Extracte Naturale din Plante

CUPRINS

PARTEA I. EXTRACTE NATURALE DIN PLANTE

CAP. 1. EVOLUȚII ÎN UTILIZAREA EXTRACTELOR NATURALE 1

Tendințe în utilizarea extractelor 1

Materii prime folosite la obținerea extractelor 4

Prelucrarea primară a materiei prime 6

Compoziția materiei prime vegetale 8

Arome naturale 12

Clasificarea aromatizanților 12

Domenii de utilizare a aromelor 15

Arome și condimente utilizate în industria alimentară și gastronomie 18

Utilizările aromatizanților în industria farmaceutică 20

Uleiurile eterice: definiții, exemple, compoziție 20

CAP. 2. TEHNOLOGII DE OBȚINERE A EXTRACTELOR NATURALE 27

2.1. Extracția – principii generale 27

2.1.1. Factorii care influențează procesul de extracție 28

2.1.2. Solvenți utilizați în extracție 30

2.2. Extracția solid – lichid 33

2.2.1. Mecanismul extracției solid – lichid 33

2.2.2. Transferul de masă în procesul de extracție 35

2.2.3. Factorii care influențează extracția solid – lichid 37

2.3. Echipamente de extracție 39

2.4. Tehnici de obținere a extractelor naturale 41

2.5. Principii de separare a compușilor din produsele naturale 46

2.5.1. Obținerea tincturilor 49

2.6. Procedee de obținere a extractelor vegetale 50

2.6.1. Antrenarea cu vapori de apă 51

2.6.2. Extracția cu grăsimi animale 57

2.6.3. Extracția cu solvenți organici 60

2.6.3.1. Obținerea concretelor 60

2.6.3.2. Obținerea rezinoidelor 65

2.6.4. Extracția cu fluide supercritice 66

2.6.4.1. Aplicații industriale ale CO2 supercritic 69

2.6.5. Adsorbția pe un material adsorbant 73

CAP.3. ULEIURI ETERICE-EXEMPLE 76

3.1. Mușețelul 76

3.2. Cătina albă 80

3.3. Lămâia 84

PARTEA II. METODE APLICATE ELEVILOR CU DEFICIENȚĂ

MINTALĂ

CAP. 4. OBIECTUL, SCOPUL PSIHOPEDAGOGIEI SPECIALE; METODE ȘI MIJLOACE DE INVESTIGAȚIE PSIHOPEDAGOGICĂ A PERSOANELOR CU CERINȚE SPECIALE 88

4.1. Conținutul și structura psihopedagogiei speciale. Statutul interdisciplinar, relațiile cu psihologia, pedagogia și alte științe 88

4.2. Problematica terminologiei în literatura de specialitate 91

4.3. Metode și mijloace de investigație psihopedagogică a persoanelor cu cerințe speciale 97

CAP.5. PRINCIPIILE DIDACTICII, METODELE ȘI MIJLOACELE DE ÎNVĂȚĂMÂNT ÎN EDUCAȚIA SPECIALĂ 104

5.1. Principiile didacticii 104

5.2. Metodele de învățământ 107

5.3. Metodele active-participative în activitatea educativă a copiilor cu cerințe speciale. Învățarea prin cooperare 118

5.4. Mijloacele de învățământ și materialele didactice 133

CAP.6. EVALUAREA ȘCOLARĂ 135

6.1. Etapele evaluării 135

6.2. Funcțiile evaluării 136

6.3. Metode de evaluare 136

6.3.1. Metode de evaluare tradiționale 137

6.3.2. Metode de evaluare complementare 139

CAP. 7. MODELE DE PROIECTE DIDACTICE 144

BIBLIOGRAFIE 154

CAP 1. EVOLUȚII ÎN UTILIZAREA EXTRACTELOR NATURALE

TENDINȚE ÎN UTILIZAREA EXTRACTELOR

Natura, marea farmacie verde la care omul a apelat încă din zorii existenței sale, și-a ținut mult timp tainele ferecate. Legat strâns de aceasta, depinzând de ea, omul a căutat și a învățat să folosească proprietățile multor plante în tratarea bolilor, izbutind să acumuleze în acest sens o anumită experiență transmisă de-a lungul mileniilor. Explicația științifică a efectelor constatate nu a putut însă veni decât mult mai târziu.

Natura, spune Goethe în una din excepționalele sale reflecții – „ne-a dat tabla de șah în afara căreia nu putem și nici nu vrem a acționa; ea ne-a încrustat piesele, a căror valoare, mișcare și putere devin treptat cunoscute”.

Încă de la sumerieni, în jurul anului 6000 î.e.n. au rămas date cu privire la folosirea plantelor medicinale. Babilonienii și asirienii au realizat în jurul anului 5000 î.e.n., un dicționar de plante medicinale și aromatice. Și strămoșii noștri aveau leacuri simple și benefice pentru unele boli. Încă din antichitate, sursele vegetale au fost considerate importante pentru tratarea multor afecțiuni, fapt confirmat de scriitorii timpurilor în operele lor. Astfel, Hippocrates ( 460- 377 î.e.n.) unul dintre cei mai renumiți medici ai timpului supranumit și „părintele medicinii”, a întrebuințat plantele din natură ca leacuri; în opera sa „Corpus Hipocraticum” a descris pe larg 236 de plante medicinale, prescriind în 62 cărți, sfaturi igienice și profilactice după principiul „natura trebuie ajutată în acțiunea tămăduitoare”.

La noi în țară, medicina populară a folosit numeroase preparate sub formă de extracte vegetale ca ceaiuri, fierturi, vinuri, oțeturi. Dintre acestea, unele au trecut în practica medicală, astfel că, în prima ediție a Farmacopeei Române erau înscrise 58 extracte vegetale. Herodot, denumit „părintele istoriei”, scria despre daci că sunt „buni cunoscători ai plantelor”. Din însemnările lui se desprinde ideea că populațiile traco-dacice aveau modalități deosebite de vindecare a bolnavilor cu ajutorul plantelor, astfel se pot aminti fumigațiile de cânepă cu efecte euforice și narcotizante. Ovidius ( 43 î.e.n.-17 e.n. ), în scrierile sale poetice a semnalat multe plante medicinale care creșteau în spațiul Carpato- Danubian și mai ales la Pontus Euxinus ( Marea Neagră ).

Materialul arheologic bogat descoperit în anul 1955 la Grădiștea Muncelului din județul Hunedoara, demonstrează existența unor metode străvechi de medicină naturistă cu ustensile adecvate, inclusiv vase de lut pentru balsamuri și unguente. În secolele XIV-XV, medicina populară s-a practicat în „bolnițele” aflate în Mănăstirile Tismana, Bistrița, Neamț, Prislop, unde s-au folosit plante medicinale ce au fost recoltate din flora spontană din jurul mănăstirilor sau cultivate în grădinile proprii. Nu numai călugării, dar și vracii satelor au folosit pentru fiecare boală plante cunoscute la acea vreme, ca: angelică pentru boli de inimă, rostopască pentru gălbinare, fierea pământului pentru friguri, alior pentru reumatism și pecingine, etc. [8,p.4]

Informațiile scrise privind măiestria vindecării, rămase de la toate vechile civilizații se referă la diferite forme farmaceutice obținute prin extracție din produsele vegetale sau animale și anume: macerate, infuzii, decocturi, oțeturi, vinuri, uleiuri și sucuri sub diferite denumiri. Astfel de informații au fost obținute din cărțile „Pentsao” compilate în China din ordinul împăratului Sheng- Nung. În templele din Egipt, la Memphis, Theba, Edfu, alături de locul unde se desfășura serviciul religios exista o încăpere deservită de preoți, specializați în prepararea uleiurilor volatile și a balsamurilor pentru îmbălsămări.

Rețetele scrise în papirusul Ebers ( 1500 î.e.n.) descoperit în ruinele Tebei, ca și altele cum sunt: papirusul medical de la Berlin din templul lui Imhotep de la Memphis ( 3000 î.e.n.), papirusul medical din Londra ( 1500 î.e.n.) etc., se bazează pe fierturi și sucuri din produse vegetale cultivate în grădinile din jurul templelor din Memphis, Heliopolis, Theba, etc. În acestea s-au identificat decocturi de ienupăr, spânz, usturoi și măduvă de acant; macerate de in, tărâțe de orez și de lemn de cedru; sucuri de mac și aloe; oțeturi și uleiuri; precum și infuziile de mentă, coriandru, pelin, lotus, gențiană, muștar, șofran, mărar, roșcov, măselariță, țelină și hrean. [8, p.5]

Trebuie menționat faptul că actul de jurisdicție care a pus bazele legale ale farmaciei în Europa datează din anul 1240 și se datorește împăratului Frederik al II-lea, iar primele farmacii au apărut în Italia și în partea sudică a Franței.

Inventarea alambicului, atribuită lui Geber, și mai ales folosirea alcoolului pentru extracția produselor vegetale datorată lui Raimundus Lulas ( sec. XVI), au dus la o răspândire mare a medicamentelor preparate prin extracție.

În farmacia Greciei antice, prepararea medicamentelor prin extracție era anevoioasă, deoarece soluția extractivă, fără a se separa de plantă, se concentra până la o consistență semisolidă. Aceste produse au rămas cunoscute timp îndelungat în practica farmaceutică ( exemplu: Electarium Mithridatus, cu 54 componente). În scrierile lui Dioscoride apare pentru prima dată denumirea de extracta.

La sfârșitul secolului al XVIII –lea, în Franța se dezvoltă studiul separării principiilor active din plante, ceea ce determină și dezvoltarea studiului pentru obținerea soluțiilor extractive. Percolarea a apărut la începutul secolului al XIX –lea ( 1815) și a fost introdusă în 1835 în Codex francez. Dintre cei care s-au preocupat de această tehnică, se remarcă E.R.Squibb, care a propus un model prin care se elimină lichidul datorită gravitației, menținându-se o presiune uniformă în aparat. Aceste tipuri de percolatoare au fost folosite în laboratoarele „Squibb and Sohn” până în secolul al XX-lea.

Se poate spune că plantele medicinale reprezintă surse inepuizabile de materii prime pentru prepararea medicamentelor sau izolarea industrială a principiilor active. Utilizarea plantelor medicinale sub formă de preparate extractive se face prin îndelungate cercetări și studii științifice care au demonstrat că plantele au o compoziție complexă ce nu poate fi reprodusă prin metode de laborator. În concluzie, natura pune la dispoziție „medicamente”ușor de preparat de o eficiență incontestabilă.

Extractele vegetale sunt substanțe sau amestecuri de substanțe care pot fi separate din diferite materii prime vegetale. După destinație, extractele vegetale se împart în:

extracte vegetale farmaceutice

extracte vegetale alimentare

extracte vegetale tehnice

Extractele vegetale farmaceutice sunt produse obținute prin concentrarea soluțiilor extractive până la concentrația sau consistența indicată de farmacopee. Ele rezultă din tratarea plantelor medicinale cu diferiți solvenți( apă, alcool etilic, etc) de diferite concentrații. Acțiunea acestor extracte depinde de structura substanței pure sau de conținutul în principii active.

Extractele vegetale alimentare sunt produse concentrate obținute prin extragerea unor principii utile din diferite fructe, legume, plante medicinale, plante aromatice care se folosesc în diferite domenii: industria băuturilor alcoolice (extract de malț, ghințură, fenicul, mentă,etc.) și răcoritoare( fructe), prepararea diferitelor produse dietetice ( lemnul dulce folosit ca edulcorant), industria berii, produselor de cofetărie ( extract de malț și extract pectic, untul de cacao), fabricarea uleiurilor ( floarea soarelui, măsline, porumb, struguri), fabricarea dulciurilor ( unt de cacao, bomboane cu aromă de mentă, eucalypt, lămăie, etc, jeleuri de fructe), industria cărnii și a mezelurilor ( chimen, anason, coriandru, piper, etc ), fabricarea muștarului ( semințele de muștar negru).

Extractele vegetale tehnice sunt produse obținute prin extracția cu apă a unor substanțe utile și evaporarea soluției până la o anumită concentrație, la consistența de gel sau pulbere. Din această categorie fac parte:

-extractul tanant obținut prin extracția cu apă a substanțelor tanante din scoarță, fructe, frunze sau rădăcinile unor plante( stejar, castan, molid, mesteacăn) și evaporarea soluției până la concentrația stabilită. Se folosește în industria pielăriei;

– extractul de porumb preparat prin tratarea porumbului cu o soluție apoasă de dioxid de sulf, separarea boabelor și concentrarea soluției până la un conținut de 45 – 60 % substanțe solide. Este utilizat în compoziția mediilor de cultură în biotehnologie. [ 14, p.475]

Cercetările din ultimul secol în domeniul chimiei organice au creat posibilitatea separării și cunoașterii structurii chimice a produselor naturale, și de asemenea obținerea pe cale sintetică a unora dintre ele. Dezvoltarea industriei chimice de sinteză a unor substanțe odorante și aromatizante, a avut influență asupra industriei produselor de parfumerie și a aromatizantelor alimentare , marcând începutul unei noi ere.

Metodele analitice moderne, cum ar fi cromatografia de gaz, cromatografia de lichide de înaltă performanță și spectrometria de masă, aplicate frecvent în ultimele decenii pentru elucidarea compoziției chimice a uleiurilor volatile și a celorlalte produse naturale cu rol odorant sau aromatizant, au pus în evidență structura complexă a acestora. Astăzi se știe că sute de substanțe pot concura la crearea parfumului florilor de trandafir sau a aromei fructelor de portocal. Multe dintre acestea sunt bine cunoscute din punct de vedere chimic, multe au rămas încă necunoscute.

1.2. MATERII PRIME FOLOSITE LA OBȚINEREA EXTRACTELOR

Materia primă vegetală (plantele medicinale și aromatice ) este acea parte a plantei sau planta întreagă, atât în stare proaspătă cât și uscată din care rezultă prin prelucrare, extractul natural folosit ca atare sau ca materie primă la obținerea a multor produse din industria cosmetică, alimentară, farmaceutică.

Plantele, considerate „adevărate uzine biochimice acționate de energia solară”, sintetizează o bogăție de compuși și anume: zaharide, proteine, lipide, vitamine, enzime, alcaloizi, taninuri, rezine, oleorezine, acizi organici, sunt surse majore pentru obținerea uleiurilor volatile, aromelor, parfumurilor, coloranților, pesticidelor, rășinilor, medicamentelor și a altor produse.

Acțiunea terapeutică a materialului vegetal se poate datora:

-unei singure substanțe, de obicei organică (principiu activ);

– unui grup de substanțe cu aceeași structură de bază, dar care se deosebesc prin natura radicalilor;

-unui complex fitochimic format dintr-un principiu dominant și principii cu efect sinergetic.

Cunoașterea substanțelor active conținute în plante este foarte importantă deoarece în funcție de aceasta se poate aprecia corect valoarea terapeutică și modul de extracție, astfel încât acțiunea lor să fie cât mai eficientă. De exemplu, sunătoarea conține hipericină care este folosită pentru scăderea acidității sucului gastric având efect sedativ și calmant al durerilor dar și antidepresiv. La fel și valeriana conține uleiuri volatile care au efect sedativ. [8, p.13]

„În funcție de principiul activ dorit, de la un material vegetal se poate folosi: partea aeriană sau planta întreagă; partea subterană ( rădăcină, rizom, tubercul, bulb); frunzele; mugurii; florile; fructele; semințele; scoarța de pe trunchi sau de pe rădăcină.” [8,p.14]

După caracteristicile morfologice, materia primă vegetală pentru obținerea extractelor naturale se împarte în următoarele grupe:

fructe suculente ( fructe de arbuști fructiferi, sâmburoase, semințoase, citrice);

fructe uscate ( monosperme, polisperme);

ierburi ( aromate, nearomate);

rădăcini ( aromate, nearomate);

flori;

coajă de lemn.

Dintre fructele de arbuști fructiferi se folosesc: căpșunile, zmeura, afinele, coacăzele negre, afinele, cătina albă, merișorul, murele, ienupărul. Sunt fructe bogate în zaharuri, taninuri, coloranți, acizi. Căpșunile și zmeura conțin o cantitate mică de uleiuri eterice.

Fructele sâmburoase folosite sunt: vișinele, cireșele, prunele, caisele, corcodușele, coarnele, mălinul. Pulpa acestor fructe conține acizi, taninuri, zaharuri, coloranți. În miezul sâmburelui se găsește amigdalina care este un glicozid aromatizant important.

Fructele semințoase: mere, pere, gutui, scoruș, sunt bogate în zahăr și sărace în substanțe colorante. Substanțele aromate se află numai în pielița fructelor. Gutuile conțin cantități mari de taninuri și substanțe aromate.

Citricele: portocale, mandarine, lămâi, grapefruite, sunt bogate în uleiuri eterice ce se găsesc în coajă.

Fructele uscate: anason, coriandru, migdal, chimen, piper, vanilie, sunt bogate în uleiuri eterice.

Grupa ierburilor este formată din plante ierboase și tufișuri de la care se folosesc frunzele, florile și mai rar tulpinile. Ierburile aromate cuprind: sulfina, isopul, măghiran, cimbrișor, cimbrul, tarhon, menta, pelin, sunătoarea, melisa care sunt bogate în uleiuri eterice și unele în taninuri, substanțe amare și colorante.

Grupa rădăcinoaselor este formată din plantele de la care se folosesc rădăcinile sau rizomii: angelica, valeriana, gențiana, stânjenelul, frangula.

Din grupa plantelor de la care se folosesc florile fac parte: salcâmul, teiul, trandafirul, liliacul, arnica de munte, cuișoarele, etc, ce au un conținut mare în uleiuri eterice.

De la unele plante se folosește coaja: scorțișoara, chinina. [ 19 ]

Acumularea principiilor active în plante este influențată de o serie de factori: lumina, umiditatea, căldura, solul, altitudinea, vârsta plantei, faza de vegetație, luna anului, iar pentru anumite plante chiar și orele diferite ale zilei. De exemplu, cantitatea de mentol în uleiul volatil de mentă se mărește în perioada de înflorire a plantei. [8]

Recoltarea materiei prime este importantă din necesitatea obținerii unor recolte cu un conținut cât mai ridicat în principii active. Recoltarea plantei se face în funcție de organul care se utilizează, de condițiile atmosferice și de dinamica diurnă a principiilor active.

1.2.1. Prelucrarea primară a materiei prime

Prelucrarea primară cuprinde întreg ansamblu de operații tehnice prin care se realizează trecerea produsului vegetal proaspăt într-o stare corespunzătoare pentru utilizarea acestuia în diferite ramuri ale industriei. Ea constă în eliminarea corpurilor străine, sortarea și tăierea plantei, stabilizare, fermentare, uscare, condiționare, ambalare, transport și conservare.

Prelucrarea primară are ca scop transformarea materialului vegetal brut recoltat, în produs finit sau materie primă utilizată pentru obținerea de produse fitoterapeutice.

În majoritatea cazurilor, materialul supus extracției trebuie să fie în stare uscată. Este necesară uscarea, deoarece imediat după recoltare, în țesuturile vegetale, apar reacții biochimice de degradare a acestora care conduc la reducerea calității materiei prime. Pentru ca aceste reacții biochimice să fie oprite se impune ca umiditatea din materialul vegetal să fie redusă sub 15%.

Uscarea plantelor aromatice impune o abordare diferențială în funcție de:

– părțile plantelor folosite, textura și conținutul în apă al acestora;

– natura principiilor active și a echipamentului enzimatic din organele supuse deshidratării.

Uscarea corectă a diferitelor părți din plantele recoltate necesită cunoașterea structurilor chimice a principiilor active. Pentru uscarea plantelor ce conțin uleiuri volatile temperatura maximă nu trebuie să depășească 30-350C, iar pentru cele cu alcaloizi și glicozide este cuprinsă între 50 și 800C.

Operația de uscare se poate face pe două căi:

uscare liberă;

uscare forțată.

Uscarea liberă constă în expunerea întregii plante sau a anumitor părți din aceasta într-un curent de aer natural, sub acțiunea sau nu a luminii solare ( florile colorate, cu excepția celor albe, galbene nu se usucă la lumina solară directă, deoarece afectează stabilitatea compușilor care dau culoare petalelor).

Uscarea liberă este economică din punct de vedere energetic, dar necesită timp mai mare în funcție de organele plantei supuse uscării. De exemplu:

pentru petale și frunze este nevoie de 15 zile pentru uscare;

pentru scoarță, rădăcini este nevoie de 60-90 zile pentru uscare.

Datorită timpului îndelungat, în timpul uscării pot avea loc procese biochimice de degradare a materialului vegetal.

Uscarea forțată se realizează prin diferite metode:

În autoclave speciale, utilizând temperaturi de 100-110 grade Celsius, timp de 2-3 minute, apoi temperatura scade la 70-800C. Procedeul nu se aplică materialelor vegetale ce conțin compuși volatili care pot fi degradați la aceste temperatexemplu menta). Acest procedeu poate fi combinat cu folosirea vidului, durata uscării reducându-se la 1 minut.

Uscarea cu solvenți utilizează solvenți capabili să antreneze apa din materialul vegetal, etanolul fiind cel mai folosit solvent. Materialul vegetal se așează pe site, în interiorul unei autoclave, se închide etanș autoclava și se introduce etanol sub formă de vapori la p = 2-3 atm. Prin crearea vidului etanolul părăsește autoclava antrenând și apa din materialul vegetal. Prin acest procedeu, materialul vegetal își păstrează caracteristicile esențiale (chiar culoarea ), poate fi depozitat un timp îndelungat, fără pericolul alterării biochimice.

Uscarea prin liofilizare constă în înghețarea materialului vegetal la (-400C) – (-600 C), urmată de ridicarea bruscă a temperaturii la + 100C, sub un vid înaintat. În aceste condiții, apa din celulele vegetale se transformă în cristale fine, iar prin încălzire bruscă sub vid, se evaporă direct, fără să mai treacă prin starea lichidă ( apa suferă procesul de sublimare). Materialul vegetal are o structură spongioasă, fiind indicat operațiilor ulterioare de extracție. Metoda prezintă avantajul timpului redus și al temperaturii scăzute, procesele de degradare biochimice fiind evitate, dar prezintă dezavantajul consumului ridicat de energie pentru coborârea puternică a temperaturii, creșterea ei bruscă și crearea vidului. Procedeul este scump, se aplică pentru conservarea tulpinilor de microorganisme.

1.2.2. Compoziția materiei prime vegetale

În natură, plantele constituie laboratorul perfect în care se obțin substanțe organice și anorganice, fără de care viața omului și a animalelor ar fi imposibilă.

Dinamica acumulării principiilor active în plante este influențată de o serie de factori precum: lumina, căldura, umiditatea, solul, altitudinea, vârsta plantei, faza de vegetație, luna anului, etc., iar pentru un anumit tip de plante, chiar și orele diferite ale zilei. De exemplu, cantitatea de mentol ( liber și asociat) în uleiul volatil de mentă se mărește în perioada de înflorire a plantei.

Compoziția chimică a materiei prime vegetale este deci foarte complexă și variată, diferind nu numai de la o specie la alta, dar chiar și în interiorul aceleiași specii în funcție de condițiile pedoclimatice și perioada recoltării.

F.V.Țerevitinov prezintă compoziția calitativă a materiei prime vegetale, astfel:

Tabelul 1.1. Compoziția calitativă a materiei prime vegetale

Deosebit de importante pentru gustul fructelor sunt glicozidele, situate mai ales în pielița fructelor și în semințe. Acestea sunt ușor solubile în apă și în alcool. Glicozidele sunt hidrolizate și scindate în zaharuri și aglicon sub influența enzimelor din plante sau a acizilor organici și minerali. De exemplu, amigdalina aflată în cantități mari în semințele de migdale (2,5 – 3mg/100g produs), mere (0,6mg/100g produs), vișine

(0,82mg/100gprodus), prune ( 0,96mg/100g produs) precum și semințele caisului,

gutuiului, hidrolizează sub acțiunea emulsiei sau a acizilor cu formare de glucoză, benzaldehidă și acid cianhidric. Unele glicozide au gust amar, ca de exemplu gențiopicrina, aflată în rădăcina de gențiană, absintina din frunzele pelinului; alte glicozide sunt substanțe colorante sau tanante. O serie de glicozide, prin scindare, pun în libertate uleiuri eterice.

