Determinarea Apei din Brânză cu Mucegai Albastru. Tehnologia de Obținere a Brânzei Tip Rouquefort

Diverse

Determinarea Apei din Brânză cu Mucegai Albastru. Tehnologia de Obținere a Brânzei Tip Rouquefort

Byadmin ianuarie 1, 2024

Determinarea apei din brânză cu mucegai albastru. Tehnologia de obținere a brânzei tip Roquefort

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

REZUMAT

Determinarea apei din brânză de tip Rouquefort. Tehnologia de obținere a brânzei tip Rouquefort

Produsele din brânză sunt unele dintre cele mai consumate produse alimentare încă din cele mai vechi timpuri, cei mai mari producători fiind Uniunea Europeană (în special Germania, Franța și Italia) și Statele Unite ale Americii. Există foarte multe sorturi de brânză ce depind de sursa materiei prime (lapte de oaie, vacă, bivoliță, capră etc.), de modul de preparare și de conservare sau aromatizare. Principalii constituenți sunt proteinele, care variază în limite destul de largi (de la 11-14% pentru brânza feta la 25-27% pentru brânza de tip “Cheddar” – cașcaval și elvețiană), grăsimile, de obicei peste 20% și carbohidrații (1-6%). O componentă importantă a acestor produse este apa, care variază, de asemenea, în limite extrem de mari, de la peste 80% pentru produsele proaspete de tipul “cașului de vacă”, până sub 40% pentru cașcaval). De asemenea, produsele din această clasă prezintă un conținut însemnat de vitamine (A, B1, B2, B3, B5, B6, B9, B12, C, D, E și K) și minerale (Ca, Mg, Fe, P, K, Na, Zn, Cu, Mn sau Se) [2]. Prin urmare, conținutul de apă este un parametru important pentru calitatea și stabilitatea acestor produse, iar în acest studiu s-a efectuat determinarea acestui conținut de apă prin metoda chimică de titrare Karl Fischer.

În urma studiilor realizate pentru determinarea apei și a modului de legare a acesteia în produse alimentare din clasa brânzeturilor cu mucegai, utilizând metoda titrării volumetrice Karl Fischer se poate concluziona:

Conținutul de apă al brânzeturilor cu mucegai comercializate în supermarket-urile din zona de vest a României variază în limire relativ mici, fiind situat în intervalul 37-44.5%;

Multe dintre probele de brânză cu mucegai analizate prezintă o neomogenitate avansată, deviația standard apropiindu-se în unele cazuri de 10%;

Titrarea volumetrică bi-component Karl Fischer permite diferențierea între gradele de legare a apei în matricea alimentară formată în principal din proteine, grăsimi și carbohidrați, diferențele între vitezele de reacție a apei în titrarea KFT fiind de aproximativ cinci ori mai mică pentru “apa puternic legată”, în comparație cu “apa de suprafață” din produsele de tip brânzeturi cu mucegai.

ABSTRACT

CUPRINS

Parte introductivă 9

Definiția și clasificarea brânzeturilor 9

Istoricul brânzei Roquefort 11

Compoziție și reacții 12

Parte tehnologică 16

Introducere 16

Descrierea procesului tehnologic 18

Schema controlului tehnic de calitate pe faze și interfaze 21

Fluxul tehnologic de obținere a brânzei Roquefort 23

Fazele procesului tehnologic 24

Bilanț de materiale 24

Proprietățile organoleptice brânzei de tip Roquefort 26

Asocieri culinare 28

NTS-PSI 28

Apa: componentă tehnologică în industria alimentară 33

Parte de dimensionare:Dimensionarea mecanică și termică a unei vane cu pereți dubli 36

Dimensionarea mecanică 36

Dimensionarea termică 38

Parte experimentală 44

Introducere 44

Materiale și metode 44

Rezultate și discuții 46

Concluzii 55

Bibliografie 57

Anexe (bilanțul de materiale grafic, bilanțul termic, schema utilaj) 59

1.PARTE INTODUCTIVĂ

1.1. Definiția și clasificarea brânzeturilor

Brânzeturile sunt produse naturale sau proaspete, care se obþin prin eliminarea zerului din coagulul format în urma închegării laptelui integral, degresat sau parțial degresat, a smântânii, zarei sau a amestecurilor acestor produse [1-6].

Ele au constituit, alãturi de lapte, alimente principale în hrana diferitelor popoare, din cele mai vechi timpuri[1-6].

Se presupune cã prima brânză s-a obținut întâmplător laptele fiind ambalat în stomace, pentru transport la distanță. Sub acțiunea căldurii și a fermenților din mucoasa stomacului, laptele se coagula, cu eliminarea unei părți din zer și astfel a apărut brânza, a cărei producție s-a dezvoltat treptat [1-6].

La vechii greci și romani, brânza era un aliment obișnuit și mult apreciat, în special cea din lapte de oaie și capră, mai grasă cu gust picant. De la romani producția de brânzeturi a trecut la gali, unde s-a dezvoltat foarte repede, apoi s-a extins pe valea Ronului în Elveția și de aici în Germania. Roma este considerat locul de formare a mai multor varietății de brânzeturi care s-au extins treptat în numeroase țări europene (brânza Emmental ar fi în țara noastrã, producția de brânzeturi a existat de peste 10.000 ani în urmã, tracii și geto-dacii fiind crescători de animale renumiți. Mai întâi s-a produs brânza de oaie, apoi de vacã, sortimentele variind funcție de influența altor popoare. Cașcavalul de exemplu a început să se producã în timpul formării poporului român, tehnologia lui fiind identicã cu cea a brânzei Cacio-Cavallo care se preparã în Italia de astăzi, dar a cărei origine este foarte veche. În ce privește originea cuvântului "brânzã", aceasta este geto-dacă [1-6].

Clasificarea brânzeturilor se face după mai multe criterii, datorită marii diversități a acestora, ca urmare a progresului tehnic apărând noi tipuri de brânzeturi [1-6]:

A.După consistență și conținutul de umiditate (%):

Brânzeturi tari pentr rãzuit max. 17 %

Brânzeturi tari 17-55%

Brânzeturi semitari 62-68%

Brânzeturi moi 68-73%

Brânzeturi proaspete (nematurate) 73-82%

Brânzeturi tartinabile 73-82% [1-6]

B.După proprietățile senzoriale:

Brânzeturi tari de origine italiană (Parmezan, Provolone)

Brânzeturi tari de origine elvețiană (Emmental, Gruyere)

Brânzeturi tari de origine engleză (Cheddar, Cheshire)

Brânzeturi tari de origine olandeză (Edam, Gauda)

Brânzeturi de tip Tilsit, Romadour, Hartz

Brânzeturi cu mucegai la suprafață (Camember, Brie)

Brânzeturi cu mucegai în pastă (Roquefort, Gorgonþola, Homorod, Stilton)

Brânzeturi conservate în saramurã (Telemea, Fetta)

Brânzeturi din zer (Ricotta)

Brânzeturi prospete (nematurate) [1-6].

C. După formă:

Brânzeturi cilindrice

Brânzeturi paralelipipedice

Brânzeturi tronconice

Brânzeturi sferice

Brânzeturi porționate

Brânzeturi ambalate în cutii

Brânzeturi pătrate

Brânzeturi dreptunghiulare, etc [1-6].

D.Dupã perioada de maturare (durată minimă de maturare și de păstrare):

Conservare o săptămânã brânzeturi moi

Conservare o lună brânzeturi semitari și tari

Conservare un an brâzeturi tari și de răzuit

Brânzeturi pasteurizate și sterilizate (brânzeturi topite) [1-6].

E. Clasificare mixtă după diferite particularități:

Brânzeturi semitari din lapte de vacă

Brânzeturi moi din lapte de oaie

Brânzeturi opărite, semitari

Brânzeturi afumate, etc.[1-6]

1.2. Istoricul brânzei Roquefort

Roquefort este una dintre cele mai apreciate brânzeturi cu mucegai albastru din Franța, produsă din lapte de oaie din rasa Lacune, în zona Roquefort sur Soulzon – Corsica. În timpul rafinării, brânza e injectată cu penicillium roqueforti, un mucegai luat inițial direct din solul peșterilor locale, cultivat acum și în laboratoare [7].

