Depoluarea Efluenților DIN Industria Alimentară

PROIECT

DEPOLUAREA EFLUENȚILOR DIN INDUSTRIA ALIMENTARĂ

STUDENT,

PROFESOR,

BACĂU, 2015

Curins

I. 1. Produsul, 2

I. 2. Tehnologia, 3

I. 3. Baza de materie primă. 3

II. 1. Schema procesului tehnologic. 4

II. 2. Produse secundare. Posibilități de valorificare, reciclare. 5

II. 2.1. Valorificarea tescovinei 7

II. 2.2. Valorificarea drojdiei de vin 7

II. 2.3. Valorificarea dioxidului de carbon 8

II. 2.4. Valorificarea vinurilor calitativ alterate în obținerea oțetului 8

II. 2.5. Obținerea uleiului din semințele de struguri 9

Tema Proiectului:

Minimizarea deșeurilor și valorificarea subproduselor în producția de vin alb spumant

I. Introducere.

I. 1. Produsul,

I.1. Vinul spumant a fost inventat de Don Perignon, călugăr benedictin la sfârșitul secolului al VIII-lea. Prototipul vinurilor spumante îl constituie vinul Champagne, care a fost obținut la sfârșitul secolului al XVII-lea, în regiunea Champagne (Franța). În țara noastră prepararea vinului tip Champagne a început la sfârșitul secolului al XIX-lea. [2 ]

Prin vin spumant se înțelege băutura obținută din vin printr-o a doua fermentare în vase ermetic închise ( sticle sau rezervoare) și care la temperatura de 20°C dezvoltă în sticle o presiune de minimum 3,5 atmosfere. [1]

Vinurile spumante sunt vinuri sub presiune (1-5 bar) datorită conținutului ridicat de CO2 (2-10 g/L) care determină proprietățile de spumare și perlare, un gust proaspăt, înțepător și buchet fin, reductiv, caracteristic. [2]

După originea dioxidului de carbon în vin, tehnologia de obținere și originea geografică, vinurile spumante se clasifică astfel:

Șampania. Este un vin spumant, obținut prin a doua fermentare numai în zona viticolă Champagne, din soiurile Pinot noir, Pinot Meunier și Chardonnay, vinificate după o tehnologie specială. Prima șampanie a fost obținută în Franța în secolul al XVII-lea. Metoda de preparare a căpătat denumirea de metoda „Champanoise”. Ciclul de fabricare este de minimum 12 luni. [1]

Vinuri spumante obținute după metoda Champanoise. Sunt vinuri spumante care se obțin în afara regiunii Champagne după aceeași tehnologie. Ciclul de fabricare este de minimum 9 luni. [1]

Vinuri spumante obținute prin fermentația secundară în rezervoare. Aceste vinuri nu egalează, sub aspectul calității, pe cele obținute prin metoda de șampanizare la sticle. Metoda prezintă însă avantajul că este mult mai rapidă și permite obținerea unor vinuri la un cost mult mai scăzut. Pentru prepararea lor se folosesc rezervoare din oțel inoxidabil, cu o capacitatea de 5000l, rezistenete la o presiune de peste 6 kg/cm² prevăzute cu diverse accesorii. În ultimul timp, metoda a căpătat o largă extindere și cunoaște numeroase procedee, care se pot grupa în procedee periodice și procedee în flux continuu. [1]

În primul caz, se folosește un singur recipient, care servește concomitent și ca rezervor de fermentare și pentru încălzire și pentru răcire. Licoarea necesară pentru tiraj și expediție se adaugă la tiraj o singură dată. În schimb, la procedeele în flux continuu se folosec două sau trei grupuri de rezervoare cuplate, completate cu instalațiile pentru levuri selecționate și pentru dozarea licorii. Întregul proces de preparare al șampaniei în flux este automatizat. [1]

I. 2. Tehnologia preparării vinurilor spumante la sticle

În tehnologia de preparare a vinului spumant la sticle se disting două etape și anume: obținerea vinului de bază sau a materiei prime și producerea vinului spumant propriu-zis. În țara noastră se utilizează pentru vinurile spumante soiurile Riesling italian, Fetească albă, Galbenă de Odobești etc. Cultivate în podgoriile : Târnave, Arad, Panciu, Odobești etc. Pentru vinul spumant roz se folosesc soiurile Babească, Piont noir, vinificate în roșu cu ușoară macerare.

