea constă în introducerea unui agitator acționat de un motor cu redactor, care antrenează materia primă în timpul distilării pentru a nu se lipii de pereții cazanului. Sistemul de amestecare este indispensabil în cazul acestor cazane. Cu ajutorul amestecătorului se evită arderea (prinderea) compoziției, dar se reglează și temperatura medie a borhotului (se facilitează accesul componentelor în zona interfeței de vapori), astfel încât consumul de energie termică va fi mai mic (Panyik Gaborne, 2014). Vaporii alcoolici obținuți urmează același drum ca și al alambicul simplu. De obicei aceste alambicuri sunt prevăzute cu condensatoare cu serpentine sau tubulare. Alimentarea cu apă rece se reglează astfel încât toți vaporii alcoolici să condenseze.
După terminarea fierberii, materia primă epuizată în alcool este evacuată din cazan.
În practică, distilarea se întrerupe atunci când lichidul care se scurge are o tărie de cel puțin 12-15% vol. alcool, tărie care se stabilește cu ajutorul alcoolmetrului.
Terminarea fierberii se mai poate stabili și prin colectarea unei cantități de lichid de 30-50 ml, care se aruncă pe suprafața cazanului de fierbere și cu o flacără se verifică dacă acesta arde cu flacără albastră. Un lichid cu o tărie alcoolică sub 12% vol nu mai arde.
În comparație cu alambicul simplu, cel cu amestecător are o capacitate de producție cu 30-40% mai mare prin distilarea mai rapidă, iar produsul final este de o calitate mai bună.
De asemenea acest alambic poate fi încălzit nu numai cu foc direct, dar și indirect prin intermediul unei băi de ulei, apă sau abur.
2.3. 2. Instalații de distilare continuă
Pe lângă distilarea dublă (clasică) se practică din ce în ce mai mult distilarea simplă, atât la scară mică cât și la scară mare. Distilarea simplă are ca avantaj faptul că necesită un singur aparataj, consumul de combustibil fiind mult mai mic datorită aplicării operațiunilor de răcire – încălzire o singură dată. În cazul în care talerele pot fi reglate, se poate efectua și o distilare dublă (Panyik Gaborne, 2014).
Instalațiile de distilare continuă se mai numesc și instalații cu coloane de distilare fiind folosite în industrie și mari unități pentru distilare și rectificare, având o productivitate foarte mare. Se pretează pentru distilarea spirtului din materii amidonoase sau a vinului pentru obținerea coniacului. Spre deosebire de cele cu distilare discontinuă, acestea se alimentează cu materie primă continuu, producând separarea continuă a fracțiunii distilate din amestec, până la terminarea materiei prime. Ca și sursă de căldură pentru evaporarea alcoolului se folosesc aburii, care acționează fie direct asupra materiei prime, fie asupra fracțiunii cu greutatea mai mare și mai puțin volatile care se află la baza coloanei de distilare.
O coloana de distilare este compusă dintr-un număr mare de compartimente, așezate unele peste altele, despărțite prin talere special construite. Temperatura și compoziția (vapori-lichid) diferă de la o treaptă la alta a coloanei, rămânând constantă pe toată durata distilării .
După modul de funcționare coloanele de distilare se pot grupa în coloane de concentrare joasă și coloane de concentrare înaltă. Coloanele de concentrare înaltă se folosesc în industria spirtului ( alcoolului etilic de 96,7 % vol). Aceste coloane au un înalt grad de mecanizare și sunt produse de firme specializate ( Kotte –Germania).
Consumul de abur pentru instalațiile de distilare – rafinare continuă este de circa 5 kg/l de alcool absolut.
Pentru a se reduce consumul de energie la distilare și rectificare se pot folosi următoarele metode:
recuperarea căldurii din borhot prin recomprimare termică sau mecanică a vaporilor (Klisch și Besner, 1986, Banu C., 1999);
distilarea și rectificarea cu efect multiplu (Tegtmeier și Braun, 1990);
folosirea pompelor de căldură.
Prin recomprimarea directă a vaporilor alcoolici care rezultă din coloana de rectificare și refolosirea lor la încălzirea coloanei de plămadă și hidroselecție, este posibilă o reducere drastică a consumului de energie la distilare – rafinare.
Principalele componente ale unei instalații de rectificare sunt:
fierbător sau blază: recipient cilindric cu sistem de încălzire direct (barbotor cu abur) sau indirect (serpentină);
coloană de rectificare cu talere cu clopote sau site: mai multe tronsoane cilindrice care au în interior detalii constructive diferite pentru realizarea contactului între faze;
condensator sau deflegmator: schimbător de căldură tubular;
condensator – răcitor de distilat: schimbător de căldură de construcție specială;
preîncălzitor de materie primă: schimbător de căldură tubular;
vase colectoare pentru distilat și reziduu: recipientemetalice;
pompe de circulație;
aparatură de măsură, control, automatizare.
PARTEA II
CERCETĂRI PERSONALE
MOTIVAREA ALEGERII TEMEI
Motivarea alegerii temei:
Pentru a obține distilate cu un grad alcoolic mai ridicat și de o calitate mai bună, a fost concepută o instalație de distilare discontinuă cu capac deflegmator, taler de deflegmare și preîncălzitor. În acest tip de instalație, distilarea se face lent și fracționat pentru a obține arome deosebite. Instalația de distilare este concepție proprie și va fi omologată pentru obținerea unor distilate cu extracte din plante care sa aibă beneficii pentru consumatori. De 20 de ani se folosește ca solvent de extracție alcool etilic de 960 obținut și cereale, care este un solvent agresiv, fără aromă și care are un gust specific de spirt. Datorită acestor inconveniente, am imaginat și inovat o instalație care să producă distilate mai elaborate atât din cereale, cât și din fructe fermentate.
Scopul principal al inovării instalației de distilare este obținerea unui distilat de calitate superioară cu un gust și aromă specifică plantelor sau fructelor folosite ca materie primă. Piața românească este săracă în astfel de distilate.
Obiective:
Obținerea unor extracte naturale din topinambur (Helianthus tuberosus);
Determinarea potențialului antioxidant al unor băuturi alcoolice naturale prin metode in vitro și ex vivo (activitatea antioxidantă totală și puterea reducătoare).
Determinarea efectului cititoxic asupra liniei de cellule HCT 8;
Analiză cromatografică a acizilor polifenolcarboxilici;.
Finalizarea instalației originale de obținere a distilatelor.
CAPITOLUL III
MATERIAL ȘI METODE DE LUCRU
3.1. PREZENTAREA MATERIALULUI VEGETAL LUAT ÎN LUCRU
3.1.1. Prezentare generală
Materiile prime utilizate pentru obținerea extractelor sunt:
Tuberculii de topinambur (Helianthus tuberosus);
Măr (Malus domestica);
Scorțișoară (Cinnamomum verum);
Castravetele amar (Momordica charantia);
Fructe de pădure;
Amidon;
Ștevie.
Toate materiile prime au fost de proveniență internă și au fost furnizate de agricultori și de fabrici producătoare din țară.
Materiale auxiliare:
1. SPRITASE HITA 17105
Spritase Hita 17105 L este o alfa-amilază microbiană termostabilă derivată dintr – o tulpină de Bacillus licheniformis . Este o enzimă lichidă creată pentru lichefierea amidonului la dextrine solubile. Avantajul utilizării Spritae Hita L 17105 este lichefierea amidonului la temperaturi ridicate între 85-110 0 C.
2. Spritase GA 14400
Spritase GA 14400L este o glucoamilază (α-1,4-glucan-glucanohidrolază) produsă de o tulpină de Aspergillus niger. Produsul este utilizat în zaharificarea amidonului și hidrolizatele sale la glucoză. Spritase GA 14400L este un lichid maro închis de fermentație cu miros tipic, neiritant. Produsul este ușor solubil în apă și densitatea sa este 1,10-1,20g / ml.
Condiții optime
Activitatea Spritase GA 14400L crește odată cu creșterea temperaturii. La temperaturi de peste 65 0 C scade dramatic stabilitatea enzimei. Temperatura optimă este de 55-60 0 C. Deși Spritase GA 14400L hidrolizează amidonul în intervalul de pH între 3,0 – 6.5 este cel mai eficient la un pH de 4,5.
3. Levuri selecționate Danstil A – sunt levuri selecționate pentru fermentarea musturilor din struguri și a decocturilor din diverse fructe. S-au folosit levurile de la firma S.C. Cortiza S.R.L.
Celulele de drojdie selectată facilitează fermentarea rapidă și controlată a borhotului. Drojdia Danstil A fermentează rapid și intensiv. Datorită toleranței ridicate la alcool și zahăr, celulele de drojdie pot rămâne viabile chiar și până la un conținut de alcool de 20%v/v. Cu adăugarea de nutrienți adecvați, fermentarea se încheie în 5 zile.
Utilizare: Drojdia selectată în formă deshidratată se amestecă prima dată cu zece părți apă dedurizată, fără clor, având 35 – 40 grade C (de exemplu 20g drojdie în 200ml) și se lasă să stea circa 15 minute. Diferența de temperatură dintre drojdie și boască nu trebuie să depășească 10 grade C. Dacă este necesar, zeama rece a boaștei se va adăuga treptat și omogenizat în drojdie. Adică temperatura se reduce treptat, cu maximum 10 grade C într-un pas, amestecând constant cu zeama rece de borhot. Dacă este necesar, pasul se repetă după 5 minute. Apoi, drojdia se amestecă bine în zeama de borhot și se inoculează borhotul.
Domeniu de temperatură pentru fermentare: 12 – 32 grade.
4. Novozym 960
În acest studiu a fost utilizată inulinază Novozym 960 de la Novozymes A / S, Danemarca. Novozym 960 este un lichid cu o densitate de 1,17 g · ml-1 și având o activitate de 400 INU · g-1 la pH = 6,0. O unitate inulinază (INU) este echivalentă cu cantitatea de enzimă care produce reducerea a 1 μmol carbohidrați pe minut, în condițiile de 50° C și pH = 4,7. Enzima este produsă de o tulpină de Aspergillus niger.
Figura 3.1. Etichetă Novozyme 960
3.1.2. Caracteristici materii prime
1. Scorțișoara (Cinnamomum verum, sinonim cu C. zeylanicum) este coaja de culoare roșcată-cenușie, a scorțișorului, un arbore mic, exotic, veșnic verde care atinge 10 până la 15 metri înălțime și face parte din familia Lauraceae. Este originar din Sri Lanka și din sudul Indiei.
Scoarța este comercializată uscată sub formă de batoane de aproximativ 10 cm lungime, sub formă de bucățele sau gata măcinată. Se utilizează în bucătăria occidentală mai ales pentru aromatizarea produselor de cofetărie, iar în țările orientale și la condimentarea preparatelor culinare.
2. Momordica Charantia (pepene amar sau tărtăcuță amară), este o plantă medicinală care face parte din familia Cucurbitaceae. Este o plantă tropicală, care este cultivată pe scară largă în Asia, India, Africa de Est și America de Sud pentru fructele sale intens amare, care sunt frecvent utilizate în gătit și ca un remediu natural pentru tratarea diabetului zaharat (Bakare R. I. și colab., 2010).
Castravetele amar (Momordica charantia) este o plantă anuală, volubilă, cu cârcei simpli. Rădăcina este reprezentată de un pivot de 4 – 26 cm, slab ramificată și dezvoltată lateral pe cca 40 cm. Tulpinile sunt rugoase, nervate, fin pubescente, mai ales spre vârf, nodurile pe tulpini sunt neregulate, la 4-25 cm. Frunzele sunt palmat – lobate, verde luminos, de mărime mijlocie, din cauza torsionării tulpinii par a fi așezate de aceeași parte. Florile solitare, suave, mirositoare, monoice, radiar simetrice (actinomorfe), dispuse la subsuoara fiecarei frunze, pe pediceli florali lungi de cca 10 cm și prevăzuți la florile bărbătești, la 1-2 cm de locul de inserție cu câte o frunzulița cordiform – amplexicaulă, la florile female aceasta lipseste sau este rudimentară.