Brânză cu mucegai albastru în interior. Origine: sudul Masivului Central (Aveyron, dar și Lozère și Tarn). Celebru sortiment cu renume internațional, Roquefort se produce în Aveyron, în sudul Masivului Central, exclusiv din lapte de oaie, crud și integral!. [8]

Brânză cu mucegai albastru Roquefort a beneficiat de prima denumire de origine din Franța (AO) încă din 1925. Conține cel puțin 52% materie grasă și se prezintă într-un ambalaj de folie de aluminiu pe care apare denumirea „Roquefort”, însoțită de sigla „AOC” (denumire de origine controlată” și eticheta „Brebis Rouge” (atestând alimentația oilor) [8].

Se distinge printr-un miez cremos și bine închegat, un gust fin și pronunțat și un parfum special, cu un iz ușor de mucegai. Maturarea se face cu cea mai mare grijă, în celebrele pivnițe de Roquefort. Brânza Roquefort trebuie întotdeauna bine izolată, fie în ambalajul de origine, fie într-o folie de aluminiu, pentru a se evita uscarea și a se păstra caracterul cremos. Dacă nu aveți o pivniță umedă și răcoroasă, păstrați-l în partea de jos a frigiderului. Ca și un vin bun, bucata de Roquefort va trebui scoasă din frigider și ținută la temperatura camerei cu cel puțin o oră înainte de degustare [8].

Brânza cu mucegai albastru Roquefort se folosește și la numeroase preparate culinare: aperitive, salate, sufleuri, foietaje etc. O altă particularitate, se potrivește de minune cu vinuri licoroase, cum sunt Sauternes, Jurançon sau cu vinuri dulci naturale ca Maury, Rivesaltes sau Porto [8].

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

Cunoscută încă din timpurile romanilor și preferată a lui Carol cel Mare, brânza Roquefort este rezultatul expunerii laptelui de oaie unui mucegai numit Penicillium Roqueforti, lăsat la învechit minimum trei luni în peșterile calcaroase din munții Combalou, din apropierea satului Roquefort, situat în sud-vestul Franței [8].

1.3. Compoziție și reacții

Progresele înregistrate în cunoașterea naturii și concentrației acestor substanțe au permis, în majoritatea țărilor europene, elaborarea unei formule și producerea unei arome sintetice, cât mai apropiată de originalul cu ambalaj personalizat și denumire protejată. În România, brânza Roquefort este produsă sub denumirea de brânză Bucegi care dezvoltă un gust și o aromă specifică originalului [8].

Numite și Blue veined cheese sau brânzeturi blue, datorită dezvoltării mucegaiului Penicillium roqueforti în spațiile din pasta brânzei, aceste brânzeturi au denumiri regionale. Chiar dacă nu este “regina brânzeturilor”, cum mulți o proclamă, Roquefort este una dintre cele mai vechi și mai cunoscute din lume [ 8].

Peșterile calcaroase din munții Combalou reprezintă singurul loc unde se învechește adevărata brânză Roquefort. Aceasta are o textură cremoasă, consistentă și un gust picant, iute, oarecum sărat. Interiorul este alb, cu vinișoare albastre, iar coaja este de un alb pur. Este prezentată în cilindrii scurți și groși, îmbrăcați în staniol. Brânza Roquefort originală este recunoscută prin eticheta specifică, pe care este desenată o oaie roșie [8].

Denumirea “Roquefort”este protejată de lege împotriva imitațiilor. Brânza Roquefort are statut de denumire de origine (PDO) fiind fabricată în Franța din lapte de oaie crud. Studiile întreprinse au evidențiat faptul că, în afara culturilor de bacterii lactice și de Penicillium roqueforti, microflora brânzei Roquefort fabricată din lapte de oaie crud conține drojdii, lactobacili, micrococi, stafilococi, bacterii coliforme [8].

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

Lactococii sunt întotdeauna dominanți în brânză, însă drojdiile și speciile de Leuconostoc sunt, de asemenea, prezente încă de la începutul maturării. Lactobacilii, îndeosebi Lactobacillus casei și Lactobacillus plantarum ajung la un număr maxim înaintea sărării. Numărul stafilococilor se reduce drastic în primele 48 de ore, iar cel al bacteriilor coliforme scade constant, în prima lună de maturare. După sărare, microflora de suprafață conține, în principal, drojdii și micrococi.

Este recunoscut rolul major al Penicillium roqueforti în procesul maturării, dar în brânza convențională obținută din lapte crud, microflora secundară are, de asemenea, o importanță esențială pentru formarea caracteristicilor senzoriale. Brânzeturile Blue se pot fabrica însă, așa cum se întâmplă în multe țări europene (inclusiv România), prin procedee neconvenționale, cu coagulator [1-6, 8].

Roquefortina din Penicillium roqueforti

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

Proteoliza este foarte intensă în brânzeturile cu mucegai intern: peste 50% din N-total este solubil este solubil în brânza Roquefort maturată și aproximativ 65% în Danish Blue. În ultimul so cel al bacteriilor coliforme scade constant, în prima lună de maturare. După sărare, microflora de suprafață conține, în principal, drojdii și micrococi.

Este recunoscut rolul major al Penicillium roqueforti în procesul maturării, dar în brânza convențională obținută din lapte crud, microflora secundară are, de asemenea, o importanță esențială pentru formarea caracteristicilor senzoriale. Brânzeturile Blue se pot fabrica însă, așa cum se întâmplă în multe țări europene (inclusiv România), prin procedee neconvenționale, cu coagulator [1-6, 8].

Roquefortina din Penicillium roqueforti

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

Proteoliza este foarte intensă în brânzeturile cu mucegai intern: peste 50% din N-total este solubil este solubil în brânza Roquefort maturată și aproximativ 65% în Danish Blue. În ultimul sortiment, 10% din N-total este reprezentat de aminoacizi liberi. Contribuția Penicillium roqueforti la proteoliză este importantă, determinând ca după 40 de zile de maturare N-solubil la pH 4,6 și N-solubil în acid fosfotungstic să reprezinte 50%, 30% și respectiv 10% din N-total al brânzei Roquefort [1-6, 8].

Ca și în cazul proteolizei, lipoliza din acest tip de brânzeturi este mult mai dezvoltată decât în alte brânzeturi. În brânzeturile cu mucegai în pastă s-au determinat 65-100 meq/100 g grăsime acizi liberi, reprezentând 18-25% din totalul acizilor grași. S-a arătat că Penicillium roqueforti două lipaze: una cu pH optim de activitate în domeniul acid, alta în zona alcalină [1-6, 8].

Este unanim acceptat că gustul și aroma specifică a brânzeturilor cu mucegai în pastă sunt determinate de prezența metilcetonelor. Cele mai abundente sunt 2-heptanona și 2-nonanona, însă în proporții mai reduse, dar cu o contribuție la aromă, sunt 2-propanona, 2-pentanona, 2-undecanona și 2-tridecanona [1-6, 8].

O serie de factori (temperatura, pH-ul, starea fiziologică a mucegaiului, raportul între concentrația acizilor grași și SU din spori) influențează formarea metilcetonelor. Fracțiunea volatilă din brânzeturi conține, în afara metilcetonelor, numeroase alte substanțe. Alcoolii secundari (2-pentanol, 2-heptanol, 2-nonanol) se formează prin reducerea metil cetonelor. Alți alcooli, esteri, aldehide, lactone au fost în brânzeturile cu mucegai intern [1-8].

2. PARTE TEHNOLOGICĂ

2.1. Introducere

Laptele de oaie pentru brânza Roquefort se normalizează la 30% grăsime. Închegarea se face la 28-29 grade Celsius timp de 90-120 minute. Coagulul se mărunțește apoi în particule de mărimea nucilor, se elimină o parte din zer, iar coagulul mărunțit (cu zerul rămas) este scos din cazan cu ajutorul unei găleți, introducându-se într-o vană de scurgere, prevăzută în interior cu un grătar și căptușită cu o sedilă [10].