Calitatea vinului spumant este determinată în primul rând de calitatea vinului de bază.

I.3. Principalele caracteristici ale materiei prime

Vinul de bază producerea acestuia este reglementatã prin normele interne. Se urmãrete ca temperatura vinului cupaj, în momentul folosirii la tiraj, sã fie egalã sau cât mai apropiatã de temperatura spațiului în care va avea loc fermentarea în butelii. În acest timp, vinului cupaj îi sunt determinate pe lângã proprietãțile fizico-chimice și organoleptice și alte caracteristici cum sunt:

-aciditatea reală, numitã pH sau aciditate actualã numitã aciditate tonicã exprimã concentrația în ioni de hidrogen din vin, influențeazã gustul și însușirile organoleptice, vinurile cupaj folosite au valori ale pH-lui cuprinse între 3,1-3,5;

-conținutul în alcool înainte de tiraj este de minim 9,7% vol. alcool. Dacã depãșește 11% vol. alcool, existã marele pericol ca sã nu se desãvârșeascã fermentarea zahãrului adãugat vinului de tiraj și a presiunii dorite în butelie;

-aciditatea totalã a vinului este de 4,5g acid sulfuric/l, iar aciditatea volatilã este de 8g acid sulfuric/l, aceasta dacã depãșește cu 0,5g acid sulfuric/l inhibã activitatea drojdiilor și scade calitatea vinului spumant;

-conținutul în zahãr rezidual din vinurile folosite la tiraj trebuie sã fie de maxim 4 g/l;

-conținutul total în dioxid de sulf este maxim 125mg dioxid de sulf/l, iar conținutul în dioxid de sulf liber este de maxim 25mg dioxid de sulf/l;

-conținutul în metale grele, în special de fier, trebuie sã fie mic, sã nu depãșeascã 4-5mg/l;

-condiții microbiologice: vinul trebuie sã fie sãnãtos, lipsit de microorganisme, se admit celule de Saccharomyces elipsoideus și unele bacterii lactice;

II. 1. Schema procesului tehnologic.

II. 2. Produse secundare. Posibilități de valorificare, reciclare.

Valorificarea complexă a subproduselor vinicole este determinate de ponderea mare a acestora și a substanțelor, principiilor active pe care le conțin, utile diferitelor industrii:

– Alcoolul etilic obținut prin distilarea tescovinei și a drojdiilor după rafinare este utilizat în industria vinului sau în alte industrii;

– Acidul tartric și tartrații au o lungă utilizare în numeroase ramuri industriale: chimică, farmaceutică, radiotehnică, alimentară, textilă, poligrafică..etc;

– Uleiul de semințe se poate utiliza în industria chimică, iar cel rafinat în industria alimentară, fiind recunoscute calitățile nutriționale datorită conținutului de acizi grași esențiali;

– Enotaninul extras din semințe își găsește utilizare în industria vinului la corjirea compoziției și condiționarea vinului;

– Encolorantul alimentar are o largă utilizare în industria alimentară la colorarea produselor alimentare acide;

– Șroturile rezultate la extracția uleiului și taninului, ca și pielițele epuizate, sunt folosite la obținerea furajelor pentru animale.

Se estimează că din biomasa celulelor de drojdii pot fi obținute o serie de produse cu ovaloare nutrițională ridicată, ca: aminoacizi în stare pură, concentrate de drojdii, preparate enzimatice și vitamine etc.

Un alt aspect al valorificării subporduselor îl constituie importanța acestei acțiuni cu rezultate în depoluarea mediului și determinarea implicațiilor de poluare a mediului în condițiile neprelucrării lor, apreciindu-se la scară mondială sarcina poluantă evaluată la echivalentul unei populații de 3 – 4 milioane de locuitori.

Valoarea ridicată a acestor produse și nevoile actuale de a fi introduse în circuitul economic au impus cercetări ample în toate șările cu producție vinicolă, cercetări care s-au soldat, cu studii și tehnologii de valorificare în condiții tehnico-ecologice avantajoase.