Castravetele amar (Momordica charantia) utilizat pentru obținerea extractelor provine din cultura serelor Petrocart din Piatra – Neamț. Analizele au fost realizate la Centrul de Cercetări Biologice ”Stejarul” Piatra Neamț.
1. Determinare vitamina C
Tabel 3.1. Conținutul în vitamina C (acid ascorbic) în probele de Momordica charantia L.
2. Determinare beta-caroten și licopen
Tabel 3.2. Conținutul în beta – caroten și licopen în probele de Momordica charantia L.
3. Determinare compuși antioxidanți
A) Polifenoli totali
Tabel 3.3. Conținutul în polifenoli totali în probele de Momordica charantia L.
B) Determinare acizi polifenolcarboxilici totali (acid rozmarinic, acid cafeic)
Tabel 3.4. Conținutul în acizi polifenolcarboxilici totali exprimați în acid rozmarinic în probele de Momordica charantia L.
Tabel 3.5. Conținutul în acizi polifenolcarboxilici totali exprimați în acid cafeic în probele de Momordica charantia L.
3. Mărul este o specie de plante din familia Rosaceae. Această specie cuprinde între 44 și 55 de soiuri, care se prezintă ca pomi sau arbuști. Varietățile de măr cresc în zona temperată nordică din Europa, Asia și America de Nord, printre acestea existând un număr mare de hibrizi.
Mărul are acțiune tonică, diuretică, uricolitică, depurativă, antiseptică, intestinală, laxativă. Este indicat în astenie, surmenaj, convalescență, graviditate, anemie, reumatism, gută, litiază urică, hepatită, colibaciloză, stări febrile, ulcer gastric, gastrite, insomnie, diabet și altele
4. Topinambur (Helianthus tuberosus)
Tuberculii de topinambur utilizați la obținerea distilatelor au fost achiziționați de la…………………., analizele au fost realizate la ………………….
Caracterizare fizico-chimică: Plantă erbacee, perenă, înaltă de 1-3 m. În pământ are rizomi și rădăcini tuberizate, adânci de până la 50 – 80 cm. Stolonii subterani se termină cu tuberculi. Tulpina aeriană este erectă, cilindrică, aspru – păroasă, brazdată longitudinal și ramificată în treimea superioară. Frunzele sunt mari, lung pețiolate, de formă ovată sau ovat – lanceolată în vârful tulpinii sau ușor cordate cele bazale; aspru păroase și cu marginile zimțate. Florile așezate în inflorescență – calatidii asemănătoare cu cele de Floarea – soarelui, dar mai mici, și se găsesc în vârful tuturor ramurilor. Florile marginale sunt radiare, mari, lingulate, sterile, de culoare galbenă; cele centrale ale discului sunt tubuloase, mici, cenușii sau cenușiu – negre, maculate. Fructele – achene. Înflorește în lunile septembrie – octombrie.
Răspândită în flora spontană, dar și cultivate ca plantă furajeră sau industrială. Nu este pretențioasă la condițiile de mediu. Suportă arșița soarelui, dar nu este sensibilă nici la frig.
Recoltarea se poate face primăvara în februarie – martie sau toamna începând de la sfâșitul lunii septembrie. Pot să rămână iarna în pământ pentru ca înghețarea și dezghețarea nu îi depreciază din punct de vedere calitativ.
Compozitie chimică:
Inulina 30-35%, zaharoza, săruri minerale (Fe,Zn,Mn,Si), proteine, celuloză, vitaminele A,B1,B2,C.
3.2. METODE DE ANALIZĂ
Toate produsele chimice și reactivii au fost achiziționați de la Sigma Aldrich GmbH (Steinheim, Germania). Toate celelalte produse chimice și reactivi au fost de grad analitic.
3.2.1. Prepararea extractelor din topinambur
Tuberculii de topinambur (Helianthus tuberosus) se curăță bine de pământ și se spală cu apă sub presiune. Se autoclavează o oră la 120 – 1300C, apoi se macină până devin o pastă omogenă. Decoctul se obține din topinambur suplimentat cu amidon din porumb/fructe de măr în proporție de 1:1.
Decoctul cu amidon se încălzește până la 500C, pH 6 – 6.5, și se adaugă SpritaseHiTaA17105L (0.4 mL/kg). Se menține amestecul la temperatura de 500C timp de 30 de minute, cu amestecare continuă. Ulterior se adaugă glucoamilază Spritase GA 14400 (0.7 mL/kg). La final se adaugă Danstil A în doza de 25 g/100 L decoct și se menține temperatura între 25-320C, iar fermentația durează 3-5 zile. Lichidul suferă o triplă distilare, iar produsul final a avut o tărie alcoolică de 60 – 65 grade.
Decoctul cu măr se încălzește până la o temperatura de 800C, după care se răcește la temperatura de fermentație, 300C, când se adaugă drojdiile selecționate – Danstil A (25 g/100 L decoct). Se menține la temperatura de 25-320C. Fermentația durează 6 – 7 zile, iar distilarea este identică cu prima variantă.
La final se realizează distilate suplimentate cu extracte naturale în proportie de 10-15%, se îndulcesc cu stevie 1%, după care se filtreaza prin filtrul cu plăci.
Extracte analizate
Tabel 3.1. Tipurile de extracte analizate
3.2.2. Determinarea compușilor bioactivi
Calcularea conținutului total de fenoli s-a făcut folosind reactiv Folin Ciocâlteu (Sigma Aldrich Chemical Co., Germania), iar pentru calcularea conținutului total de flavonoizi s-a folosit clorura de aluminiu, prin metoda colorimetrică (Vamanu E., Pak J., 2013, Ling Al. M. și colab., 2015, Vamanu E., Niță S., 2014).
Determinarea compușilor fenolici și flavonelor s-a realizat prin HPLC (ELITE – LaChrom, cu detector DAD) (Vamanu E. și colab., 2013).
1. Principiul metodei:
Determinarea conținutului în compuși fenolici și a flavonelor din compușii bioactive propuși, s-a efectuat prin cromatografie de lichide de înaltă performanță (HPLC), folosind cromatograful de lichide ELITE La Chrom echipat cu detector DAD și o coloană C18.
2. Descrierea metodei
Reactivi și soluții:
metanol de puritate HPLC,
acid ortofosforic,
apă purificată,
etanol absolut.
3. Aparatura:
a) Sistemul cromatografic
a) cromatograf de lichide EELITE LaChrom echipat cu:
– detector DAD;
– sistem automat de injectare a probei de 0-100 μl;
– PC și imprimantă;
b) coloana: Kromasil 100 – 5C18, 250*4,6 mm.
b) Balanță analitică Kern 770
4. Condiții de lucru:
Solvent etanol: apă (50: 50, v / v).
Pregătire probe: într-o sticlă de măsurare de 50 ml, se introduc 0,5000 g de probă pulbere, adăugând aproximativ 40 ml de solvent, și efectuarea ultrasonării timp de 30 minute la 40° C. Se adduce la semn la 50 ml cu solvent etanol:apă.
Soluțiile de referință a fost preparate după cum urmează: un amestec de 10 μg / ml: acid clorogenic, acid cafeic, acidul cumaric, acidul ferulic, luteolin 7-glicozidă, rutin, acid rozmarinic, apigenina 7-glicozidă, luteolina, apigenina, quercetină, kaempferol, catechine, myricetin și pirogalol.
6. Condiții de lucru
Coloana cromatografică din oțel inoxidabil a compus etapa staționară de octadecilsilan, (Inertsil ODS-3 250 x 4,6 mm x 5 pm).
– Faza mobilă:
1. Faza mobilă A: acid fosforic / apă, pH = 2,5,
2. Faza mobilă B: metanol.
debit: 1,0 ml/min.;
tip de eluare: cu gradient de compoziție linear a etapei mobile;
volum injectat: 20 μl;
temperature cuptorului în coloană 400C;
detecție UV: λ = 330 nm.
7. Efectuarea determinării
După ce sistemul cromatografic s-a echilibrat, respective linia de bază este o linie dreaptă, se injectează soluția standard și soluțiile test și se înregistrează cromatogramele. Deviația relativă standard trebuie să fie maxim 2% pentru injectări succesive.
Conținutul compușilor de interes a fost calculat folosind formula:
% = [(Ap + Ce) x Ae] x (50/G) x 100
Unde:
Ap = aria picului principiului activ din cromatograma obținută cu soluția test;
Ae = aria picului principiului activ din cromatograma obținută cu soluția standard;
Ce = concentrația compusului "i" în soluția de referință (mg / ml) ;
G este cantitatea de probă prelucrată, (mg);
50 este coeficientul de corecție.
3.2.3. Determinare in –vitro a activității antioxidante
3.2.3.1. Activitatea antioxidantă totală
Activitatea antioxidantă totală (TAA) a băuturilor a fost determinată prin metoda raportată de către Khan și colab., 2013, cu modificări mici. 0,1 ml de probă s-au amestecat cu 0,6 ml de amestec de reacție care conține acid sulfuric 0,6 M, 28 mM fosfat de sodiu și 1% molibdat de amoniu în tuburi. Tuburile au fost incubate la 93 ° C timp de 10 minute pentru a completa reacția, într-un Memmert. Absorbanța a fost măsurată la 695 nm folosind un spectrofotometru Helios λ. Acidul ascorbic și quercetina (1 mg / ml) au fost utilizate ca standarde. TAA% a fost calculat folosind ecuația, TAA% = [(AC – AS) / AC) x 100, unde AC este absorbanța controlului și AS este absorbanța probei.
3.2.3.2. Puterea de reducere
Puterea de reducere a ionului feric a fost evaluată prin capacitatea de a converti Fe3+ la Fe2+, măsurarea absorbanței la 700 nm cu un spectrofotometru Helios λ (Thermo Fisher Scientific, Inc., USA) (Martins Natália și colab., 2015). Determinarea abilității de reducere a ionului cupru (Cu2+) a fost evaluată cu reactivul Cu (II) – Neocuproine [Cu (II) -NC] ca agent de oxidare cromogen. La amestecul de 1 ml CuCI2 (10 mM), 1 ml neocuproine (7,5 mM) și 1 ml de tampon NH4Ac (1 M, pH 7,0) soluție, 0,5 ml au fost adăugate diferite concentrații de extract și apă pentru a aduce volumul final al 4,1 ml. Absorbanța a fost măsurată la 450 nm cu un spectrofotometru Helios λ (Thermo Fisher Scientific, Inc., USA) (Karakoca K. și colab., 2013). Quercetina și acidul ascorbic (ambele la 1 mg / ml) au fost utilizate ca standarde.
3.2.4. Testele ex-vivo
3.2.4.1. Inhibarea hemolizei eritrocitelor
A fost determinată prin metoda raportată de Borra și colab., 2013, cu modificări mici. Sângele de pui (furnizat de Silvia Muscalu de uz casnic, Berceni Sat, Județul Prahova, România) a fost heparinizat și centrifugat la 2000 x g, timp de 10 minute. Sedimentul a fost spălat cu tampon fosfat, pH 7,4. Amestecul de reacție a constat din 0,2 ml probă, 0,2 ml AAPH – diclorhidrat de 2,2-azobis (2-amidinopropan) – 100 mM și 0,2 ml suspensie eritrocitară. Amestecul de reacție a fost incubat timp de 3 ore, la 370C, diluat de 20 ori cu tampon fosfat și centrifugat la 1000 x g, timp de 10 minutes. Absorbanța a fost măsurată la 540 nm folosind un spectrofotometru Helios λ. Acidul ascorbic și quercetina (1 mg / ml) au fost utilizate ca standarde. Inhibarea hemolizei eritrocitelor a fost calculată folosind ecuația, Inhibare% = [(AC – AS) / AC) x 100, unde AC este absorbanța controlului și AS este absorbanța probei.