Coagulul se amestecă 15-20 minute, pentru a mai elimina o parte din zer și apoi se așează în forme. În patru straturi. Pentru fiecare strat de coagul se presară spori de mucegai, sub formă de praf, în afară de ultimul strat. Formele de brânză crudă se întorc la intervale de 5-10 sau 20-30 min, iar apoi din oră în oră, durata totală de întoarcere a formelor fiind 6-8 ore [10].

http://www.cheesemaking.com/learn/how-to/wood-aging-boards.html

A doua zi brânzeturile sunt scoase din forme și se procedează la sărarea lor (sărare uscată sau în saramură). Sărarea uscată durează 5 zile, iar în saramură de 22% concentrație, numai 24 de ore. Temperatura localului unde are loc sărarea trebuie să fie de maximum 10 grade Celsius, temperatură pe care trebuie să o aibă și saramura [10].

http://www.cheesemaking.com/learn/how-to/wood-aging-boards.html

Pentru a putea permite accesul aerului necesar dezvoltării mucegaiului în interiorul bucăților de brânză, după sărare, acestea sunt înțepate cu ajutorul unei mașini speciale de perforat. Pentru maturare, brânzeturile sunt transportate în spații unde temperatura este de 5-7 grade Celsius și umiditatea relativă a aerului de 90-95%, umiditate la care mucegaiul se dezvoltă foarte bine [10].

http://www.cheesemaking.com/learn/how-to/wood-aging-boards.html

În camerele de maturare, bucățile de brânză sunt așezate pe muchii, pe scânduri, în formă de jgheab. Pe suprafața brânzei apare un mucilagiu, care trebuie îndepărtat cu un cuțit. După 3-5 săptămâni de la fabricare, bucățile de brânză se asamblează în foiță metalică, continuându-se fermentarea sub această formă. Durata de maturare este de 6-12 săptămâni. Brânzeturile maturate se depozitează la rece, la temperatură scăzută, de 0-2 grade, și umiditate relativă de 85-90% [10].

http://www.cheesemaking.com/learn/how-to/wood-aging-boards.html

2.2. Descrierea procesului tehnologic [1-6, 11, 20-22, 24-28]

a.Recepționarea calitativă a laptelui destinat fabricării brânzeturilor. Brânzeturile (îndeosebi cele superioare) se fabrică din lapte de calitate corespunzătoare. Laptele recepționat se sortează și se apreciază:

după însușiri organoleptice, gust, miros, culoare, consistență; laptele acid, sărat, cu gust și miros de nutreț, filant, nu este propriu pentru fabricarea brânzeturilor;

după indici fizico – chimici (densitate, aciditate, conținut de grăsime, capacitatea de coagulare sub acțiunea cheagului) [1-6, 11, 24-28].

Pentru brânzeturi (cu excepția celor fabricate din lapte de oaie sau a brânzei proaspete de vaci), laptele cu o aciditate de peste 210T și sub 160T, laptele care coagulează anormal cu cheagul, nu poate fi folosit. Laptele care conține bacterii butirice, bacterii de putrefacție sau bacterii coliforme poate provoca defecte de natură bacteriană în produse [1-6, 11, 24-28].

b.Pregătirea laptelui pentru închegare cuprinde: normalizarea conținutului de grăsime din lapte, pasteurizarea și răcirea, umplerea în recipientele de preparare, adăugarea culturilor de fermenți selecționați, a reactivilor auxiliari, încălzirea laptelui până la temperatura de închegare, determinarea necesarului de cheag sau pepsină [1-6, 11, 20-22].

Normalizarea laptelui se face prin smântânirea unei părți din lapte ce va fi închegat și amestecarea cu lapte integral, până la procentul de grăsime dorit. Controlul de calitate va urmări ca, după normalizare, procentul de grăsime din lapte să fie cel indicat de procesul tehnologic [1-6, 11, 20-22].

Pasteurizarea laptelui pentru prepararea brânzeturilor se face îndeosebi la temperaturi mai joase (630C, timp de 30 min.) sau la 750C urmată de răcirea imediată a laptelui la temperatura de închegare. Pasteurizarea reduce însușirile de coagulare a laptelui, a căror restabilire se face prin adăugarea la 100 l lapte a unei cantități de 20 – 30 ml soluție de clorură de calciu 40%, preparată la temperatura de 85 – 900C [1-6, 11, 20-22].

Adăugarea maielei din culturi pure de bacterii se face similar celor de la prepararea untului. Maielele conțin microorganisme specifice fiecărui sort de brânzeturi, iar temperatura variază în funcție de microorganism. Pentru brânza olanda, de pildă, temperatura este de 300C, în timp ce pentru unele microorganisme termofile, temperatura poate depăși 500C. Aciditatea maielei – mamă, înainte de însămânțare, va fi de 75 – 800T, iar a maielei de producție de 50 – 900Tși nu mai mare de 1100T. Coagulul trebuie să fie neted, compact, cu gust plăcut, acrișor. Proporția de adăugare este de 0,2 – 1%. Maiaua se adaugă înainte de adăugarea cheagului [1-6, 11, 24-28].

Controlul maielei constă în determinarea acidității, a purității bacteriene, a calității coagului și a însușirilor organoleptice [1-6, 11].

La adăugarea reactivilor (clorura de calciu, fosfați, coloranți, salpetru, etc.), se va urmări respectarea dozelor prescrise de normele tehnologice [1-6, 11].

Maturarea laptelui înainte de închegare constă în creșterea numărului de bacterii lactice (până la 10 – 10×106 celule pe 1 ml lapte), ceea ce determină unele modificări în starea fizico – chimică a laptelui.Astfel, acidul lactic format prin procese fermentative modifică sărurile coloidale ale acidului fosforic, ceea ce determină, după coagularea cu cheag, o consistență mai densă a coagului [1-6, 11, 20-22, 24-28].

Gradul de maturare al laptelui se stabilește după aciditatea sa. Pentru brânzeturile moi, brânzeturile cu mucegai, etc., acidul lactic favorizează nu numai consistența coagului, ci și însăți dezvoltarea microflorei necesare în prelucrarea brânzeturilor [1-6, 11].

Sunt unele brânzeturi la care maturarea laptelui se obține numai prin adăugarea maielei în lapte, înainte de închegare [1-6, 11].

c.Închegarea. La închegare se urmărește:

temperatura, care se stabilește în funcție de sortul de brânză, de anotimp, de calitatea laptelui, etc.;

cantitatea de cheag necesară coagulării laptelui la o anumită temperatură, care se determină în funcție de tăria cheagului și de gradul de maturație al laptelui [1-6, 11].

d.Maturarea brânzeturilor cuprinde ansamblul de procese fizico – chimice și îndeosebi biochimice care fac ca brânzeturile să capete gustul, consistența, culoarea și densitatea corespunzătoare. Fazele succesive ale maturării brânzeturilor sunt: fermentația lactică, formarea desenului și descompunerea mai mult sau mai puțin accentuată a proteinelor [1-6, 11].

Maturarea începe în cazan sau în vana de preparare, iar faza fermentării lactice se desfășoară rapid în timpul pregătirii pentru închegare și a coagulării laptelui. Din momentul producerii coagului toate operațiile au drep scop aducerea coagului într-o masă compactă, asigurându-se totodată condiții favorabile pentru dezvoltarea bacteriilor lactice [1-6, 11].

Creșterea acidității favorizează expulzarea zerului din coagul sau din bobul de coagul rezultat în urma mărunțirii. De asemenea, încălzirea a doua, pe lângă că duce la eliminarea zerului, favorizează dezvoltarea unor bacterii lactice mezofile sau termofile[1-6, 11].

În timpul presării, procesele microbiologice continuă, scăzând ca intensitate în timpul sărării, dar continuându-se în pivnițele de maturare[1-6, 11].

Gustul brânzeturilor este determinat de descompunerea substanțelor proteice, a lactozei și de acumularea în pasta brânzei a unor substanțe volatile sau aromatice (esteri, acizi grași, acid lactic și propionic, acid acetic, etc.) [1-6, 11].

Consistența brânzeturilor, desenul, sunt consecința proceselor de fermentare – de hidratare a proteinelor și de saturare cu gaze[1-6, 11].

Îngrijirea brânzeturilor în timpul maturării constă în spălarea acestora (pentru brânzeturile tari, cu coajă) și în întinderea mucilagiilor la brânzeturile moi, cu mâzgă la suprafată. După încheierea maturării, brânzeturile cu pastă tare se parafinează [1-6, 11].

2.3 Schema controlului tehnic de calitate pe faze și interfaze la prepararea brânzeturilor

Controlul laptelui [1-6, 11-16, 24-28]:

determinarea impurităților;

determinarea procentului de grăsime;

determinarea acidității;

determinarea însușirilor de coagulare;

determinarea proteinelor din lapte.

Normalizarea laptelui [1-6, 11-16]:

determinarea conținutului de grăsime;

determinarea raportului grăsime/proteină.

Pasteurizarea laptelui [1-6, 11-16]:

verificarea temperaturii și duratei de pasteurizare.

Pregătirea pentru închegare [1-6, 11-16]:

adăugarea reactivilor, verificarea respectării dozei și a calității reactivilor;

adăugarea maieleor din culturi pure de fermenți selecționați;

compoziția microbiană (control microscopic);

activitatea maielei;

Caracteristici fizico – organoleptici ale maielei;

adăugarea cheagului;

determinarea necesarului de cheag.