Din industria vinului rezultă o serie de subproduse vinicole, redate în tabelul 1, din care:

– Ciorchinii, care se separă înainte de presare;

– Tescovina rezultată la presarea strugurilor și la presarea boșținei fermentate (în cazul vinurilor roșii)

– Drojdiile care se depun la partea inferioară, la fundul vasului, după fermentarea vinului

– Sedimentele care se formează după alcoolizarea mustului

– Tirighia care se depune pe pereții vaselor în timpul fermentării mustului și depozitării vinului

– Borhotul care rezultă de la distilarea vinului în coniac

Tabelul 1

II. 2,1. Valorificarea tescovinei

Tescovina reprezintă subprodusul rezultat de la presarea strugurilor și a mustuielii dulci sau fermentate; în compoziție se găsesc: cirochini, pielțe, semințe și resturi de must sau vin neextrase la presare. Datorită componenților lor valoroși: glucide, alcool etilic, săruri tartrice și ulei de semințe, tescovina poate fi valorificată obținându-se furaje proteice, acid tartric, alcool etilic, ulei alimentar, ulei tehnic, tanin. Astfel din 100 kg tescovină se pot obține circa 3 litri alcool, 1.5 kg tanin, iar reziduul poate constitui un material valoros pentru furajarea animalelor.

Actualmente în țara noastră tescovina se valorifică în vederea recuperării alcoolului etilic și într-o proporție foarte redusă tartraților și uleiurilor de semințe de struguri.

Rachiul de tescovină este o băutură alcoolică obținută prin distilarea tescovinei după faza de fermentație.

II. 2.2. Valorificarea drojdiei de vin:

Drojdiile separate prin pitrocire conțin cantități importante de vin, care se extrag prin filtrare. Cantitatea de drojdie ce se obține din vinificație este funcție de calitatea strugurilor și modul de obținere a mustului prin presare. Astfel, în condiții normale, drojdia reprezintă între 5 – 8% și poate ajunge la 12 – 15% când se folosește procesul continuu de presare.

După uscare, drojdia are următoarea compoziție:

– Umiditate, max 12%

– pH min 4.0 – soluție cu 10% drojdie

– proteine max 25%

– cenușă max 14 %

Complexul enzimatic celular obținut prin majorarea celulelor de drojdie este constituit din 15 enzime cu acțiune catalitică în etapele reacției de oxido-reducere a glucidelor fermentescibile și în final formarea produsului principal, alcoolul etilic.

Enzimele cu acțiune intensivă sunt din grupa dehidrogenazelor: glicerat-dehidrogenază, aluve-dehidrogenază care au drept enzimă NAD* cu rol de transfer de hidrogen în reacțiile de catabolism.

Din drojdia de vin se pot obține: vin de drojdie, rachiu de drojdie, acid tartric, furaj proteic.

II. 2.3. Valorificarea dioxidului de carbon:

Dioxidul de carbon produs ce se degajă la fermentare, reprezină produsul secundar cel mai important, însă cu o recuperare sporadică sau experimentală. Pentru captarea dioxidului de carbon este necesar ca fermentarea vinului să se realizeze în rezervoare închise, de unde gazul să fie stocat în rezervoare de gas iar mai apoi să fie comprimat.

Dioxidul de carbon comprimat poate fi folosit în industria vinului pentru conservarea acestuia sub pernă de dioxid de carbon sau pentru fabricarea vinurilo spumante.

În timpul fermentației circa 45% din zahărul fermentat se transformă în dioxid de carbon.

Dificultățile mari legate de recuperare sunt legate de timpul relativ scurt al campaniei de vinificație, ceea ce ar necesita capacități mari de depozitare și prelucrare a dioxidului de carbon, care n-ar funcționa decât o lună pe an. Dat fiind importanța acestei substanțe la condiționarea, conservarea și îmbutelierea vinurilor în combinatele vinicole, se poate realiza o linie de recuperare a dioxidului de carbon asemănătoare cu cele existente la fabricile de bere și spirt.

În timpul fermentației, odată cu degajarea de dioxid de carbon se antrenează și vapori de alcool. Recuperarea alcoolului antrenat de dioxid de carbon se realizează prin spâlarea gazului cu apă în condensatoare peliculare sau coloane de adsorbție umplute cu materiale care oferă o mare suprafață de adsorbție. Aceste dispozitive se atașează la vasele de fermentare, asigurând și închiderea septică a vaselor. Alcoolul este recuperat sub formă de soluție slab alcoolică, de concentrație 58% vol. Alcool care urmează a fi distilată.