Substanțele pectice conținute în fructe, au o compoziție chimică complexă. Ele se află în sucul celular sub formă de pectină solubilă, iar în învelișul celular sub formă de protopectină, insolubilă în apă. Pectina scindează sub acțiunea alcaliilor și a enzimelor. Sub acțiunea pectinazei, enzimă prezentă în fructe, pectina trece în acid pectic care coagulează, iar protopectina este scindată în pectină și mai departe în acid galacturonic și alți compuși solubili. Prezența pectinei în sucul separat din fructe îngreunează limpezirea și filtrarea acestuia. În soluții apoase de alcool etilic pectina este instabilă. O cantitate mică de pectină prezentă în băutură contribuie la îmbunătățirea gustului produsului, conferindu-i o nuanță deosebită, catifelată. Fructele suculente sunt cele mai bogate în pectină: prune, coarne, caise și fructele arbuștilor fructiferi (răchițele, mure, coacăze negre).

Substanțele tanante au o mare influență asupra calității fructelor, având gust astringent și aspru. Ele joacă un rol pozitiv în formarea gustului produselor, dându-le o prospețime plăcută și armonioasă. Limita perceperii gustului de tanin este la o concentrație de 0,0012%. Există o strânsă legătură între concentrația în taninuri și gustul de acru, prin adăugare de tanin limita perceperii gustului de acru coboară. Taninurile contribuie la limpezirea sucurilor, formând cu substanțele albuminoase compuși insolubili, care se separă ușor prin decantare sau filtrare. Partea negativă în procesul prelucrării materiei prime este capacitatea acestor substanțe de a forma produși de culoare închisă, prin oxidare în aer în contact cu fierul.

Substanțele azotate se află în materia primă sub formă de albuminoide, alcaloizi, aminoacizi, amide, săruri minerale etc. Substanțele albuminoide prin încălzire se coagulează și la filtrare cea mai mare parte rămâne în tescovină. Alcaloizii au solubilitate redusă în apă, dar sunt solubili în alcool etilic. Alcaloizii manifestă o puternică acțiune fiziologică asupra organismului omenesc, în doză mare fiind toxici. În industria lichiorurilor și a rachiurilor sunt întrebuințați la formarea gustului esențelor amare. Mai folosiți sunt piperina, conținută în piper și chinina din coaja arborelui de chinină.

Substanțele tanante se află în mare cantitate în fructele porumbarului, coacăzei negre, coarnei. Conținutul lor în materia vegetală împiedică dezvoltarea microorganismelor, ceea ce este foarte important pentru păstrarea fructelor. [18]

Conținutul principalilor compuși activi regăsiți în extractul lipidic (ulei de cătină) obținut din semințe, pulpă de fructe (suc) și reziduu din pulpă (rămas după extragerea sucului), este redat in tabelulde mai jos:

Uleiul de trandafir conține peste 300 de substanțe active, efectele curative datorându-se conținutului de: acid citric, flavonoide, saponozide, steroli, fructoză, acid malic, sucroză, tanin, vitaminele: A, B, C, D, E, P, K, calciu, fosfor, fier, ulei volatil, geraniol, coloranți antocianici, cianina.

Petalele proaspete de trandafir conțin: ulei volatil: 0,00684% ; linalool: 0,59 mg/100g petale; citronelol: 1,64 mg/100g petale; nerol: 2,44 mg/100g petale; geraniol: 4,33 mg/100g petale.

Menta conține substanțe active în toate părțile aeriene ale plantei (frunze, flori, tulpini). Recoltate în timpul înfloririi,  tulpinile conțin 0,3-0,5% ulei volatil, iar frunzele 1-2% ulei volatil cu compoziție chimică diferită în funcție de proveniență.

Alături de mentol, substanța care îi conferă aroma specifică, și care reprezintă până la 70% din uleiul volatil, mai întâlnim și alte substanțe precum mentone, mentofuran, a-pinen, felandren, limonen, cadinen, cineol, aldehida acetică și izovalerianică, alcooli: amilic și izoamilic, timol, carvacrol, alcooli sescviterpenici, etc.

Frunzele mai conțin cantități apreciabile de tanin ( până la 12% sub formă de acid cafeic), flavonoide, enzime, glucide, acizi organici, vitamina C, D2, săruri minerale ( potasiu, calciu, fosfor, magneziu, natriu, fier, mangan, zinc, bor, cupru, molibden), etc.

Uleiul de lavandă conține linalool (20-35%), acetat de linalil (30 -35%), însă aroma este determinată și prin aportul cineolului, camforei sau geraniolului. Lavandulolul, acetatul de lavandulil, cis- și trans-ocimenul sunt compușii caracteristici ai uleiului de levanțică, iar perilalcoolul este important datorită acțiunii sale farmacologice.

1.3. AROME NATURALE

Aroma se definește ca suma acelor caracteristici ale unui produs care sunt percepute de simțurile de gust și miros prin receptorii respectivi, stimulii transformați în senzații de către sistemul nervos.

Societatea Chimiștilor pentru Arome ( 1969) definește aromatizantul astfel: „este o substanță, care poate fi o entitate chimică singulară sau un amestec se substanțe chimice de origine naturală sau sintetică al cărui scop principal” este de a menține și amplifica gustul existent și/sau aroma specifică acestuia.

O altă definiție este cea dată de IOFI ( 1973): „Aromatizantul este acel produs ( preparat) care participă la elaborarea unui aliment pentru a conferi o anumită aromă sau pentru a modifica aroma preexistentă.” [ 5 ]

1.3.1. Clasificarea aromatizanților

Aromatizanții se pot clasifica după următoarele criterii astfel:

După relația dintre aromă și produs distingem:

aromatizanți constitutivi, utilizați pentru produse care nu posedă arome proprii (ex: arome pentru bomboane, gumă de mestecat, pentru analogi de carne);

aromatizanți complementari adăugați pentru a restabili sau a întări aroma inițială a produsului (ex: aromă de lamâie întărită, aromă de cafea multiplicată și arome de fructe fortifiate );

aromatizanți suplimentari adăugați pentru modificarea sau complementarea unei arome proprii: sunt cei mai mulți (aromatizanți pentru înghețată, condimente, etc.). [ 5 ]

După puterea de aromatizare se disting:

aromatizanți cu putere mare de aromatizare, care se utilizează în raport de 1:2000 de exemplu pentru bomboane, aromele pentru băuturi nealcoolice, reprezentând forme concentrate precum oleorezinele sau uleiurile volatile;

aromatizanți cu putere medie de aromatizare, se folosesc în raport de 1:25-1:2000 în produsul finit, de exemplu aromele pentru lichioruri, condimentele;

aromatizanți cu putere mică de aromatizare care utilizează în raport sub 1:25 față de produsul finit, de exemplu unele produse aromatice naturale; produse pe suport, condimente pentru industria preparatelor din carne.

După proveniență se disting:

aromatizanți naturali, care se găsesc ca atare în produse sau izolați prin metode fizice din produsele naturale ( de exemplu arome bazate pe tincturi, uleiuri volatile, extracte din fructe, ierburi, rădăcini, condimentele, etc.);

aromatizanți de prelucrare formați din materii prime naturale sau identic naturale ( aminoacizi, zaharide) sau obținuți prin hidroliza celor naturale prin procedee de transformare chimică tradiționale: fierbere, prăjire, coacere, uscare. De exemplu, arome de carne obținute prin reacția Maillard;

aromatizanți sintetici obținuți din materii prime de sinteză;

aromatizanți identic naturali fabricați din materii prime sintetice sau izolate din materii prime naturale, având compoziția asemănătoare cu a produsului natural. Gradul de asemănare poate fi mai mare sau mai mic; aroma nu trebuie să conțină componente majore fără corespondent natural.

După modul de obținere se disting:

aromatizanți obținuți prin procedee fizice( de distilare, extracție), de exemplu, aromele ce se bazează pe uleiuri volatile, diferite extracte: absolut, concrete, tincturi;

aromatizanți obținuți prin procedee fizice și chimice, de exemplu aromele izolate după fermentație;

aromatizanți artificiali ce se obțin din produse de sinteză.

După origine, se disting:

aromatizanți de proveniență vegetală, (ex: condimentele, aromele de fructe);

aromatizanți de proveniență animală, ( aroma de lapte, unt);

aromatizanți de proveniență minerală, ( sarea);

aromatizanți de proveniență sintetică, (aromele identic naturale sau aromele fanteziste).

După tipul produsului aromatizant , se disting :

aromatizanți din băuturi alcoolice: aromă de cognac, rom, arome de lichioruri,vermuturi;

aromatizanți din băuturi nealcoolice: arome de citrice pentru băuturi răcoritoare;

aromatizanții produselor de larg consum: pâine, lactate, carne, produse pe bază de cartofi, etc;

aromatizanții altor produse precum dulciuri, tutun, gumă de mestecat etc;

aromatizanți pentru nutrețuri. [13]

După gradul de prelucrare a produsului aromatizant,se disting :

aromatizanți primari care se găsesc liber în diferite produse, ( aroma fructelor, multe condimente, etc.)

aromatizanți secundari care se formează prin procese enzimatice și chimice în diverse produse. Sunt aromatizanți obținuți prin fermentație,( aroma de vanilie, cacao,ceai, tutun) și de prelucrare termică ( aroma de cafea, caramel, aroma de fum și aroma de carne).

Substanțele odorante și aromatizante naturale folosite în parfumerie și industria alimentară, pot fi clasificate astfel:

Uleiuri volatile

Uleiuri concrete și absolute

Rezinoide sau oleorezine

Extracte de origine animală

Arome din sucuri de fructe [13]

1.3.2. Domenii de utilizare a aromelor

Utilizarea substanțelor aromatizante este permisă cu condiția respectării următoarelor criterii:

1. Să nu prezinte nici un risc pentru sănătatea consumatorului ;

2. Să nu inducă în eroare consumatorul;

3. Se va face periodic evaluarea toxicologică a substanțelor folosite ca arome, pentru a cunoaște eventualele efecte nocive.

4. Se va face reevaluarea lor privind efectele de sănătate sau/și pe mediu.

5. Aromele alimentare nu trebuie să conțină mai mult de:

-3 mg As/kg ;

-10 mg Pb/kg ;

-1 mg Cd/kg;

-1 mg Hg/kg.

Orice substanță adăugată în mod intenționat într-un produs alimentar pentru a-l face mai gustos, mai aspectuos sau mai apetisant, poate fi un dușman ascuns al sănătății noastre. Producătorul este direct răspunzător, atât pentru calitatea alimentului cât și pentru sănătatea noastră.

Aromatizanții aprobați de Comisia CODEX ALIMENTARIUS pentru a fi folosiți în industria alimentară sunt : [20]

Folosirea aromelor văzute ca ansamblul de substanțe care se comportă ca entități chimice distincte sau în amestec de substanțe naturale sau sintetice urmărește conferirea caracteristicilor senzoriale ale unui produs: alimentar, cosmetic, farmaceutic. Astfel, aromele au o importantă aplicație în următoarele domenii:

industria alimentară la obținerea produselor alimentare: băuturi alcoolice, băuturi nealcoolice, produse zaharoase, produse de patiserie, cofetărie, panificație, produse lactate, produse din carne;

gastronomie;

industria produselor cosmetice;

industria produselor farmaceutice.

Cea mai largă utilizare o întâlnim în cazul aromatizării produselor alimentare, la care se folosește o gamă largă de arome naturale, sintetice, identic natural, de origine vegetală și/sau animală.

1.3.2.1. Arome și condimente utilizate în industria alimentară și gastronomie

Aromatizanții naturali sunt obținuți din materii prime naturale prin procedee care nu afectează natura substanțelor de aromă sau a precursorilor de aromă.

Condimente și plantele aromatizante se folosesc singulare sau în amestec, în industria cărnii, a peștelui, conservelor vegetale, în panificație și patiserie, produse lactate, brânzeturi.

Uleiurile esențiale rezultate din plante și flori se folosesc după cum urmează:

Uleiul esențial de fenicul se utilizează la fabricarea lichiorurilor;

Piper negrum este folosit la preparate de carne, băuturi, unele brânzeturi;

Nigella saliva se folosește drept condiment în industria brânzeturilor;

Pimenta Officinalis sau Piperul de Jamaica e folosit drept condiment la preparate din carne ;

Fructele de enupăr au acțiune diuretică.

Extractul de drojdie uscată poate fi considerat potențiator de aromă, dar și un produs de aromatizare folosit la:

Tocături de carne (perișoare, chiftele, hamburgher);

Pastele de carne (pateuri, leberwușt);

Conservele de carne;

Prepararea sosurilor;

Saramurile de injecție a preparatelor.

Extractele de carne pot fi considerate potențiatori de aromă.

Concentratele de aromă sunt obținute din diferite plante aromatizante și din condimente cu ajutorul solvenților, ele numindu-se oleorezine și contribuie la îmbunătățirea mirosului.

Oleorezinele și uleiurile esențiale se pot folosi sub formă de:

Soluții de: glicerol, propilen glicol, alcool izopropilic, ulei vegetal;

Emulsii: lecitină, mono sau digliceride

Fixate pe suporturi comestibile: sarea, dextroza, amidonul, zerul uscat, lactoza.

Aromatizanți sintetici sunt utilizați într-o gamă variată cum ar fi :

cinamatul de etil se utilizează pentru reproducerea diferitelor arome de fructe, în special de prune și piersici;

citralul este componentul principal al uleiurilor esențiale de lămâie, portocale, mandarine;

diacetilul este utilizat pentru aromatizarea untului, margarinei, oțetului, cafelei, mierii de albine;

etil antranilul se folosește pentru aromatizarea produselor de caramelaj și a vinului;

eugenolul este folosit la obținerea aromelor sintetice și la fabricarea lichiorului;

Condimentele se păstrează bine în boabe întregi bine uscate- piper, enibahar, coriandru.

Anasonul –se cultivă în țările calde-Italia, Spania- este utilizat la fabricarea pâinii, a prăjiturilor și a băuturii de tip Uzo.

Chimionul – se utilizează la mezeluri, brânzeturi și pâine;

Maghiranul – se folosește la aromatizarea vinurilor;

Oregano – se folosește la aromatizarea sortimentelor de pizza;

Vanilia – este utilizată la aromatizarea băuturilor, prăjiturilor, ciocolatelor;

Cimbrul – se folosește la aromatizarea: brânzeturilor, supelor de zarzavat, fripturi, cârnați, leibăr.

Cuișoarele – se folosesc în industria dulciurilor, în parfumerie.

1.3.2.2. Utilizările aromatizanților în industria farmaceutică

Industria medicamentelor folosește substanțe de aromatizare pentru medicamentele obține sub formă de drajeuri sau pentru dropsuri, bomboane gumate, siropuri. Tendința de aromatizare și îndulcire a produselor farmaceutice a apărut ca necesitate de mascare a gustului și mirosului neplăcut al substanței active sau a adjuvanților conținuți în medicamente.

Datorită acțiunii antiseptice, salvia și eucaliptul se utilizează în produse destinate igienei bucale și dezinfecției. În cazul durerilor reumatismale se recomandă rosmarinul și arnica deoarece stimulează epiderma și irigarea sangvină. Mărarul și cimbrul pot fi expectorante și antitusive, mușețel și coada soricelului au o acțiune antiinflamatoare, iar ienupărul și pelinul facilitează digestia. [23]

Prin valoarea lor terapeutică, cunoscută și aplicată încă din antichitate, numeroase uleiuri volatile sunt materii prime ale industriei de medicamente.

1.4. ULEIURI ETERICE: DEFINIȚII, EXEMPLE, COMPOZIȚIE

Uleiurile eterice, denumite și volatile sau esențiale, reprezintă chintesența mirosului și gustului produselor de origine vegetală. Diferă fundamental, atât prin compoziție cât și prin proprietăți de uleiurile comestibile, care sunt alcătuite în majoritate de esteri ai acizilor grași cu glicerina, și de uleiurile minerale alcătuite din hidrocarburi și derivați de siliciu. Nu toate plantele produc uleiuri volatile, ci numai o treime din numărul total al familiilor de plante, majoritatea crescând în regiunile calde.

O definiție științifică pentru termenul de ulei volatil este greu de dat, deși există numeroase definiții practice.

Uleiurile volatile sunt produse specifice regnului vegetal, caracterizate de o volatilitate mai mică sau mai mare, izolate din plante sau organe de plante aromatice printr-un procedeu fizic, posedând un miros agreabil specific sursei vegetale din care provin.

„Uleiurile eterice sunt produse organice naturale, cu miros în general agreabil, în care sunt conținuți compuși uleioși incolori sau gălbui, aromați, volatili, de obicei alterabili la aer, și sunt constituite din amestecuri de hidrocarburi alifatice, aromatice și hidroaromatice, aldehide, alcooli, cetone, esteri și acizi.” [19, p.65 ]

Uleiurile eterice naturale se găsesc în florile, fructele, coaja fructelor, în semințele, frunzele, tulpina, rădăcina sau rizomul unor plante, precum și în produse de secreție vegetale sau animale, sau în balsamuri și oleorășini.

Se cunosc peste 3000 de uleiuri volatile, caracterizate din punct de vedere fizico-chimic, dintre care numai 150 sunt produse la scară industrială. Producția mondială de uleiuri volatile, exceptând uleiul de terebentină depășește 20 000 tone pe an.

Cele mai cunoscute sunt uleiurile de: anason, bergamot, citronela, cuișoare, eucalipt, iasomie, ienupăr, lămâie, levănțică, mandarine, mentă, migdale amare, mușcată, paciuli, portocale, rosmarin, santal, scorțișoară, stînjenel, trandafir, valeriană, brad, etc.

Uleiurile volatile sunt sintetizate în protoplasma celulară a plantelor fiind produși ai metabolismului celular. Principalele părți ale plantei în care se acumulează ulei esențial sunt: flori ( trandafiri, iasomie, lavandă, mimoză), frunze ( lemongrass), frunze și tulpini (geranium, patchouli, scorțișoară), scoarță ( scorțișoară și cassia), lemn( santal), rădăcină (valeriană, angelică), semințe ( fennel sau coriandru), fructe ( bergamot, portocale, lămâi), rizomi ( ghimbir ), gume și extrudate de oleorezine ( balsam de Peru și balsam de Toru). [8 ]

Cele mai multe uleiuri eterice sunt lichide sau se solidifică, total sau în parte, la temperaturi joase. Astfel, uleiul de trandafir sau cel de anason la scăderea temperaturii se transformă într-o masă solidă, parafinoasă sau cristalizează. Au mirosuri variate, caracteristice, după componentul care predomină. Densitatea lor variază între 800 și 1200 kg/m3; uleiurile mai bogate în hidrocarburi au densitatea mai mică, pe când cele bogate în fenoli au densitatea mai mare. Punctul de fierbere variază, după componenți, între 150C și 300C. Uleiurile sunt solubile în alcool etilic absolut, iar în alcool etilic diluat solubilitatea lor scade odată cu creșterea conținutului de apă. De asemenea sunt solubile în grăsimi sau uleiuri vegetale, solubilitatea fiind determinată de compoziția chimică.[19 ].

Compoziția uleiurilor eterice este complexă și variază mult, nu numai cu specia botanică, dar și cu regiunea și clima în care crește planta.

Uleiul volatil este alcătuit în cea mai mare parte din hidrocarburi, esteri, eteri, terpenoide, lactone, fenoli, aldehide, acizi, alcooli și cetone. Dintre acestea, compușii cu oxigen ( alcooli, esteri, aldehide, cetone, lactone și fenoli) reprezintă sursa principală deoarece sunt mai stabili la oxidare și rezinificare decât alți constituienți.

Compoziția uleiurilor eterice: [13]

Există anumite organe vegetale care acumulează în mod preferențial uleiul volatil, dar sunt și plante care conțin ulei volatil în toate organele. În general, cu excepția florilor, toate părțile aromatice conțin ulei de același tip. Sunt și excepții ca de exemplu arborele de scorțișoară produce trei tipuri diferite de uleiuri volatile: din frunze se obține un ulei bogat în eugenol, din scoarță un ulei constituit în majoritate din aldehida cinamică, iar din rădăcină un ulei bogat în camfor.

Pe parcursul evoluției biologice a plantei, uleiul volatil suferă modificări compoziționale, ca urmare a proceselor biochimice care au loc și care evoluează.

Compoziția uleiurilor eterice este complexă, ele conținând principii lichide (elaiopteni ) și solide ( stearopteni sau camfori ) constituite din:

hidrocarburi: heptan, parafine solide, stiren, camfen, – și – pinen etc.

alcooli liberi sau sub formă de esteri: alcool benzilic, alcool cinamic, alcool dihidrocuminic, alcool etilamilic, alcool fenil-etilic, alcool propilic, borneol, mentol, santalol, terpineol etc.

aldehide libere sau combinate: aldehida benzoică, aldehida cinamică, aldehida salicilică, aldehida cuminică, aldehida fenilpropilică, aldehida metoxicinamică, citral, citronelal etc.

cetone libere sau combinate: carvonă, etil-amilcetonă, metil-heptonă, piperilonă etc.

fenoli și esteri fenolici: anetol, eugenol, safrol, timol, apiol, trimetoxibenzol etc.

acizi liberi: acetic, propionic, butiric, valerianic etc.

esteri: benzoat de benzil, benzoat de metil, acetat de benzil, cinamat de etil, salicilat de metil, acetat de bornil, acetat de geranil, cinamat de benzil, cinamat de metil, formiat de bornil, formiat de terpenil etc.

compuși azotați: acid cianhidric, antranilat de metil, nitrili, indol etc.

compuși sulfurați: sulfură de carbon, mercaptani etc.

Pentru obținerea uleiurilor eterice din flori, frunze, fructe etc. cea mai uzuală metodă este distilarea cu vapori de apă. Prin distilare se antrenează odată cu vaporii de apă, uleiurile eterice, care prin condensare și decantare se separă ușor de apă.

Uleiurile din coaja fructelor citrice se obțin prin presare.

Prin macerarea plantelor sau a unor părți din acestea în solvenți volatili cu puncte de fierbere joase și distilări succesive se obțin uleiuri eterice, iar solventul se recuperează. Presarea se folosește la extragerea uleiurilor volatile din coji și fructe (exemple: lamâile si portocalele).

Cu ajutorul grăsimilor, la rece sau la cald, se obțin uleiurile esențiale datorită proprietății grăsimilor de a absorbi substanțele aromate din flori. În acest scop se folosesc grăsimi animale, ulei de măsline, ulei de parafină etc, care cedează ușor, la temperaturi joase, uleiurile volatile absorbite. Astfel se obțin uleiurile eterice de iasomie și de tuberoze.

Prin fermentare, materia primă se prelucrează numai când substanțele odorante se găsesc sub formă de glicozide sau alte combinații din care trebuie eliberate înainte de extracție. Pentru aceasta plantele se umezesc și se lasă la macerat, apoi cu ajutorul fermenților existenți în plantă sunt puse în libertate uleiurile eterice. Acest procedeu se aplică la betula, la migdale amare, cireșe amare, muștar, etc.

Utilizarea bioxidului de carbon lichid ca solvent, la presiune înaltă, conduce la uleiuri eterice foarte pure și cu randamente mari.