Închegarea [1-6, 11-16]:

temperatura și durata;

determinarea monentului optim de coagulare;

aciditatea coagului.

Prelucrarea coagului [1-6, 11-16]:

mărunțirea; respectarea dimensiunilor de mărunțire, conform procesului tehnologic;

încălzirea a doua; temperatura și durata de încălzire.

Presarea [1-6, 11-16]:

forța de presare (verificare);

timpul de presare.

Sărarea [1-6, 11-16]:

calitatea sării utilizate;

concetrația de clorură de sodiu a saramurii;

aciditatea saramurii;

durata de sărare.

Fermentarea [1-6, 11-16]:

temperatura de fermentare;

umiditatea în camerele de fermentare;

durata de fermentare;

comportarea brânzeturilor în timpul fermentării;

gradul de maturare (raportul procentual de azot solubil/azot total);

aciditatea;

caracteristicile organoleptice;

îngrijirea brânzeturilor în timpul maturării.

2.4. Fluxul tehnologic de obținere a brânzei Roquefort

2.5. Fazele procesului tehnologic

2.6. Bilantul de materiale

Filtrarea laptelui (99%)

Pasteurizare-Răcire (99%)

Coagulare-Prelucrare cheag – Insămânțare cu spori Penicillium Roqueforti

Scurgere

Presare

Formare

Sărare (95%)

Ințepare

Maturare (în pivnițele de Roquefort)

Ambalare în foițe de aluminiu

S-au obținut 145 de bucăți de brânză de Roquefort a câte 2 kg fiecare

2.7. Proprietățile organoleptice brânzei de tip Roquefort

Brânza Roquefort are coajă de culoare gălbuie, iar în interior, este străbătută de firișoare de culoare albastru – verzui. Are grad mediu de cremozitate, iar aroma este complexă, pregnantă, înțepătoare, cu iz afumat și final sărat [12].

Pe ambalajul brânzei Roquefort apar două embleme care atestă originalitatea ei: cea a localității unde se produce și o oaie roșie. Roquefort are denumire de origine controlată DOC și niciun alt fel de brânză asemănător nu are voie să se numească așa, celelalte brânzeturi albastre fiind denumite Bleu (Bleu d'Auvergne, Bleu de Cuasses, Bleu de Laqueuille etc.) [12].

Aroma și gustul brânzeturilor se formează și definitivează în timpul maturării și este rezultatul numeroaselor transformări ce au loc în brânzã și datorită sporilor de Penicillium Roqueforti [12].

Proteinele, insipide, constituie împreună cu grăsimea, suportul pentru mulți compuși de aromã. Compușii de degradare ai proteinelor, în special aminele și amoniacul influențeazã aroma lor, chiar și hidrogenul sulfurat, în proporții foarte reduse [12].

Produșii de degradare al lactozei: acidul lactic (în cantitate micã imprimă gust acrișor ), acizi volatili (acetic, propionic, butiric), cetonele (diacetil), esterii, unele săruri de Ca
(propionatul de Ca, dă brânzei Roquefort gust dulce împreună cu prolina – component important de aromă) dau gust și miros accentuat brânzeturilor [12].

Substanțele rezultate din degradarea grăsimii, au contribuție mare la formarea aromei, prin acizii butiric, caproic, caprilic sau caprinic, prin metilcetone. Gustul amar al brânzeturilor este dat de prezența peptidelor amare în concentrații importante (ele sunt prezente în toate brânzeturile), ca urmare a activității enzimelor coagulante utilizate în doze excesive [12].

2.8. Asocieri culinare

Se recomandă scoaterea ei din frigider cu aprox. 30 de minute și până la o oră, înainte de a o consuma pentru că, la temperatura camerei își accentuează aroma. Poate fi consumată cu biscuiți, pâine, nuci, smochine sau pară; de asemenea, se folosește în dressing-uri pentru salate, amestecată cu iaurt sau smântână, precum și în tarte. Para este fructul care i se potrivește cel mai bine; de exemplu, merge foarte bine lângă pară fiartă în vin roșu sau cu pere gratin. De asemenea, midiile cu sos de Roquefort, smântână și piper sunt foarte populare în Franța. Se mai folosește și în preparate cu somon și mușchi de vită [7].

https://www.google.ro/search?q=branza+roquefort+wikipedia+ro&biw=1821&bih=868&source=lnms&tbm=isch&sa=X&ei=P5COVZaBHcr0ULuKkqAF&sqi=2&ved=0CAYQ_AUoAQ&dpr=0.75#imgrc=iHpmYXn-2glM7M%3A

Vinuri. Pentru că gustul brânzei Roquefort este foarte puternic, nici cele mai corpolente vinuri de Bordeaux nu o pot echilibra, astfel că cele mai bune asocieri sunt cu vinuri care au caracteristici total opuse gustului înțepător al acestui sortiment de brânză. Așadar, vinuri albe dulci, licoroase de Sauternes, Monbazillac sau Bonnezeaux și anumite vinuri roșii precum Porto Bleu de Gex sau Banyuls merg cel mai bine cu Roquefort. O combinație excelentă pentru o degustare sau pentru a încheia masa, este alături de smochine și vin Sauternes – trio ce reunește excelent savoarea fructului copt, cremozitatea brânzei și aromele complexe ale vinul dulce [7].

2.9. Norme igienico-sanitare, de tehnica securității muncii și de prevenire și stingere a incendiilor

Norme igienico-sanitare. Alimentația deține un rol important în complexul de factori de care depinde starea de sănătate a populației. Orice aliment poate să constituie sursa de îmbolnăvire, prezența germenilor patogeni depinzând în mare măsură de igiena procesului tehnologic, a utilajelor și spațiilor de lucru, precum și de igiena personală a muncitorilor [17,18, 34].

In cazul produselor din lapte, respectarea măsurilor igienico-sanitare este și mai strictă decât a oricăror produse alimentare, întrucât înainte de a fi consumate ele nu mai sunt supuse la operații de pregătire care sa înlăture bacteriile eventual conținute de acestea [17,18, 34]

Igiena procesului tehnologic, a utilajelor și a spațiilor de lucru. În procesul de fabricație trebuie să se respecte cu srictețe condițiile igienico-sanitare la fiecare faza tehnologica, până la livrarea produselor [17,18, 34].

Materiile prime sș auxiliare utilizate trebuie să corespundă prescripțiilor sanitare prevăzute de normativele în vigoare, pentru care, la primire, concomitent cu verificarea calității se face și controlul stării de igiena, insistându-se asupra prezenței impurităților sau a mirosurilor provenite de la eventualele tratări prealabile cu insecto-fungicide sau germicide [17,18].

Pregătirea materiilor prime și auxiliare în vederea fabricației se va efectua, de regulă, în încăperi separate, cu respectarea următoarelor reguli igienico-sanitare:

Recipientele vor fi curătate la exterior pentru îndepărtarea impurităților înainte de golire și laptele va fi strecurat [17,18];

Operațiile tehnologice care se desfășoară in sălile de fabricație propriu-zise se vor efectua cu respectarea următoarelor condiții igienico-sanitare:

eliminarea depunerilor de praf rezultate din procesul tehnologic, prin folosirea instalațiilor de aspirație montate la punctele de formare a prafului;

prevenirea alterării produselor, prin aplicarea măsurilor tehnice și tehnologice corespunzătoare;

eliminarea permanenta a deșeurilor neigienice rezultate în procesul de fabricație pentru a nu se forma focare de infecție și infestare datorită stagnării lor;

colectarea rebuturilor recuperabile, trierea acestora în vederea valorificării și depozitarea lor în condiții igienice, funcție de destinație[17,18].