3.2.4.2. Inhibarea peroxidării lipidelor
Testul acidului tiobarbituric (TBA) este unul dintre cele mai vechi teste in vitro pentru determinarea peroxidării lipidice măsurând malondialdehida (MDA) liberă. De fapt MDA este formată numai în mică parte prin peroxidarea lipidelor cea mai mare parte provenind din peroxidarea microzomilor hepatici în prezența sărurilor de Fe. MDA se produce prin peroxidarea PUFA cu mai mult de două duble legături, cum sunt acidul linolenic, arahidonic și docosahexaenoic. MDA se poate forma și prin metabolismul eicosanoidelor. MDA reacționează în testul TBA formând un produs colorat roz în mediu acid, care absoarbe lumina la 532 nm. Rapoarte recente au demonstrat că MDA este puternic genotoxic, carciogenetic și mutagenic. Absorbția la 532 nm este nespecifică pentru TBA-MDA, numeroși alți produși având vârful de absorbție la acestă lungime de undă. Mai specifică este fluorescența (553 nm ) și determinarea directă a MDA prin cromatografie de înaltă performanță în lichid (HPLC) sau cromatografie în gaz – spectrometrie de masă (GC-MS). Un alt inconvenient este acela că MDA liberă in vivo este rapid metabolizată (Bobescu Elena, 2007).
Inhibarea peroxidării lipidelor a fost determinată prin metoda raportată de Ferreira și colab., 2009, cu mici modificări. Creierul de pui (de uz casnic, furnizat de Silvia Muscalu din Berceni Sat, Județul Prahova, România) a fost omogenizat cu soluție tampon Tris-HCI, pH 7,4 și centrifugate la 3000 x g, 10 minute. Amestecul de reacție constă în 0,1 ml supernatant, 0,2 ml probă, 0,1 ml FeSO4 10 µM, 0,1 ml acid ascorbic, 0,1 mM și incubarea la 370C timp de 1 oră. Reacția a fost stopată prin adăugarea a 0,5 ml acid tricloroacetic 28% și 0,38 ml acid tiobarbituric 2%. Amestecul a fost apoi introdus la 800C pentru 20 minute într-o baie de apă Memmert WNB 7, centrifugat la 3000 x g, 10 minute și absorbanța a fost măsurată la 540 nm folosind un spectrofotometru Helios λ. Acidul ascorbic și quercetina (1 mg / ml) au fost utilizate ca standard. Inhibarea peroxidării lipidelor a fost calculată folosind ecuația,
Inhibare% = [(AC – AS) / AC) x 100, unde AC este absorbanța controlului și AS este absorbanța probei.
3.2.5. Testul de cititoxicitate in vitro
Citotoxitatea extractelor a fost evaluată urmărind efectul asupra capacității liniei celulare mamaliene HCT8 de a forma colonii (metoda clonogenicității).
Celulele HCT 8 din colecția MICROGEN Center (Centrul de Cercetare, Educație și Consultanță în Microbiologie, Genetică și Biotehnologie) (Stanziale S.F. și colab., 2002) au fost cultivate în 75 cm2 flacoane de cultură de țesut folosind mediu RPMI suplimentat cu 10% ser fetal bovin (FBS) (Sigma) (Blanche P. și colab., 2014). Celulele au fost incubate la 37 0 C în 5% CO2 într-o atmosferă umedă până la o confluență de 80%. De la confluența de 80% celulele au fost tripsinizate și însămânțate pe (105 celule / godeu) 100 – godeu (placă de tip fagure pentru Bioscreen C MBR) microplaca la 100 μL per godeu și au fost incubate în atmosferă anaerobă cu 5% CO2 la 37 ° C, timp de 24 de ore, și apoi tratat cu extracte la diferite concentrații. După 24 ore, 48 ore și 72 h de tratament, s-au adăugat soluție 50 μl de 1 mg/ ml MTT în fiecare godeu și se incubează în continuare timp de 4 ore. Celulele din fiecare godeu au fost apoi solubilizate cu DMSO (100 μl pentru fiecare godeu) și densitatea optică (DO) a fost înregistrată la 580 nm cu Bioscreen C MBR-ul (Cao P. și colab., 2012). Mitomicina-C (1 mg/ml) a fost utilizat ca standard. % Citotoxicitatea a fost calculată cu ajutorul următoarei ecuații,
% citotoxicitate = [(AC – AS) /AC) x 100, unde AC este absorbanța controlului și AS este absorbanța probei (Miguel M. și colab., 2014, Khlifi S. și colab., 2005).
3.3. REZULTATE ȘI DISCUȚII
Analiza statistică
Toți parametrii pentru activitatea antioxidantă a fost evaluată în trei repetiții, iar rezultatele au fost exprimate ca medie ± SD a celor 3 observații. Valorile medii și abaterea standard au fost calculate cu programul EXCEL din Microsoft Office 2010.
3.3.1. Determinare in –vitro a activității antioxidante
3.3.1.1. Activitatea antioxidantă totală
Activitatea antioxidantă totală a diferitelor formule de băuturi alcoolice este prezentată în Figura 3.2. Distilatele ce au provenit din fermentarea topinamburului au prezentat o activitate antioxidantă cel puțin comparabilă cu a unuia dintre martori (acidul ascorbic). BF 6 (distilat topinambur, amidon, fructe de pădure și stevie) a prezentat o valoare similară, în medie de 65±0.7%, dar mai redusă față de al doilea standard (quercitina) cu aproximativ 7±0.15%. Restul probelor au avut valori mai ridicate cu 2 – 3% față de cea a quercitinei. Excepție a făcut BF9 (distilat de topinambur învechit timp de 4 ani în butoi de stejar), care a avut o valoare a TAA de 84±1.50%, cu peste 15% mai ridicată comparativ cu quercitina (1 mg/mL). Dacă în mod normal valoarea TAA crește odată cu creșterea concentrațiilor de produs în proba analizată (Khan M.A. și colab., 2013), pentru distilate stabilitatea componentei fenolice reprezintă elementul esențial în exprimarea potențialului antioxidant. De asemenea, prin procesul de învechire (4 ani) TAA a distilatelor din topinambur este una ridicată, în medie de aproximativ 75±0.08%, asemănătoare cu cea exprimată de acidul ascorbic și a BF 5, ce conține Momordica și a fost îndulcit cu Stevia.
Figura 3.2. Activitatea antioxidantă totală a diferitelor formule de băuturi alcoolice
3.3.1.2. Evoluția puterii de reducere
Evaluarea puterii de reducere a fost prezentată în Figura 3.3, în paralel cu efectul avut asupra ionilor de fier și cupru. S-a determinat o specificitate foarte mică raportată la ionul de cupru pentru extractele BF 1 – BF 4. În schimb, prezența extractului din fructe de pădure a mărit valoarea puterii de reducere obținute, în special în raport cu ionul de cupru (metoda CUPRAC). Valoarea a fost chiar mai ridicată decât BF 9 (distilat de topinambur învechit timp de 4 ani în butoi de stejar), cu aproximativ 10±0.30%. Distilatele suplimentate cu Momordica și fructe de pădure au prezentat o capacitate similară de reducere a ionului Fe3+ (p < 0.01) care a variat cu aproximativ 2%. Valorile au fost în medie cu 8±0.20% mai reduse. De remarcat a fost că valoarea probei BF 9 a fost comparabilă cu cea a quercitinei (1 mg/mL) în cazul legării ionului de cupru. Pentru ionul feric puterea de reducere a probele suplimentate cu extracte naturale au avut valori similare cu proba martor (BF 9) și cu aproximativ 10% mai ridicate față de quercitină.
Figura 3.3. Puterea reducătoare a diferitelor formule de băuturi alcoolice
3.3.2. Activitatea antioxidantă Ex-vivo
Testele ex-vivo au prezentat un comportament caracteristic fiecărui extract, în general legat direct de prezența anumitor clase de compuși cu efect antioxidant. În primul rând, s-a remarcat o activitate ridicată, de 50%, în cazul BF 3 (distilat topinambur și amidon), acolo unde prezența cantității de flavonoide a fost mai mare comparativ cu BF 1(distilat topinambur și măr), BF 2 (distilat topinambur, măr și scorțișoară) și BF 4 (distilat topinambur, amidon și scorțișoară) (Table 3.2). Radicalul AAPH este responsabil pentru generarea unui stres oxidativ asupra componentelor lipidice și proteice ale membranei eritrocitare. Acest proces conduce la apariția hemolizei eritrocitare (Barros L., 2007). Și de această dată, prezența extractului din fructe de pădure a fost superioară prezenței celui din Momordica, proba BF 5 (distilat topinambur, amidon, Momordica și stevie) având o activitate scăzută, de 27±0.60% similară cu a probelor P3 și P4 (Figure 3.4). În schimb, martorul BF 9 a prezentat o valoare medie mai redusă decât probele BF 6 – BF 8, cu maximum 30% (proba P8).
Pentru ambele teste ex-vivo, s-a remarcat proba BF 8 (distilat topinambur, măr, fructe de pădure și stevie) care a avut o activitate inhibitorie egală, dar și o activitate de inhibare a peroxidării lipidelor a probei BF 5 (distilat topinambur, amidon, Momordica și stevie), cu o valoare în jurul a 85%. Cea din urmă a fost în contrast cu capacitatea de protecție împotriva hemolizei eritrocitare (Figure 3.4). Proba BF 7 (distilat topinambur, măr, Momordica și stevie) a avut o activitate inhibitorie similară cu a celor doi martori, quercitina și acidul ascorbic, în jurul valorii de 60±3.00%. Probele fără extractul din fructe de pădure și stevie au prezentat următoarea activitate inhibitorie, în ordine descrescătoare: BF 3 >BF 1 >BF 4 >BF 2.
Tabel 3.2. Conținutul de compuși bioactivi în extractele din topinambur
Figura 3.4. Testele ex-vivo ale diferitelor formule de băuturi alcoolice
3.3.4. Efectul citotoxic
Distilatele analizate au prezentat o activitate citotoxică ce depășește 45±0.22%, excepție făcând probele BF 1 – BF 4, care au avut valori foarte reduse, de sub 10%, împotriva liniei de celule HTC 8 (datele nu arată). BF 6 (distilat topinambur, amidon, fructe de pădure și stevie) și BF 7 (distilat topinambur, măr, Momordica și stevie) au prezentat valori aproximativ egale, de 77.50±0.01%. Rezistența liniei celulare la primele patru distilate a corespuns cu lipsa taninului din compoziția moleculelor biologic active. Rezultatele distilatului învechit (timp de 4 ani) au exprimat un efect citotoxic de aproximativ 61,70±0.09%, care a fost similar mitomicinei – C, în concentrație de 1 mg/ml. Aceste rezultate au fost cu 20% mai reduse decât activitatea maximă determinată (extractul BF 6 – distilat topinambur, amidon, fructe de pădure și stevie), de 76.16±0.1%.
3.3.5. Compuși cu efect antioxidant
Conținutul fenolic total a confirmat determinările in vitro și ex vivo aplicate rezultând valori ridicate în distilatele ce conțin extractele din fructe de pădure, cu un maximum pentru BF 6 (distilat topinambur, amidon, fructe de pădure și stevia) de 64,6±1,20 mg acid galic/ml (Tabel 3.2). Nivelul fenolic scăzut care a fost determinat în BF5 (distilat topinambur, amidon, Momordica și stevia) și, în special, BF 7 (distilat topinambur, măr, momordica și stevia) este confirmat de studii anterioare (Pop A.E. și colab., 2015). Acest conținut a determinat și un comportament nespecific, în special în corelarea determinărilor ex vivo. De asemenea, trebuie luat în seamă că rezultatele metodei reactivului Folin-Ciocalteu au fost influențate și de o serie de compuși non-fenolici sau metaboliți secundari rezultați (Girones – Vilaplana A. și colab., 2012). Astfel, valorile nu au fost corelate pozitiv cu activitățile prezentate în Figure 3.2 – Figure 3.3.