Produsele obținute conțin ca împurități apă, substanțe pectice, rășini, ceruri, grăsimi, coloranți etc. Purificarea lor se realizează prin filtrări, decantări, distilări, antrenare cu vapori de apă,etc.

Uleiurile eterice sunt, în general, ușor alterabile la aer și la lumină, colorându-se până la brun, rezinificându-se, îngroșându-se și pierzând aroma lor. Din acest motiv se păstrează în recipiente etanșe, pline, în locuri răcoroase și neiluminate. [19, p.66-67]

Utilizările uleiurilor esențiale în cosmetică

Industria cosmetică utilizează, îndeosebi uleiurile esențiale concentrate, obținute din plante și fructe pentru îmbunătățirea calităților odorante ale produselor cosmetice: săpunuri, creme, dușuri, geluri, sprayuri, săruri de baie, detergenți.

Uleiurile volatile, datorită mirosului sau gustului lor, sunt utilizate ca materii prime naturale pentru industria de parfumuri și produse cosmetice.

Uleiul de sâmburi de caise are acțiunea regenerativă și tonifiantă asupra pielii, este un emolient util și acționează ca agent de hidratare în sensul prevenirii pierderii de apă din epidermă. Uleiul de avocado este mai ușor absorbit de piele decât alte uleiuri cosmetice cunoscute, este compatibil cu aproape toate tipurile de piele (cu excepția celor sensibile), are o acțiune regenerativă și este privit ca unul dintre cele mai eficace uleiuri de uz cosmetic. Uleiul de Jojoba, extras prin presare din semințele de Jojoba, este utilizat ca emolient în preparatele cosmetice sau de îngrijire. Uleiul de germeni de grâu se obține în general prin extracție cu solvenți, contribuie la protejarea, restructurarea și ameliorarea gradului de hidratare a pielii uscate, deteriorate, iritate. Grație proprietăților antioxidante a tocoferolilor, oferă protecție față de acțiunea radicalilor liberi. De asemenea sunt prezente vitaminele din grupa B. Uleiul de tărâțe de orez a devenit un ingredient valoros pentru industria cosmetică. Este un bun filtru UV și reduce efectele arsurilor provocate de soare. [23]

CAP. 2 . TEHNOLOGII DE OBȚINERE A EXTRACTELOR NATURALE

2.1. EXTRACȚIA – PRINCIPII GENERALE

Extracția reprezintă operația de separare totală sau parțială a componentelor unui amestec de substanțe pe baza diferenței de solubilitate în unul sau mai mulți dizolvanți. Extracția se realizează prin solubilizarea unuia din componenții amestecului într-un dizolvant în care ceilalți componenți nu se solubilizează.

După cum amestecul de substanțe este solid, lichid sau gazos, extracția se poate realiza în sistem solid-lichid, lichid-lichid (rafinare) sau gaz-lichid (absorbție sau chemosorbție).

Extracția solid-lichid (elutriere, leaching) presupune separarea unui component, solut, dintr-un amestec solid, prin contactarea cu un lichid, solvent, în care acesta este solubil; de exemplu: extracția zahărului din sfeclă, extracția uleiurilor din semințe de floarea soarelui, soia, bumbac, etc.

Operația implică următoarele etape: realizarea unui contact intim între amestecul supus extracției și dizolvant, separarea fazelor formate, recuperarea solutului și a solventului.

Prin separarea celor două faze rezultă:

extractul, constând dintr-o soluție a solutului în solvent;

rafinatul, reziduu, componentul solid îmbibat cu solvent.

Extracția solid-lichid are loc în una sau mai multe trepte de contact. O treaptă de contact este definită ca un echipament în care are loc contactarea amestecului solid cu solventul, menținerea o anumită perioadă de timp și separarea fazelor.

In timpul contactului are loc transferul de masă a componenților între faze. Transferul de substanță decurge de la concentrația mai mare a componentului în sistemul dat, spre concentrația mai mică până la egalizarea concentrațiilor, echilibru sau treaptă teoretică. În fiecare treaptă compoziția se schimbă pentru ambele faze până la realizarea echilibrului maxim posibil în condițiile de operare.

În practică nu se atinge echilibrul, concentrația solutului în extract este mai mică decât în rafinat, realizându-se o repartizare a componenților care corespunde unei trepte reale sau efective.

Eficiența extracției este definită ca raportul dintre repartizarea efectivă (reală) și repartizarea teoretică ( de echilibru).

Când se extrage un singur component dintr-un amestec vorbim de extracție simplă (unicomponent), iar când se extrag toți compușii solubili avem o extracție totală (multicomponent).

Procesul de extracție în sistem solid-lichid se bazează pe proprietatea pe care o au substanțele lichide de concentrații diferite de a difuza una în alta când sunt în contact. Faza solidă propriu-zisă acționează ca o fază inertă care nu intervine în procesul de difuziune al substanțelor lichide decât sub aspectul comportării ca o membrană permeabilă sau semipermeabilă și sub aspectul că se menține îmbibată cu fază lichidă.

Extracția lichid – lichid (rafinare) se realizează prin contactul direct dintre solvent și materialul supus extracției, componentele solubile difuzează și se dizolvă în solvent. De exemplu- recuperarea și concentrarea substanțelor organice din diverse soluții.

Extracția gaz-lichid (absorbție sau chemosorbție) poate fi fizică dacă decurge numai prin intermediul proceselor fizice de solubilizare și difuzie sau reactivă dacă în timpul procesului intervine reacția dintre componentul extras și un agent de reacție.

Indiferent de tipul de extracție, realizarea ei presupune parcurgerea a trei etape:

Contactarea soluției supusă extracției cu solventul- se realizeazză în general printr-o amestecare intensă a celor două faze în scopul obținerii unor suprafețe de contact ridicate;

Extracția propriu-zisă- transferul componentului urmărit din soluția inițială în faza solventului;

Separarea celor două faze rezultate

2.1.1. Factorii care influențează procesul de extracție

Extracția este influențată de o serie de factori de care trebuie să se țină seama în stabilirea și conducerea procesului tehnologic. Aceștia sunt:

Astfel, la extracția din corpuri solide , trebuie mărită suprafața de contact între faze. Aceasta poate fi realizată prin:

Mărunțirea substanțelor solide și prin instalarea unor dispozitive de amestecare;

În cazul extracției lichid-lichid prin construirea unor dispozitive de barbotare sau pulverizare.

În practică trebuie acordată o mare atenție mărunțirii materiilor prime, pentru ca substanțele extractive din celule să difuzeze mai repede și mai complet. Cu cât materialul vegetal are un grad mai avansat de mărunțire cu atât suprafața de contact dintre acesta și solvent este mai ridicată, iar viteza de extracție și randamentul extracției cresc.

În general, materialele vegetale supuse extracției ar trebui să fie mărunțite cât mai avansat pentru a se realiza o extracție mai completă. Sunt cazuri în care, un grad de mărunțire avansat este nefavorabil, fie prin faptul că îngreunează filtrarea, fie că se extrag multe substanțe grele, care ulterior pot sedimenta. Din această cauză gradul de mărunțire trebuie ales în funcție de structura materialelor vegetale. Cele care au țesuturi tari, cum sunt: scoarța, rădăcinile, semințele, se mărunțesc mai fin decât cele cu țesuturi friabile: florile, frunzele sau ierburile.

Un alt factor important ce influențează procesul de extracție este raportul dintre produsul de extras și dizolvant. Acest raport variază de la caz la caz, ținând cont că majoritatea principiilor active care se extrag au o anumită limită de solubilitate, într-o cantitate determinată de dizolvant. Cu cât cantitatea de dizolvant în raport ce aceea a produsului supus extracției este mai mare și se folosește în porțiuni, cu atât extracția este mai completă. Acest fapt se explică prin aceea că până la saturarea dizovantului, o cantitate mai mare de principii active vor trece prin difuziune în dizolvant. Însă, cantitățile prea mari de dizolvant dizolvă materiile balast într-o proporție crescută, iar cantitățile prea mici conduc la o extracție incompletă, prin urmare cu pierderi de principii active. Astfel, apare necesitatea stabilirii, după caz, a unui raport optim între produsul de extras și dizolvant.

Osmoza și difuziunea influențează de asemenea procesul de extracție. Difuziunea soluției, cu componentele dizolvate, prin peretele celular este un proces lent, complex. Acest proces de difuziune se bazează pe diferența de presiune osmotică, respectiv pe diferența de concentrație a lichidului din interiorul celulelor și a celui din afara lor. La începutul extracției, după îmbibarea produsului cu dizolvanți, în interiorul celulelor se formează o soluție concentrată, iar lichidul extracelular rămâne mai diluat. Există deci, o diferență de presiune osmotică. Datorită acestei presiuni și difuziunii are loc procesul de schimb între dizolvant și conținutul celulelor, până când se stabilește echilibrul de concentrațieîn interiorul și în afara celulelor, iar procesul de difuziune încetează.

Durata de contact dizolvant-material supus extracției este în funcție de viteza de extracție și prezintă importanță în obținerea unor extracte de concentrație cât mai mare, a unor reziduuri cu un conținut cât mai scăzut de substanță utilă și a unor productivități cât mai mari. [8,p.157 ]

Deși creșterea timpului de extracție are un efect favorabil asupra eficienței extracției, o durată prea mare a procesului, poate să conducă la:

Extracția unor compuși nedoriți;

Reducerea productivității.

Durata extracției se alege astfel încât să se atingă o anumită concentrație a produsului util în extract.

Experimentările făcute au arătat că și pH-ul mediului are importanță: în unele cazuri adaosul de acizi sau baze favorizează sau împiedică extracția principiilor activi. „Astfel alcaloizii care se găsesc în plante sub formă de săruri sau combinați cu taninuri sunt mai greu solubili, însă la tratarea cu acizi, ei trec în săruri solubile și se extrag mai ușor. ” [29, p.203]

2.1.2. Solvenți utilizați în extracție

Solvenții reprezintă faza dispersantă, dizolvantul, prin care o substanță solidă, lichidă sau gazoasă este trecută în soluție prin dizolvare. Acțiunea de dizolvare a solvenților se explică prin alcătuirea lor, de aceea ei se clasifică în:

Solvenți polari: apa, alcooli, glicerină

Solvenți nepolari: benzen, benzină, sulfură de carbon, ulei de parafină,etc.

Principalii solvenți utilizați în procesul de extracție sunt:

– Apa este un solvent polar care dizolvă majoritatea substanțelor organice și o serie de compuși organici ca: zaharuri, acizi, alcooli, fenoli, esteri, aldehide, amine, glicozide și săruri de alcaloizi. În general, omologii inferiori ai derivaților hidrocarbonați sunt mai solubili în apă decât cei superiori. Prezența în molecula unei substanțe organice a grupărilor fenolice sau alcoolice mărește solubilitatea ei în apă. Apa dispersează coloidal gume, taninuri, mucilagii și albumine. Nu dizolvă amidon, celuloză, grăsimi, uleiuri

volatile, rezine, hidrocarburi, vitamine liposolubile, alcaloizi liberi . Apa prezintă avantajul că, poate fi asociată cu acizi, baze, alcool, glicerină sau substanțe tensioactive

mărindu-i-se capacitatea de solubilizare față de unele substanțe active mai greu solubile. Din acest motiv, procedeul de extracție al materialelor vegetale cu apă este diferit, în funcție de natura substanțelor de extras. Astfel, în cazul materialelor vegetale ce conțin alcaloizi, extracția se realizează în mediu acid în prezența acidului clorhidric, tartric, citric (extract de opiu, extract de corn al secarei), iar în cazul celor ce conțin saponine acide insolubile, extracția se efectuează în mediu de bicarbonat de sodiu (decoct de primula). Adaosul de glicerină nu favorizează extracția, ci mai degrabă conduce la stabilizarea soluțiilor extractive.

Extractele apoase se obțin prin macerare, infuzare și decocție și nu prin percolare, deoarece materialul în percolator se îmbibă cu apă și se umflă, împiedicând lichidul de extracție să străbată masa materialului vegetal.

– Alcoolii inferiori: (metanol, etanol, etc)

Alcoolul etilic se folosește în concentrații cuprinse între 20o – 96o, iar în cazuri excepționale se folosește alcool absolut. În general, alcoolii au o polaritate cu atât mai mare cu cât greutatea lor moleculară este mai mică. Alcoolii inferiori sunt miscibili cu apa. Ei sunt solvenți slabi pentru substanțele nepolare (grăsimi, uleiuri) și nu dizolvă gume, mucilagii, pectine, zaharuri și săruri minerale. Sunt solvenți buni pentru substanțele organice, acizi, alcooli, fenoli, aldehide, cetone, uleiuri volatile, rășini, coloranți și în general substanțe polare. Odată cu creșterea greutății moleculare, scade miscibilitatea cu apa și crește capacitatea de dizolvare pentru substanțe hidrofobe. La prepararea extractelor uscate se recomandă folosirea metanolului, acesta fiind mai economic. Nu se folosește la prepararea tincturilor și a extractelor fluide din cauza toxicității lui. La prepararea soluțiilor extractive alcoolice se folosește în exclusivitate etanolul. Alcoolul absolut acționează puțin diferit față de alcoolul concentrat (96o), primul dizolvând mai bine o serie de substanțe hidrofobe. Alcoolul concentrat sau diluat în diferite proporții, dizolvă glicozidele, sărurile de alcaloizi, coloranții, taninurile, substanțele amare, uleiurile volatile, rășinile, etc., totuși sunt cazuri când acesta nu este eficient. Spre exemplu, rezinele și camforul sunt solubile în alcool concentrat, dar odată cu diluarea sa progresivă are loc precipitarea acestora.

Prin urmare, la prepararea soluțiilor extractive nu se poate stabili o normă generală în ceea ce privește concentrația alcoolică ci pentru fiecare material vegetal se alege solventul potrivit.

Etanolul prezintă unele avantaje: se evaporă ușor, este antiseptic, inhibă activitatea enzimelor, nu influențează hidroliza, dizolvă alcaloizii-bază și rezinele( pe care apa nu le poate dizolva). Pe lângă avantaje, etanolul prezintă și o serie de dezavantaje și anume: este inflamabil, transmite miros soluțiilor extractive și nu are putere de penetrare prin membranele celulare, ca apa. [8, p.160]

-Acetona – este un solvent folosit pentru extracția unor grăsimi, rezine, piroxilină, derivați mercuriali. Este cel mai folosit solvent pentru extracția taninurilor și a altor compuși fenolici.

-Cloroformul – este un bun solvent pentru grăsimi, uleiuri volatile și alcaloizi baze. Este miscibil cu majoritatea solvenților organici. Prin extracție cu cloroform se pot obține taninuri și terpenoide.

-Eterul – este un bun solvent pentru grăsimi, uleiuri volatile, unii alcaloizi, unele principii active din plante. De asemenea, eterul este cel mai folosit solvent pentru extracția selectivă a cumarinelor și a acizilor grași. [8,p.161]

-Glicerina- datorită grupării (OH) din moleculă, este hidrofilă și dizolvă alcoolii, poliolii, zaharurile, multe săruri minerale și organice și chiar oxizii metalici. Puterea de dizolvare a glicerinei crește prin încălzire și are o putere mai mare de dizolvare decât alcoolul sau alți solvenți. Se amestecă în orice proporție cu apă și alcool, este nemiscibilă cu eterul, cloroformul.

-Propilenglicolul- este miscibil cu apă, acetonă, cloroform, iar în raport de 1:6 este miscibil cu eter. Este nemiscibil cu uleiuri. Dizolvă mentolul, timolul, alcaloizii, vitaminele Ași D, grupul vitaminei B, steroizii, coloranții, codeina, etc. Este folosit ca dizolvant pentru substanțe care sunt puțin solubile în apă și se folosește atunci când apare riscul hidrolizei unor substanțe.

-Uleiurile vegetale – sunt folosite ca solvenți pentru obținerea de alcaloizi baze, uleiuri volatile, rezine etc. Cele mai folosite uleiuri sunt: uleiul de floarea soarelui, uleiul de arahide, uleiul de măsline, uleiul de migdale, etc.

-Uleiurile minerale – sunt constituite din amestecuri de hidrocarburi saturate extrase de obicei din petrol care au o mare stabilitate chimică. Sunt utilizate în soluții pentru uzul extern. Cel mai cunoscut este uleiul de parafină care se obține prin distilarea fracționată a petrolului. Acesta dizolvă substanțele nepolare sau slab polare, uleiurile, grăsimile., etc.

Pentru extracția produselor naturale, solvenții selectați trebuie să îndeplinească următoarele condiții:

să aibă capacitate ridicată de solubilizare a compusului dorit;

să fie selectivi, să extragă din amestec substanța utilă și să nu solubilizeze compușii secundari existenți în soluția inițială;

să fie suficient de puri;

să nu fie toxici, inflamabili sau explozivi;

să aibă compoziție omogenă și stabilă și să nu-și schimbe compoziția chimică la păstrare și la fierbere;

să fie capabili de o separare ușoară de substanța dizolvată, după efectuarea extracției;

să aibă un punct de fierbere cât mai scăzut, căldura specifică și căldura latentă de evaporare mică;

să aibă un cost scăzut și să poată fi recuperat și regenerat cu ușurință;

ușurința de manipulare.

Nu există nici un solvent care să îndeplinească toate aceste condiții.

Pentru extracția produselor naturale se preferă utilizarea unor solvenți care îndeplinesc

în principal primele două criterii și care sunt ieftini.

2.2. EXTRACȚIA SOLID – LICHID

2.2.1. Mecanismul extracției solid-lichid

Extracția solid-lichid (elutriere, leaching) presupune separarea unui component, solut, dintr-un amestec solid, prin contactarea cu un lichid, solvent, în care acesta este solubil.

Operația implică următoarele etape: realizarea unui contact intim între amestecul supus extracției și dizolvant, separarea fazelor formate, recuperarea solutului și a solventului.

Prin separarea celor două faze rezultă:

extractul, constând dintr-o soluție a solutului în solvent;

rafinatul, reziduu, componentul solid îmbibat cu solvent.

Extracția alcaloizilor din frunze, a substanțelor aromate din semințe, a esențelor de parfum din flori și a zahărului din trestia de zahăr sau sfecla de zahăr sunt exemple de extracții solid-lichid utilizate pentru separarea și izolarea substanțelor din amestecuri naturale.

Pentru a obține un component de puritate avansată, nu este suficientă o singură operație de extracție. Faza de extract rezultată în prima treaptă de extracție este tratată cu o nouă cantitate de solvent. Operația se repetă până se obține un produs de puritate dorită.

Operația implică următoarele etape: realizarea unui contact intim între amestecul supus extracției și dizolvant, separarea fazelor formate, recuperarea solutului și a solventului.

Extracția solid-lichid are loc în una sau mai multe trepte de contact. O treaptă de contact este definită ca un echipament în care are loc contactarea amestecului solid cu solventul, menținerea o anumită perioadă de timp și separarea fazelor.

In timpul contactului are loc transferul de masă a componenților între faze. Transferul de substanță decurge de la concentrația mai mare a componentului în sistemul dat, spre concentrația mai mică până la egalizarea concentrațiilor, echilibru sau treaptă teoretică. În fiecare treaptă compoziția se schimbă pentru ambele faze până la realizarea echilibrului maxim posibil în condițiile de operare.

În practică nu se atinge echilibrul, concentrația solutului în extract este mai mică decât în rafinat, realizându-se o repartizare a componenților care corespunde unei trepte reale sau efective.

Eficiența extracției este definită ca raportul dintre repartizarea efectivă ( reală) și repartizarea teoretică ( de echilibru).

La estimarea numărului de trepte de contact se determină mai întâi numărul de trepte teoretice de contact și apoi ținând seama de eficiența extracției se calculează numărul de trepte reale. În acest scop se utilizează metode grafice și numerice.

Când se extrage un singur component dintr-un amestec vorbim de extracție simplă (unicomponent), iar când se extrag toți compușii solubili avem o extracție totală (multicomponent).

Procesul de extracție în sistem solid-lichid se bazează pe proprietatea pe care o au substanțele lichide de concentrații diferite de a difuza una în alta când sunt în contact. Faza solidă propriu-zisă acționează ca o fază inertă care nu intervine în procesul de difuziune al substanțelor lichide decât sub aspectul comportării ca o membrană permeabilă sau semipermeabilă și sub aspectul că se menține îmbibată cu fază lichidă.

2.2.2. Transferul de masă în procesul de extracție

Transferul de substanță în procesul de extracție se poate realiza în două moduri:

prin difuziune moleculară, care constă în deplasarea la scară moleculară a substanței printr-un fluid;

prin difuziune prin convecție sau de turbulență, cînd deplasarea componentului care se transferă se realizează cu ajutorul curenților de convecție, care apar în fluide.

Ținând seama de modul de realizare, difuziunea moleculară poate exista singură, însă difuziunea prin convecție este însoțită totdeauna de difuzie moleculară.

Difuziunea moleculară este un proces lent, care nu se poate intensifica decît prin ridicarea temperaturii.

Difuziunea prin convecție presupune transferul de substanțe realizat prin curgerea fluidului, procesul fiind mult mai intens decât difuziunea moleculară și depinde de gradul de turbulență al fazei. Mișcarea, la difuziunea convectivă, se poate obține prin simpla deplasare a fluidelor în interiorul aparatelor, prin agitare, prin acțiunea unei diferențe de presiune etc. În cazul transferului de substanță prin difuziunea convectivă se poate specifica coeficientul parțial de transferde substanță, care este invers proporțional cu grosimea stratului limită prin care are loc transferul de substanță prin difuziune. Coeficientul parțial al transferului de substanță prin difuziune kA se poate exprima prin relația:

;

în care: kA- coeficientul parțial al transferului de substanță; De – coeficientul de difuziune efectivă; – grosimea stratului limită prin care are loc difuziunea; Grosimea nu poate fi măsurată, de aceea valoarea lui kA se determină experimental.

Transferul de substanță prin difuzie moleculară și convectivă se desfășoară după următoarele etape:

umectarea cu dizolvant a particulei supuse extracției;

difuzia dizolvantului în interiorul particulei supuse extracției;

dizolvarea solutului în solvent;

difuzia soluției cu solutul spre suprafața particulei;

difuzia prin filmul de lichid ce înconjoară particula;

difuzia prin convecție de la suprafața exterioară a filmului de lichid în curentul general de lichid care se deplasează în aparatul de extracție.

În cazul unei particule elementare aceste faze se desfășoară succesiv în timp. Deoarece în practică se prelucrează materiale care posedă o masă apreciabilă și sunt neomogene, succesiunea poate să nu se păstreze, apărând o serie de faze paralele sau chiar inversiuni.Una sau mai multe etape pot limita viteza procesului.

Pătrunderea solventului în particulă și dizolvarea solutului este importantă când solutul este foarte puțin solubil și operația se realizează prin agitare, dizolvarea fiind o fază care se realizează lent. Dacă solventul este corect ales, dizolvarea solutului în solvent este rapidă și nu va limita viteza procesului. Trecerea solutului din interiorul materiei solide în exterior este în general factorul limitant, fiind un fenomen de echilibru de membrană. Viteza de deplasare a solutului spre suprafața particulei solide depinde de mărimea, forma și structura particulei și este dificil de cuantificat.

Viteza de transfer a solutului de la suprafața particulei solide în masa principală de lichid, poate fi reprezentată prin expresia:

dm/dt = KA(Cs-C);

dm/dt este viteza de transfer de masă, A este suprafața interfacială solid-lichid, Cs și C sunt concentrațiile solutului la suprafața particulei solide și în masa de lichid, iar K este coeficientul de transfer de masă.

La extracția într-un singur stadiu:

dm = V.dC

unde V este volumul de soluție și este constant.