II. 2.4. Valorificarea vinurilor calitativ alterate în obținerea oțetului:

Oțetul este o soluție de acid acetic diluat în apă, cunoscut și ca oțet de fermentație, care se obține din lichide cu conținut de alcool, prin supunerea acestora la fermentația acetică.

Este cunoscut faptul că oțetul din vin este cel mai vechi folosit și cel mai apreciat, pentru fabricarea oțetulu din vin se pot întrebuința atât vinurile lbe cât și cele roșii.

Din cauza prețului de vânzare redus, la producerea oțetului nu se utilizează vinuri de calitate superioară și se valorifică vinurile alterate calitativ, dar nu toate vinurile alterate se pretează la fabricarea oțetului, sunt admise vinurile care au un început de oțetire sau care încep să se întindă, însă vinurile amare nu pot fi folosite deoarece gustul amar se poate transmite în oțet.

Conținutul în alcool nu trebuie să fie pre ridicat, cel mai bun oțet se obține din vinurile care au o concentrație de 8-9% alcool. Vinurile slab alcolice produc un oțet slab, greu de conservat.

Pentru obținerea oțetului vinurile trebuie să fie limpezi, filtrarea constituie una dintre operațiile cele mai importante ale fabricării oțetului. În caz contrar, bacteriile acetice acționează foarte greu, iar fermentul se dizolvă sub formă vâscoasă în interior fără să producă o acidifiere uniformă.

Calitatea oțetului din vin este reprezentată prin: 15-18 g/L extract; 5-8 g/L zaharuri; 12g/L acid tartric; 2-4 g/L săruri minerale; 0,8-1,2 g/L alcool etilic; 50-80 g/L acid acetic;

Concentrația totală reprezintă concentrația maxima de acid acetic care s-ar putea obține prin transformarea totală a alcoolului din mediu de reactive, calcul utilizat în practica industrială, are la bază următoarea corespondență (pentru 100 mL);

4,6 g etanol -> 5.8 mL etanol -> 5.9 mL acid acetic

II. 2.5. Obținerea uleiului din semințele de struguri:

Uleiul se poate extrage din semințe prin presare sau cu ajutorul cu ajutorul dizolvanților. Înainte de presare, semințele uscate se macină și se supun presării la prese hidraulice. Uleiul obținut are culoare galben deschisă.

Extracția uleiului prin presare este folosită în instalații artizanale, însă instalațiile industriale folosesc extracția cu solvenți utilizând următoarea tehnologie:

Înaintea extracției, semințele se mărunțesc în valțurile zdrobitoarelor, după care se supun extracției prin presare și solvenți. S-a constatat că gradul optim de mărunțire este de 0,5 – 1,5 mm. Dintre solvenții utilizați la extracția uleiurilor, benzina de extracție în amestec cu 40% acetonă s-a dovedit cel mai bun solvent pentru uleiul din semințele de struguri, care pe langă gradul de extracție avansat, este ușor de purificat și are sensibilitate scăzută la variația umidității din semințe.

Unul din factorii determinanți ai extracției este temperatura. Extracția uleiului se realizează la temperatura ambiantă sau la o ușoară încălzire, deoarece creșterea temperaturii la extracție conduce la impurificarea miscelelor cu substanțe nesaponificabile și creșterea vitezei de oxidare și policondensare a grăsimilor sub influența catalitică a ionilor metalelor grele.

Extracția polifenolilor este favorizată dacă temperatura este de 70-75 grade C, în cazul în care se utilizează ca solvent alcool etilic.

[3]

Bibliografie

[1] Cotea V., Pomohaci N., Gheorghiță M., Tratat de Oenologie, Ed. Didactică și pedagogică, București 1982;

[2] Dabija A., Biotehnologii în industria alimentară fermentativă, Ed. Ohm, Iași 2010;

[3] Coordonator: Matei Macoveanu, “Minimizarea scăzămintelor tehnologice în industria alimentară prin valorificarea subproduselor și deșeurilor” vol I, Seria. Managementul mediului în industria alimentară. 2005