Din punct de vedere al conținutului flavonoidic, distilatele din topinambur au prezentat o cantitate totală de flavonoide ridicată, în special proba BF 4 (distilat topinambur, amidon și scorțișoară). Dintre cele suplimentate cu Momordica sau fructe de pădure s-a evidențiat proba BF 6 (distilat topinambur, amidon, fructe de pădure și stevia), cu 103,93±0,10 echivalent mg quercitină/ml. Această valoare a fost de peste trei ori mai ridicată decât valorea prezentată de proba BF 8 (distilat topinambur, măr, fructe de pădure și stevia) (Table 3.3).
În urma analizei cromatografice, BF 6 (distilat topinambur, amidon, fructe de pădure și stevia)și BF 8 (distilat topinambur, măr, fructe de pădure și stevia) au prezentat cele mai mari cantități ale unor acizi polifenolcarboxilici, care au corespuns prezenței fructelor de pădure în compoziția lor (Table 3.3). În BF 6 (distilat topinambur, amidon, fructe de pădure și stevia) s-a determinat acid galic (104,66±0,10 mg/100 ml) și acid homogentisic (189,9±0,02 mg/100 ml). În schimb, în BF 8 (distilat topinambur, măr, fructe de pădure și stevia) s-a determinat o cantitate semnificativă de acid homogentisic (389,02±0,04 mg/100 ml – Figure 3.5, peak 1), iar restul acizilor au cantități reduse (sub 1 mg/100 ml – Figure 3.5, peak 2 și 3) sau lipsesc. Restul probelor au prezentat valori scăzute pentru acizii polifenolcarboxilici, probele BF 1 – BF 4 având cea mai redusă prezență a acestor compuși. Excepție a făcut BF 4 (distilat topinambur, amidon și scorțișoară), unde a fost înregistrată o cantitate de 14,34±0,03 mg/100 ml acid galic.
Băuturile analizate, bazate pe un distilat din topinambur, au demonstrat o activitate biologică semnificativă, conformă conținutului de compuși bioactivi datorați suplimentelor cu care au fost îmbogățite gustul și aroma (Girones – Vilaplana A. și colab., 2012). Fructele de pădure din BF 6 (distilat topinambur, amidon, fructe de pădure și stevia) și BF 8 (distilat topinambur, măr, fructe de pădure și stevia) au demonstrat activități biologice evidențiate prin studii in vitro și ex vivo, în principal datorate conținutului în acizi polifenolcarboxilici (Table 3.3). Acidul galic, compus des întâlnit în extractele biactive, a fost cel mai puțin stabil, nefiind identificat decât în trei dintre formulele analizate. În schimb, acidul cafeic a fost prezent în toate probele, deși valoarea lui nu a depășit 1 mg/100 mL. Stabilitatea preparatelor a fost una ridicată în timp, neprezentând pierderi semnificative (p<0.05), iar aspectul a fost unul limpede și constant.
Table 3.3. Analiza cromatografiă a acizilor polifenolcarboxilici
Figura 3.5. Analiza cromatografică a acizilor polifenolcarboxilici pentru proba BF 8
Figura 3.6. Analiza cromatografică a acizilor polifenolcarboxilici pentru proba BF1
Figura 3.7. Analiza cromatografică a acizilor polifenolcarboxilici pentru proba BF2
Figura 3.8. Analiza cromatografică a acizilor polifenolcarboxilici pentru proba BF3
Figura 3.9. Analiza cromatografică a acizilor polifenolcarboxilici pentru proba BF4
Figura 3.10. Analiza cromatografică a acizilor polifenolcarboxilici pentru proba BF5
Figura 3.11. Analiza cromatografică a acizilor polifenolcarboxilici pentru proba BF6
Figura 3.12. Analiza cromatografică a acizilor polifenolcarboxilici pentru proba BF7
Figura 3.13. Analiza cromatografică a acizilor polifenolcarboxilici pentru proba BF8
Figura 3.14. Analiza cromatografică a acizilor polifenolcarboxilici pentru proba BF9
3.4. CONCLUZII
Comparativ cu alte băuturi ce conțin o cantitate ridicată de antocianine, probele BF 6 (distilat topinambur, amidon, fructe de pădure și stevia) și BF 8 (distilat topinambur, măr, fructe de pădure și stevia) au un conținut foarte scăzut de acid ascorbic, corelat cu stabilitatea în timp. Dacă ar fi fost prezent, acidul ascorbic ar fi determinat pierderi ale activității biologice, rezultate în urma degradării componentei antocianinice. Aceste rezultate se corelează, conform studiilor lui Hernández-Herrero, M.J. Frutos, 2015, cu o stabilitate a culorii produsului, iar activitatea antioxidantă este și ea direct influențată de prezența acestor flavonoide în fructele de pădure alături de taninuri.
Astfel de băuturi alcoolice, cu conținut de compuși bioactivi naturali, îndulcite cu stevie, pot fi consumate chiar și de către persoanele ce suferă de diabet. Scorțișoara și fructele de pădure maschează gustul neplăcut al steviei, rezultând o formulă cu un conținut de compuși biactivi ridicat, ceea ce face ca și grupurile țintă să poată avea un mod de viață normal. Aceste formule inovatoare nu sunt o încurajare a unui consum de alcool, ci o încercare de a arăta că un volum mic de alcool poate avea efecte benefice asupra organismului printr-un aport de antioxidanți cu stabilitate ridicată, datorită furnizării unor metaboliți secundari valoroși.
CAPITOLUL IV
PROIECTAREA INSTALAȚIEI DE DISTILARE DISCONTINUĂ ORIGINALĂ
4.1. INTODUCERE
Instalațiile de distilare discontinuă originale au fost obținute în cadrul firmei SC. HYPERICUM IMPEX SRL din Baia Sprie, Maramureș.
4.2. OBIECTIV: Obținerea unei instalații de distilare discontinuă care să mărească randamentul și calitatea distilatelor.
4.3. INSTALATIE DE DISTILARE DISCONTINUĂ SIMPLĂ CU AMESTECĂTOR MODIFICATĂ (ALAMBICUL SIMPLU CU AMESTECĂTOR)
4.3.1. Material și Metodă
Alambicul simplu cu amestecător – concepție proprie – se aseamană cu alambicul simplu cu amestecător, dar are anumite modificări:
este construit cu pereți și fund dublu;
aburul este introdus direct în cazan prin intermediul unui colac din țeava de inox perforate, denumită barbotor
4.3.2. Rezultate și discuții
Alambicul simplu cu amestecător – concepție proprie – este construit cu pereți și fund dublu. Prin intrarea aburului în spațiul dintre cei 2 pereți, cazanul se încălzește uniform, fără pericolul de a se produce arderea materiei prime care vine în contact direct cu pereții cazanului.
Pentru a mării randamentul și viteza de distilare în cazanul de fierbere confecționat de firma S.C. Hypericum Impex S.R.L. s-a introdus abur direct în cazan prin intermediul unui colac din țeava de inox perforate, denumită barbotor, prin care aburul de la un generator exterior, trece direct în masa materiei prime și o încălzește. Trecerea aburului în materia primă, duce la condensarea lui și la diluarea materiei prime (lucru foarte avantajos pentru că nu mai trebuie adaugată apă).
În interiorul cazanului se produce o barbotare a decoctului (materiei prime) pe măsură ce se încălzește și aburii condensează. După ce se ajunge la o temperatură de 80 – 90 grade C și un anumit volum și consistență se oprește robinetul care alimentează aburul direct în decoct și se trece pe eliberarea aburului în mantaua cazanului. Astfel se poate controla și dirija foarte bine distilarea materiei prime. De obicei acest tip de alambic a fost folosit pentru prima distilare (brută) a materiei prime formate din terci de fructe sau amidonoase fermentate. Volumul cazanului de fierbere este de 500 litri.
Condensatorul sau refrigeratorul are rolul de a condensa în întregime vaporii alcoolici.
Se deosebesc mai multe tipuri de condensatoare:
condensatorul cu serpentină este compus dintr-o manta cilindrică metalică în interiorul căreia este montată o serpentină din cupru sau inox.Vaporii de alcool sunt introduși prin partea superioară a serpentinei și ies sub formă de condensate prin partea inferioară. Spațiul interior al cilindrului metalic este umplut cu apă rece, care vine în contact cu peretele exterior al serpentinei metalice prin care trec vaporii alcoolici. Deoarece prin cedarea căldurii de condensare a vaporilor alcoolici, apa din interiorul cilindrului metalic se încălzește, ea este în permanent înlocuită prin intrarea la partea inferioară a unui current de apă rece. Apa caldă este evacuată pe la partea superioară a aparatului.
condensatorul cilindric este compus din mantaua cilindrică exterioară în interiorul căreia se află un cilindru confecționat din inox sau cupru, având pereții și fundurile duble.
Vaporii alcoolici pătrund în spațiul dintre pereții fundului superior dublu și coboară prin spațiul dintre cei doi cilindri. În contact cu suprafața rece a cilindrului, vaporii se condensează și condensatul se răcește în drum spre ieșire.
condensatorul tubular este constituit dintr-un recipient cilindric în care se găsesc fixate la partea interioară 2 plăci tubulare pe care sunt fixate mai multe țevi de cupru sau inox care servesc la trecerea apei de răcire. Apa este introdusă în camera inferioară, de unde se distribuie uniform și trece prin fascicolul de țevi, ajungând în camera superioară de unde este evacuată. Vaporii alcoolici intră pe la partea superioară a spațiului cuprins între cele 2 plăci tubulare și ies sub formă de condensate la partea inferioară.
condensatorul combinat – este format dintr-un condensator tubular care pentru creșterea capacității de condensare are adăugate 2 sau 4 țevi verticale care măresc suprafața de contact dintre vaporii saturați în alcool și peretele condensatorului răcit.
Este soluția constructivă pe care firma S.C. Hypericum S.R.L. a ales-o pentru cazanul de fierbere cu manta și amestecător ( 500 L).
Figura 4.1. Instalație distilare discontinuă simplă cu amestecător
Figura 4.2. Cazanul cu barbotor
Figura 4.3. Instalație distilare discontinuă simplă cu amestecător – partea superioară a cazanului
4.3.3. CONCLUZII
În comparație cu alambicul simplu, cel cu amestecător conceput de firma S.C. Hypericum impex S.R.L. are o capacitate de producție cu 30 – 40 % mai mare prin distilarea mai rapidă, iar produsul final este de o calitate mai bună.
De asemenea alambicul cu amestecător poate fi încălzit nu numai cu foc direct, dar și indirect prin intermediul unei băi de ulei, apă sau abur.
4.4. INSTALAȚIE DE DISTILARE DISCONTINUĂ CU CAPAC DEFLEGMATOR, TALER DE DEFLEGMARE ȘI PREÎNCĂLZITOR – CONCEPȚIE ORIGINALĂ
4.4.1. Material și metodă
Proiectarea și punerea în funcțiune a instalației de distilare discontinuă cu capac delegmator, taler de deflegmare și prîncălzitor s-a făcut pe parcursul a trei ani. Schema instalației de distilare discontinuă originală cu toate componentele este prezentată în figura 4.4., iar planurile de proiectare a instalației sunt prezentate în anexa 1.
Instalația de distilare discontinuă originală este compusă din:
Cazan de fierbere capacitate 70 litri;
Sistem de deflegmare care formează capacul cazanului format din 3 tronsoane:
deflegmator cilindric,
deflegmator tubular,
deflegmator cu talere de deflegmare;
Condensator;
Preîncălzitor materie primă format din cazan de inox cu o capacitate de 70 litri;
Generator de aburi.
Figura 4.4. Schema instalației de distilare discontinuă originală
4.4.2. Rezultate și discuții
Instalația de distilare discontinuă simplă (alambicul simplu sau cazanul cu foc direct) și instalația de distilare discontinuă simplă cu amestecător (alambicul simplu cu amestecător) sunt prevăzute numai cu un condensator. La aceste instalații vaporii alcoolici obținuți sunt săraci în alcool, iar distilatele obținute au o tărie alcoolică mai mică și o calitate mai scăzută.