Și atunci:

dC/dt = KA(Cs-C)/V

Pentru procese staționare, extracția este descrisă de legea lui Fick :

Conform acestei legi, cantitatea de substanță (dm) care difuzează printr-un strat de grosime dx este proporțională cu coeficientul de difuzie moleculară (D), cu suprafața prin care are loc difuzia ( A ), cu gradientul de concentrație (dC) și invers proporțională cu lungimea drumului parcurs de moleculele ce difuzează (dx).

Coeficientul de difuzie depinde de natura și mărimea moleculelor substanței care difuzează, de temperatura la care are loc difuzia ( T ) și de viscozitatea solventului ( )

unde k0 este o constantă ce depinde de natura și mărimea moleculelor substanțelor care difuzează.

Conform legii lui Fick, cantitatea de substanță care difuzează este proporțională cu suprafața particulei, cu durata procesului de extracție, cu temperatura și diferența de concentrație și invers proporțională cu vîscozitatea și cu grosimea particulei.

2.2.3. Factorii care influențează extracția solid-lichid

Factorii care influențează viteza de reacție sunt:

natura și mărimea particulei solide;

natura și calitatea solventului de extracție;

temperatura;

agitarea fluidului;

gradientul de concentrație.

Natura și mărimea particulei solide. Mărimea particulei influențează viteza de extracție pe mai multe căi. Reducerea mărimii particulelor solide conduce la scăderea distanței parcurse de solut prin porii solidului spre suprafața particulei și la creșterea suprafeței interfaciale solid-lichid. Astfel crește viteza de transfer de masă de la suprafața particulei în masa principală de lichid. Pe de altă parte, prezența particulelor foarte mici împiedică curgerea prin stratul de solid din extractor și o parte din particule nu vin în contact cu solventul. Procesul de extracție se înrăutățește și apar dificultăți la separarea fazelor. Pentru ca timpul de extracție să fie același pentru fiecare particulă este de dorit ca particulele solide să fie de mărime cât mai uniformă.

Adeseori materia primă este supusă unor operații preliminare de prelucrare în vederea îmbunătățirii condițiilor de extracție. Astfel, la extracția zahărului sfecla este mai întâi tăiată sub formă de tăiței, iar apoi este supusă unui tratament termic, numit plasmoliză. La rândul lor, semințele oleaginoase necesită un tratament hidrotermic și mecanic care să le aducă la forma de paiete, pentru a se deschide un număr cât mai mare de celule din miez și a crește suprafața de contact între faza solidă și faza lichidă.

Natura și calitatea solventului de extracție.Solventul ales trebuie să fie cât mai selectiv și vâscozitatea sa să fie mică pentru a permite o circulație ușoară. Inițial se utilizează, în general, solvent pur. Odată cu creșterea concentrației solutului în solvent are loc o scădere a vitezei de extracție, datorită faptului că scade gradientul de concentrație și totodată crește vâscozitatea soluției.

Cantitatea de solvent necesară extracției influențează direct procentul de substanță extractibilă rămasă în reziduu reducând-o, dar conduce la creșteri semnificative ale consumului de energie atât în procesul de extracție cât și la recuperarea solventului.

Calitatea solventului este o problemă importantă și în același timp specifică tipului de extracție. În cazul apei, aceasta trebuie să fie cu un conținut redus de săruri, de substanțe organice și de microorganisme și să prezinte un pH mai mic decât 6.

Solvenții utilizați în industria uleiurilor vegetale trebuie să dizolve repede uleiul, fără a dizolva și alte substanțe conținute de semințe, să nu-și schimbe compoziția, să nu lase, după separare, miros străin sau compuși dăunători organismului uman, să fie nemiscibili cu apa, să nu formeze amestec exploziv și să fie ieftini și reciclabili.

Temperatura joacă un rol important și caracteristic în procesele de extracție. În majoritatea cazurilor solubilitatea solutului și coeficientul de difuzie cresc odată cu mărirea temperaturii conducînd la creșterea vitezei de extracție. Uzual solventul este încălzit înainte sau/și în timpul extracției. Limita superioară a temperaturii este determinată de natura solidului, de considerente tehnologice sau economice ( punctul de fierbere a solventului, distrugerea structurii materialului solid, solubilizarea unor componenți nedoriți, necesitatea protejării unor componenți etc.)

Agitarea fluidului. Agitarea solventului este deosebit de importantă, deoarece crește turbulența difuziei și astfel crește viteza de transfer de la suprafața particulei spre masa de fluid. Mai mult, agitarea previne sedimentarea particulelor și permite utilizarea efectivă a suprafeței interfaciale solid-lichid.

Creșterea vitezei și turbulenței lichidului în curgerea peste particulele solide are ca rezultat creșterea coeficientului global de transfer de masă și în consecință a vitezei de extracție.

În multe aplicații industriale se utilizează în acest scop agitatoare mecanice.

În majoritatea aplicațiilor din industria alimentară nu se utilizează agitarea, deoarece pot rezulta efecte nedorite prin mărunțirea particulelor. Solventul este trecut prin curgere liberă sau forțată peste stratul de particule solide.

Gradientul de concentrație. Pentru a asigura extracția solutului din solid este necesară menținerea unei diferențe între concentrația solutului la suprafața particulei și masa de lichid. La extracția într-un singur stadiu, pe măsură ce ne apropiem de echilibru, gradientul de concentrație scade și astfel scade viteza procesului. Când se atinge echilibrul, solidul mai poate conține o cantitate importantă de solut, iar extractul poate fi relativ diluat, depinzând de condițiile de echilibru. Rafinatul este îndepărtat și se adaugă o nouă cantitate de solvent proaspăt. Procesul se repetă până când concentrația solutului în solid scade la nivelul admis. În final se obține un volum mare de soluție, relativ diluată. Costul recuperării solutului din soluție crește, cu cât concentrația solutului este mai mică. Prin extracția în mai multe trepte, în contracurent, se poate menține un gradient de concentrație relativ ridicat pe parcursul întregului proces.

2.3. ECHIPAMENTE DE EXTRACȚIE

Aparatura de extracție utilizată în industrie cuprinde:

Extractoare care permit extracția în contracurent în circuite orizontal, vertical, circular;

Percolatoare, de capacități diferite, unitare sau asamblate în baterii, care permit realizarea diverselor moduri de extracție. [14]

Extracția într-un singur stadiu se realizează în aparate închise sau deschise, prevăzute cu suport pentru materialul solid supus extracției. Când se utilizează solvenți volatili (de exemplu la extracția uleiurilor eterice sau comestibile) sau când este necesară o anumită presiune în sistem se operează în aparate închise. Forma aparatelor poate varia foarte mult, de la rezervoare verticale cu fund fals la aparate tronconice, cu sau fără amestecătoare în interior. Extractorul poate fi prevăzut cu manta pentru agent termic sau cu schimbător de căldură exterior prin care se recirculă extractul. În mod uzual pentru

recircularea solventului se utilizează pompe. Solventul sau amestecul solvent-solut este distribuit cât mai uniform la partea superioară a stratului de material pe care îl străbate prin percolare, de sus în jos, după care este recirculat sau evacuat când s-a ajuns la echilibru.

Extractor:

1 – corpul extractorului;

2- capac ( gură de alimentare );

3 – sită ( fund fals );

4 – fund rabatabil

(gură de evacuare)

5 – preîncălzitor;

6 – material solid;

7 – distribuitor solvent;

8 – pompă de recirculare;

AT – agent termic

Gura de evacuare a solidului epuizat poate fi situată lateral, deasupra sitei, sau la fundul extractorului, solidară cu sita tronconică.

Extracția într-un singur extractor este folosită în laborator sau în instalații de capacitate mică.

În mod obișnuit extractoarele sunt conectate în baterii de extracție, cu circulație, de cele mai multe ori, în contracurent.

În extracția statică în mai multe stadii celulele sunt încărcate cu materialul solid, iar solventul proaspăt este introdus în prima celulă și circulă spre ultima celulă, îmbogățindu-se în solut, de unde se evacuează. Când materialul din prima celulă este epuizat, celula se scoate din circuit, se descarcă, se încarcă cu o nouă șarjă și este reintrodusă în circuit în ultima poziție. Specifice acestui tip de extracție sunt extractoarele tip Carusel, Rotocel.

Extracția dinamică multiplă se realizează atunci când materialul solid circulă în contracurent cu solventul, realizându-se o extracție continuă. Această tehnică de operare se aplică pentru cantități mari de materiale. În acest caz se utilizează:

extractoare cu bandă transportoare,

extractoare cu transportor melcat (orizontale sau verticale),

extractoare tip turn cu talere și agitatoare etc.

Aparatele utilizate în extracția solid-lichid se numesc în mod generic extractoare (pentru industria uleiului ) și difuzoare ( pentru industria zahărului ).

În industria alimentară operația de difuzie se aplică la fabricarea zahărului din sfeclă, la obținerea concentratelor de vitamină C din măceșe etc. Pentru realizarea practică a difuziei s-au construit aparate cu funcționare continuă, care folosesc principiul contracurentului.

2.4. TEHNICI DE OBȚINERE A EXTRACTELOR NATURALE

Procedeeele de obținere a extractelor vegetale se clasifică după:

temperatura de realizare a extracției;

modul de contactare a materialului vegetal și a solventului.

Moduri de realizare a extracției:

Extracția prin contact simplu- constă în tratarea unei cantități de material vegetal o singură dată cu o cantitate de solvent, în condiții de timp, agitare și temperatură variabile. Extracția decurge lent, iar la atingerea concentrației de echilibru se separă fazele;

Extracția prin contact multiplu ( în trepte), în care materialul vegetal este fix, iar solventul se deplasează periodic sau continuu spălând în trepte, din solid,

componentul de extras ( solutul). Se obțin extracte ( faza lichidă) din ce în ce mai diluate în solut și un rafinat ( faza solidă) epuizat în solut. Reprezintă o succesiune de extracții prin contact simplu;

Extracția continuă în contracurent cu contact multiplu, la care materialul vegetal și solventul circulă continuu în contracurent; în orice secțiune a aparatului se stabilește o concentrație constantă în fazele solidă ( rafinat) și lichidă ( extract), iar operația decurge în regim staționar.

Prima variantă se aplică la obținerea băuturilor răcoritoare, iar celelalte două variante se folosesc la extracția uleiului din materiile prime oleaginoase și la extracția zahărului din tăițeii de sfeclă de zahăr. [3, p.1119, 14]

Produsele obținute prin extracție pot fi grupate în:

Soluții extractive apoase: macerate, infuzii, decocturi;

Soluții extractive alcoolice, hidroalcoolice, eterice: tincturi,extracte fluide moi și uscate.

Extractele apoase sunt preparatele în care apa distilată este solventul pentru principiile active din plantele hidrosolubile.

După consistență, extractele se clasifică în:

Extracte fluide, care sunt sub formă lichidă ( soluții), cu gust și miros specific produsului vegetal din care s-au preparat. Sunt miscibile cu solventul folosit la preparare, dar se tulbură la diluare cu apă.

Extracte moi, de consistență vâscoasă, semisolidă, colorată, cu aspect uniform. Conțin 50- 80% substanțe nevolatile și au maxim 20% umiditate.

Extracte uscate sub formă pulverizată, cu maxim 5% umiditate.

Prin extracție se urmărește separarea principiilor active (alcaloizi, glicozide, vitamine) de cele inerte din punct de vedere farmaceutic (celuloză, gume și mucilagii, amidon, taninuri, coloranți).

Extracția se realizează prin:

Procedee discontinue ( macerare, percolare )

Procedee continue ( procedeul Soxhlet ).

Macerarea constă în realizarea extracției prin contactarea materialului vegetal mărunțit cu solventul ( apă, alcool, oțet, vin, ulei) la temperatura ambiantă, cu sau fără amestecare ( agitare ). Solventul se recuperează prin distilare. Practic, materialul vegetal

se lasă în contact cu solventul o perioadă determinată de timp ( 30 minute pentru soluții apoase și 10 zile pentru tincturi). În urma extracției se obțin maceratele, iar dacă solventul folosit este alcoolic, se obțin tincturile ( tincturi de iod).

Acest procedeu are avantajul simplității, aplicându-se în cazul compușilor vegetali sensibili termic. Dezavantajele constau în:

Durata mare de extracție;

Posibilitatea degradării biochimice a componenților existenți în macerate.

Prin procedeul de macerare se extrag materialele liposolubile din semințe de plante, dificil de obținut prin procedee de presare utilizând ca solvent natural uleiurile vegetale. Extractele astfel rezultate sunt folosite la preparatele cosmetice și farmaceutice. Extractele uleioase, fiind lipsite de apă, sunt mai puțin sensibile la atacurile microbiene și fungice.

Macerarea se poate realiza în laborator sau în farmacii, în vase termorezistente, porțelan sau metal smălțuit, de formă cilindrică. În industrie se folosesc utilaje numite maceratoare simple sau prevăzute cu agitatoare din sticlă, porțelan, ceramică, lemn, etc. Maceratele se păstrează în rezervoare sau butelii de sticlă de culoare închisă, la loc răcoros.

Toate procedeele propuse se bazează pe mărirea vitezei de difuzie și a osmozei. Mărirea vitezei de difuzie se poate realiza prin mărirea vitezei de trecere a solventului prin materialul vegetal, fie folosind forța centrifugă, fie prin presări repetate a materialului vegetal imbibat cu solvent. În acest caz extracția se realizează în centrifugă sau în extractoare cu șnec. Alte procedee recurg la agitarea amestecului material-solvent. Când acțiunea mecanică aplicată este mare, materialul vegetal este parțial sfărâmat, iar extracția este accelerată și prin mărirea vitezei de solubilizare a componentelor din celulele sfărâmate. La creșterea temperaturii, viteza de difuziune crește o dată cu mărirea vitezei de mișcare a moleculelor.

Pentru o mai bună extragere a substanțelor se scurge soluția obținută și materia primă se acoperă a doua oară cu dizolvant. Dizolvantul se va schimba de câte ori este necesar pentru a extrage toată substanța.

Macerarea repetată. Pentru a îmbunătăți extracția, în ceea ce privește randamentul, se recurge la extracția prin macerarea repetată. Macerarea repetată este privită ca o metodă de extracție pentru obținerea extractelor și a tincturilor și se efectuează astfel: materialul mărunțit se tratează cu lichidul de extracție, operația având

loc în vas închis, un timp bine precizat. După ce soluția se separă, materialul se presează și se tratează cu alte cantități de lichid. Volumele de soluție extractivă obținute se amestecă. Tinctura se păstrează la rece cel puțin șase zile, apoi se filtrează.

În mod obișnuit, macerarea repetată se realizează supunând operației de extracție, materialul vegetal în două rânduri, cu câte o jumătate din cantitatea prescrisă de lichid, în aceleași condiții ca și la macerarea simplă. Acest procedeu se mai numește și dublă macerare. Ĩnsă acest mod de lucru nu conduce la o epuizare totală a materialului. După legea repartiției lui Ostwald este mai avantajos să se extragă principiile active în rânduri repetate cu cantități mici de lichid. La o triplă macerare, lichidul de extracție se imparte în trei părți egale. După fiecare macerare în parte, materialul trebuie bine presat, altfel conține o cantitate destul de mare de lichid de îmbibare și extracția este mai puțin eficace. Aceste operații repetate de macerare și presare sunt de durată și greoaie, îndeosebi presarea care este legată și de unele pierderi.

Ĩn vederea realizării unei insolubilizări a substanțelor solubile atât în apă cât și în alcool, se utilizeză o macerare fracționată în sensul că materialul în loc să fie macerat direct cu alcool diluat se macerează pe rând mai întâi cu apa, apoi cu alcoolul mai concentrat și la sfârșit cu alcoolul diluat de concentrația dorită. Ĩn acest scop, materialul se macerează mai întâi timp de 1-3 zile cu apa necesară preparării alcoolului diluat. Se adaugă apoi, jumătate din alcoolul dorit, se macerează timp de 5 zile și la sfârșit se adaugă restul de alcool și se macerează 10 zile. Lichidul extractiv are la sfârșit concentrația alcoolică dorită.

Infuzia este metoda de extracție utilizată pentru obținerea principiilor active în cazul părților de plantă care au pereții celulari mai subțiri cum sunt florile, frunzele și părțile aeriene subțiri ale plantelor, chiar și unele fructe, care conțin principii active termostabile și greu solubile la rece. În acest scop materialul vegetal, adus la un grad de mărunțire corespunzătoare, se umectează cu trei părți de apă și se lasă în repaus 5 minute; după aceea se adaugă cantitatea de apă indicată, încălzită la fierbere, se acoperă vasul cu un capac și se lasă să stea astfel maxim 30 de minute, agitând din când în când. După scurgerea acestui timp când infuzia are temperatura de 40oC se filtrează, se spală cu o cantitate suficientă de apă cu care se completează soluția extractivă la volumul necesar – adică cel indicat inițial.

Decoctul, cunoscut și sub numele popular de fiertură este lichidul obținut prin fierberea materialului vegetal mărunțit cu solventul necesar, obișnuit apa o perioadă de

timp ( 20-30 minute). Decocția constă în tratarea materialului vegetal mărunțit cu cantitatea de apă necesară și fierberea lui. În general, se recomandă pentru rădăcini, scoarță, rizomi,semințe, respectiv acele organe ale plantei care au membrana mai groasă și prin care difuzia substanțelor active se face mai greu. Mai rar, acest procedeu se recomandă în cazul florilor, frunzelor, rămurelelor sau fructelor și aceasta în special când urmărim ca în extractul apos să rămână uleiuri volatile. Soluția extractivă se filtrează fierbinte, reziduul se spală cu apă care se completează soluția la volumul indicat inițial.

Percolarea este operația prin care are loc extracția la rece a principiilor active din plante, cu ajutorul unui solvent care circulă în contracurent.

Percolarea este un procedeu de extracție în care solventul adăugat treptat, străbate încet sub acțiunea gravitației, un strat de material vegetal mărunțit, antrenând principiile active cedate de materialul vegetal prin osmoză sau prin dizolvare. În principiu, materialul vegetal mărunțit se umectează cu 0,5 părți lichid extractiv, se amestecă și se lasă trei ore în vas închis. Apoi, se trece printr-o sită, se introduce în percolator, presând ușor, se adaugă lichid extractiv puțin câte puțin, până când acesta începe să curgă pe la partea inferioară a percolatorului printr-un robinet. Se închide robinetul și după 24 de ore se începe percolarea. Viteza de percolare trebuie să fie reglată, astfel încât în 24 de ore să se obțină 1,5 părți lichid extractiv pentru fiecare parte de produs. În tot timpul extracției, produsul trebuie să fie acoperit cu lichid extractiv. Tinctura se păstrează la rece cel puțin șase zile apoi se filtrează.

Percolarea se efectuează până la o extracție avansată, care se verifică prin reacții specifice. Pentru obținerea extractelor moi și uscate, soluțiile extractive se evaporă și se concentrează sub presiune redusă și la o temperatură care să nu depășească 50°C. La prepararea extractelor moi și uscate, soluția extractivă poate fi supusă la diferite tratamente pentru îndepărtarea unor substanțe balast.

Percolarea a fost definită ca un proces de macerare de scurtă durată cu reînnoirea succesivă a solventului. Solventul adăugat pe la partea superioară a percolatorului pătrunde între țesuturile și în celulele materialului vegetal atât timp cât durează macerarea. Înainte ca prima porțiune de solvent să se fi saturat cu principiul activ din stratul corespunzător de material vegetal, el este deplasat de un alt strat de solvent, în care particulele de material vegetal suferă o macerare de scurtă durată și cedează încă o porțiune din principiul activ. Fenomenul continuă, solventul pur vine în contact cu materialul vegetal din ce în ce mai sărac în principii active.

În general, procedeul de percolare se desfășoară în trei etape:

Schimbarea fazei solutului- dizolvarea solutului în solvent;

Difuzia solventului în porii solidului, către exteriorul particulei;

Transferul solutului din soluție.

Procedeele de percolare se clasifică după mai multe criterii:

După ciclul de funcționare pot decurge: continuu, semicontinuu, discontinuu;

După direcția de curgere pot fi : în curent paralel, în contracurent, curgere mixtă;

După numărul de etape: cu o singură fază, cu mai multe faze, cu faze diferențiale;

După metoda de contact: percolare prin pulverizare, percolare prin imersie, prin dispersia solidelor.

Indiferent de metoda de operare procesul de percolare va fi favorizat de:

Creșterea suprafeței pe unitatea de volum a particulelor solide de dizolvat;

Scăderea distanțelor radiale care trebuie traversate în interiorul solidelor, fiecare dintre ele fiind favorizată de scăderea dimensiunii particulelor.

Percolarea se execută în industrie în percolatoare sau extractoare ( baterii de extracție).

2.5. PRINCIPII DE SEPARARE A COMPUȘILOR DIN PRODUSELE NATURALE

Compușii chimici din produsele naturale se utilizează:

În industria farmaceutică, unde se impune o separare avansată;

În industria alimentară pentru producția de bere, alcool, vin, produse fermentate;

În industria biopreparatelor și culturilor celulare-caz în care este indicată extracția urmată de concentrare.

Pentru separarea produselor naturale se aplică procedeele:

separarea primară;

separarea avansată;

separarea cu diferiți solvenți

Separarea primară a compușilor chimici din produsele naturale se bazează pe solubilitatea selectivă într-un mediu adecvat: apă caldă, soluții alcoolice, solvenți organici, soluții de electrolit.

Separarea avansată presupune utilizarea de procedee specifice pentru extracția secvențială a compușilor chimici din separatul primar.

Extracția cu diferiți solvenți este indicată pentru stabilirea compoziției chimice a unei specii vegetale prin analiză chimică calitativă.

Extracția cu solvenți este folosită la separarea unor substanțe organice lichide sau solide. Ea constă în solubilizarea anumitor compuși organici ( grăsimi, rășini) cu ajutorul unor solvenți selectivi: eter, acetonă, benzină. Operația de extracție se realizează în aparate Soxhlet dacă substanța ce trebuie extrasă se află într-un amestec de substanțe solide.

Pe scară largă se aplică extracția continuă în aparatură specială ( extractoare Soxhlet-figura 2.1.) , în care, de obicei, solventul proaspăt este furnizat prin fierberea extractului.

Prin acest procedeu are loc continuu concentrarea extractului și regenerarea solventului.

Extractorul Soxhlet se compune :

dintr-un balon cu gât scurt ( 500-1000 ml );

un corp de extracție ( extractor prevăzut cu un cartuș de hârtie de filtru );

refrigerent ascendent ( cu bule ).

Aceste trei piese se cuplează etanș între ele, prin intermediul unor șlifuri ( porțiuni bine șlefuite care se îmbină perfect ). Aparatul se montează cu ajutorul unor cleme pe un stativ deasupra unei băi de apă prevăzută cu un sistem de încălzire.

În principiu, proba ce se supune extracției se introduce în cartușul Soxhlet, se acoperă cu vată degresată și apoi se introduce pe la partea superioară în corpul extractor. Balonul colector cu greutate cunoscută se atașează la corpul extractor și apoi se introduce pe la partea superioară o cantitate suficientă de solvent până când sifonează de 2-3 ori. Apoi, refrigerentul se atașează la corpul extractor, iar baia de apă se conectează la rețea.

În momentul fierberii, vaporii de solvent trec prin tubul lateral cu diametrul mai mare al corpului extractor și ajung în refrigerentul unde, datorită circuitului apei reci, se condensează și cad sub formă de picături în corpul extractor peste cartușul Soxhlet cu probă. Solventul solubilizează compușii adecvați din probă și când atinge punctul de sifonare trece prin tubul lateral cu diametrul mai mic în balonul colector.