Întreținerea igienică a utilajelor și a spațiilor de lucru, necesită grijă permanentă din partea lucrătorilor direct productivi. La sfârșitul fiecărui schimb și la întreruperea lucrului, se efectuează următoarele operații:

îndepărtarea reziduurilor și deșeurilor de pe utilajele și instalațiile care nu comportă oprirea fabricației;

curățirea utilajelor fixe, în măsura în care permit acest lucru, prin periere, ștergere cu cârpe ude sau prin operații specifice indicate în cărțile tehnice;

curățirea și spălarea cuvelor, cărucioarelor și a altor utilaje transportabile și demontabile, în spațiile destinate igienizării;

curățirea pardoselilor în jurul locurilor de muncă și a spațiilor de depozitare. [17,18]

Săptămânal, se va efectua obligatoriu, în toate unitățile de producție, prin întreruperea lucrului, curățenie generala, constând în:

spălarea pereților faianțați folosind apă caldă la 45-500C cu 1-1,5% sodă calcinată sau 1-2% detergenți anionici, după care se face clătirea cu jeturi de apă și ștergerea cu cârpe;

curățirea instalațiilor de strecurare, transport interfazic și depozitarea temporara a laptelui, prin desfacere și stergerea în vederea eliminării posibilităților de infestare;

curățirea utilajelor și ustensilelor din lemn care vin în contact cu brânza prin răzuirea și opărirea cu o soluție de sodă calcinata 1-1,5%, iar în caz că se constată semne de mucegăire prin rașchetarea și tratarea cu o soluție de sodă calcinată 2% la temperatura de 50-600C;

spălarea și schimbarea echipamentului de protecție sanitară a semifabricatelor;

spălarea formelor și tăvilor pentru coacerea produselor, cu soluție de sodă calcinată 1- 1,5% la temperatura de 45-500C și tratarea prin ardere în cuptor. [17,18]

Pentru menținerea la nivel corespunzător a stării de igienă din spațiile de lucru, în sălile de fabricație și depozitare sunt interzise: fumatul, consumarea de alimente, păstrarea obiectelor sau îmbrăcămintei personale, a inventarului și uneltelor care nu au legătură cu procesul tehnologic, precum și accesul animalelor.

Ambalajele și mijloacele specializate pentru transportul produselor trebuie întreținute în cea mai bună stare de igienă. În această privință, normele prevăd următoarele:

este interzisă utilizarea ambalajelor în stare murdară sau deteriorată

autodubele se vor curăța în interior (rafturi, grătare, podea, pereți) după fiecare transport, și se vor spăla, în cazul în care sunt murdare, cu apă fierbinte și apă rece [17,18].

Igiena personală a muncitorilor. Personalul din unitățile de producție are îndatorirea de a se supune unor reguli de ordin sanitar strict obligatoriu, cu scopul asigurării condițiilor de igienă în fabricarea produselor alimentare și de a evita răspândirea bolilor molipsitoare și îndeosebi a toxiinfectiilor alimentare. În acest scop, personalul angajat trebuie să aibă avizul medical favorabil și să se prezinte la examenele medicale și de laborator periodice, stabilite de instrucțiunile sanitare. [17,18]

Personalul din unitățile de panificație și produse făinoase care manipulează, prepară, ambalează sau vine în contact cu utilajele tehnologice este obligat să respecte următoarele măsuri de igienă sanitară a produselor :

depunerea la intrarea în producție a hainelor de stradă, la vestiarele special amenajate în acest scop și îmbrăcarea echipamentului de protecție sanitară a alimentelor

trecerea prin baie sau dușuri, sau cel puțin spălarea mâinilor cu apă și săpun, urmată de dezinfecția cu apă clorinată 0,1%

tăierea unghiilor scurt și strângerea părului sub bonetă[17,18]

Echipamentul sanitar de protecție ar fi purtat în exclusivitate la locurile de muncă, fiind strict interzisă utilizarea lui în afara acestora. Spălarea echipamentului se face numai în locurile stabilite anume pentru această operație. [17,18]

Măsuri de tehnica securității muncii. Pentru ca oamenii să își desfășoare din plin activitatea și să-și pună în scopul producției întreaga lor capacitate de lucru trebuie să aibă condiții corespunzătoare, astfel încât să fie evitate, prevenite accidentele și îmbolnăvirile profesionale. În vederea asigurării unor astfel de condiții s-au stabilit norme specifice procesului tehnologic, respectiv fiecărui loc de muncă. Aceste norme sunt în concordanță cu acțiunea globală de perfecționare a tehnologiilor și introducerea progresului tehnic în industria alimentară.[1-6, 14-21, 34]

La depozitarea și pregătirea materiilor, normele prevăd următoarele:

cărucioarele trebuie să funcționeze ușor, fără zgomot și să nu necesite eforturi mari din partea muncitorilor, pentru care roțile vor fi prevăzute cu rulmenți și bandaje de cauciuc

instalația pneumatică pentru lapte va avea tubulatura legată la centura de împământare, pentru scurgerea electricității statice. Pornirea și oprirea instalației se execută numai de personal de specialitate , după ce s-a reglat instalația. [1-6, 14-21, 34]

instalațiile pentru dizolvarea sării și formarea cheagului vor fi scoase de sub tensiune atunci când necesită a fi curățate și desfundate, iar în jurul lor pardoseala se va păstra în permanență curată și uscată. [1-6, 14-21, 34]

La prepararea și prelucrarea brânzei se prevăd următoarele măsuri:

malaxoarele cu funcționare discontinuă vor fi utilizate numai cu apărătoare împotriva accidentelor pusă și după ce cuva s-a cuplat corect la sistemul de antrenare [1-6, 14-21]

La depozitarea și livrarea produselor sunt stabilite următoarele norme specifice:

așezarea produselor în ambalaje de transport se va face astfel încât să nu depășească marginile acestora, iar stivuirea lor va asigura stabilitatea lor, atât în stare de repaus cât și în timpul manipulărilor [1-6, 14-21].

ambalarea mecanizată a produselor se va face astfel încât să se evite blocarea spațiului din jurul mașinilor cu ambalaje, produse ori alte obiecte. Muncitorii vor purta halate încheiate complet, iar mânecile strânse cu elastic sau nasturi și se vor evita apropierile de organele în mișcare ale mașinii care nu pot fi protejate de apărători. [1-6, 14-21]

cărucioarele pentru manipularea manetelor sau a lăzilor cu produse vor fi complete, cu dispozitivul de blocare în stare de funcționare și vor fi încărcate numai cât permite platforma acestora [[1-6, 14-21].

locurile de livrare a produselor vor fi prevăzute fie cu uși glisante fie cu uși pivotante, ambele tipuri prevăzute cu sisteme de blocare acționate numai din interiorul depozitului. [1-6, 14-21, 34]

Norme de prevenire și stingere a incendiilor. Pe lângă normele de igienă și tehnica securității muncii, prin care se asigură condițiile necesare bunei desfășurări a activității de producție, în unitățile de fabricație sunt obligatorii normele de prevenire și stingere a incendiilor, prin aplicarea cărora se evită implicațiile – uneori destul de grave – umane și materiale. Aceste norme prevăd în principal următoarele:

toate clădirile de producție vor fi prevăzute cu hidranți de incendiu, interiori și exteriori, având în dotare materialele și mijloacele de prevenire și stingere a incendiilor, conform normativelor în vigoare;

curtea întreprinderii va fi nivelată și împărțită corespunzător, pentru a se asigura un acces ușor la clădiri și interveni rapid în caz de incendiu, la mijloacele de prevenire și stingere;

se interzice fumatul sau introducerea de țigări, brichete, materiale sau produse care ar putea provoca incendii sau explozii;

se interzice folosirea surselor de încălzire necorespunzatoare sau improvizate

personalul muncitor folosit la prevenirea și stingerea incendiilor trebuie să cunoască și să aplice întocmai normele, să întrețină în stare perfectă de funcționare toate mijloacele de stingere și să nu le folosească în alt scop. [1-6, 14-21, 34]

2.10. Apa: componentă tehnologică în industria alimentară

Apa folosită în industria laptelui, a produselor lactate și a brânzeturilor în scopuri tehnologice, igienice și sanitare [1, 14-21].

În producerea brânzeturilor se permite numai folosirea apei curate, inodoră și incoloră, cu duritate maximă 15o germane și cât mai pură din punct de vedere microbiologic. Astfel apa nu trebuie să conțină bacterii feruginoase, sulfo – oxidante, sulfo – reducătoare sau produse ale activității acestora, care se depun pe pereții utilajelor și pot trece în produse producând deprecierea acestora [1, 14-21].

Apele reziduale provenite din procesele tehnologice de prelucrare a laptelui conțin cantități importante de proteine, lipide și lactoză. Datorită acestor componente, simpla deversare, fără o prealabilă purificare, ar contribui la poluarea mediului înconjurător [1, 14-21].

Apele reziduale din întreprinderile de prelucrare a laptelui sunt formate din ape reziduale industriale, poluante; ape reziduale menajere provenite de la grupurile sanitare și ape reziduale convențional curate (de răcire, încălzire și de condensare), nepoluate [1, 14-21].