Pentru a obține distilate cu un grad alcoolic mai ridicat și de o calitate mai bună, se adaugă o piesă nouă între cazanul de distilat și condensator, numită deflegmator.
Deflegmatorul se montrează între cazanul de distilare și condensator în scopul de a condensa o parte din vaporii alcoolici de concentrație mică. Vaporii mai săraci în alcool se condensează mai ușor, adică la o temperatură mai scăzută, spre deosebire de cei care sunt mai bogați în alcool și care nu condensează în deflegmator, ci își continuă drumul spre condensator. Lichidul rezultat din condensarea vaporilor slab alcoolici în deflegmator este denumit flegmă și se întoarce în cazanul de distilare.
Caracteristic alambicului cu capac deflegmator (figura 4.5) – concepție proprie – este sistemul de deflegmare care este format din capacul cazanului. Acesta acoperă și închide cazanul de fierbere. Deflegmatorul este realizat din 2 tronsoane pentru a realiza o deflegmare cât mai bună. Cele 2 tronsoane ale deflegmatorului se pornesc prin deschiderea robinetelor și alimentarea lor cu apă, separat pentru fiecare. Funcție de aceasta se crește sau scade tăria alcoolică a distilatului cât și gradul de saturare cu arome (uleiuri volatile). La capătul superior al celui de al doilea tronson s-a adăugat talerul de deflegmare. În acest caz, vaporii alcoolici care au suferit o primă sau dublă deflegmare în contact cu cele 2 tronsoane de deflegmare, trec în talerul de deflegmare unde întâlnesc o cupă metalică cu o suprafață mare de contact. Această cupă metalică obligă vaporii alcoolici să-și continue drumul spre condensator, condensându-i în parte în contact cu calota superioară a talerului de deflegmare, răcit cu un current de apă. În acest fel se produce pe lângă deflegmare și o rectificare a vaporilor alcoolici, rezultând un distilat foarte bogat în alcool pur și uleiuri volatile.
Deflegmatorul cu 2 tronsoane (figura 4.7) este un deflegmator combinat compus din 2 compartimente unul cilindric și unul tubular răcite separat. Între cele 2 tronsoane sunt așezate 2 inele rushing confecționate din cupru electrolitic puritate 99,99% care ajută la o distribuție mai bună a vaporilor saturați în alcool. Aceste inele sau site din cupru electrolitic fixează acizii grași formați în timpul fermentației marcului sau terciului, formând săruri insolubile care apoi sunt eliminate.
Acești acizi ( butiric, caproic, caprilic) au un miros penetrant și foarte dezagreabil ceea ce este caracteristic instalațiilor de distilare din sticlă. Deci cuprul influentează în mod pozitiv calitatea distilatului.
Instalația de distilare mai are și un preîncălzitor de materie primă. Acesta se compune dintr-un cazan de inox (70 litri) în cazul nostru, la fel ca volum ca și cazanul de fierbere. Vaporii încărcați cu alcool proveniți din cazanul de fierbere sunt supuși operațiilor de deflegmare ( trec prin deflegmator) și prin serpentine ajung în preîncălzitor unde cedează o parte din căldura materiei prime, care ulterior va trece în cazanul de distilare. În continuare vaporii trec prin serpentine în condensator de unde distilatul este preluat. Materia primă (lichide alcoolice, marcuri de fructe sau amidonoase, etc) se încarcă în preîncălzitor iar după ce materia primă din cazanul de distilare a fost epuizată în alcool, se deschide robinetul dintre cele 2 vase și decoctul încălzit trece în cazanul de distilare, după care ciclul se reia. Acest lucru costituie un avantaj pentru că nu se pierd timpi prețioși cu încălzirea materiei prime și se reduce consumul de apă rece necesar condensatorului. Un alt avantaj este că generatorul de aburi poate să funcționeze constant la o putere medie de 2 – 3 bari.
4.4.3. Concluzii
Instalația la care s-a lucrat pe parcursul a 3 ani prezintă câteva caracteristici speciale:
distilarea se face lent și fracționat pentru a obține o aromă deosebită;
se poate distila atât materii prime cu o consistență vâscoasă cât și lichide;
originalitatea acestei instalații este dată de deflegmatorul combinat format din 3 tronsoane: deflegmator cilindric, deflegmator tubular și deflegmator cu talere de deflegmare;
alimentarea cazanului se face cu abur direct în materia prima ceea ce reprezintă un avantaj că nu mai trebuie adaugată apa pentru diluarea borhotului;
în timpul distilării se poate controla foarte ușor temperatura prin creșterea sau scăderea debitului de abur care intra în materia primă.
Figura 4.5. Instalație de distilare discontinuă cu capac deflegmator, taler de deflegmare și preîncălzitor – concepție originală
Figura 4.6. Cazan fierbere și sistem deflegmare
Figura 4.7. Taler deflegmare
CAPITOLUL V
TEHNOLOGII DE OBȚINERE A DISTILATELOR DIN MATERII PRIME FERMENTESCIBILE ȘI NON FERMENTESCIBILE PE INSTALAȚIILE ORIGINALE
5.1. PROTOCOL PENTRU FERMENTAREA MATERIILOR PRIME NONFERMENTESCIBILE CARE CONȚIN AMIDON
I. Materia primă : cereale 100% sau amidon.
II. Apă pentru pregătirea decoctului din rețeaua publică și nu s-a făcut corecție de Ph.
III. Pregătirea decoctului:
1. Cerealele se macină cu o moară cu site de 1,5 mm și se introduc în vasul de fermentare cu apă. Pentru fiecare kg de cereale sau amidon se pun 3 litri apă.
Se încălzește amestecul până la o temperatură de 50 grade C amestecând încontinuu.
În condiții normale și respectând norme stricte de igienă și curățenie pH- ul decoctului va fi între 6 – 6,5 și nu necesită ajustare.
2. Adaugarea alfa – amilazei termostabile Spritase HiTa 17105 L în doza de 350 ml pe tona de amidon. Pentru cereale cum sunt porumbul, orzul se calculează un conținut de amidon de 60 – 75%.
3. Adăugarea de antispumant dacă este nevoie pe toată durata fermentării pentru împiedicarea formării de spumă.
4. Decoctul se menține la temperatura de 50 grade C timp de 30 minute și se amestecă încontinuu cu agitatorul. Menținerea constantă a temperaturii se face prin introducerea aburului în manta printr-un robinet cu termostat.
IV. Repausul alfa-amilazic
După cele 30 minute decoctul se încălzește la 85 grade C și se menține la această temperatură timp de 1 oră și jumătate, în timp ce se amestecă în permanență.
V. Răcirea decoctului la temperatura de fermentație și adăugarea de glucoamilază. Se răcește decoctul din vasul de fermentare prin introducerea în manta a apei reci până la temperatura de 40 – 50 grade C. Când s-a ajuns la această temperatură se adaugă glucoamilaza Spritase GA 14400L în doza de 600 ml la tona de amidon.
VI. Se răcește decoctul lent la temperatura de 28 – 30 grade pentru adăugarea de activatori și drojdii selectionate.
Se inoculează la această temperatură drojdiile selecționate Danstil A sau Superstart în doza de 20 grame la hl decoct.
Decoctul se menține la această temperatură timp de 2 – 3 zile pentru fermentație. În aceste 2 – 3 zile trebuie agitat de cel putin 2 ori pe zi pentru a sparge căciula care se formează la suprafața decoctului. Vasul se menține acoperit. După încetarea fermentației decoctul se distilează cât mai repede.
VII. Spălarea și dezinfectarea vaselor și a ustensilelor folosite.
90 min. la 850C
Figura 5.1 Schema tehnologică fermentare materii prime nonfermentescibile
5.2 PROTOCOL PENTRU FERMENTAREA MATERIILOR PRIME NON FERMENTESCIBILE CARE CONȚIN INULINĂ (HELIANTHUS TUBEROSUS – TOPINAMBUR)
Procedeu de hidroliză enzimatică a inulinei din topinambur pentru a obține un sirop bogat în fructoză destinat fermentării
I. Materia primă : rizomi de topinambur proaspăt spălați.
II. Apa pentru pregătirea decoctului din rețeua publică și nu s-a făcut corecție de pH.
III. Pregatirea decoctului:
1. Rizomii de topinambur spălați în prealabil cu un jet de apă sub presiune sunt introduși într-o autoclavă pentru sterilizare. În lipsa autoclavei se pot introduce într-un vas cu apă în care se introduce abur cu ajutorul unui barbotor. Se încălzește amestecul până la o temperatură de 80 -90 grade C.
2. După sterilizarea topinamburului și răcire, se trece la măcinarea lui într-un turboextractor. Operația de măcinare se face la o temperatură de 45 – 50 grade C când se adaugă alfa – amilază termostabilă Spritase HiTa 17105 L în doza de 200 ml pe tona de topinambur.
3. Decoctul se menține la temperatura de 50 grade C timp de 30 minute și se amestecă încontinuu cu agitatorul. Menținerea constantă a temperaturii se face prin introducerea aburului în manta printr-un robinet cu termostat.
IV. Repausul alfa-amilazic
După cele 30 minute decoctul se încălzește la 85 grade C și se menține la această temperatură timp de 1 oră și jumatate, în timp ce se amestecă în permanență.
V. Răcirea decoctului la temperatura de fermentație și adăugarea glucoamilazei și enzimei de zaharificare inulina (Novozyme 960).
Se răcește decoctul din vasul de fermentare prin introducerea în manta a apei reci până la temperatura de 40 – 50 grade C. Când s-a ajuns la această temperatură se adaugă glucoamilaza Spritase GA 14400L în doza de 300 ml la tona de topinambur.
Concomitent se adaugă enzima de zaharificare a inulinei în fructoză (NOVOZYM 960) preparat commercial de la Novozyme Danemarca în doza de 150 ml pe tona de topinambur. Se menține decoctul de topinambur la această temperatură timp de 1 oră.
VI. Se răcește decoctul lent la temperatura de 25-30 grade pentru adăugarea de activatori și drojdii selecționate.
Se inoculează la această temperatură drojdiile selecționate Danstil A sau Superstart în doza de 20 grame la hl decoct.
Decoctul se menține la această temperatură timp de 5-6 zile pentru fermentație. În aceste 5 – 6 zile trebuie agitat de cel puțin 2 ori pe zi pentru a sparge căciula care se formează la suprafața decoctului. Vasul se menține acoperit. După încetarea fermentației decoctul se distilează cât mai repede.
VII. Spălarea și dezinfectarea vaselor și a ustensilelor folosite.
90 min. la 850C
Figura 5.1 Schema tehnologică hidroliză enzimatică a inulinei din topinambur pentru a obține un sirop bogat în fructoză destinat fermentării
CAPITOLUL VI
PRODUS ORIGINAL OBȚINUT CU INSTALAȚIA DE DISTILARE CONCEPȚIE PROPRIE
6.1. OBIECTIVE: OBȚINEREA UNUI PRODUS ORIGINAL CU AJUTORUL INSTALAȚIEI DE DISTILARE
6.2. MATERIAL ȘI METODĂ
Prin utilizarea instalației de distilare originale a fost obținut un distilat cu 47% vol.
Compoziție:
Distilat topinambur martie 2015 – 30%;
Distilat amidon din porumb cu rădăcină ghimbir și semințe anason, ienupăr, coriandru produs în anul 2014 – 20%;
Distilat malț verde de orz produs în iulie 2013 – 30 %;
Distilat pere sălbatice produs octombrie 2012 – 20 %.
Distilatul obținut a fost analizat la ICCF – București printr-o metodă gaz-cromatografică care a permis separarea a 25 de compuși din categoria uleiurilor esențiale (uleiuri volatile).
6.3. REZULTATE ȘI DISCUȚII
Produsul final este un distilat de 47 % vol ambalat în sticla de 1 litru. Este un amestec din 4 distilate produse pe parcursul a 3 ani și maturate în butoaie de stejar noi.