Figura 2. 1 Aparat Soxhlet

Compușii extrași se depun pe fundul balonului colector, iar solventul parcurge același circuit timp de 4- 6 ore, cu câte 5-6 sifonări pe oră. Solventul se recuperează prin detașarea refrigerentului, înainte de a atinge punctul de sifonare. În general, o extracție completă se realizează în câteva ore; pentru extracția substanțelor care trec mai greu în solvent sunt necesare și câteva zile. [8]

La terminarea extracției, se întrerupe încălzirea, de obicei înaintea unei sifonări, pentru recuperarea mai ușoară a solventului și se continuă răcirea pentru condensarea vaporilor și răcirea instalației.

Extractul obținut ( produsul util și solventul), se introduce într-un balon de distilare pentru separarea solventului. Urmele de solvent se îndepărtează prin uscare în etuvă la 100-1050C, dacă nu se degradează produsul. Balonul se lasă să se răcească în exicator și se cântărește în balanța analitică. [29 ]

2.5.1. Obținerea tincturilor

Principalele faze tehnologice ale procesului de obținere a tincturilor sunt:

umectarea plantei;

extracția și antrenarea plantei epuizate;

omogenizarea și sedimentarea lichidelor extractive;

filtrarea și ambalarea produsului finit.

Figura 2.2. Schema instalației de fabricare a tincturilor

1 – omogenizator ( planetar ); 2 – vas de măsură; 3 – percolator; 4 – vas de colectare; 5 – pompă; 6 – turn de sedimentare; 7 – filtru

Umectarea

Planta măcinată se aduce în omogenizatorul 1, format dintr-o cuvă basculantă, prevăzută cu agitator cu brațe. Peste plantă se aduce alcoolul etilic, de concentrație dorită, din vasul de măsură 2. Se pornește agitatorul, operația de umectare și omogenizare durează circa o oră.

Extracția

Planta umectată se descarcă în containere, prin basculare și se transportă la percolatorul 3. Acesta este un vas conic vertical, prevăzut cu un sistem hidraulic de

basculare și cu un racord de golire. Peste planta umectată se aduce alcoolul etilic de concentrație dorită din vasul de măsură 2. Se lasă planta în contact cu alcoolul timp de 48 de ore, apoi se scurge lichidul extractiv și se depozitează în vasul de colectare 4. Planta se acoperă cu o nouă cantitate de alcool diluat și operația de extracție se repetă. După epuizarea plantei, alcoolul etilic reținut de aceasta este recuperat prin barbotarea unui curent de abur pe la partea inferioară a percolatorului, iar vaporii de alcool și apă se condensează și trec într-un vas de colectare. Percolatorul este apoi golit prin basculare de planta epuizată, care constituie un reziduu.

Omogenizarea

Lichidul extractiv din vasul de colectare 4 se omogenizează prin recirculare cu ajutorul unei pompe 5 și se lasă apoi în repaus pentru sedimentare timp de 5-6 zile, la o temperatură de 5-10 grade Celsius, în turnul de sedimentare 6.

Filtrarea și ambalarea

După sedimentare, lichidul decantat se filtrează și este trecut apoi la ambalare. Ambalarea se face în damigene pentru produsul care se utilizează în continuare la fabricarea soluțiilor pentru uz intern sau extern în fabrică, sau în sticle, pentru produsul care se va utiliza în farmacii, la prepararea diferitelor preparate magistrale.

2.6. PROCEDEE DE OBȚINERE A EXTRACTELOR VEGETALE

Substanțele cu caracter odorant și aromatizant se găsesc din abundență în natură, în primul rând în regnul vegetal și într-o măsură mai mică în cel animal. Ele se găsesc distribuite în întreaga plantă, sau cel mai adesea cumulate preferențial într-un organ al plantei. Aceste părți sau organe ale plantelor aromatice, devin materie primă pentru obținerea odorantelor naturale. Ele pot fi :

flori (trandafiri, iasomie, tuberoze, etc)

flori și frunze (mentă, geraniu, violete, etc.)

fructe (coriandru, anason, fenicol, etc.)

semințe (nucșoară, ambret, tonca, etc.)

coaja fructelor (portocale, bergamot, lămâi, etc.)

rădăcini (angelica, vetiver, ghimbir, etc.)

lemn sau scoarță (santal, cedru, scorțișoară,etc.)

boboci florali și muguri ( cuișoare, coacăze, plop negru, etc.)

întreaga plantă (busuioc, cimbru, salvie, etc.)

ace și ramuri (pin, brad, chiparos, etc.)

În unele cazuri, substanțele odorante se găsesc în exudatele naturale sau patologice ale anumitor plante. Astfel de materii prime sunt rezinele, balsamurile, oleogumirezinele și gumirezinele.

Procedeul folosit pentru obținerea acestor „esențe”, depinde de modul în care se găsesc conținute în materia primă vegetală, de natura lor chimică și de proprietățile lor.

Majoritatea procedeelor aplicate industrial se bazează pe două dintre proprietățile fizice ale acestora și anume: proprietatea de a fi antrenabile cu vapori de apă și solubilitatea lor în anumiți solvenți ( hidrocarburi, alcooli, compuși organici halogenați, grăsimi, etc.)

Principalele procedee aplicate practic sunt următoarele:

Antrenarea cu vapori de apă

Extracția cu grăsimi animale

Extracția cu solvenți organici

Extracția cu fluide supercritice

Extracte obținute prin presare

Adsorbția pe un material adsorbant

2.6.1. Antrenarea cu vapori de apă

Majoritatea uleiurilor eterice, produse la scară industrială, se obțin prin antrenare cu vapori de apă. Această proprietate a uleiurilor volatile a fost cunoscută și aplicată cu milenii în urmă.

Fenomenul fizic care are loc este bazat pe legea aditivității presiunilor de vapori ale componentelor unui amestec, conform căruia amestecul fierbe la temperatura la care suma presiunilor parțiale ale componentelor ajunge să fie egală cu presiunea atmosferică. Toate substanțele componente ale unui ulei volatil au puncte de fierbere superioare celui al apei, dar au o volatilitate ridicată la temperaturi inferioare temperaturii de fierbere, de aceea ele sunt antrenate foarte ușor de vaporii de apă la temperatura de fierbere a acesteia. Insolubilitatea lor în apă și densitatea diferită de a apei facilitează separarea lor.

Din punct de vedere fizic, antrenarea uleiului volatil este precedată de difuzia lui din celulele vegetale ce îl conțin. Mai ușor difuzează din plante verzi decât din cele uscate, sau din flori decât din rădăcini, semințe sau lemn. În scopul ușurării acestui proces, materiile prime sunt tocate, zdrobite sau măcinate, în funcție de natura acestora, cu ajutorul aparatelor adecvate. Timpul necesar antrenării uleiului volatil este determinat și de debitul de vapori, fiind invers proporțional cu acesta.

În general, plantele aromatice sunt supuse prelucrării în stare proaspătă, uscarea ducând la o pierdere parțială a uleiului volatil prin evaporare. În plus, au loc procese fermentative care influențează negativ calitatea uleiului.

Sunt materii prime vegetale, cum ar fi semințele, unele fructe, rădăcinile cu un conținut scăzut în apă, care se pot conserva un timp îndelungat înainte de prelucrare, fără ca uleiul volatil să sufere modificări cantitative și calitative.

În cazul rizomilor de iris, înseși procesele enzimatice care au loc în timpul păstrării conduc la formarea uleiului volatil prin eliberarea componentelor odorante din alte combinații chimice.

Antrenarea cu vapori se practică în 4 variante diferite:

antrenarea la foc direct;

antrenarea în curent de vapori;

antrenarea cu abur sub presiune;

antrenarea la presiune redusă.

Antrenarea la foc direct

Acest procedeu este cel mai vechi, dar continuă să fie practicat în unele țări, coexistând cu procedeele moderne și oferind în anumite cazuri unele avantaje.

Instalația se compune dintr-un recipient metalic cu o capacitate sub 1000 l, așezat deasupra unei vetre. Cazanul este acoperit cu un capac curbat, care face corp comun cu conducta de evacuare a vaporilor, numită gât de lebădă, având o secțiune din ce în ce mai mică, pe măsură ce se îndepărtează de capac. Uneori capacul se racordează cu gâtul de lebădă printr-o flanșă, constituind două componente distincte. Gâtul de lebădă se continuă cu un condensator format dintr-o serpentină, răcită în exterior cu apă. Condensul este colectat într-un vas separator, numit vas florentin, de diferite construcții.

Materialul vegetal se introduce în cazan și se acoperă cu apă. Se montează capacul și se începe încălzirea. Încălzirea se face cu lemne sau cu deșeuri vegetale, uscate în

prealabil, rezultate din șarje anterioare. Vaporii de apă rezultați din fierberea apei inițial introdusă în cazan antrenează uleiul volatil, parcurgând gâtul de lebădă și sunt condensați în serpentină de către apa rece care circulă în exterior. Condensul se acumulează în vasul florentin. Uleiul volatil, de obicei, mai ușor decât apa se separă în stratul superior, de unde se colectează printr-un tub lateral. În vas este menținut permanent un nivel constant de lichid, excesul de apă condensată fiind evacuat pe la baza vasului printr-un tub lateral, curbat la nivelul tubului de golire a uleiului volatil. În timpul antrenării, tubul de golire a uleiului este închis. În cazul în care uleiul este mai greu decât apa, se închide tubul curbat, iar apa de condensare se elimină continuu prin tubul de la partea superioară a vasului.

De obicei, apa rezultată din condensare, conținând cantități mai mari sau mai mici de ulei dizolvat, se adaugă la o nouă șarjă în cazan. Această practică se numește cohobație.

Acest sistem de antrenare se mai folosește în Spania pentru obținerea uleiurilor de lavandă, rozmarin, cimbru; pentru obținerea uleiului de trandafir, în instalații tradiționale, în Bulgaria și în multe alte țări asiatice.

Procedeul are câteva dezavantaje:

încărcarea materiei prime și descărcarea epuizatului se face manual și cere mult timp;

contactul direct al materialului vegetal cu pereții supraîncălziți ai recipientului determină degradări parțiale ale uleiului volatil;

timp îndelungat necesar aducerii apei la temperatura de fierbere;

depuneri calcaroase pe peretele cazanului, care reduce coeficientul de transfer termic

Pentru a ușura operațiunile de încărcare și descărcare, materialul vegetal se încarcă în coșuri metalice perforate, manevrate cu ajutorul unui scripete. Pentru a reduce contactul materialului vegetal cu părțile supraîncălzite ale cazanului, se introduce un fund perforat în interiorul acestuia, pentru susținerea încărcăturii.

Atunci când se execută antrenarea unor uleiuri sensibile, care provin de obicei din flori, materialul vegetal se încarcă într-o coloană, care se interpune între capac și gâtul de lebădă, fiind traversată numai de vaporii generați de cazan. Se realizează astfel o antrenare cu vapori la presiune normală, fără contact cu apa în fierbere.

Antrenarea în curent de vapori

Acest procedeu se deosebește de cel tradițional prin faptul că agentul termic este aburul generat într-o instalație anexă. Astfel, încălzirea vasului de antrenare este uniformă,

degradarea uleiului volatil prin contactul plantei cu pereții supraîncălziți este eliminată, iar debitul de vapori poate fi dirijat. Aceste instalații sunt de mare capacitate, permițând încărcături cu materie primă de câteva tone.

Materialul vegetal este ținut în partea superioară a vasului de antrenare fie prin încărcarea lui peste un fund perforat introdus în vasul de antrenare, fie prin introducerea în vasul de antrenare a unui coș metalic perforat încărcat cu produsul vegetal.

Antrenarea în curent de vapori se poate efectua în două moduri diferite: cu abur direct sau cu abur indirect.

În cazul în care se face cu abur direct, vasul de antrenare este prevăzut în interior, la partea inferioară, între cele două funduri, cu o țeavă spiralată și perforată pentru distribuția aburului.

Vasele de antrenare încălzite cu abur indirect, sunt prevăzute cu pereți dubli (manta) prin care circulă aburul. În vasul de antrenare se încarcă o cantitate stabilită de apă și materialul vegetal susținut fără contact cu apa printr-unul din sistemele menționate. Aburul circulând prin mantaua vasului de antrenare, încălzește apa aducând-o în stare de fierbere. Materialul vegetal este străbătut de vaporii de apă generați în vasul de antrenare.

Antrenarea cu încălzire indirectă este mai utilizată, deși timpul de antrenare este ceva mai mare, realizându-se o încălzire treptată a materialului vegetal și deci o menajare a uleiului volatil.

Sistemele de prindere ale capacului de corpul vasului de antrenare sunt diferite, în cele mai multe cazuri cu flanșe, astfel concepute încât să permită o foarte bună etanșare și o închidere și deschidere cât mai simplă.

Condensatorul este fie de tip serpentină, fie cu fascicul de țevi.

Vasul separator este de construcție similară vasului florentin sau cu anumite modificări care să permită o mai bună separare a uleiului volatil. Modificările aduse urmăresc o mai îndelungată staționare a condensului în vasul separator, pentru a îmbunătăți separarea.

Pentru a înlătura pierderile cauzate de dizolvarea parțială a uleiului volatil în apa de antrenare se practică, în mai multe cazuri, o recirculare automată în vasul de antrenare a apei separate. ( figura 2.3. )

Figura 2.3. Instalație pentru antrenare în curent de vapori

1 – vas de antrenare; 2 – condensator; 3 – vas separator; 4 – sită; 5 – distribuitor de abur direct; 6 – manta de încălzire; 7 – recirculare condens

Antrenarea în curent de vapori, procedeul cel mai utilizat, are în unele cazuri dezavantajul că, sub acțiunea aburului, au loc unele modificări chimice ale uleiului volatil, atunci când uleiul este constituit din compuși labili termic sau care în prezența apei și a temperaturii suferă procese de hidroliză. În astfel de cazuri este preferabilă antrenarea la presiune redusă.

Antrenarea cu abur sub presiune

Acest procedeu este o variantă a antrenării cu abur direct, cu deosebirea că aburul este introdus în vasul de antrenare la o presiune mai mare decât presiunea atmosferică. De obicei nu se depășește presiunea de 2,5 atm.

Astfel, vasul de antrenare este prevăzut să reziste la presiune; sistemul de prindere a capacului de corpul vasului de antrenare este mai complex, asigurând o etanșare bună sub presiune.Vasul de antrenare este prevăzut cu supapă de siguranță și manometru, iar condensatorul este dimensionat astfel încât să permită condensarea unui debit mai mare de vapori.

O problemă importantă este etanșarea coșului interior de fundul vasului de antrenare, așa fel încât aburul să străbată materia primă vegetală și să nu aleagă calea de mai mică rezistență dintre coș și peretele vasului de antrenare, caz în care antrenarea uleiului nu mai are loc. De cele mai multe ori se creează suprafețe circulare de sprijin și etanșare a coșului în interiorul vasului de antrenare; fixarea realizându-se cu ajutorul unui șurub ce străbate capacul vasului de antrenare.

Avantajele acestui procedeu sunt:

scurtarea timpului de antrenare;

extracția totală a uleiului volatil conținut în materia primă vegetală, chiar și a unor componenți mai greu antrenabili;

economie de energie.

Cu toate că acest procedeu prezintă avantajele enumerate mai sus, folosirea lui este limitată numai la anumite tipuri de uleiuri și anume la acelea care sunt foarte stabile termic și care suportă acțiunea severă a aburului sub presiune. Este avantajos în cazul unor uleiuri sărace în hidrocarburi monoterpenice și compuși ușor volatili, dar bogate în sesquiterpenoide, cum ar fi uleiurile din lemn, scoarță, rădăcini și anume ierburi uscate, caci în aceste cazuri, fără să se degradeze compoziția uleiului, se poate scurta mult timpul de antrenare.

Antrenarea la presiune redusă

Procedeul este o variantă a antrenării în curent de vapori cu abur indirect, cu diferența că antrenarea se face în sistem închis, astfel încât să fie posibilă crearea unei depresiuni cu ajutorul unei pompe de vid. În întreg sistemul se realizează un vid slab, de ordinul a câtorva sute de mmHg, care face ca apa din vasul de antrenare să fiarbă la o temperatură inferioară celei de 1000C. Vidul creat se stabilește în funcție de exigențele pe care la impune materia primă prelucrată.

Acest procedeu are numeroase avantaje:

economie de energie;

antrenarea este condusă fără contact cu aerul, evitându-se astfel eventualele procese oxidative;

o puritate mai mare a uleiului volatil, prin faptul că unele substanțe nespecificate, care la presiune normală, având un punct de fierbere apropiat de al uleiului volatil, puteau fi antrenate împreună cu acesta ( ex. cumarine, furocumarine, flavonozide, etc.) , la presiune redusă nu mai sunt antrenate;

distilarea integrală a unor componenți ai uleiului volatil care la presiune normală sufereau descompuneri parțiale sau totale.

Prezența apei, a aerului, a temperaturii influențează mai mult sau mai puțin calitatea acestora prin procese de hidrodifuzie, hidroliză, oxidare, polimerizare și descompunere. Factorii care inițiază și întrețin aceste procese sunt prezenți într-o măsură mai mare sau mai mică în toate procedeele de antrenare aplicate.

Hidroliza afectează acele uleiuri volatile bogate în esteri care, în prezența apei și a temperaturii, se scindează în alcooli și acizi. Acest procedeu poate avea loc în cazul procedeelor de antrenare în prezența apei.

Procesele de oxidare, polimerizare și descompunere sunt favorizate de prezența aerului și de temperatura ridicată a aburului. În general sunt expuse acestor modificări hidrocarburile nesaturate monoterpenice. O încălzire treptată a materialului vegetal, prin mărirea gradată a debitului de abur sau a presiunii, face ca acești compuși, cu puncte de fierbere mai scăzute, să fie antrenați la temperaturi joase, înainte de a se produce descompunerea lor prin supraîncălzire sau oxidare și polimerizare. Aceste procese chimice distructive pot fi diminuate

prin efectuarea antrenării la presiune redusă. [13]

2.6.2. Extracția cu grăsimi animale

Utilizarea grăsimilor ca mediu de extracție a substanțelor odorante din flori este o tehnică folosită exclusiv în parfumerie, bazată pe proprietatea uleiurilor volatile de a fi solubile în grăsimi și pe afinitatea pe care o au grăsimile față de mirosuri.

Acest procedeu permite extragerea parfumurilor fără alterarea compoziției naturale, restituind fidel mirosul florilor, aplicându-se în acele cazuri în care substanțele odorante sunt foarte sensibile și în cantitate foarte mică, astfel încă antrenarea cu vapori este exclusă ca procedeu de extracție. Procedeul se aplică în două variante:

Enfleurage, sau extracție la rece;

Macerare, sau extracție la cald;

Enfleurage

Enfleurage-ul este procesul prin care compușii parfumați din plante sunt absorbiți de grăsimile semisolide la temperatura camerei. Procedeul denumit și extracție la rece este cunoscut încă din sec. IX, când în Asia s-a realizat extracția substanțelor odorizante din flori proaspete sau din semințe de plante oleaginoase, iar în India s-au obținut extracte din semințe de susan.

Se folosesc semințe decorticate care se așează în straturi alternative cu florile din care se vrea extragerea principiilor active. După 10-12 ore de contact, florile se separă și se înlocuiesc cu altele proaspete. Operația se repetă de cel puțin 15 ori până la saturarea uleiului conținut în semințe cu principii odorante. La final, semințele sunt presate, obținându-se un ulei aromat. Se obțin astfel circa 100 kg ulei parfumat din circa 500 kg flori. Deoarece florile nu cedează total parfumul, ele pot constitui o încărcătură pentru o operațiune paralelă, ce se execută numai cu flori extrase. În acest caz, se obține în final un ulei parfumat de o calitate inferioară. Procedeul se realizează în două moduri și anume: enfleurage la rece și enfleurage la cald.

-Enfleurage la rece.

Enfleurageul pe grăsime animală se aplică în Franța începând cu secolul al XVIII –lea pentru extracția aromelor din diferite flori.

Extracția se face cu ajutorul unui amestec format din untură de porc și seu de bovine, în anumite proporții, purificat anterior, numit pomadă. De obicei, cantitatea de untură în amestec este de 65-70%, proporția fiind astfel aleasă încât punctul de fuziune al amestecului să fie superior temperaturii mediului ambiant. Purificarea pomadei se face cu alaun, pentru coagularea albuminelor care sunt separate în timpul topirii.

Pentru a preveni râncezirea, se adugă în masa topită o cantitate de rășină de benzoe sau un alt antioxidant ( hidrochinonă, acid ascorbic,tocoferol, ). Astfel pregătită, pomada poate fi întinsă în strat subțire pe suprafețele unei bucăți de sticlă prinsă într-o ramă de lemn și numită „châssis”.

Pomada trebuie să aibă o asemenea consistență încât să nu fie prea dură, căci ar avea un coeficient de absorbție redus, și nici moale, astfel încât să permită aderența florilor.

Florile proaspete sunt așezate pe una din fețele ramei, iar ramele sunt suprapuse una peste alta, astfel încât fiecare strat de flori se găsește într-un spațiu închis între două suprafețe de pomadă.

Timpul necesar procesului este cuprins între 1-3 zile, în funcție de materialul vegetal. De exemplu,o încărcătură de flori de iasomie se menține pe rame de la 16 la 48 ore, iar una din tuberoze, de la 48 la 72 ore, după care este reînnoită cu alta din flori proaspete.

Operațiunea se repetă până când grăsimea se saturează cu ulei volatil, moment în care se înmoaie,este detașată de pe ramă și înlocuită cu un alt strat nou. Pomada saturată cu ulei volatil este înmuiată la cald, filtrată și depozitată la rece. La final, pomada este supusă extracției cu alcool obținându-se „concretul de pomadă”.

Florile descărcate de pe rame mai conțin ulei volatil, care se recuperează prin extracție cu benzensau eter de petrol. După distilarea solventului, se obține un concret numit „concret de châssis”, cu un conținut mare de grăsimi provenite din pomadă și 3-3,5% din cantitatea florilor supuse extracției. Pomada este extrasă apoi cu alcool, obținându-se „concretul de pomadă” .

-Enfleurage la cald- în acest caz grăsimile solide sunt puțin încălzite și amestecate cu plantele, amestecul fiind menținut sub agitare continuă. La finalizarea extracției, plantele uzate sunt îndepărtate și înlocuite cu altele proaspete. Acest procedeu mai este cunoscut sub denumirea de procedeu de conservare a substanțelor parfumate din plante.

Macerarea.

Macerarea constă în imersarea materialului vegetal în grăsimi sau uleiuri încălzite la 50-700C. Amestecul de grăsimi folosit de obicei este alcătuit din 40-50% untură de porc și 50-60% seu de bovină. Materialul vegetal este ținut în amestecul de grăsimi 1-2ore, după care este îndepărtat și înlocuit cu o cantitate proaspătă.

Operațiunea se repetă de 10-15 ori până când grăsimea devine saturată cu principii active. La final, substanțele odorizante din pomadele de macerare se extrag cu alcool. De obicei, se poate extrage cu aceeași cantitate de grăsimi o cantitate de 5-10 ori mai mare de produs vegetal.

Îndepărtarea florilor epuizate din pomadă sau ulei se face prin filtrare la cald sau centrifugare. Grăsimea reținută de plantă se recuperează prin presare.

Recuperarea odorantelor din pomada de macerare, se face prin extracție cu alcool.

Această variantă de extracție cu grăsimi se aplică foarte mult în ultima vreme, preluând o mare parte din materiile prime vegetale care înainte se prelucrau prin enfleurage. Astfel se obțin extractele din flori de trandafir, portocal, narcise, violete.

Parfumurile obținute prin macerare sunt mai bogate și mai armonioase decât cele obținute prin extracție cu solvenți volatili.

2.6.3.Extracția cu solvenți organici

Extracția cu solvenți se aplică în special pentru obținerea acelor odorante naturale care sunt ușor alterabile sub influența temperaturii și care deci nu pot fi obținute prin procedee bazate pe antrenarea cu vapori.