În anumite situații, zerul obținut la fabricarea brânzeturilor este evacuat cu apele reziduale. Deoarece acesta reprezintă un factor important de poluare, se recomandă utilizarea lui în hrana animalelor sau valorificarea pe alte căi [1, 14-21].

Celelalte componente ale apelor reziduale industriale din întreprinderile de prelucrare a laptelui sunt aproape exclusiv ape de spălare și curățire a aparatelor, recipientelor și a sălilor de fabricație [1, 14-21].

Din punct de vedere igienic, o atenție deosebită se va acorda apelor de spălare a sălii de primire a laptelui materie primă și a bidoanelor, cât și sedimentul de la bactofugare, deoarece acesta prezintă riscul de a conține microorganisme patogene [1, 14-21].

Din punct de vedere biochimic, apele reziduale de la întreprinderile de prelucrare a laptelui ocupă o poziție deosebită, deoarece pot trece foarte repede în stadiul de fermentație acidă datorită conținutului lor în lactoză. În acest proces, lactoza poate fi transformată în acid lactic, acid butiric, acid propionic și gaze (dioxid de carbon, hidrogen). Astfel apele reziduale devin acide, iar scăderea pH -ului sub 3 duce la precipitarea proteinelor. Temperatura de 28-35oC a apelor reziduale accelerează procesele fermentative [1, 14-21].

Volumul apelor reziduale industriale, de la întreprinderile de prelucrare a laptelui, este dependent de tipul de produs lactat ce urmează a fi prelucrat, de capacitatea de prelucrare, de gradul de reutilizare a apei, etc [1, 14-21].

Compoziția medie a apelor reziduale rezultate de la o întreprindere de prelucrare a laptelui este prezentată în tabelul de mai jos [1, 14-21].

Compoziția medie a apelor reziduale rezultate de la o întreprindere de prelucrare a laptelui [1]

Indicatorii medii ai poluării pe categorii de întreprinderi de industrializare a laptelui sunt prezentați în tabelul de mai jos [1].

Indicatorii medii ai poluării pe categorii de întreprinderi de industrializare a laptelui [1]

Prima etapă în epurarea apelor reziduale este separarea grăsimilor (trecerea prin separatoare), urmată apoi de o tratare cu coagulanți și dezinfectanți. Apele reziduale acide (cu conținut de acid lactic) se neutralizează cu var până la pH = 7,6-7,8 [1].

Epurarea biologică se poate realiza în mod natural (irigații) sau dirijat, în biofiltre sau bazine de aerare cu nămol acid, în care apele reziduale se introduc după o prealabilă diluare cu ape de răcire, dacă acestea nu sunt refolosite [1].

Cap . 3. PARTE DE DIMENSIONARE

DIMENSIONAREA MECANICĂ ȘI TERMICĂ A UNEI VANE CU PEREȚI DUBLI

3.1. Dimensionarea mecanică [23]

La pregătirea laptelui pentru coagulare se folosește o vană cu pereți dubli în care agentul de încălzire este apa caldă.

Volumul de lapte care se prelucrează într-o zi se împarte la 2, deci vom folosi 2 vane cu pereți dubli.

unde: m – masa de lapte [Kg];

ρ – densitatea laptelui [Kg/m3] la 15 ºC ( ρ = 1029,2 Kg/m3).

m3 lapte care intră într-o vană

Calculul volumului vasului

β – grad de umplere; β = 0,6.

Calculul razei și înălțimii vasului

r – raza sferei părții superioare;

h – înălțimea părții cilindrice, h = 1,5 r;

Calculul înălțimii până la care se ridică lichidul în vas

unde: h1 – înălțimea la care se ridică lichidul (m)

h1 =0,440 m

Calculul înălțimii maxime la care se ridică mantaua în porțiunea cilindrică

Mantaua de răcire se ridică în porțiunea cilindrică cu maxim 7 cm sub nivelul lichidului.

h2 = h1 – 0,07

unde: h2 – înălțimea la care se ridică mantaua pe porțiunea cilindrică [m].

h2 = 0,440 – 0,07

h2 =0,37 m

Aria cilindrică teoretică a vasului

unde: r – raza vasului (m).

3.2. Dimensionarea termică [23]

Bilanțul termic la operației de încălzire este:

Qpr = Qced = Qtr

Unde: Qpr – căldura primită [J];

Qced – căldura cedată [J];

Qtr – căldura transmisă [J].

Calculul cantității de căldură

Qpr = m1 c1 (t1 – t2)

unde: m1 – debitul de lapte [kg/s];

m2 – cantitatea de lapte [kg];

c1 – căldura specifică a laptelui [J/kg K];

t1 – temperatura de intrare a laptelui [ºC];

t2 – temperatura de ieșire a laptelui [ºC];

t1 = 6 ºC; t2 = 34 ºC; c1 = 3935,6 J/kg K;

m = 5671,984 kg;

Qpr = Qced = Qtr = 10799,2 J

Calculul debitului de agent termic

Qced =ma ca (t2 – t1)

t1 = 30 ºC

t2 = 50 ºC

unde: ma – debitul agentului de încălzire [kg/s];

ca – căldura specifică a apei la 42,5 ºC, ca = 4,18 · 103 J/kg K.

Calculul coeficientului total de transfer de căldură

unde: Qtr – căldura transmisă [J].

tmed – diferența medie a temperaturii;

K – coeficientul total de transmitere a căldurii;

A – suprafața de transfer termic [m2].

unde: α2 – coeficient parțial de transfer de căldură de la lapte la peretele vanei, [W/m2 K];

δ – grosimea peretelui, [m];

rd – constantă;

α1 – coeficient parțial de transfer de la apă la peretele vanei, [W/m2 K].

Calculul temperaturi medii

unde: t1 = 50 ºC – 6 ºC = 44 ºC

t2 = 35 ºC – 34 ºC = 1 ºC

;

tmed = 11,363 ºC

Calcule de dimensionare termică pentru lapte

unde: C – constantă, C = 0,36;

Re – criteriul lui Reynolds;

Pr – criteriul lui Prandle, Pr = 14,4;

ηlapte – vâscozitatea laptelui la 16 ºC, ηlapte= 18,04 10-4 Pa s;

ηperete – vâscozitatea dinamică a laptelui la perete ηperete = 0,13 10-4 Pa s.

unde: w – viteza laptelui [m/s], w = 0,6 m/s;

– densitatea laptelui la 16 ºC;

d – diametrul vanei [m]; d = D/2.

Conform STAS 5454/76 se ia D = 600 ÷ 1800 mm.

D = 1500 mm;

d = 0,75 m.

Nu = 23222,07

unde: D – diametrul interior al vanei D = 1,5 m;

λ – conductivitate termică, λ = 0,495 W/m2 K.

Caracteristicile fizico – chimice ale apei încălzite

unde: C – constantă, C = 0,36;

Re – criteriul lui Reynolds;

Pr – criteriul lui Prandle, Pr = 4,31;

ηapă – vâscozitatea apei la 35 ºC, ηapă= 650 ·10-6 Pa s;

ηperete – vâscozitatea dinamică a apei la perete ηperete = 730,5 ·10-6 Pa s.

unde: Wa – viteza apei [m/s], w = 2 m/s;

– densitatea apei la 35 ºC, = 991 kg/m3;

def – diametrul efectiv [m]; d = D/2.

unde: A – aria efectivă [m2];

P – perimetrul [m].

A = Amanta – A vas

Amanta = 2π r2

rmanta = rvas + 0,1

unde: A – aria efectivă [m2];

rmanta = 0,696 + 0,1 = 0,796 m

Amanta = 2 · 3,14 · 0,7962 = 3,979 m2

Avas = 2 · π · r2 = 2 · 3,14 · 0,6962 = 3,042 m2

A = 3,979 – 3,042 = 0,937 m2

P = 2 π rmanta = 2 · 3,14 · 0,796 = 4,998 m

; Nu = 8746,236

unde: λ – conductivitatea termică a apei, λ = 63,4 · 10-2 W/m2 K;

def – diametrul efectiv [m].

Calculul coeficientului total de transfer termic

unde: rd = 1/2500 [m2· K/W];

δ = 3 mm

; K = 813.008

Calculul suprafeței de transfer termic

A= 1,168 m2; 1,219 m

d = 1,219 m = 1219 mm – diametrul nominal al recipientului

Calculul racordului

Debitul volumic al laptelui:

; V1 = Sr · wcurgere

Unde: Sr – secțiunea racordului;

wcurgere – viteza de curgerea laptelui prin racord, wcurgere = 0,8 m/s;

dr – diametrul racordului [m].