Din analiza făcută la ICCF – București au rezultat următoarele:
Flavonoide și acizi polifenolcarboxilici:
Tabel 5.1. Conținut în flvonoide și acizi polifenolcarboxilici a distilatului din plante
Profil de uleiuri volatile identificate
Tabel 5.2. Profil de uleiuri volatile identificate în distilatul din plante
Determinările s-au efectuat printr-o metodă gaz -cromatografică. Proba conține foarte mulți compuși neidentificați.
Acidul cafeic are o varietate de posibile efecte farmacologice în studiile in vitro și pe animale, precum și efectul inhibitor al acidului cafeic asupra proliferării celulelor canceroase Acidul cafeic este un antioxidant in vitro cât și in vivo. Acidului cafeic are de asemenea o acțiune imunomodulatoare și antiinflamatoare.
Acidul galic:
Acidul galic este un tip de acid fenolic, găsit în sumac, hamamelis, frunze de ceai, coajă de stejar și alte plante. Acidul galic se găsește atât liber cât și ca parte a taninurilor hidrolizabile.
Acidul galic este frecvent utilizat în industria farmaceutică. Acesta este utilizat ca un standard pentru determinarea continutului de fenol al diferitelor analize prin testul Folin-Ciocalteau. Rezultatele sunt raportate în echivalentul acidului galic.
Acidul galic extras din plante, inhibă formarea plăcii de amiloid, unul dintre posibilele cauze ale bolii Alzheimer și bolii Parkinson. Un studiu a indicat că acidul galic are acest efect asupra formării proteinei amiloid prin modificarea proprietătilor alfa – synuclein, o proteină asociată cu apariția bolilor neurodegenerative.
Acid homogentisic:
Acidul homogentisic (acid 2,5-dihidroxifenilacetic) este un acid fenolic.
Acid 2,5 dihidrozibenzoic(gentisic):
Acizii dihidroxibenzoic sunt folositi ca intermediari pentru produse farmaceutice (în special pentru analgezice, antipiretice sau antireumatice)
Ulei volatil alfa-pinen:
Alfa-pinen este un bronhodilatator la om, și este foarte biodisponibil. Alfa-pinen are și proprietăți anti-inflamatoare. Se prezintă ca un antibiotic cu spectru larg. Este un inhibitor de acetilcolinesterază, ajutând memoria.
Ulei volatil sabinen:
Este izolat din uleiurile esentiale dintr-o mare varietate de plante, inclusiv gorun, stejar (Quercus robus).
Ulei volatil borneol:
Borneol ca și component chimic este unul din ingredientele active ale ghimbirului alături de gingerol și alți compuși aromatici cu structură similară și funcții medicinale.
Ulei volatil limonen:
În medicina naturistă și alternativă, d-limonen este comercializat pentru a calma boala de reflux gastroesofagian și pirozis.
Ulei volatil carvona:
Carvona este un membru al unei familii de produse chimice numite terpene. Carvona se gaseste în mod natural în multe uleiuri esențiale, dar este cel mai abundent în uleiurile din semințe de chimion (Carum carvi).
Concluzii
Distilatul obținut cu ajutorul instalației de distilare originale de 47 % vol., prezintă
CONCLUZII ȘI RECOMANDĂRI
În comparație cu alambicul simplu, cel cu amestecător conceput de firma S.C. Hypericum impex S.R.L. are o capacitate de producție cu 30 – 40 % mai mare prin distilarea mai rapidă, iar produsul final este de o calitate mai bună.
De asemenea alambicul cu amestecător poate fi încălzit nu numai cu foc direct, dar și indirect prin intermediul unei băi de ulei, apă sau abur.
Instalația la care s-a lucrat pe parcursul a 3 ani prezintă câteva caracteristici speciale:
distilarea se face lent și fracționat pentru a obține o aromă deosebită;
se poate distila atât materii prime cu o consistență vâscoasă cât și lichide;
originalitatea acestei instalații este dată de deflegmatorul combinat format din 3 tronsoane: deflegmator cilindric, deflegmator tubular și deflegmator cu talere de deflegmare;
alimentarea cazanului se face cu abur direct în materia prima ceea ce reprezintă un avantaj că nu mai trebuie adaugată apa pentru diluarea borhotului;
în timpul distilării se poate controla foarte ușor temperatura prin creșterea sau scăderea debitului de abur care intra în materia primă.
Distilatele ce au provenit din fermentarea topinamburului au prezentat o activitate antioxidantă cel puțin comparabilă cu a unuia dintre martori (acidul ascorbic). Distilatul din topinambur, amidon, fructe de pădure și stevie a prezentat o valoare similară, în medie de 65±0.7%, dar mai redusă față de al doilea standard (quercitina) cu aproximativ 7±0.15%. Restul probelor au avut valori mai ridicate cu 2 – 3% față de cea a quercitinei. Excepție a făcut distilatul de topinambur învechit timp de 4 ani în butoi de stejar, care a avut o valoare a activității antioxidante totale de 84±1.50%, cu peste 15% mai ridicată comparativ cu quercitina (1 mg/mL). Dacă în mod normal valoarea activității antioxidante totale crește odată cu creșterea concentrațiilor de produs în proba analizată, pentru distilate stabilitatea componentei fenolice reprezintă elementul esențial în exprimarea potențialului antioxidant. De asemenea, prin procesul de învechire (4 ani) activitatea antioxidantă totală a distilatelor din topinambur este una ridicată, în medie de aproximativ 75±0.08%, asemănătoare cu cea exprimată de acidul ascorbic și a distilatului ce conține Momordica și a fost îndulcit cu Stevia.
Evaluarea puterii de reducere a fost făcută în paralel cu efectul avut asupra ionilor de fier și cupru. S-a determinat o specificitate foarte mică raportată la ionul de cupru pentru extractele: distilat topinambur si măr, distilat topinambur, măr și scortisoară, distilat topinambur și amidon, distilat topinambur, amidon și scorțișoară. În schimb, prezența extractului din fructe de pădure a mărit valoarea puterii de reducere obținute, în special în raport cu ionul de cupru (metoda CUPRAC). Valoarea a fost chiar mai ridicată decât la distilatul de topinambur învechit timp de 4 ani în butoi de stejar, cu aproximativ 10±0.30%. Distilatele suplimentate cu Momordica și fructe de pădure au prezentat o capacitate similară de reducere a ionului Fe3+ (p < 0.01) care a variat cu aproximativ 2%. Valorile au fost în medie cu 8±0.20% mai reduse. De remarcat a fost că valoarea determinată pentru distilatului de topinambur învechit timp de 4 ani în butoi de stejar a fost comparabilă cu cea a quercitinei (1 mg/mL) în cazul legării ionului de cupru. Pentru ionul feric puterea de reducere a probele suplimentate cu extracte naturale au avut valori similare cu proba martor (distilatul de topinambur învechit timp de 4 ani în butoi de stejar) și cu aproximativ 10% mai ridicate față de quercitină.
Testele ex-vivo pentru determinarea activității antioxidante au prezentat un comportament caracteristic fiecărui extract, în general legat direct de prezența anumitor clase de compuși cu efect antioxidant. În primul rând, s-a remarcat o activitate ridicată, de 50%, în cazul BF 3 (distilat topinambur și amidon), acolo unde prezența cantității de flavonoide a fost mai mare comparativ cu BF 1 (distilat topinambur și măr), BF 2 (distilat topinambur, măr și scorțișoară) și BF 4 (distilat topinambur, amidon și scorțișoară). Radicalul AAPH este responsabil pentru generarea unui stres oxidativ asupra componentelor lipidice și proteice ale membranei eritrocitare. Acest proces conduce la apariția hemolizei eritrocitare. Și de această dată, prezența extractului din fructe de pădure a fost superioară prezenței celui din Momordica, proba BF 5 (distilat topinambur, amidon, Momordica și stevie) având o activitate scăzută, de 27±0.60% similară cu a probelor BF3 (distilat topinambur si amidon) și BF 4 (distilat topinambur, amidon și scorțișoară). În schimb, martorul BF 9 (distilatul de topinambur învechit timp de 4 ani în butoi de stejar) a prezentat o valoare medie mai redusă decât probele BF 6 (distilat topinambur, amidon, fructe de padure si stevia), BF 7 (distilat topinambur, mar, momordica si stevia) și BF 8 (distilat topinambur, mar, fructe de pădure si stevia), cu maximum 30% (proba BF8).
Pentru ambele teste ex-vivo, s-a remarcat proba BF 8 (distilat topinambur, măr, fructe de pădure și stevie) care a avut o activitate inhibitorie egală, dar și o activitate de inhibare a peroxidării lipidelor a probei BF 5 (distilat topinambur, amidon, Momordica și stevie), cu o valoare în jurul a 85%. Cea din urmă a fost în contrast cu capacitatea de protecție împotriva hemolizei eritrocitare. Proba BF 7 (distilat topinambur, măr, Momordica și stevie) a avut o activitate inhibitorie similară cu a celor doi martori, quercitina și acidul ascorbic, în jurul valorii de 60±3.00%. Probele fără extractul din fructe de pădure și stevie au prezentat următoarea activitate inhibitorie, în ordine descrescătoare: BF 3 (distilat topinambur și amidon) > BF 1 (distilat topinambur și măr) > BF 4 (distilat topinambur, amidon și scortisoară) > BF 2 (distilat topinambur, măr și scorțișoară).
La determinarea efectului citotoxic distilatele analizate au prezentat o activitate citotoxică ce depășește 45±0.22%, excepție făcând probele BF 1 (distilat topinambur și măr), BF 2 (distilat topinambur, măr și scorțișoară), BF 3 (distilat topinambur și amidon) și BF 4 (distilat topinambur, amidon și scorțișoară), care au avut valori foarte reduse, de sub 10%, împotriva liniei de celule HTC 8. BF 6 (distilat topinambur, amidon, fructe de pădure și stevie) și BF 7 (distilat topinambur, măr, Momordica și stevie) au prezentat valori aproximativ egale, de 77.50±0.01%. Rezistența liniei celulare la primele patru distilate a corespuns cu lipsa taninului din compoziția moleculelor biologic active. Rezultatele distilatului învechit (timp de 4 ani) au exprimat un efect citotoxic de aproximativ 61,70±0.09%, care a fost similar mitomicinei – C, în concentrație de 1 mg/ml. Aceste rezultate au fost cu 20% mai reduse decât activitatea maximă determinată (extractul BF 6 – distilat topinambur, amidon, fructe de pădure și stevie), de 76.16±0.1%.
Conținutul fenolic total a confirmat determinările in vitro și ex vivo aplicate rezultând valori ridicate în distilatele ce conțin extractele din fructe de pădure, cu un maximum pentru BF 6 (distilat topinambur, amidon, fructe de pădure și stevia) de 64,6±1,20 mg acid galic/ml. Nivelul fenolic scăzut a fost determinat în BF5 (distilat topinambur, amidon, Momordica și stevia) și, în special, BF 7 (distilat topinambur, măr, Momordica și stevia). Acest conținut a determinat și un comportament nespecific, în special în corelarea determinărilor ex vivo.
Din punct de vedere al conținutului flavonoidic, distilatele din topinambur au prezentat o cantitate totală de flavonoide ridicată, în special proba BF 4 (distilat topinambur, amidon și scorțișoară). Dintre cele suplimentate cu Momordica sau fructe de pădure s-a evidențiat proba BF 6 (distilat topinambur, amidon, fructe de pădure și stevia), cu 103,93±0,10 echivalent mg quercitină/ml. Această valoare a fost de peste trei ori mai ridicată decât valorea prezentată de proba BF 8 (distilat topinambur, măr, fructe de pădure și stevia).