Operațiunea constă în epuizarea materiei prime vegetale cu un solvent și apoi izolarea principiilor odorante sau aromatice prin evaporarea solventului prin distilare.

Din punct de vedere al materiei prime supuse extracției cu solvenți, se disting trei categorii de extracte:

uleiuri concrete ( concrete) se obțin din materii prime vegetale proaspete, în general flori,

rezinoide ( oleorezine) se extrag din materii prime vegetale deshidratate, rășini, balsamuri, gumirezine, oleogumirezine și produse de origine animală,

uleiuri absolute ( absolute), concrete de pomadă și tincturi. Uleiurile absolute se obțin din concrete și rezinoide, concretele de pomadă se obțin prin extracție cu grăsimi, iar tincturile prin extracție cu alcool.

2.6.3.1. Obținerea concretelor

În acest caz sunt supuse extracției materii prime vegetale în stare proaspătă, ale căror principii odorante sau aromatice suferă modificări în cursul operațiunii de deshidratare, ca urmare a unor procese enzimatice sau oxidative sau pierd parțial sau total aceste principii prin evaporare. Instabilitatea chimică a acestora determină prelucrarea lor în cel mai scurt timp după recoltare. În general, din această categorie fac parte florile, care au un mare conținut de apă (80-90%) și un foarte mic conținut de componente odorante.

Solvenții folosiți în acest caz trebuie:

să fie hidrofobi;

să aibă putere mare de difuziune prin materiale umede;

să fie selectivi pentru principiile odorante, inerți din punct de vedere chimic față de acestea și față de materialul din care este construită aparatura;

să fie puri și lipsiți de toxicitate.

Practic, nu există nici un solvent care să îndeplinească aceste condiții la un nivel de maximă exigență. Cei mai apropiați de aceste cerințe sunt următorii: butanul, pentanul,eterul de petrol, benzenul și într-o măsură mai mică toluenul, dicloretanul și tricloretilena.

Eterul de petrol, benzenul și toluenul sunt practic singurii solvenți utilizați pentru extragerea vegetalelor proaspete. Acești solvenți extrag, pe lângă substanțele odorante, și alte categorii de substanțe, prezente în materialul vegetal: parafine, steroli, acizi grași, ceruri, carotenoide, grăsimi și unii alcaloizi.

Benzenul și toluenul extrag clorofila, motiv pentru care totdeauna aceste extracte sunt mai colorate decât cele obținute cu eter de petrol.

Eterul de petrol utilizat pentru extracție trebuie să fie de o puritate caracterizată printr-un conținut de peste 95% hidrocarburi saturate ușoare, provenite din petrol. Prezența unor impurități de natură olefinică este nedorită, din cauza sensibilității lor la autooxidare și polimerizare. Prin evaporare, solventul nu trebuie să lase nici o urmă de miros; în caz contrar, e necesară rectificarea lui prin distilare dintr-un amestec cu 5-10% ulei de parafină.

Solvenții dau în general azeotropi cu diverși componenți ai parfumului, căpătând în felul acesta mirosul materiei prime supuse extracției. Recuperarea prin redistilare a acestor părți dizolvate nu este posibilă datorită concentrației foarte mici în care se găsesc. Prin urmare, se recomandă recircularea solventului recuperat pentru extracția aceleiași materii prime.

În cea mai mare parte a cazurilor, produsele odorante se obțin aproape în totalitate într-o singură extracție. Deoarece materia primă reține o cantitate mare de soluție extractivă, este necesară diluția succesivă a acesteia prin spălare cu solvent proaspăt.

Extractoarele sunt unități independente de aparatele de concentrare, deoarece, între cele două operațiuni, soluția extractivă are nevoie de un timp îndelungat de păstrare, pentru decantarea apei și a impurităților. Se face cuplarea mai multor extractoare într-o baterie, astfel încât extracția propriu-zisă și spălarea cu solvent să se facă în contracurent .

Extractoarele utilizate în mod curent sunt de două tipuri :

extractoare statice ( fixe);

extractoare mobile ( rotative).

Extractoarele statice, în care materialul vegetal este imobil, imersat într-un solvent, de asemenea staționar sau cu recirculare exterioară. Se caracterizează printr-o construcție simplă, cu performanțe extractive bune, atunci când distribuția materiei prime permite o circulație ușoară și omogenă a solventului. Au o construcție cilindrică cu fund sferic și capac demontabil sau basculant, etanșeizat cu o garnitură din teflon sau cauciuc siliconic. Încălzirea se realizează printr-o manta exterioară prin care poate circula apă caldă sau abur. Materia primă se încarcă într-un coș metalic perforat sau direct în extractor, între talere perforate, susținute la o anumită distanță prin montarea lor pe un ax vertical, fixat la rândul lui în talerul inferior, care se sprijină pe o coloană circulară sudată de corpul extractorului. Acest sistem nu permite tasarea materiei prime în timpul extracției și asigură o descărcare ușoară. Solventul se introduce în extractor pe la partea inferioară, pentru a evita sedimentarea.

Extractoarele se grupează în baterii, soluția îmbogățindu-se în substanțe extrase pe măsură ce circulă din extractor în extractor.

Numărul extractoarelor în baterii depinde de numărul de treceri ale solventului peste aceeași încărcătură, de timpul de încărcare și de descărcare și de timpul de staționare a solventului în extractor. Capacitatea extractoarelor fixe este foarte diferită, în funcție de felul și de cantitatea de materie primă disponibilă pentru prelucrare, având volumul cuprins între 100 și 6000 l.

Extractoarele mobile utilizate în industria parfumurilor naturale, au fost introduse la începutul secolului în Franța și au fost perfecționate continuu, datorită avantajelor economice pe care le prezintă. În principiu, aceste extractoare sunt constituite dintr-un corp cilindric orizontal, în interiorul căruia se găsește un tambur mobil în jurul unui ax central, formând o cușcă. În tambur se pot introduce radial 6 până la 24 de coșuri perforate, în care se încarcă materia primă vegetală.

În partea superioară, corpul cilindric are o deschidere circulară, de un diametru corespunzător dimensiunilor coșurilor, prin care acestea sunt încărcate sau descărcate din tamburul mobil, în momentul în care acesta se găsește într-o poziție corespunzătoare.

Orificiul de încărcare este închis etanș cu un capac dispunând de un sistem simplu de închidere.

Solventul este alimentat la partea inferioară a corpului fix, ocupând numai partea inferioară a volumului acestuia. Tamburul se rotește cu o viteză mică, imersând succesiv coșurile încărcate cu materie primă. În interiorul corpului fix se găsește o serpentină perforată, alimentată prin axul central cu abur, servind recuperarea solventului reținut în materialul vegetal.

Extractoarele mobile au de obicei un diametru de circa 2 m, cu o capacitate a corpului fix de 4000 litri și a tamburului de 3000 litri.

Extractoarele mobile au, față de extractoarele statice, avantajul utilizării unei cantități mai mici de solvent. La o încărcătură echivalentă de material vegetal, cantitatea de solvent utilizată într-o șarjă, scade de la de 6 ori greutatea materiei prime, la 2,4 pană la 1,4, în cazul extractorului mobil. Pierderile de solvent sunt mult mai mici, iar timpul de extracție se reduce la jumătate.

Alte tipuri de extractoare, cum ar fi cele cu bandă continuă, folosite în industria uleiurilor grase sau extractorul continuu sub formă de „tub în U” cu alimentare în contracurent, în care materia primă vegetală avansează, cu ajutorul unui sistem elicoidal, sunt mai puțin utilizate din cauza costului ridicat.

Soluția de extracție, combinată cu soluțiile de spălare, se cumulează într-un decantor, pentru separarea fazei apoase, după care se filtrează și se concentrează. Concentrarea se face prin distilare. Pentru a reduce timpul de staționare a soluției extractive în instalația de distilare, se folosesc concentratoare de capacitate mică, cu alimentare continuă. Încălzirea se realizează prin manta sau serpentină interioară, cu apă sau abur de joasă presiune, în funcție de natura solventului. În general, cea mai mare parte a solventului se îndepărtează la presiune normală și doar ultima parte a distilării se realizează sub vid.

Urmele de solvent reținute de extract se îndepărtează prin adăugarea unei cantități mici de alcool absolut la sfârșitul distilării, care distilând va antrena și aceste urme.

Concentratoarele sunt în general dotate cu o coloană scurtă pentru refluxare și separarea urmelor de substanțe odorante care ar distila împreună cu solventul și deci pentru rectificarea acestuia.

Pentru micșorarea timpului de staționare a extractului în zona încălzită a instalației de concentrare, se folosesc aparate rotative, cu alimentare și evacuare continuă, de tipul „rotavapor”, sau concentratoare peliculare, cu film descendent.

Solventul recuperat este folosit într-o nouă șarjă. În cazul în care se urmărește utilizarea lui pentru extracția unei alte materii prime decât cea inițială este necesară deodorarea lui, prin distilare dintr-un amestec cu ulei de parafină.

Solventul reținut în materia primă vegetală se recuperează cel mai bine prin antrenarea lui cu un curent de abur introdus în extractor, înainte de descărcarea epuizatului. Se poate realiza în acest fel o recuperare a solventului în proporție de 94-96%. Ținând cont de faptul că solvenții utilizați pentru extracție sunt inflamabili, regimul de funcționare al instalațiilor de extracție trebuie pus sub protecție antiexplozie.

O instalație de extracție și de recuperare a solventului este prezentată schematic în figura 2.4. [13]

Figura 2.4. Instalație de extracție cu solvent și de recuperare a solventului

1, 2, 3, 4- extractoare; 5- rezervor pentru extract; 6- evaporator pentru solvent;

7 – condensator pentru solvent; 8- rezervor pentru solvent; 9- distilator cu vid pentru îndepărtarea urmelor de solvent; 10- condensator; 11- rezervor pentru solvent; 12- condensator pentru solvent reținut în plantă; 13- vas separator solvent-apă

2.6.3.2. Obținerea rezinoidelor

Rezinoidele sau oleorezinele se obțin prin extracție din materii prime vegetale sau animale fără apă, sau cu un conținut redus de apă, cu ajutorul unor hidrocarburi în calitate de solvent. Sunt incluse în această categorie rădăcinile, rizomii, lemnul, frunzele uscate, fructele, semințele, lichenii, rășinile, balsamurile, gumirezinele. Păstrarea principiilor odorante în timpul deshidratării și depozitării materiilor prime este datorată structurii acestora.

În unele cazuri, formarea parfumului sau aromei are loc în timpul deshidratării sau al păstrării, prin procese enzimatice, oxidative și de altă natură.

În multe cazuri, membranele celulare nu sunt permeabile solvenților hidrocarbonați. De aceea se recurge la umectarea materialului deshidratat, ca în cazul lichenilor și la divizarea fină a materialului.

Extracția se efectuează la rece sau la cald. În afara solvenților utilizați pentru obținerea concretelor, se pot folosi și solvenți miscibi cu apa ( etanol și acetona). Pentru a realiza o bună extracție este necesară agitarea și încălzirea în timpul extracției.

Procedeul de divizare a materialului vegetal și dimensiunile la care acesta se realizează sunt în funcție de natura materiei prime și de tipul constructiv al extractorului. Pulberile fine au tendința de a se aglomera, producând obturarea conductelor de golire.

Fructele și semințele sunt zdrobite sau decorticate; rădăcinile sunt tocate sau măcinate; lemnele și rădăcinile lemnoase sunt transformate în așchii sau sunt defibrate cu ajutorul unor valțuri; balsamurile, rășinile și gumirezinele sunt concasate.

Acțiunea chimică a solventului nu este în toate cazurile nedorită. Cele mai bune extracte din licheni se realizează cu alcool, acesta având proprietatea de a scinda depsidele . Aceste substanțe sunt insolubile în benzen, prin alcooliză se pun în libertate componente odorante valoroase, de aceea se recurge la extracția lichenilor cu un amestec de alcool și benzen.

Alcoolul și acetona au proprietatea de a se dilua cu umiditatea materialului vegetal, diminuându-se treptat puterea extractivă. În aceste cazuri este necesară concentrarea periodică a solvenților prin distilare.

Alcoolul etilic de fermentație sau de sinteză trebuie să fie lipsit de impurități și să aibă un miros neutru. Acetona trebuie să aibă o puritate în jur de 99,5%. Extracția se realizează în unele cazuri la cald sau la temperatura de fierbere a solventului.

Extractoarele sunt prevăzute cu manta de încălzire cu abur, agitator și refrigerent de reflux.

Extractoarele cu filtre flotante sunt utilizate pentru rășini, balsamuri, gumirezine și materiale pulverizate. Agitarea materialului vegetal se realizează cu ajutorul unui turbo-agitator montat la fundul extractorului. Separarea soluției extractive de epuizatul solid se realizează cu un filtru flotant, racordat coaxial la o pompă aspiratoare. Epuizatul este îndepărtat din extractor la partea inferioară a acestuia, cu ajutorul unui curent de apă caldă, după ce s-a recuperat solventul reținut cu ajutorul unui curent de abur ascendent.

Când extracția se execută la rece, aparatura folosită este cea descrisă pentru obținerea concretelor

2.6.4. Extracția cu fluide supercritice

Metoda de extracție cu fluide supercritice este o tehnică de separare nedestructivă, aparținând proceselor care au loc la presiune ridicată, bazată pe puterea de solvatare a substanțelor în fluide, aflate la temperaturi și presiuni superioare celor corespunzătoare punctului critic.

Extracția cu solvenți supercritici este aplicabilă în următoarele domenii:

Separarea amestecurilor multicomponente de proveniență vegetală sau animală;

Fracționarea produselor bioactive vegetale instabile;

Prelucrarea probelor biologice în investigații medicale;

Separarea amestecurilor multicomponente rezultate în procese de bioconversie sau inginerie genetică;

Investigarea medicamentelor, produselor cosmetice, a alimentelor, a aditivilor de condiționare a materialelor biomedicale, de implant;

Distrucția deșeurilor toxice.”

„Fluidele supercritice sunt compuși existenți într-o stare intermediară gaz-lichid, în condiții specifice de temperatură și presiune. Un lichid pur fierbe la o anumită temperatură, determinată de presiune. Dioxidul de carbon, de exemplu, există sub formă solidă la presiune normală și temperaturi sub -600C”. [ 10, p.2004 ] Punctul critic pentru CO2este la 73,8 bar și +31,10C . Punctul triplu pentru CO2este la 5,19 bar și -56,660C. Între cele două puncte, CO2 este lichid; la condiții de presiune și temperatură mai ridicate decât ale punctului critic, CO2 denumit supercritic, este un fluid ( amestec lichid-gaz ) [ 2, p.964 ]

presiune solid lichid fluid

supercritic

Pc

punct critic

gaz

punct triplu

Tc temperatura

Figura 2.5. Diagrama de stare-condiții supercritice [28]

Când un fluid se găsește în condiții de temperatură și de presiune superioare punctului critic, el intră într-o stare numită „supercritică”. Este o stare care nu există în natură: trebuie plasat lichidul în aceste condiții de temperatură și presiune pentru a induce starea de supercritic. Modificările de stare gaz/fluid supercritic și lichid/fluid supercritic se fac într-o manieră continuă. Fluidele supercritice au proprietăți diferite de cele ale unui gaz sau a unui lichid, dar care se includ între cele două. Ele au o vâscozitate apropiată de cea a unui gaz, o densitate apropiată de cea a lichidului cu o putere foarte mare de difuzibilitate în comparație cu fluidul lichid. Acest lucru facilitează pătrunderea fluidelor în mediile poroase.

Fluidele supercritice prezintă mai multe avantaje comparativ cu lichidele folosite ca solvenți:

un coeficient mare de difuzibilitate și un coeficient mic de vîscozitate;

lipsa tensiunii de suprafață, care crește puterea de solvatare a fluidului supercritic;

solubilitatea fluidului supercritic se modifică în raport cu variația temperaturii sau a presiunii.

Astfel, se poate recupera substanța care a fost dizolvată în CO2 supercritic. De exemplu: cafeina ( pentru a fi introdusă într-o băutură răcoritoare), printr-o simplă scădere a presiunii CO2, va precipita.

Fluidele supercritice au următoarele caracteristici:

Puterea de solvatare crește cu densitatea la o temperatură determinată;

Puterea de solvatare crește cu temperatura la o densitate dată.

Tipuri de fluide supecritice

Tabel 2.4. Temperatura și presiunea critică a unor fluide supercritice

Utilizarea CO2 supercritic permite să se lucreze la o temperatură moderată ( 31,10C ) care nu modifică caracteristicile organoleptice și principiile active din extractul obținut, iar extractul rămâne în stare aproape naturală. Pe de altă parte, se obțin extracte lipsite de toate reziduurile din solventul de extracție. La sfârșitul extracției, prin scăderea presiunii, se induce trecerea CO2 din stare supercritică în stare gazoasă și CO2 este eliminat singur din extract la presiune atmosferică. [28]

Cel mai uzual gaz folosit în procese de extracție în condiții supercritice este dioxidul de carbon. Presiunea și temperatura critică pentru dioxidul de carbon sunt 73,8 kPa și respectiv 31,06C. La aceste valori dioxidul de carbon se află în formă de fluid supercritic (SC-CO2) și are caracteristici atât de gaz cât și de lichid: are densitatea lichidului, putând fi folosit ca solvent, dar difuzează ușor ca un gaz. Proprietățile sale pot fi modificate prin schimbarea parametrilor exteriori, temperatură și/sau presiune. Putem

spune că este un solvent cu „geometrie variabilă”. De exemplu, densitatea sa poate varia de la densitatea unui gaz la cea a lichidului, prin modificarea presiunii exercitate asupra fluidului supercritic, fapt ce influențează capacitatea de solvire. Această proprietate permite extracția selectivă a componenților dintr-un amestec sau extracția totală și separarea selectivă prin detentă controlată.

Dioxidul de carbon supercritic are numeroase proprietăți care îl fac un solvent preferat:

la sfârșitul procesului nu rămâne solvent rezidual ( evacuare la presiune atmosferică);

nu este toxic;

este inert din punct de vedere chimic, nu sunt probleme de oxidare a produsului;

este inodor;

nu este inflamabil;

are temperatură critică scăzută;

absența efectelor toxice, alergene, mutagene;

absența substanțelor de balast în extractul final;

evitarea efectelor corozive în instalațiile de extracție;

asigură reproductibilitatea pentru extracția compușilor naturali instabili, aromatizanți, antioxidanți, coloranți, vitamine;

accesibilitate la prețuri convenabile.

Avantajul de a alege selectiv condițiile de reacție ( temperatură și/sau presiune ) este important pentru dioxidul de carbon supercritic. Această opțiune permite captarea componentelor distincte și recuperarea unui extract pur la sfârșitul procesului, ceea ce nu poate fi obținut cu ajutorul solvenților lichizi.

„În industria alimentară, în particular în industria aromatizanților, se preferă extracția cu dioxid de carbon supercritic, care datorită nepolarității sale, face ca zaharurile și sărurile minerale să nu fie extrase din sucurile de fructe”. [13]

2.6.4.1. Aplicații industriale ale CO2 supercritic

Tehnica folosirii dioxidului de carbon supercritic prezintă un spectru larg de beneficii în multe domenii de activitate. Această tehnică poate înlocui prelucrările (reacțiile) care utilizează un solvent nepolar precum hidrocarburile și solvenții halogenați.

Cele mai întâlnite aplicații ale dioxidului de carbon supercritic sunt prelucrările prin extracție, fracționare, depunere, impregnare, cromatografie, de reacție și altele.

Aplicații în domeniul produselor alimentare

Extracte din plante, decofeinizarea cafelei și a ceaiului, extracția substanțelor amare din hamei;

Extracția de parfumuri și arome ( valeriană, arome de coacăze negre, petale de trandafir, usturoi, mărar, arome de coniac );

Extracția componentelor din semințe de lămâie,

Prepararea tutunului fără nicotină;

Dezalcoolizarea băuturilor;

Extracția și fracționarea grăsimilor animale ( de exemplu: omega 3 ) și grăsimilor vegetale;

Prepararea alimentelor cu conținut scăzut de colesterol;

Extracția continuă a vitaminelor liposolubile;

Recuperarea vitaminei E rezultată în urma prelucrării uleiului de soia;

Prepararea unui produs antioxidant din susan;

Aplicații în domeniul farmaceutic:

Extracte de plante medicinale, de steroizi, de penicilină;

Eliminarea sau înlocuirea solvenților lichizi clorurați sau neclorurați.

Aplicații în domeniul materialelor:

Îndepărtarea solvenților;

Purificarea monomerilor și polimerilor;

Obținerea aerogelurilor, vopselelor și grundurilor.

Aplicații în domeniul chimiei: o varietate de reacții pot fi desfășurate în mediu supercritic. De exemplu oxidări, condensări, reacții fotochimice, reacții de polimerizare. Prezintă interes, de exemplu, îndepărtarea ușoară și continuă a produșilor de reacție.

Aplicații în domeniul biochimiei: purificarea antibioticelor, a acizilor grași, reacții enzimatice. [28]

În general, într-un proces de extracție cu un gaz lichefiat, ciclul de operații este constituit din 4 faze:

1.comprimarea gazului;

2.extracția propriu-zisă;

3.destinderea;

4.separarea extractului.

Ciclul se încheie cu recuperarea gazului solvent, care este din nou comprimat pentru utilizare într-un nou ciclu.

Am ales spre exemplificare decafeinizarea cafelei cu dioxid de carbon supercritic și obținerea extractelor de hamei cu CO2 supercritic.

„Cafeaua decafeinizată este acea cafea din care s-a îndepărtat mare parte din alcaloidul cafeină. Decafeinizarea se poate realiza:

Prin metoda directă cu solvent;

Prin metoda indirectă, cu apă;

Prin metoda cu CO2 supercritic.” [2, p.595]

Decafeinizarea cu CO2 supercritic

Boabele de cafea verde se aduc în prealabil la 30-50% umiditate. Îndepărtarea cafeinei cu CO2 supercritic se face prin adsorbție pe cărbune activ într-un sistem cu circuit închis, la temperatura de 40 – 800 C și la presiunea de 120 – 180 bar. La sfârșitul decafeinizării, dioxidul de carbon este evacuat din extractor, iar boabele de cafea decafeinizate sunt trecute la uscare. Cafeina este recuperată din coloana cu cărbune activ.

În figura 2.6. este prezentată o instalație de decafeinizare a cafelei cu dioxid de carbon supercritic

Figura 2.6. Instalația de decafeinizare a cafelei cu dioxid de carbon supercritic

1-aparat de umezire boabe de cafea verde; 2-extractor cu dioxid de carbon supercritic; 3-pompă; 4-preîncălzitor; 5-coloană cu cărbune active; 6-uscător rotativ [2, p.595]

Extracte din hamei – se folosesc în prezent în industria berii

Rășinile din hamei și uleiurile eterice au un caracter hidrofob și pot fi extrase cu solvenți organici, de tipul: metanol, hexan, clorură de metilen, tricloretilenă. Acești solvenți extrag substanțele amare, în principiu alfa acizii amari, fără a fi transformați, dar creează probleme sub aspect ecologic ( existența în extract a urmelor de solvenți considerați toxici).

Astăzi extractele din hamei se obțin folosind ca solvent pentru extracție alcoolul etilic și dioxidul de carbon lichid ( supercritic) sau CO2 supercritic. [2, p.963]

Extractele cu CO2 lichid ( supercritic) se obțin în instalații speciale, formate dintr-un extractor, o instalație pentru comprimarea dioxidului de carbon, schimbătoare de căldură pentru evaporarea CO2-ului și reîntoarcerea lui în circuit. Extracția este mai intensă când se utilizează hameiul sub formă de pelleți. Temperatura de extracție variază la diferite procedee între 7 și 200 C, solubilitatea maximă a alfa acizilor amari fiind la +70 C. Presiunile utilizate variază între 45 bar și 60-70 bar, în funcție de temperatură. Necesarul de CO2 lichid este de 20 kg CO2 lichid/kg hamei. CO2 lichid realizează o extracție selectivă, extractele fiind lipsite de rășini și taninuri.