; Sr = 0,118 · 10-3 m2,

; d = 1,22 cm.

Cap. 4. PARTEA EXPERIMENTALĂ

Analiza apei din diverse sortimente de brânzeturi comercializate pe piața vestică a României prin titrare Karl Fischer

4.1. Introducere

Produsele din brânză sunt unele dintre cele mai consumate produse alimentare încă din cele mai vechi timpuri, cei mai mari producători fiind Uniunea Europeană (în special Germania, Franța și Italia) și Statele Unite ale Americii. Există foarte multe sorturi de brânză ce depind de sursa materiei prime (lapte de oaie, vacă, bivoliță, capră etc.), de modul de preparare și de conservare sau aromatizare. Principalii constituenți sunt proteinele, care variază în limite destul de largi (de la 11-14% pentru brânza feta la 25-27% pentru brânza de tip “Cheddar” – cașcaval și elvețiană), grăsimile, de obicei peste 20% și carbohidrații (1-6%). O componentă importantă a acestor produse este apa, care variază, de asemenea, în limite extrem de mari, de la peste 80% pentru produsele proaspete de tipul “cașului de vacă”, până sub 40% pentru cașcaval) [29]. De asemenea, produsele din această clasă prezintă un conținut însemnat de vitamine (A, B1, B2, B3, B5, B6, B9, B12, C, D, E și K) și minerale (Ca, Mg, Fe, P, K, Na, Zn, Cu, Mn sau Se) [2]. Prin urmare, conținutul de apă este un parametru important pentru calitatea și stabilitatea acestor produse, iar în acest studiu s-a efectuat determinarea acestui conținut de apă prin metoda chimică de titrare Karl Fischer [30-33].

4.2. Materiale și metodă

4.2.1. Materiale

Probele de brânză au fost achiziționate de pe piața timișoreană în primăvara anului 2015. S-au selectat următoarele produse: brânză Roquefort – Germania (cod “RG”), brânză cu mucegai albastru “Viking” (cod “A-VK”), brânză “Castello Danish Blue” cu 50% grăsime (cod “C-DB”), brânză “Dorblu Classic”, 50% grăsime (cod “D-CL”) și brânză Roquefort – România (cod “RR”). Titrarea apei prin metoda volumetrică bi-component Karl Fischer a necesitat o soluție de iod în metanol (componentul 1, Hydranal® – Titrant 5 cu o concentrație corespunzătoare titrării a 5 mg H2O/mL; Fluka Analytical). Titrul componentului 1 a fost 4.91 mg H2O/mL, care a fost determinat cu ajutorul soluției “Water standard 1%-Hydranal” – 10.00 mg H2O/g soluție metanolică; Fluka Analytical), respectiv o soluție metanolică de SO2 și imidazol (componentul 2 – Hydranal®-Solvent, Fluka Analytical).

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

Titrarea Karl Fischer (KFT) a probelor de brânză studiate s-a realizat cu ajutorul unui titrator Karl Fischer Titrando 701, prevăzut cu un sistem de dozare Metrohm 10-mL și conectat la un sistem de amestecare Ti Stand 703 (Metrohm, Herissau, Elveția) (figura 4.1). S-au utilizat următoarele condiții de analiză:

Intensitatea curentului electric la electrod – 50 µA;

Valoarea tensiunii de finalizare a titrării (“EP”) – 250 mV;

Criteriul de stop – panta curbei de titrare (“drift”)

Valoare pantei de titrare (a “drift-ului”) – 20 µL/min;

Timp de extracție: 300 s.

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

4.2.3. Analiza statistică

Analiza statistică a datelor de determinare a conținutului de apă prin metoda KFT, respectiv a cineticii de reacție (vitezelor de reacție KFT) pentru probele de brânză s-a realizat prin metoda clasică ANOVA. S-au realizat în 3-4 determinări multiplicat pentru fiecare probă, iar rezultatele s-au exprimat ca medie a acestor valori, cu indicarea a deviației standard corespunzătoare.

4.3. Rezultate și discuții

4.3.1. Determinarea conținutului de apă din probele de brânză

Conținutul de apă din produsele alimentare din clasa brânzeturilor este relativ ridicat, însă există o serie de observații care se pot face în legătură cu posibilitatea unei determinări corecte și selective:

În funcție de sortimentul de brânză, există o concentrație mai mare sau mai mică de compuși volatili (în special aromatizanți rezultați pentru produsele fermentate, cu adaos de mucegai) pe lângă apa ca atare;

La analiza umidității prin metode termice clasice se determină atât conținutul de apă, câț și conținutul tuturor celorlalți compuși volatili;

În condiții de temperatură mai ridicată (utilizată în metodele standard de uscare) există un risc crescut de degradare a unor constituenți ai probelor de brânză, cum ar fi proteinele sau grăsimile, care pot suferi procese de oxidare avansată în condițiile analizei, cu generarea, în plus, a unor compuși volatili de degradare ce conduc la erori ale determinării.

Dintre cele mai utilizate metode de determinare a apei sau umidității din produsele alimentare cele mai cunoscute sunt:

Uscarea la temperatură ridicată (etuvă)

Uscare cu ajutorul undelor infraroșii, a microundelor etc.

Distilarea

Metode chimice care utilizează carbura sau hidrura de calciu

Titrarea Karl Fischer

Evaporarea cuplată cu titrarea Karl Fischer

Densitometrie

Polarimetrie

Refractometrie

Spectroscopie RMN, NIR etc.

Metodele directe ce presupun o reacție chimică selectivă cu moleculele de apă, cum este titrarea Karl Fischer, sunt foarte utile, rapide și de precizie și acuratețe ridicate în cazul probelor de tipul brânzeturilor.

Titrarea probelor de brânză a indicat o variație logaritmică a consumului de titrant (soluție de iod) în timp, cu o tendință de orizontalizare spre finalul timpului de extracție a apei considerat (~300 s) (figurile 4.2-4.6). În prima porțiune a curbei are loc o variație mai rapidă până la ~90 s, după care variația devine tot mai mică, ceea ce sugerează o finalizare a difuziei moleculelor de apă după aproximativ 5 minute de analiză. În acest ultim domeniu, variația scade de obicei sub valoarea de “drift” stabilită inițial (20 μL/min), ceea ce reprezeintă o valoare foarte mică și este datorată în special neetanșeității instalației KFT și gradului de uscare (regenerare) a sitelor moleculare (3-4 Å, Merck & Co., Inc.) utilizate pentru protejarea sistemului de analiză împotriva pătrunderii aerului umed din exterior (prin urmare și umiditatea aerului din laboratorul în care se efectuează analiza este foarte importantă pentru precizia și acuratețea determinării).

Figura 4.2. Curbele de titrare din analiza Karl Fischer pentru probele de brânză Roquefort – Germania (cod “RG”)

Figura 4.3. Curbele de titrare din analiza Karl Fischer pentru probele de brânză cu mucegai albastru “Viking”

(cod “A-VK”)

Figura 4.4. Curbele de titrare din analiza Karl Fischer pentru probele de brânză “Castello Danish Blue”

(cod “C-DB”)

Figura 4.5. Curbele de titrare din analiza Karl Fischer pentru probele de brânză “Dorblu Classic” (cod “D-CL”)

Figura 4.6. Curbele de titrare din analiza Karl Fischer pentru probele de brânză Roquefort – România (cod “RR”)

În tabelul 4.1 sunt prezentate atât valorile obținute în urma analizei KFT pentru probele de brânză multiplicat, cât și valorile medii ale conținutului de apă, împreună cu deviațiile standard corespunzătoare. Conținutul de apă a fost în intervalul 37-44%, cu acuratețe variabilă în funcție de proba analizată. Cel mai dificil de analizat a fost proba cu mucegai albastru “Viking”, cel mai probabil datorită neomogenității avansate a acestui tip de brânză (conținut de apă de 41.95 ± 9.70%). În toate celelalte cazuri, deviațiile standard nu au depășit 2.2 (un RSD < 6%). Cel mai mic conținut de apă a fost determinat în probele de brânză Roquefort – Germania (36.98 ± 2.19%) în timp ce conținutul cel mai ridicat a fost obținut pentru proba “Castello Danish Blue”, cod “C-DB” (44.49 ± 2.10%).