În urma analizei cromatografice, BF 6 (distilat topinambur, amidon, fructe de pădure și stevia) și BF 8 (distilat topinambur, măr, fructe de pădure și stevia) au prezentat cele mai mari cantități ale unor acizi polifenolcarboxilici, care au corespuns prezenței fructelor de pădure în compoziția lor. În BF 6 (distilat topinambur, amidon, fructe de pădure și stevia) s-a determinat acid galic (104,66±0,10 mg/100 ml) și acid homogentisic (189,9±0,02 mg/100 ml). În schimb, în BF 8 (distilat topinambur, măr, fructe de pădure și stevia) s-a determinat o cantitate semnificativă de acid homogentisic (389,02±0,04 mg/100 ml, iar restul acizilor au cantități reduse (sub 1 mg/100 ml) sau lipsesc. Restul probelor au prezentat valori scăzute pentru acizii polifenolcarboxilici, probele BF 1 (distilat topinambur și măr), BF 2 (distilat topinambur, măr și scorțișoară), BF 3 (distilat topinambur și amidon) și BF 4 (distilat topinambur, amidon și scorțișoară) având cea mai redusă prezență a acestor compuși. Excepție a făcut BF 4 (distilat topinambur, amidon și scorțișoară), unde a fost înregistrată o cantitate de 14,34±0,03 mg/100 ml acid galic.
Băuturile analizate, bazate pe un distilat din topinambur, au demonstrat o activitate biologică semnificativă, conformă conținutului de compuși bioactivi datorați suplimentelor cu care au fost îmbogățite gustul și aroma. Fructele de pădure din BF 6 (distilat topinambur, amidon, fructe de pădure și stevia) și BF 8 (distilat topinambur, măr, fructe de pădure și stevia) au demonstrat activități biologice evidențiate prin studii in vitro și ex vivo, în principal datorate conținutului în acizi polifenolcarboxilici. Acidul galic, compus des întâlnit în extractele biactive, a fost cel mai puțin stabil, nefiind identificat decât în trei dintre formulele analizate. În schimb, acidul cafeic a fost prezent în toate probele, deși valoarea lui nu a depășit 1 mg/100 ml. Stabilitatea preparatelor a fost una ridicată în timp, neprezentând pierderi semnificative (p<0.05), iar aspectul a fost unul limpede și constant.
Dintre variantele de băuturi studiate ce conțin o cantitate ridicată de antocianine, probele BF 6 (distilat topinambur, amidon, fructe de pădure și stevia) și BF 8 (distilat topinambur, măr, fructe de pădure și stevia) au un conținut foarte scăzut de acid ascorbic, corelat cu stabilitatea în timp. Dacă ar fi fost prezent, acidul ascorbic ar fi determinat pierderi ale activității biologice, rezultate în urma degradării componentei antocianinice. Aceste rezultate se corelează cu o stabilitate a culorii produsului, iar activitatea antioxidantă este și ea direct influențată de prezența acestor flavonoide în fructele de pădure alături de taninuri.
Băuturi alcoolice, cu conținut de compuși bioactivi naturali, îndulcite cu stevie, pot fi consumate chiar și de către persoanele ce suferă de diabet. Scorțișoara și fructele de pădure maschează gustul neplăcut al steviei, rezultând o formulă cu un conținut de compuși biactivi ridicat, ceea ce face ca și grupurile țintă să poată avea un mod de viață normal. Aceste formule inovatoare nu sunt o încurajare a unui consum de alcool, ci o încercare de a arăta că un volum mic de alcool poate avea efecte benefice asupra organismului printr-un aport de antioxidanți cu stabilitate ridicată, datorită furnizării unor metaboliți secundari valoroși.
Originalitatea tezei constă în dezvoltarea unor procedee de obținere a unor distilate din topinambur (Helianthus tuberosus )- determinarea potențialului antioxidant prin metode in vitro și ex vivo, precum și crearea la stadiul de produs experimental a distilatului Taina plantelor, un bă, prin coroborarea rezultatelor tehnologice, analitice și farmacotoxicologice, obținute în cadrul studiilor efectuate asupra fitocomplecșilor, cu acțiune certa antioxidant- antiinflamatoare și hemostatică. Rezultatele cercetărilor au fost prezentate la manifestări științifice și au fost publicate reviste indexate în baze de date internaționale.
BIBLIOGRAFIE
Allsop M., Mallory Clites, Chris Nunes, Charles Onyenemezu, 2014 – Distillation, Chemical and Biomolecular Engineering, Maryland.
Amarfi Rodica, Covrig Mariana, 1990 – Utilaje și instalații pentru industriile fermentative și conserve vegetale, Curs, Galați.
Banu C., Butu N., Sahleanu V., Răsmeriță D., Stoicescu A., Hopulele T., 2000 – Biotehnologii în industria alimentară, vol II , Ed. Tehnică, București.
Banu C., 2002 – Manualul inginerului de industrie alimentară, vol II , Ed. Tehnică, București.
Berilă I., 1995 – Igiena alimentației, Reprografia Universității din Craiova, Craiova.
Berglund K.A., 2004 – Artisan Distilling – A guide for small Distilleries – electronic edition 1.0.0. http://www.artisandistilling.org/ARTISANDISTILLING1.0.0.pdf;
Blache, P., Van De Wetering, M., Duluc, I., Domon, C., Berta, P., Freund, J.N., Clevers, H., Jay, P., 2004 – SOX9 is an intestine crypt transcription factor, is regulated by the Wnt pathway, and represses the CDX2 and MUC2 genes, J. Cell. Biol., 166, no. 1, p. 37.
Bobescu Elena, 2007 – Evaluarea stresului oxidativ și sistemelor antioxidante in bolile cardiovasculare, Revista Română de Medicină de Laborator Vol. 8, Nr. 3.
Borra S. K., Gurumurthy1 P., Mahendra J., Jayamathi K. M., Cherian C. N., Chand R., 2013 – Antioxidant and free radical scavenging activity of curcumin determined by using different in vitro and ex vivo models, Journal of Medicinal Plants Research Vol. 7 (36), pp. 2680-2690.
Bratu E. A., 1985 – Operații unitare în ingineria chimică, vol. III, Editura Tehnică, București;
Brkljaca J., Bodroza-Solarov M., Krulj J., Terzic S., Mikic A. and Marjanovic Jeromela A., 2014 – Quantification of Inulin Content in Selected Accessions of Jerusalem Artichoke (Helianthus tuberosus L.), De Gruyter Publishers, 37(60): 105–112.
Barros, L., Ferreira, M.-J., Queiro´S, B., Ferreira, I.C.F.R., Baptista, P., 2007 – Total phenols, ascorbic acid, b-carotene and lycopene in Portuguese wild edible mushrooms and their antioxidant activities, Food Chemistry 103: 413–419.
Cao, P.; Liang, Y.; Gao, X.; Li, X.-M.; Song, Z.-Q.; Liang, G., 2012 – Monoterpenoid Indole Alkaloids from Alstonia yunnanensis and Their Cytotoxic and Anti-inflammatory Activities, Molecules, 17, 13631-13641.
Chekroun B. M., Amzile J., Yachioui M. El., 1994 – Qualitative and quantitative development of carbohydrate reserves during the biological cyple of Jerusalem artichoke (Helianthus tuberosus L.) tubers, New Zealand, J. of Crop and Hort. Sci. 22, 31-37.
Cieslik, E., A. Kopec, W. Praznik, 2005 – Healthy properties of Jerusalem artichoke flour (Helianthus tuberosus L.), El. J. Polish Agric. Univ., Food Sci. Technol., vol. 8/2/art-37, www.ejpau.media.pl/volume8/issue2/art-37.html.
Cooper, C., 1999 – A Renewed Boost for Ethanol, Chemical Engineering 106(2).
Dabija Adriana, 2010 – Biotehnologii în industria alimentară fermentativă, Editura Pim, Iași.
Danilcenko Honorata, Elvyra Jarienė, Paulina Aleknavicienė, Gajewski M., 2008 – Quality of Jerusalem Artichoke (Helianthus tuberosus L.)Tubers in Relation to Storage Conditions, Not. Bot. Hort. Agrobot. Cluj 36 (2), 23-27.
Dumitru M., Paraschiv E., 1978 – Chimia produselor alimentare, Ed. Didactică și Pedagogică, București.
Eckert K., 1992 – Fehlermoglichketten bei der Starkebestimmung von Kartoffeln in der Praxis, Brennerei – Kalender, 29, p. 375-399.
Fairley T., 2013 – The Early History Of Distillation, Journal of the Institute of Brewing, Vol. 13, p: 559-582.
Felecan O., Felecan N., 2016 – Denumiri ale băuturilor spirtoase tradiționale românești, Dacoromania, XXI, nr. 1, Cluj – Napoca.
Ferreira I. C.F.R, Aires E., Barreira J. C.M., Estevinho L. M., 2009 – Antioxidant activity of Portuguese honey samples: Different contributions of the entire honey and phenolic extract, Food Chemistry, Volume 114, Issue 4, 15, Pages 1438–1443.
Ferruzzi MG, 2010 – The influence of beverage composition on delivery of phenolic compounds from coffee and tea. Physiol Behav., 100(1):33-41.
Filipovic, J., Miladinovic, Z., Pezo, L., Filipovic, N., Kosutic, M., Brkljaca, J., 2013- Identification of inulin HPX in pasta by 13C MAS NMR spectroscopy, Journal on Processing and Energy in Agriculture 16(4): 169–172.
Fleet H. G., 2002 – Wine microbiologic and biotechnology, Ed. Taylor&Francis, Londra.
Forbes R. J., 2009 – Short History of the Art of Distillation. From the beginnings up to the death of Cellier Blumenthal,
French J., Goldsmith A., 2011 – The Art of Distillation, Ed., Vitriol Publishing, USA.
Georgescu M., Georgescu F., Hoticultura și viticultura, Ceres, București 1986.
Gheorghiță M., Muntean Camelia și Băducă C., 2002 – Oenologie. Obținerea, păstrarea și condiționarea produselor vinicole, Ed. Sitech, Craiova.
Gheorghiță M., Băducă C., Muntean Camelia și Giugea N., 2006 – Oenologie – Bazele Industriei vinicole, vol. 1, Ed. Sitech, Craiova.
Gironés-Vilaplana, A., Mena, P., Garcia-Viguera, C., Moreno, D.A., LWT, 2012 – A novel beverage rich in antioxidant phenolics: Maqui berry (Aristotelia chilensis) and lemon juice, Food Science and Technology 47: 279e286.
Godea I., 2005 – Din etnologia cumpătării. Palinca, țuica și vinarsul la români, București, Editura Coresi.
Goslich V., 1982 – Vergleich von Verfahren zum drucklosen Starkeaufschluss in Kornbrennerein, Die Branntweinwirtschaft, 122, p. 294-296.
Hernandez-Herrero, J.A., Frutos, M.J, 2015 – Influence of rutin and ascorbic acid in colour, plum anthocyanins and antioxidant capacity stability in model juices, Food Chemistry 173: 495–500
Jager P., 2008 – Whisky în producția casnică, Ed. M.A.S.T., București.
Jianu I., Trașcă T. 2000 – Utilaje în industria alimentară, Editura Eurobit Timișoara, ISBN 973-9441-82-3.
Johnston D. B., and Singh V., 2001 – Use of Proteases to Reduce Steep Time and SO(2) Requirements in a Wet-Milling Process, Cereal Chemistry 78(4):405-11.
Kala C. P., 2011 – Medicanal plants and sustainable development, Ed. Nova Science Publishers, New York.
Karakoca, K., Ozusaglam, M.A., Cakmak, Y.S., Erkul, S.K., Excli J., 2013 -Antioxidative, antimicrobial and cytotoxic properties of isatis floribunda boiss. Ex bornm. Extracts, EXCLI Journal 2013;12:150-167.
Kays, S.J., Nottingham, S.F., 2008 – Biology and chemistry of Jerusalem artichoke (Helianthus tuberosus L.), CRC Press, Boca Raton, FL, pp. 1–478.
Khan M. A., Rahman A. A., Shafiqul I., Khandokhar P., Parvin S., Islam Md. B., Hossain M., Rashid M., Sadik G., Nasrin S., Mollah M. N. H., Alam AHM K, 2013 – A comparative study on the antioxidant activityof methanolic extracts from different parts of Morus alba L. (Moraceae), BMC Research Notes, 6:24.