Extractele cu CO2 supercritic se obțin la regimuri de presiune de 150-300 bar și la temperaturi variind între 32 și 1000 C. Extractul obținut la 150 bar și la 35 – 400 C este asemănător cu cel obținut cu dioxidul de carbon lichid. CO2-ul supercritic are capacitatea de dizolvare mai mare decât dioxidul de carbon lichid, ceea ce face ca timpul de extracție să fie mult mai scurt. Extracția cu CO2 supercritic este mai puțin selectivă, extractele conținând mai multe rășini tari, taninuri, apă sau ceruri.

Cu dioxid de carbon supercritic se pot obține, prin extracție fracționată la diferite presiuni, produse bogate într-un anumit component. Astfel, la presiuni de 120 bar sunt solubile îndeosebi uleiurile eterice și se poate separa o fracțiune bogată în acestea și cu foarte puține rășini, utilizată în cantități mici, la sfârșitul fierberii cu hamei, pentru intensificarea aromei de hamei.

Extractele cu CO2 sunt foarte sărace în nitrați, metale grele și sunt lipsite de pesticide. [2, p.964-965]

Extracția cu CO2 supercritic se utilizează și pentru obținerea extractelor florale și extractelor condimentare. Pentru industria uleiurilor, folosirea CO2 supercritic este încă în fază de cercetare „ [3,2007,p.1153].

2.6.5. Adsorbția pe un material adsorbant

Enfleurage-ul pe pulberi este un procedeu folosit de multă vreme pentru fabricarea pudrelor de toaletă. Această tehnică a inspirat procedeul de extracție a odorantelor din flori prin adsorbția lor pe un suport cu o mare capacitate de adsorbție: cărbunele activ, gelul de silice și alumina.

Procedeul prezintă unele avantaje față de extracția pe grăsimi sau cu solvenți. În primul rând, datorită faptului că materia primă naturală nu vine în contact cu adsorbantul, continuă să „supraviețuiască” pe tot timpul extracției, procesele biochimice de producere a substanțelor odorante continuând o vreme, ceea ce se observă într-un randament mai mare decât în celelalte procedee extractive. În plus, procedeul nu presupune o climatizare a spațiilor de extracție, așa cum necesită extracția pe grăsimi; este posibilă o mecanizare a extracției; adsorbantul se poate regenera și se realizează economii importante de solvenți.

Singurul dezavantaj pe care îl prezintă acest procedeu este acela că constituienții cu volatilități scăzute din compoziția naturală și care contribuie din punct de vedere olfactiv la ansamblul mirosului natural nu sunt extrași, fapt ce determină asocierea extracției cu solvenți și a adsorbției. Cele două extracte sunt reunite, redând astfel ansamblul natural.

Aplicarea industrială a acestui procedeu, sub numele de adsorbție dinamică, vizează în primul rând acele flori din care odorantele nu se pot obține decât prin efleurage ( iasomie, tuberoze ) și fără rezultate satisfăcătoare, în unele cazuri cum ar fi narcisele, liliacul,etc.

Instalația constă din camere în care sunt depozitate florile pe ramuri suprapuse și distanțate, care ocupă de tot spațiul încăperilor. În plafonul acestor încăperi sunt dispuse coloane umplute cu absorbant. Pe la partea inferioară se insuflă aer, cu ajutorul unor suflante, aer care în prealabil parcurge, o coloană de umidificare și un filtru.

Pentru a întreține procesul de „supraviețuire” al florilor, aerul trebuie să aibă o umiditate de 95-98% și o temperatură de 22-280 C.

Insuflarea aerului se face cu un debit de 90-100 litri/minut pentru fiecare kg de flori și durează 24 ore pentru fiecare încărcătură.

Adsorbția se face pe cărbune din lemn de mesteacăn, dispus în coloane în straturi de 25-30 cm. Timpul de insuflare și cantitatea de adsorbant se stabilesc în fiecare caz, astfel încât capacitatea adsorbantă să nu fie depășită. De exemplu, pentru florile de iasomie, adsorbția se stabilește în intervalul 150-200 grame parfum pentru 1 kg cărbune activ,ceea ce corespunde la două treimi din capacitatea adsorbantă.

Desorbția se realizează prin extracția cu eter de petrol a adsorbantului saturat eluat cu solventul într-o coloană, la un debit de 2-4 litri/min/m2.

Florile după ce au fost descărcate de pe rame sunt extrase cu eter de petrol și apoi cu alcool pentru obținerea absolutului. Acest absolut se combină cu extractul de la adsorbția dinamică, după evaporarea solventului. De obicei, absolutul de extracție reprezintă o treime din cantitatea extractului de adsorbție dinamică. Randamentul total este de 3-4 ori mai mare decât în cazul absolutelor obținute prin extracție cu solvenți.

Alte variante ale procedeului, cum ar fi extracția la presiune redusă sau la suprapresiune cu gaze inerte ( hidrogen, azot, dioxid de carbon etc ) și izolarea parfumului

prin antrenare cu vapori de apă a adsorbantului s-au dovedit mai puțin eficiente.

Deoarece în cursul procesului de concentrare a produselor, se produc importante pierderi de aromă, care este labilă la căldură și oxigen, noile tehnologii prevăd recuperarea aromelor caracteristice conform schemei tehnologice prezentate în figura 2.7.

Sucul brut rezultat din presare este preluat de o pomă (2) și trimis în ciclonul (5) unde are loc separarea fracțiunilor de vapori ce conțin circa 10% din substanțele aromatice din sucul dezaromatizat. Această fracțiune intră într-o coloană de rectificare cu condensator (6), unde aromele volatile împreună cu alte gaze se separă de vaporii de apă care le-au antrenat și care se condensează și se elimină la baza coloanei; elementele volatile și gazele trec în răcitorul (8) în care se separă o parte din substanțele aromatice ce sunt colectate în (11). Ultimele fracțiuni de gaze se condensează prin trecerea într-un răcitor (9) și de aici în coloana cu inele Rasching (10), concentratul de aromă fiind colectat în colectorul de arome.

Figura 2.7. Schema unei instalații de recuperare a aromelor

1-rezervor de suc; 2-pompă de suc rece; 3-schimbător de căldură; 4- pompă de suc fierbinte;

5- ciclon separator; 6- coloană de rectificare cu condensator; 7- pompă de lichid dezaromatizat; 8-prerăcitor de gaze și substanță aromată; 9- răcitor de gaze; 10- coloană cu inele Rasching; 11- colector de arome.

a-suc brut; b-suc dezaromatizat; c-lichid liber de aromă; d-gaze necondensabile; e-concentrat de aromă.

Cu acest tip de instalații se obțin concentratele de aromă până la 1/100 sau 1/200.

Ele se ambalează în vase de sticlă sau rezervoare mari de inox cu capacitatea 15-50 tone și se păstrează la 00C și întuneric, păstrându-și calitatea nemodificată timp de 1 an. Se utilizează ca adaosuri la prepararea băuturilor răcoritoare, sucurilor și în industria săpunurilor pentru îmbunătățirea calităților organoleptice.

Sucul aromatizant este limpezit înainte de concentrare ( de exemplu la sucul de struguri este necesară înlăturarea bitartratului de potasiu care cristalizează în timpul concentrării ), filtrat și concentrat. Sucul concentrat obținut se păstrează la maximum 00C în bazine speciale ( de tip polstif ), în rezervoare metalice cu înveliș polimeric sau din inox cu capacitate de 25-100 m3.

CAP. 3. ULEIURI ETERICE- EXEMPLE

MUȘEȚELUL: Matricaria chamomilla (lat.), Romanita (ro)

Există două variante de Mușețel, mușețel comun (Matricaria Chamomilla) și mușețelul roman (Anthemis nobilis), care se situează împreună pe o poziție preferențială în evidența extractelor de plante imediat după Aloe (486 preparate). De la ambele variante, care cresc și în țara noastră, se recoltează florile, fără codițe, după ce se usucă roua.

Se recoltează inflorescențele, Flores Chamomillae, care se utilizează extern și intern, sub formă de tinctură, extract fluid, dar mai ales infuzie, pentru acțiunea antiinflamatoare, antiseptică și antialergică. Prin antrenare cu vapori de apă se extrage din inflorescența un ulei eteric care, spre deosebire de majoritatea uleiurilor eterice, nu este local iritant, ci calmant și antiflogistic.

Mușețelul este una dintre cele mai vechi și mai valoroase specii medicinale, acțiunea sa terapeutică fiind cunoscută încă din antichitate. Ca plantă medicinală mușețelul este înscris astăzi în farmacopeele din aproape toate țările lumii.

Valoarea terapeutică se datorează întregului complex de compuși chimici, cu structuri foarte diferite, care sunt sintetizați atât în florile tubulare, cât și în cele linguate. Mușețelul se utilizează sub formă de tinctură, extract fluid și mai ales infuzie. Preparatele azulenice sunt folosite în tratamentul astmului bronșic, al reumatismelor, gastritelor alergice, eczemelor, rănilor, inflamațiilor.

Extractele de mușețel sunt utilizate mai ales pentru efectul lor antiinflamator și spasmolitic. Uleiul volatil de mușețel are largi întrebuințări în terapie: prezintă o acțiune calmantă asupra sistemului nervos central, are proprietăți dezinfectante și antiinflamatoare, stimulează secreția gastrică și pofta de mâncare.

Acțiunea terapeutică complexă a extractului de mușețel este întregită și de prezența cumarinelor, sintetizate mai ales în florile linguate.

Uleiul volatil obținut din mușețel este mult utilizat în industria de cosmetice, pentru prepararea pastelor de dinți, a săpunurilor, a șampoanelor, a diferitelor creme, precum și în industria parfumurilor.

Substanțele minerale sunt prezente în florile de mușețel în proporție de 8-10%.

Principiul activ este uleiul volatil, care este sintetizat în florile tubulare. Uleiul proaspăt obținut este de culoare albastră, cu gust amărui și miros caracteristic. Conținutul variază în funcție de proveniențe între 0,30 si 1,50%.

Uleiul eteric este localizat în glandele oleifere de pe flori și receptacul, florile tubuloase fiind mai bogate decât cele lugulate.

Uleiul eteric obținut din mușețelul comun, prin antrenare cu vapori de apă, este un lichid vâscos, de culoare albastră, cu miros caracteristic, aromat, ușor dulceag și fructat.

Mușețelul, ca specie spontană, este răspândit în întreaga Europa, mai ales în zona centrală și cea meridională, în Asia Centrală și în zona sudică a Siberiei, în Asia Mică, în nordul Africii, în America de Nord și în Australia.

La noi în țară mușețelul crește în toate zonele țării, fiind o specie cu o mare plasticitate ecologică. Cele mai favorabile condiții de cultură sunt în Câmpia Crișurilor și în Câmpia Timișului. De asemenea poate fi cultivat cu bune rezultate în sudul și estul țării în Câmpia Burnazului, Câmpia Bărăganului, Câmpia Moldovei. Se recomandă evitarea zonelor secetoase.

Prelucrarea materiei prime

Obținerea uleiului volatil de mușețel se poate realiza prin extracție cu solvenți (hexan) sau prin distilare cu abur. Datorită faptului că extracția cu solvenți conduce la obținerea unui ulei mai puțin bogat în anumiți compuși activi decât cel obținut prin distilare, în practică se folosește cea de-a doua variantă.

Uscarea. A fost studiată tehnologia de uscare a inflorescențelor în diferite tipuri de uscătoare, urmărindu-se modificările conținutului în ulei volatil și ale celui de chamazulene, raportate la un martor uscat la umbră. Temperatura de uscare influențează conținutul în principii active. Cele mai bune tipuri de uscătoare sunt cele pe bandă și canal.

Uscarea pe cale naturală se poate face deasemenea în condiții optime; inflorescențele recoltate se sortează și se așează în strat subțire pe stelaje, în încăperi curate, bine aerisite, în care lumina să nu pătrundă direct.

Uscarea pe cale naturală durează 4-7 zile, în funcție de umiditatea atmosferică. Dacă umiditatea atmosferică este ridicată, inflorescențele trebuie uscate în uscătoare la temperatura maximă de 40°C.

S-a ajuns la concluzia că prin uscarea la soare se pierd 17 până la 23% din conținutul de ulei volatil.

Ambalarea. Păstrarea. Florile uscate se așează în lăzi, fără să se preseze. Umiditatea inflorescențelor nu trebuie să depășească 12%, ceea ce constituie o condiție pentru buna lor păstrare.

Distilarea. Imediat dupa recoltarea inflorescențelor în stare proaspătă sau ușor ofilită se execută distilarea pentu obținerea uleiului volatil.

In unele țări uleiul volatil se obține în instalațiile destinate distilării și altor specii (Rosa, Mentha). Agregatul din metal este dotat cu un barbotor pentru aburi, prevăzut cu o serpentina oarbă. Capacitatea cazanului de distilare trebuie să fie de circa 2000 litri. Cazanul se umple cu inflorescențe numai până la 8,5-9% din capacitatea sa. Inflorescențele se amestecă cu paie uscate și fără miros, care asigură circulația vaporilor printre inflorescențe și încălzirea lor. Deasupra se așează un strat de paie, astfel ca inflorescențele să nu fie antrenate de vapori și să nu fie astupate vasele florentine.

Distilarea se face cu vapori și se desfășoară în următoarele condiții: presiunea în cazanul de abur trebuie sa fie de peste 7 atm, cantitatea și calitatea uleiului obținut fiind corelate direct cu presiunea din cazan.

O mare cantitate de ulei volatil se dizolvă cu apă de distilare sau formează o emulsie.

Culoarea distilatului este la inceput albă, apoi albastru închis, spre negru. Uleiul volatil de mușețel este greu, cu greutatea specifică de 0,9500, iar separarea lui este dificilă. Raportul între inflorescențe și distilat este 1:6 (la fiecare kilogram de inflorescențe se obțin 6 kg de distilat).

Temperatura distilatului trebuie să oscileze între 33 și 38°C. În aceste condiții separarea uleiului se face uniform. O parte din stearoptenul existent în uleiul volatil, la temperaturi mai joase, se depune pe serpentinele refrigerentului. Datorită acestui fapt, se impune ca, în procesul distilarii, la fiecare jumătate de oră, temperatura să se ridice până la 50°C, timp de 5 minute astfel ca stearoptenul să se topească și dupa reevaporare să fie readus în vasul de separare. Durata distilării este de 11-15 ore. În primele trei ore se separă 12% din uleiul volatil. Cantitatea cea mai mare de ulei volatil (75%) se separă între a treia și a șasea oră de distilare. În următoarele ore se obțin 12-15% din uleiul volatil. La începutul distilarii se separă fracțiunile bogate în stearopten, care se prezintă sub forma unei mase vâscoase, de consistență moale, de culoare albă. Pe măsură ce se continuă distilarea, se separă azulenele, ultimele fracțiuni fiind cele mai bogate. Datorită acestui fapt se recomandă distilarea timp de 12 ore, pentru a se obține un ulei de calitate superioară. În procesul distilării se obține și o cantitate mare de apă, ceea ce impune efectuarea redistilării, proces care durează patru ore.

Încă de la începutul procesului de redistilare se obține ulei volatil albastru închis, care treptat își schimbă culoarea, devenind către sfârșitul procesului galben-maroniu. Apele rezultate din distilare conțin circa 0,012% ulei volatil.

Uleiul volatil obținut prin redistilare reprezintă 30% din producția totală, 70% din ulei fiind obținut prin distilarea brută. Cele două categorii de ulei se cupajează, iar apa rezultată din distilare și redistilare se amestecă. Ultima apă rezultată din redistilare (de două ori) se numește „aqua chamomillae” și se utilizează pentru prepararea pastei de dinți.

Uleiul brut din vasele florentine, este amestecat cu apă și cu reziduuri. Separarea apei se face cu ajutorul sulfatului de sodiu anhidru, iar a reziduurilor prin filtrare. Întregul proces de filtrare trebuie să decurgă la temperatura de 40-45°C, pentru a nu se pierde anumiți componenți din uleiul volatil. Uleiul volatil, bine separat de apă, se păstrează în vase de sticlă de culoare închisă, care trebuie umplute bine și parafinate. Sticlele se depozitează în încăperi răcoroase și întunecoase. În aceste condiții, uleiul volatil își păstrează calitățile timp de patru ani.

Compoziția chimică: uleiuri volatile, principii amare sesquiterpenice (proazulene), flavonozide (glicozide de apigenina, luteolina, kempferolul si derivati metoxilati), glucide, vitamine (B1, C, carotenoizi), colina, minerale (calciu, fier, zinc, siliciu, zirconiu, molibden, cupru, fosfor, potasiu), acizi grasi (acid oleic, linoleic, palmitic, stearic, cerotic), acizi fenolici (clorogenic, cafeic, salicilic, siringic, vanilic).

Uleiul volatil conține: hidrocarburi sesquiterpenice (chamazulena, dihidro-chamazulena, bisaboleni, trans-beta-farnesen), alcooli sesquiterpenici (alfa-bisabolol, spatunelol, farnesol), oxizi sequiterpenici (bisaboloxizi), cumarine (herniarina, umbeliferona, poliine).

CĂTINA ALBĂ

Cătina albă este un arbust fructifer introdus in cultură de circa 40 de ani în România, dar aproape abandonat in ultimii 16 ani, în timp ce state precum SUA si Canada, deși l-au descoperit relativ recent, l-au și introdus în programe guvernamentale. Cercetările au evidențiat faptul ca fructele de cătină, greu de cules si extrem de perisabile în stare proaspătă, conțin o serie de substanțe active valoroase cu rol important în reglarea metabolismului uman. Stimularea sistemului imunitar are acțiune terapeutică și curativă in prevenirea și tratarea unor multiple afecțiuni. Anumite caracteristici biologice și compoziția chimică a fructelor au făcut ca planta să prezinte în ultimul timp un interes deosebit, urmărindu-se elaborarea unor tehnologii hibride pentru separarea, concentrarea și purificarea extractului de cătină, în vederea obținerii unor concentrate de principii active cu aplicații în domeniul alimentar, farmaceutic si cosmetic.

Răspândirea pe un areal apreciabil de mare, cantitățile mari de fructe ce pot fi recoltate, ca și numeroasele argumente în favoarea folosirii acesteia în cultură, mai ales pentru fixarea terenurilor degradate și a exploatării terenurilor saraturate, constituie elemente extrem de importante în vederea exploatării intensive.

Cătina este o plantă valoroasă și prin faptul că, spre deosebire de alte plante, poate fi valorificată în întregime prin fructe, frunze și rădăcini.

Caracterizare biologică și morfologică

Cătina este un arbust fructifer care face parte din flora spontană a României, dar a fost introdus și în cultură, una dintre cele mai mari plantații din țară găsindu-se în apropiere de Bacău.

Fructele de cătină sunt utilizate în industria alimentară, silvicultură, farmacie, cosmetică. Această utilizare se datorează în primul rând conținutului bogat în vitamina C (peste 400-800 mg / 100 g suc proaspăt, conținut mai mare de 2 ori față de cel al măceșelor și de 10 ori față de cel al citricelor), precum și în vitaminele A, B1, B2, B6, B9, E, K, P și F. Pe lângă aceste vitamine, în fructele de cătină sunt prezente și multe alte substanțe bioactive (circa 200 la număr dupa unele evaluari) cum sunt celulaza, beta-carotenul (procent superior celui din pulpa de morcov), microelemente ca P, Ca, Mg, K, Fe, Na, proteine cu conținut ridicat de aminoacizi esențiali și uleiuri complexe.

Recoltarea si valorificarea

Cea mai dificilă operație este recoltarea. Tufele dese cu spini lungi și puternici, fructele mici si aglomerate, prinderea lor puternică de ramuri, precum și pedunculul scurt sunt principalele cauze care îngreunează recoltarea. Momentul optim de recoltare se stabilește în funcție de modul de valorificare a fructelor. Culesul se efectuează în momentul în care fructele ajung la greutate maximă și deci sunt acumulate majoritatea substanțelor active. Calendaristic, culesul se efectuează din a doua jumatate a lunii august până la jumatatea lunii octombrie. Dupa această dată fructele sunt supramaturate, scad în greutate, se zdrobesc, iar o parte din ele crapă în momentul recoltării.

Deoarece fructele de cătină sunt perisabile, depozitarea lor trebuie să se facă în ambalaje mici, iar transportul în lădițe ce nu depășesc cantitatea de 4 kg. Trebuie acordată mare atenție manipulării, transportului si depozitării fructelor, mai ales in faza de maturitate deplină. În stare proaspătă ele se pot păstra timp de 3-4 săptămâni în depozite frigorifice, la temperatura de 0° C. Fructele de cătină se pot valorifica sub forma de suc, sirop, nectar, gem, marmeladă etc.

Tehnologia de obținere a extractelor de cătină

Compozitia chimică deosebit de complexă a extractului de cătină, corelată cu labilitatea termică și chimică a compușilor, impun metode deosebite pentru separare, concentrare și purificare. Tehnologiile de obținere și concentrare a produșilor activi din cătină au fost elaborate având la bază procedee moderne de extracții diferențiale, extracții în medii naturale inerte, bazate pe separări prin membrane cu mare selectivitate (microfiltrare, ultrafiltrare si osmoza inversă) și prin distilare în strat subțire în vid. Deoarece aceste procese au loc la temperaturi scăzute, se conservă în totalitate proprietățile compușilor separați și se asigură, totodată, nivelul de puritate impus.

Produse pe bază de cătină

Produsele pe bază de cătină albă se folosesc atât curativ, cât și preventiv.

Utilizarea produselor pe bază de cătină în cantități moderate (5-10 g fructe uscate sau 25, 50 g fructe proaspete), la intervale de 2-3 zile, crește rezistența la efort fizic si intelectual. Fructele trebuie sa fie însă bine strivite și bine mestecate, la ele adăugându-se zahăr sau miere.

Pentru prepararea unui ulei de cătină se pot folosi 200 – 300 g fructe de cătină uscate, fin pulverizate, care se amestecă cu 200 – 300 ml ulei de floarea soarelui sau chiar mai mult. Pentru o extracție mai bună se repetă amestecarea la intervale de minimum 24 de ore. Părțile solide se separă. Ceea ce rămâne impregnat cu ulei se stoarce printr-o pânză deasă. Cele două părți uleioase se amestecă, în felul acesta mărinduli-se efectul. Partea solidă se poate folosi pentru nutriție, ca vitaminizant.

Fructele proaspete se pot presa, iar sucul integral rezultat se poate folosi în asociere cu zahăr în diferite proporții, dupa gust (100 ml suc cu 100 g zahăr sau 150 – 200 g zahăr). Nu este nevoie de conservant dacă se consumă în următoarele 2 săptămâni. Pentru păstrarea pe termen lung se adaugă 0,2‰ benzoat de sodiu. Sucul integral se poate amesteca cu suc din orice alt fruct, se poate pasteuriza sau steriliza pentru păstrare pe termen lung.

Semintele și cojile umede se usucă și se folosesc ca atare, ca vitaminizant, consumându-se circa o linguriță la 2-3 zile. Frunzele și tulpinile mărunțite se usucă. Din acestea se prepară ceai, folosind maximum o linguriță, de 2-3 ori pe săptămână. Acest ceai se recomandă mai ales celor ce suferă de stări depresive sau anxioase și este contraindicat persoanelor irascibile.

Fructele de cătină pot fi folosite și la obținerea unui vin, adăugând în mustul de struguri suc integral de cătină albă, dar nu mai mult de 10-20%. Acesta va adăuga vinului calități deosebite.