Tabel 4.1. Rezultatele analizei KFT pentru probele de brânză

4.3.2. Cinetica reacției de titrare KF a apei din probele de brânză

Reacția Karl Fischer este o reacție selectivă pentru apă, fiind o reacție redox în care iodul molecular se reduce la iodură, iar sulful din starea de oxidare +4 se oxidează la sulf în starea de oxidare +6 în prezența unei baze organice, ceea ce permite monitorizarea potențiometrică a titrării. Ecuația reacției chimice este prezentată mai jos. Într-o primă etapă, dioxidul de sulf dizolvat în metanol, ce conține și imidazol ca bază organică, trece în metilsulfit de imidazoliu, iar acesta, în etapa a doua, de reacție efectivă cu iodul și apa din probe, se oxidează la metilsulfat de imidazoliu și iodură de imidazoliu.

Figura 4.7. Ecuația reacției KFT de titrare a apei

Din figurile 4.8-4.12 ce prezintă variația volumului de titrare a apei din probele de brânză în timp se poate observa că există o regiune pseudoliniară până la 90 s, care corespunde reacției rapide a moleculelor de apă situate la suprafața particulelor de probă alimentară, “apă de suprafață”, după care variația este din ce în ce mai mică și se datorează în special difuziei moleculelor de apă din interiorul particulelor de brânză, care sunt reținute mai puternic în matricea alimentară formată în special din proteine, grăsimi și carbohidrați (90-300 s, “apă puternic legată”). Analiza este finalizată când această variație a volumului de titrare în timp scade sub valoarea de “drift”, datorată în special neetanșeităților instalației KFT.

Prin cunoașterea volumului masei de reacție, a titrului soluției de iod și a variației volumului de titrare în timp se poate determina variația concentrației de iod în timp (viteza de consum), ceea ce reprezintă chiar viteza de reacție KFT. În plus, dacă se calculează această viteză medie de reacție pe intervalele de timp considerate se poate trage o concluzie în ceea ce privește prezența “apei de suprafață” și a “apei puternic legate” din probele de brânză cu mucegai (figurile 4.8-4.12).

Vitezele medii de reacție KFT corespunzătoare “apei de suprafață” din probele de brânză au avut valori în intervalul 0.15-0.28 mM/s (milimoli/L/s sau milimolar/s), în timp ce vitezele medii corespunzătoare “apei puternic legate (necovalent)” au fost situate în intervalul 0.023-0.056 mM/s (tabel 2.2). Cea mai mare valoare pentru v1 s-a obținut în cazul probei de brânză “C-DB” (“Castello Danish Blue”), în timp cea valoarile mai scăzute în cazul “apei de suprafață” au fost determinată pentru probele de brânză Roquefort (0.15 mM/s). Cel mai greu de extras a fost apa reținută în proba de brânză Roquefort – România (v2 = 0.023 mM/s), în timp ce apa a fost mai slab legată în proba “C-DB” (“Castello Danish Blue”), cu o valoare a vitezei v2 de 0.056 mM/s (tabel 4.2).

Figura 4.8. Evaluarea vitezelor de reacție medii pe două intervale de timp semnificative din curbele de titrare Karl Fischer pentru probele de brânză Roquefort – Germania (cod “RG”)

Figura 4.9. Evaluarea vitezelor de reacție medii pe două intervale de timp semnificative din curbele de titrare Karl Fischer pentru probele de brânză cu mucegai albastru “Viking” (cod “A-VK”)

Figura 4.10. Evaluarea vitezelor de reacție medii pe două intervale de timp semnificative din curbele de titrare Karl Fischer pentru probele de brânză “Castello Danish Blue” (cod “C-DB”)

Figura 4.11. Evaluarea vitezelor de reacție medii pe două intervale de timp semnificative din curbele de titrare Karl Fischer pentru probele de brânză “Dorblu Classic” (cod “D-CL”)

Figura 4.12. Evaluarea vitezelor de reacție medii pe două intervale de timp semnificative din curbele de titrare Karl Fischer pentru probele de brânză Roquefort – România (cod “RR”)

Tabel 4.2. Vitezele de reacție Karl Fischer (în mM/s; milimoli/L/s) din analiza apei pentru probele de brânză (pentru intervalele de timp: 10-90 s și 90-300 s)

4.4. Concluzii

În urma studiilor realizate pentru determinarea apei și a modului de legare a acesteia în produse alimentare din clasa brânzeturilor cu mucegai, utilizând metoda titrării volumetrice Karl Fischer se poate concluziona:

Conținutul de apă al brânzeturilor cu mucegai comercializate în supermarket-urile din zona de vest a României variază în limire relativ mici, fiind situat în intervalul 37-44.5%;

Multe dintre probele de brânză cu mucegai analizate prezintă o neomogenitate avansată, deviația standard apropiindu-se în unele cazuri de 10%;

Titrarea volumetrică bi-component Karl Fischer permite diferențierea între gradele de legare a apei în matricea alimentară formată în principal din proteine, grăsimi și carbohidrați, diferențele între vitezele de reacție a apei în titrarea KFT fiind de aproximativ cinci ori mai mică pentru “apa puternic legată”, în comparație cu “apa de suprafață” din produsele de tip brânzeturi cu mucegai.

Bibliografie

Banu, C. – Manualul inginerului de industrie alimentară, Editura Tehnică, București, 1998, vol. I și vol. II.

http://mihalache-mvm.blogspot.ro/2012/01/tehnologia-branzeturilor.html

Chintescu, G. – Îndrumător pentru tehnologia brânzeturilor, Editura Tehnică, București, 1980.

Chintescu, G. – Agendă pentru industria laptelui, Editura Tehnică, București, 1988.

Chintescu, G. – Cartea muncitorului din industria alimentară, Ediția a II-a, Editura tehnică, București, 1974.

Chintescu, G. și Scorțescu, G. – Tehnologia laptelui și a produselor lactate, vol. I, Editura Tehnică, București, 1980.

[http://www.citybest.ro/ro/wikigastro/ghidul-branzeturilor-nobile-asocieri-culinare-si-cu-vinul]

http://gastronomie.rfi.ro/roquefort-branza-mucegai-albastru-interior.html/cheese-roquefort

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

http://www.fabricadelapte.ro/tehnologia-de-fabricare-branzei-roquefort].

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

http://www.artisanalcheese.com/

Drugă, M. și Back Gh. – Controlul calității laptelui și produselor lactate, Editura Mirton, Timișoara, 1999.

Drugă, M. – Ghid practic de control al calității și depistarea falsurilor la produsele alimentare de origine animală, Editura Mirton, Timișoara, 2003.

Georgescu, Gh. – Laptele și produsele lactate, Editura Ceres, București, 2000.

Iliescu, Ghe., – Constante termofizice ale principalelor produse alimentare, Editura Tehnică, București, 1971.

Mănescu, S., ș.a. – Igiena, Editura Medica, București, 1996;

Moțoc, D.,- Microbiologia produselor alimentare, Editura Tehnică, București, 1964.

Oniță, N., Ivan, E., – Memorator pentru calcule în industria alimentară,U. Aurel Vlaicu, Arad, 1997.

Oancea, L. și Kathrein, I. – Condiționarea și valorificarea superioară a materiilor prime animale în scopuri alimentare. Tehnologii și instalații, Editura Ceres, București, 1989

Pambucol, Zoe., Milovan, Ghe., – Controlul sanitar veterinar al alimentelor, Lucrări practice, vol. I și II, Lito, Institutul Agronomic Timișoara, 1987;

Pătrașcu, C., Pătrașcu, Al., – Laptele aliment și materie primă, – Editura Tehnică, București, 1985

Pavlov, ș.a. – Procese și aparate în ingineria chimică, Editura Tehnică, București, 1981.

Popa, G., Stănescu, V., – Controlul sanitar-veterinar al alimentelor, Editura Didactică și Pedagogică, București 1974.

Rotaru, G., – Tehnologia produselor lactate, Galați, 1979.

Stoian, C. – Tehnologia laptelui și a produselor lactate, Editura Tehnică, București, 1970.

Zoltan, M. – Tehnologia laptelui și a produselor lactate, Editura Didactică și Pedagogică, București, 1963.

***- Colecția de standard

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

*** Cheese, https://en.wikipedia.org/?title=Cheese, Accesat: 12.05.2015.

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

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

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

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

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

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

ANEXE

Schimbător de căldură în plăci (pentru pasteurizarea laptelui) [35-36]

Procedee inovatoare de prelucrare a laptelui – bactofugatia [35-36]

Tehnologii noi de fabricare a branzei și de a spori calitatile acesteia

Linii complete pentru producerea brânzeturilor