Khlifi S., Hachimi Y.E.L., Khalil A., Es-Safi N., Abbouyi A.E.L., 2005 – In vitro antioxidant effect of Globularia alypum L. hydromethanolic extract, Indian J. Pharmacol., 37, nr. 4, p. 227.
Kordylas M. J., 1992 – Biotechnology for Production of Fruits, Wines, and Alcohol, National Academies Press (US), 170-183, Washington (DC).
Larousse, 2011 – Enciclopedia medicală a familiei. Prevenirea și tratamentul principalelor afecțiuni, Editura Adevărul, București.
Ling A.L.M., Md. Yasir, S., Matanjun, P., Bakar M.F.A., 2015 – Effect of different drying techniques on the phytochemical content and antioxidant of Kappaphycus alvarezii, Int. J.Pharm. Phytopharm. Res., accepted paper.
Marinescu Gabriela și Elena Glodeanu, 1995 – Biochimie generală, Ed. Universitaria, Craiova.
Martins Natália, Barros L., Santos-Buelga C., Silva Sónia, Henriques Mariana, Ferreira I.C.F.R., 2015 – Decoction, infusion and hydroalcoholic extract of cultivated thyme: Antioxidant and antibacterial activities, and phenolic characterisation, Food Chemistry 167, 131–137.
Mencinicopschi Gh., Zarnea Gh., David I., Brăgărea Ș., 2008 – Biotehnologii alimentare, vol. I, Ed. Mirton, Timișoara.
Mencinicopschi Gh., Zarnea Gh., David I., Brăgărea Ș., 2008 – Biotehnologii alimentare, vol. II, Ed. Mirton, Timișoara.
Miguel M., Bouchmaaa N., Aazza S., Gaamoussi F., Lyoussi B., 2014 – Antioxidant, anti – inflammatory and anti-acetylcholinesterase activities of eleven extracts of Moroccan plants, Fres. Environ. Bull., 23, no. 6, p. 1.
Mihăilescu Ana Francisca, Bănățeanu I., 1995 – Exploatarea și întreținerea utilajelor și instalațiilor din industria chimică, Ed. Didactica și Pedagogică.
Modler, H. W., J. D. Jones, G. Mazza, 1993 – Observations on long-term storage and processing of Jerusalem artichoke tubers, Food Chem. 48, 279-284.
Muntean Camelia, Ionică Laura, 2006 – Struguri de masă și materii prime pentru industria vinicolă, Ed. Sitech, Craiova.
Niness, K.R., 1999 – Inulin and oligofructose: What are they?, Journal of Nutrition 129:1402S–1406S.
Novozymes and BBI International, 2004 – Fuel Ethanol: A Technological Evolution. Grand Forks, ND: BBI Publishing.
Owusu J., Ma H., Wang Z., Afoakwah N. A., Zhou C., and Amissah A.. 2015 – Effect of pH and temperature on antioxidant levels of tomato wine, J. Food Biochem., 39:91–100.
Panyik Gaborne, 2014 – Producerea pălincii și a lichiorului în gospodărie, Ed. Casa, Oradea.
Petculescu El., Ioancea L., Mașini și utilaje din industria alimentară, Ceres, București, 1988.
Peynaud E., 1984 – Connaissances et travail du vin, Ed. Dunod, Paris.
Pischl Josef, 2011 – Distilling Fruit Brandy, Ed. Schiffer, SUA.
Pomohaci N., Cioltean I., Vișan L., Rădoi F., 2002 – Țuica și rachiurile naturale, București, Editura Ceres.
Pop, A.E., Vamanu, A., Pop, O.V., Vamanu, E.,, 2015 – Preliminary in vitro activity and correlation with chemical composition of Momordicacharantia, Vacciniummyrtillus and Vacciniumvitis-idaea after enzymatic extraction process, Revista de Chimie, vol. 10, p. 1687.
Pop O. V., Vamanu A., Pop Andreea Erdelyi, Niță Sultana, 2016 – Evaluation of antioxidant and cytotoxic activity of alcoholic beverages from topinambour by in vitro and ex vivo tests, Revista de chimie, București.
Popa A., Popa Daniela, 1994 – Studiul unor factori de inhibiție a levurilor, Analele Universității din Craiova.
Popa A., Popa Daniela, Dragomir Felicia, 1997 – Microbiologie, Ed. Europa, Craiova.
Popa A., Popa Daniela, Dragomir Felicia, 2007 – Microbiologie oenologică, Ed. Universitaria, Craiova.
Rădulescu S. M. , Dâmboeanu Cristina, 2006 – Consumul și abuzul de alcool ca problem socială și medical, Revista Română de Sociologie”, serie nouă, anul XVII, nr. 5–6, p. 433–461, București.
Rendleman M. C. and Hosein Shapouri, 2007 – New Technologies in Ethanol Production, Agricultural Economic Report Number 842, United States Department of Agriculture.
Renouil Y., 1987 – Dictionnaire du vin, Ed. Feret et Fils, Bordeaux.
Ribereau – Gayon J., Peynaud E., 1964 – Traite d῾Oenologie. Tome I, Ed. Beranger, Paris.
Rodríguez, R. I., M. F.Delgrado, J. B.García, R. M. Peña Crecente, S. G. Martín and C. H.Latorre, 2010 – Comparison of several chemometric techniques for the classification of Orujo distillate alcoholic samples from Galicia (northwest Spain) according to their certified brand origin, Analytical and Bioanalytical Chemistry. vol. 397. No. 6. 2603-2614.
Rusu Teodora E., Socaciu Carmen, Părău Carmen, Mocan A.A., 2010 – Quality and Safety Analysis for some Traditional Homemade FruitDistillates from Transylvania (North West Romania), Bulletin UASVM Agriculture, 67(2).
Saengthobpinit, W., T. Sajjaanantakul, 2005 – Influence of harvest time and storage temperature on charecteristics of inulin from Jerusalem artichoke (Helianthus tuberosus L.) tubers, Postharvest Biol. Technol. 37(1), 93-100.
Saengthongpinit, W., 2005 – Influence of harvest time and storage temperature on characteristics of inulin from Jerusalem artichoke and physicochemical properties of inulin-starch mixed gel, PhD Thesis, Food Science and Technology Department, Kasetsart University, Bangkok, Thailand.
Saltzman D. M., 1999 – The art of distillation and the dawn of the hydrocarbon society, Bull. Hist. Chem. 24: 53-60.
Schorr-Galindo, S., Guiraud J. P., 1997 – Sugar potential of different Jerusalem artichoke cultivars according to harvest, Biores. Tech. 60,15-20.
Senn Th., 1988- Zur biotechnischen Amylolyse schwer aufschliessbarer Getreidearten bei der industriellen Bioethanolproduktion, Dissertation, Universitatea Hohenheim.
Shapouri, Hosein, and Paul Gallagher., 2005 – USDA’s 2002 Ethanol Cost of Production Survey, AER-841, USDA, Office of Energy Policy and New Uses.
Shipman F. M., Thomas A. T., 2016 – Distilled spirit – alcoholic beverage, Encyclopedia Britannica available online at http://www.britannica.com/topic/distilled-spirit.
Singh, V., and Johnston D. B., 2004 – Enzymatic Corn Wet Milling Process: An Update, paper presented at the 2004 Corn Utilization and Technology Conference, Indianapolis, IN, June 7-9.
Stanziale S.F., Petrowsky H., Joe J.K., Roberts G.D., Zager J.S., Gusani N.J., Ben-Porat L., Gonen M., Fong Y., 2002 – Ionizing radiation potentiates the antitumor efficacy of oncolytic herpes simplex virus G207 by upregulating ribonucleotide reductase, Surgery,132 (2):353-9.
Stănciulescu Gh., Rusnac D., Borteș Gh., Tehnologia distilatelor alcoolice din fructe și vin, Ceres, București, 1975.
Strehaiano P., Moreno M. și Goma G., 1979 – Fermentation alcoolique, influence de la concentration en glucose sur le taux de production d'ethanol et le taux de croissance, Comptes Rendus de l'Academie des Sciences, Paris, 286D, 225-228.
Trașcă T.I., 2007 – Utilaje în industria alimentară, Editura Eurostampa, Timișoara.
Vamanu E., Diana Pelinescu, Ionela Avram și Sultana Niță, 2013 – An In Vitro Evaluation of Antioxidant and Colonic Microbial Profile Levels following Mushroom Consumption, BioMed Research International, vol. 2013, Article ID 289821, 9 pages.
Vamanu E., 2013 – Studies on the antioxidant and antimicrobial activities of Pleurotus ostreatus PSI101109 mycelium, Pak. J. Bot., 45(1): 311-317.
Vamanu, E., Nita, S., Rev. Chim.(București) 2014 – Bioactive Compounds, Antioxidant and Anti-inflammatory Activities of Extracts from Cantharellus cibarius, 65, no. 3, 2014, p. 372.
Wankat, Phillip C., 2007 – Separation Process Engineering, Upper Saddle River, NJ: Prentice Hall.
Ackland T., 2015 – Fermenting, available online at http://homedistiller.org/wash/ferment.
Băișan I., 2015 – Operații și aparate în industria alimentară – curs pentru studenții specializării Mașini și Instalații pentru Agricultură și Industria Alimentară available online at http://www.mec.tuiasi.ro/diverse/otiam.pdf.
Olteanu Bianca, 2007 – TEP Echipamente pentru transfer de substanță available online at https://zh.scribd.com/doc/TEP-Echip-Pt-Transfer-de-Substanta-2007.
***REGULAMENTUL (CE) NR. 110/2008 AL PARLAMENTULUI EUROPEAN ȘI AL CONSILIULUI din 15 ianuarie 2008 privind definirea, desemnarea, prezentarea, etichetarea și protecția indicațiilor geografice ale băuturilor spirtoase available online at http://eur-lex.europa.eu/legal-content/RO/TXT/PDF;
*** http://chimie-biologie.ubm.ro/Cursurionline/TehnologiaAlcooluluisiaDrojdiei.pdf;
*** https://ro.wikipedia.org/wiki/Distilare;
*** https://ro.scribd.com/doc/80756203/BAUTURI-ALCOOLICE-DISTILATE;
*** http://www.thefreedictionary.com/Distilate;
***http://biblioteca.regielive.ro/proiecte/chimie-generala/bauturi-alcoolice-distilate-industria-alimentara-265668.html;
*** http://www.agriculturaromaneasca.ro/produse/rachiurile-tuica-si-palinca-1071-t10.html;
*** https://www.scribd.com/doc/98050042/Tehnologia-de-Obtinere-a-Rachiurilor-Naturale;
*** http://www.tuicadeprune.ro/articles;
*** http://proalimente.com/cum-se-fac-rachiurile-naturale-tuica-tehnologia-de-fabricare;
1. De Menezee, I. J. B. 1978. Alcohol Production from Cassava. Pp. 41—45 in: Cassava Harvesting and Processing. International Development Research Center, Ottawa, Canada.
2.Purseglove, J. W. 1985. Tropical Crops. In: Monocotyledons. England: Longman.
3.Kuboye, A. O., A. B. Oniwinde, and I. A. Akinrele. 1978. Production of Alcoholic Beverages from Ripe Pineapples, Plantain, and Bananas, Vol. 2, Pp.78-80. Nigerian Institute of Food Science and Technology. Lagos, Nigeria.
Anexă nr. 1
Plan distilator
Copyright Notice
© Licențiada.org respectă drepturile de proprietate intelectuală și așteaptă ca toți utilizatorii să facă același lucru. Dacă consideri că un conținut de pe site încalcă drepturile tale de autor, te rugăm să trimiți o notificare DMCA.
Acest articol: Cercetări privind realizarea unor distilate originale din materii prime fermentescibile și non fermentescibile caracterizate fizico-chimic și… [305421] (ID: 305421)
Dacă considerați că acest conținut vă încalcă drepturile de autor, vă rugăm să depuneți o cerere pe pagina noastră Copyright Takedown.