Compoziția uleiului de catină:

1. 7 grupe de Flavonoide fiecare grupă conținând 7 tipuri

2. Multiple vitamine: E, A, K, B2, B6, C. Cantitatea de vitamina C este de 8 ori mai mare decât în piersică, de 20 de ori mai mare decât în mărul pădureț, de 80 de ori mai mare decât în roșie, de 200 de ori mai mare decât în strugure. Cătina de mai este denumită tezaurul de vitamina C sau regina vitaminei C.

3. Cătina conține multiple minerale, microelemente, aminoacizi esențiali, 8 tipuri de caroten.

4. Conține substanțe anticanceroase: principii amare, arginina, serotonina,

5. Substanțe volatile, substanțe antisaponificare, sistosterili,

6. Conține carotenoizi.

Uleiul de cătină – dupa uleiul de palmier, este al doilea ca bogăție în vitamina E și este folosit în scop profilactic pentru încetinirea proceselor de imbătrânire și pentru prevenirea apariției cancerului, precum și ca tonic general în situații de stress, cu rol imunomodulator. Pentru uz intern, uleiul de cătină se utilizează ca adjuvant în tratamentul unor afecțiuni cardiovasculare, datorită protecției coronariene pe care o asigură, precum și în afecțiuni ale aparatului digestiv. Are activitate deosebită în hepatitele cronice, afecțiuni urogenitale, afecțiuni neurologice și psihice. În literatura de specialitate se evidențiaza activitatea antianemică și rolul excepțional în stagnarea și regresul diverselor afecțiuni oculare (hemeralopie, prezbitism, cheratomalacie, miopie, astigmatism, hipermetropie, glaucom, cataractă) datorită conținutului mare in beta-caroten. Pentru uz extern, se folosește în afecțiuni dermatologice (psoriazis), afecțiuni ORL cu componenta atopică si inflamatorie, în tratamentul local al eczemelor, arsurilor termice și chimice, degerăturilor, alergodermiilor, rănilor cu vindecare lentă. Este singurul produs natural recunoscut pentru activitatea de protecție împotriva radiațiilor solare sau de altă natură.

Este recomandată utilizarea fructelor de cătină cât mai aproape de starea lor naturală, ca atare sau sub forma de extracte care să cuprindă totalitatea principiilor active. Deci se recomandă mai puțin ceaiurile și mai degrabă extractele uleioase de cătină, deoarece extractele apoase obținute la temperatură ridicată conțin doar substanțele hidrosolubile, fiind excluse vitaminele liposolubile (A, B, E, K) care se pierd. Din aceste motive se preferă maceratele la rece.

LĂMÂIA

Lămâiul este originar din India, arabii fiind cei care l-au cultivat în regiunea sudică a Mării Mediteraneene. Sediul principal al producției de ulei de lămâie este insula Sicilia, dar nu trebuie uitate nici centrele din insula Cipru, California și Florida.

Lămâia este fructul arborelui Citrus limon. Ea este foarte des întâlnită în alimentație, în cosmetică și în practica farmaceutică datorită diferiților compuși chimici pe care îi conține.

Substanțe active ale lămâii

În medicina populară, lămâile se folosesc din cele mai vechi timpuri pentru tratarea unui spectru foarte larg de afecțiuni. În funcție de destinație se utilizează pulpa fructului, zeama, coaja și uleiul eteric conținut în aceasta din urmă.

Pulpa și zeama

Pulpa de lămâie conține o multitudine de substanțe nutritive de importanță vitală, substanțe ce se regăsesc, în concentrație puțin mai redusă, și în zeama acestui fruct. De exemplu, vitamina C este conținută în proporție de 90% în zeamă, calciul numai în proporție de 2/3, iar fierul din zeamă corespunde doar unei treimi din cantitatea totală de fier conținută în lămâie. Pentru a beneficia de întregul complex de substanțe valoroase din lămâie, este deci recomandabil să se mănânce pulpă. Chiar dacă la început gustul pare foarte acru, nervii gustativi se obișnuiesc relativ repede cu acesta, iar după doar câteva zile majoritatea oamenilor nu mai au nici un fel de probleme cu mâncatul lămâilor crude.

O singură lămâie conține :

Apă-90 g magneziu-30 mg

Hidrocarburi-3,2 g fosfor-16 mg

Balast(reziduuri fibroase)-1,2 g calciu-11 mg

Proteine-0,7 g natriu-3 mg

Grăsimi-0,6 g fier-450 µg

Potasiu-150 mg acid pantotenic-270 µg

Vitamina C-55 mg niazină-170 µg

Cojile și uleiul eteric conținut în ele:

În coaja de lămâie se găsesc mii de glande minuscule, care produc uleiul eteric numit științific Citri aetheroleum. De aceea, acest ulei se poate extrage și prin presarea la rece a cojilor. Pentru obținerea unui litru de ulei eteric, sunt necesare aproximativ 3000 de lămâi. În afară de o serie de alte substanțe, foarte valoroase, în acest ulei se găsește din abundență citralul, acea substanță care dă parfumul și gustul specific al lămâii. Uleiul de lămâie se poate utiliza împotriva afecțiunilor de ordin fizic și psihic. În aromoterapie acest ulei este folosit pentru redobândirea, respectiv pentru întreținerea unei stări psihic-intelectuale bune; folosit direct, adică local, același ulei are o acțiune puternic bactericidă.

Proprietățile uleiului de lămâie

Uleiul esențial de lămâie este un tonic al sistemului circulator, îmbunătățind circulația sângelui; ajută la diminuarea vâscozității sângelui și astfel scade presiunea în venele varicoase. El este un remediu tradițional pentru tratarea capilarelor sparte vizibile sub piele. Menține vitalitatea celulelor roșii (eritrocitele), efect favorabil în caz de anemie; totodată stimulează leucocitele, ceea ce duce la o îmbunatățire a imunității organismului. Uleiul de lămâie are proprietăți detoxifiante și decongestionante asupra ficatului și rinichilor; ajută la reducerea celulitei.

Aromoterapie cu ulei de lămâie

Cu ajutorul mirosului, aromele uleiurilor eterice acționează prin creier direct asupra psihicului și asupra sistemului neurovegetativ. Și uleiul de lămâie este super-activ în această privință, fiind folosit cu succes mai ales în combaterea stărilor de tensiune și suprasolicitare psihică și intelectuală.

Sucul de lămâie stimulează funcționarea ficatului, previne formarea ridurilor și albește dinții.

Lămâia conține 30 % suc. În acesta se găsește acid citric, acid malic, citrați de calciu, de potasiu și alții. Dintre glucide, apar glucoză și fructoză direct asimilabile, dar și zaharoză. Dintre săruri minerale și oligoelemente se găsesc fier, calciu, siliciu, fosfor, mangan, cupru. Cele mai importante vitamine din sucul de lămâie sunt vitaminele B (B1, B2, B3), C, PP, A (în pulpa proaspătă și în suc), carotenul (provitamina A, se află mai ales în coajă). Ele au mare importanță în fenomenele de creștere și în menținerea tinereții țesuturilor.

Având aceste proprietăți, sucul de lămâie este indicat, ca remediu ajutător, în tratarea infecțiilor diverse (pulmonare, intestinale sau renale), maladiilor infecțioase (stimulează leucocitoza curativă), în stări febrile, reumatisme, gută, litiază urinară și biliară, dispepsii (digestii anevoioase), arteroscleroză, varice, flebite, fragilitate capilară, hipervâscozitate sanguină, obezitate, hipertensiune, tuberculoză pulmonară și osoasă, demineralizare, deficiențe de creștere, convalescență, anemie, insuficiență hepatică și pancreatică, congestie hepatică, hemofilie, hemoragii (epistaxis, gastroragii, enteroragii, hematurii), meteorism, dizenterie, paraziți intestinali (oxiuri), astm, bronșită, gripă, guturai, sinuzite, angine.

PARTEA II.

METODE APLICATE ELEVILOR

CU

DEFICIENȚĂ MINTALĂ

CAP.4. OBIECTUL, SCOPUL PSIHOPEDAGOGIEI SPECIALE; METODE ȘI MIJLOACE DE INVESTIGAȚIE PSIHOPEDAGOGICĂ A PERSOANELOR CU CERINȚE SPECIALE

4.1. CONȚINUTUL ȘI STRUCTURA PSIHOPEDAGOGIEI SPECIALE. STATUTUL INTERDISCIPLINAR, RELAȚIILE CU PSIHOLOGIA, PEDAGOGIA ȘI ALTE ȘTIINȚE

În documentele publicate sub ediția UNESCO privitoare la terminologia educației speciale și a disciplinelor ei înrudite, cum ar fi psihopedagogia medicală, psihopedagogia medico-socială sau psihologia copilului cu cerințe speciale, se precizează concepția că psihopedagogia specială este o știință de sinteză care folosește informații date de medicină (pediatrie, neuropsihiatrie, neuropatologie, neurologie infantilă, oftalmologie, otorinolaringologie, ortopedie, audiologie, igienă, etc), psihologie, pedagogie, sociologie, asistență socială, științe juridice, în analiza personalității persoanelor cu diferite tipuri de deficiență(mintală, auditivă, vizuală, somatică, de conduită, de limbaj,etc) sau a persoanelor aflate în dificultate privind integrarea și relaționarea lor cu instituțiile colectivității sau cu persoanele din colectivitatea din care fac parte.

Psihopedagogia specială împrumută din alte discipline noțiuni, idei a căror semnificație este utilizată, într-o formă interdisciplinară diferită, în funcție de diversitatea tipurilor de deficiență și inadaptarea succesivă tipului de deficiență.

Domeniul de acțiune a psihopedagogiei speciale se plasează între studierea stării de normalitate și a stării patologice străbătând un drum complex care cuprinde prevenirea, găsirea, diagnoza, terapia, recuperarea, educarea, orientarea școlară și profesională, integrarea socio-profesională și urmărirea evoluției transformării ulterioare a persoanei cu dizabilități sau aflate în dificultate.

Toate stadiile respective pot fi cuprinse într-o formulă caracteristică acestui domeniu care explică în mare măsură caracterul pragmatic, acțional al psihopedagogiei speciale: asistența psihopedagogică și socială.

Componentele fundamentale ale asistenței psihopedagogice și sociale sunt:

a) psihologică

b) pedagogică

c) socială

a) psihologică:

– cunoașterea însușirilor caracteristice dezvoltarii psihice a persoanei și a tuturor componentelor personalității;

– comportarea și reacțiile persoanei în funcție de deficiență sau de incapacitatea sa și in relațiile cu cei din jur;

– manifestarea comportamentului în diferite situații;

– găsirea disfuncțiilor la nivel psihic;

– descoperirea modalităților de terapie, recuperare, compensare a funcțiilor si proceselor psihice afectate ;

– realizarea unui cadru de securitate și confort afectiv pentru menținerea echilibrului psihic și dezvoltarea armonioasă a personalității;.

b) pedagogică

– evidențierea problemelor specifice în educarea, instruirea și profesionalizarea persoanelor cu diferite tipuri de deficiențe ;

– adaptarea obiectivelor, metodelor și mijloacelor de învățământ la nevoile impuse de particularitățile dezvoltării psihofizice a persoanelor cu CES; [ 17, p.14]

– adaptarea/modificarea conținutului învățământului în funcție de nivelul evoluției și dezvoltării biopsihice a subiecților cuprinși în procesul instructiv-educativ ;

– asigurarea unui mediu corespunzător de pregătire, astfel încât fiecare subiect supus educației și instruirii să dobândească un minimum de cunoștințe și deprinderi practice necesare integrării sociale;

c) socială:

– includerea bio-psiho-socio-culturală a persoanei în realitatea socială actuală sau în schimbare pe axele: profesională, familială, socială;

– acțiuni de prevenire și combatere a dovezilor de inadaptare socială;

-avansarea și sprijinirea unor politici logice și flexibile, precum și înființarea unor servicii eficiente pentru protecția și asistența sociala a persoanelor aflate în dificultate ;

– înștiințarea opiniei publice referitor la răspunderea civică a membrilor comunității față de persoanele aflate în dificultate, precum și modalitățile de valorificare, a potențialului aptitudinal și relațional al acestor persoane în folosul comunității. [ 17.,p.15]

Obiectivul central al acestui domeniu de cercetare-acțiune este axat pe intervenția in scop terapeutic, recuperator și instructiv-educativ asupra persoanelor cu diferite tipuri de deficiențe sau aflate în incapacitate de acțiune, pentru a favoriza la maximum (re)inserția lor socioprofesională.

Obiectivul fundamental al serviciilor psihopedagogice și sociale este axat pe păstrarea, restabilirea și dezvoltarea capacităților individuale necesare pentru soluționarea unor probleme sau situații dificile pe care persoana nu le poate rezolva de una singură și garantarea unui suport pentru persoanele care nu au șansa să iși dezvolte propriile capacități și competențe necesare desfășurării unor activități socialmente folositoare și care să avantajeze integrarea lor socială.

Obiectivele specifice presupun:

– prezentarea analitică, descriptivă, comparativă și etiologică a diferitelor categorii de persoane cu cerințe speciale;

– alcătuirea unor norme de clasificare pe niveluri a tulburărilor sau deficiențelor intâlnite la persoanele respective;

– expunerea particularităților caracteristice activității persoanelor cu cerințe speciale, rezultat al modificărilor biopsihice și/sau socio- educaționale ;

– prezentarea și investigarea sistemului de depistare-diagnoză-terapie-recuperare-educație/profesionalizare-adaptare-integrare pentru categoriile de persoane aflate în dificultate;

– fixarea scopurilor, metodelor și mijloacelor de activitate psihopedagogică și socială cu persoanele care prezintă deficiențe sau care se află in situații dificile ;

– crearea unui program de profesionalizare în conformitate cu cerințele de muncă și încadrarea în unități productive sau ateliere protejate a persoanelor cu nevoi speciale/dizabilități;.

– crearea strategiilor de integrare socială a persoanelor cu dizabilități sau aflate în dificultate, prin valorificarea tuturor posibilităților existente la nivelul comunității; monitorizarea evoluției și a gradului de adaptare-integrare a persoanelor cu nevoi speciale în sfera relațiilor sociale;

– crearea unor strategii de intervenție pentru prevenirea și/sau ameliorarea consecințelor diferitelor tipuri de deficiențe sau a unor dereglări la nivel familial, comunitar și social referitoare la persoanele aflate în dificultate ;

– îmbogățirea cunoștințelor cu noi informații provenite în urma unui continuu proces de cercetare-acțiune și perfecționare a programelor de intervenție existent în domeniul psihopedagogiei speciale și asistenței sociale. [17 , p.16.]

4.2. PROBLEMATICA TERMINOLOGIEI ÎN LITERATURA DE SPECIALITATE

Problematica persoanelor cu cerințe speciale constituie un câmp semantic complex și în evidentă schimbare. În literatura psihopedagogică se intâlnesc frecvent mai mulți termeni care pot clarifica o serie de delimitări semantice utile în înțelegerea corectă și nuanțată a fenomenelor avute în vedere. [17, p.16]

Astfel în literatura de specialitate intâlnim termeni, precum: educație specială, psihopedagogie specială, educație integrată, deficiență, incapacitate, handicap, dizabilitate, etc.

Educația specială este o formă de educație care se desfășoară în cadrul școlilor speciale.

Educația specială are în vedere un anumit tip de educație adaptată și destinată copiilor care nu reușesc să atingă în cadrul învățământului obișnuit nivele educative și sociale corespunzătoare vârstei.

Psihopedagogia specială este o știință de sinteză care folosește informații furnizate de medicină, psihologie, pedagogie, sociologie, asistență socială, în studiul personalității persoanelor cu diferite tipuri de deficiență sau a persoanelor aflate in dificultate privind integrarea și relaționarea lor cu instituțiile comunității sau cu semenii din comunitatea din care fac parte.

Câmpul de acțiune a psihopedagogiei speciale se situează între studierea stării de normalitate și a stării patologice parcurgând un traseu complex care include prevenirea, depistarea, diagnoza, terapia, recuperarea, educarea, orientarea școlară și profesională, integrarea socio-profesională și monitorizarea evoluției ulterioare a persoanei cu dizabilități sau aflate în dificultate.

Educația integrată presupune ca relațiile dintre indivizi să se bazeze pe o recunoaștere a integrității lor, a valorilor și drepturilor comune pe care le posedă.

Educația integrată este tot o formă de educație specială care se desfășoară în alte condiții decât cele existente în școlile speciale. În schimb, educația integrată incearcă să înlăture percepția asupra școlilor speciale ca unități școlare segregaționiste.

Educația integrată are drept obiective, următoarele:

– a educa acei copii cu cerințe speciale în școli obișnuite alături de ceilalți copii normali;

– a asigura servicii de specialitate (recuperare, terapie educațională, consiliere școlară, asistență medicală și socială) în școala respectivă;

– a acorda sprijin personalului didactic, managerilor școlii în procesul de proiectare și aplicare a programelor de integrare ; a permite accesul efectiv al copiilor cu cerințe speciale la programul și resursele școlii obișnuite (săli de clasă, cabinete, laboratoare, bibliotecă, terenuri de sport etc.);

– a încuraja relațiile de prietenie și comunicarea între toți copiii din clasă/școală;

– a educa și ajuta toți copiii pentru ințelegerea și acceptarea diferențelor dintre ei;

-a ține cont de problemele și opiniile părinților, încurajându-i să se implice în viața școlii;

– a asigura programe de sprijin individualizate pentru copiii cu cerințe speciale;

– a accepta schimbări radicale în organizarea și dezvoltarea activităților instructiv-educative din școală.

Aspectul medical – deficiența – se referă la deficitul stabilit prin metode și mijloace clinice sau paraclinice, deficit care poate fi de natura senzorială, mintală, fizică, locomotorie, neuropsihică sau de limbaj.

Prin deficiență se ințelege pierderea, anomalia, perturbarea cu caracter definitiv sau temporar a unei structuri fiziologice, anatomice sau psihologice și desemnează o stare de anormalitate funcțională, adesea cu semnificație patologică, stabilă sau de lungă durată, care afectează capacitatea și calitatea procesului de adaptare și integrare școlară sau profesională.

Termenul generic deficiență include și o serie de alți termeni cu o semnificație și o sferă semantică mai redusă, cum ar fi:deficitul, defectuozitatea, infirmitatea, invaliditatea, perturbarea.

Aspectul funcțional – incapacitatea – reprezintă o pierdere, o diminuare totală sau parțială a posibilităților fizice, locomotorii, mintale, senzoriale, neuropsihice etc., consecință a unei deficiențe care impiedică efectuarea normală a unor activități.

Indiferent de forma de manifestare, incapacitatea conduce la modificări ale capacității de adaptare, la un anumit comportament adaptiv, la performanțe funcționale care determină apariția unor forme, mai mult sau mai puțin grave, cu efecte în dezvoltarea nivelului de autonomie personală, profesională sau socială. Altfel spus, incapacitatea reprezintă perturbarea sau limitarea capacității de indeplinire normală a unei activități sau a unui comportament; această tulburare poate avea un caracter reversibil sau ireversibil, progresiv sau regresiv.

Aspectul social rezumă consecințele deficienței și ale incapacității, cu manifestări variabile în raport cu gravitatea deficienței și cu exigențele mediului. Aceste consecințe pe plan social sunt incluse în noțiunile de handicap, respectiv de inadaptare, și se pot manifesta sub diverse forme : inadaptare propriu-zisă, marginalizare, inegalitate, segregare, excludere.

Handicapul pentru o persoană este considerat un dezavantaj social, rezultat dintr-o deficiență sau incapacitate, care limitează îndeplinirea unui rol într-un context social, cultural, în funcție de vârsta, sexul sau profesia persoanei respective. Altfel spus, handicapul este o particularitate a relației dintre persoanele cu incapacitate și mediul lor de viață, fiind evidențial atunci când aceste persoane întâlnesc bariere culturale, fizice sau sociale, împiedicându-le accesul la diferite activități sau servicii sociale care sunt disponibile, în condiții normale, celorlalte persoane din jurul lor. [17, p.17]

În concluzie, putem spune că deficiența poate determina o incapacitate care, la rândul ei, determină o stare de handicap ce face ca persoana deficientă să suporte cu greutate exigențele mediului în care trăiește, mediu ce poate asimila, tolera sau respinge persoana cu o anumită deficiență; de aici, o serie de urmări atât asupra echilibrului vieții interne a persoanei respective, cât și în planul relațiilor cu cei din jur, fapt care poate determina includerea persoanei cu deficiențe într-un cerc vicios, afectând, uneori destul de puternic, procesul dezvoltării și structurării armonioase și echilibrate a personalității acesteia.[17, p.18]

Dizabilitatea este termen de bază utilizat în legislația și practica românească obișnuită, alături de cel de handicap.

În literatura de specialitate, termenul dezabilitate a început sa fie utilizat și promovat ca substitut, de regulă, pentru termenul handicap, ce tinde să fie înlocuit în terminologia internațională.

Dizabilitatea face parte din experiența umană, fiind o dimensiune a umanității; ea este una dintre cele mai puternice provocări în ceea ce privește acceptarea diversității, deoarece limitele sale sunt foarte fluide, în categoria persoanelor cu dizabilități putând intra oricine, in orice moment, ca urmare a unor împrejurări nefericite, boli sau accidente .[17, p.18]

Cerințe/nevoi educative speciale – CES – este o sintagmă, care se referă la cerințele în plan educativ ale unor categorii de persoane, cerințe consecutive unor disfuncții sau deficiențe de natură intelectuală, senzorială, psihomotrice, fiziologică sau ca urmare a unor condiții psihoafective, socioeconomice sau de altă natură; aceste cerințe plasează persoana/elevul într-o stare de dificultate în raport cu ceilalți din jur, stare care nu-i permite o existență sau o valorificare în condiții normale a potențialului intelectual și aptitudinal de care acesta dispune și induce un sentiment de inferioritate ce accentuează condiția sa de persoană cu cerințe speciale. Drept urmare, activitățile educative școlare și/sau extrașcolare necesită noi modalități de proiectare și desfășurare a lor în relație directă cu posibilitățile reale ale elevilor, astfel încât să poată veni în întâmpinarea cerințelor pe care elevii respectivi le resimt în raport cu actul educațional (acest proces presupune, pe lângă continuitate, sistematizare, coerență, rigoare și accesibilizare a conținuturilor, un anumit grad de înțelegere, conștientizare, participare, interiorizare și evoluție în planul cunoașterii din partea elevilor).

Altfel spus, cerințele educative speciale solicită abordarea actului educațional de pe poziția capacității elevului deficient sau aflat în dificultate de a înțelege și valorifica conținutul învățării, și nu de pe poziția profesorului sau educatorului care desfășoară activitatea instructiv-educativă în condițiile unei clase omogene sau pseudo-omogene de elevi.

Evident că această sintagmă poate avea un înțeles anume pentru fiecare elev în parte, în sensul că fiecare elev este o individualitate și, la un moment dat, într-un domeniu sau altul al învățării, reclamă anumite cerințe educaționale specifice pentru a putea înțelege și valorifica la maximum potențialul său în domeniul respectiv (spre exemplu, un elev poate întâmpina dificultăți de învățare la matematică sau fizică, unde sunt necesare, în special, anumite categorii de operații ale gândirii la care elevul respectiv este deficitar; în schimb, la disciplinele din celelalte arii curriculare obține rezultate bune, chiar peste media clasei).

Totuși, sintagma cerințe educaționale speciale este utilizată mai ales în domeniul psihopedagogiei speciale, unde semnifică necesitatea unor abordări diferențiate și specializate ale educației copiilor cu dizabilități/deficiențe mintale, intelectuale, ale celor cu afecțiuni neuropsihice, neurofiziologice, senzoriale, fizice, somatice.[17, p.19]

Normalizarea este un termen care se referă, în principal, la asigurarea unor condiții de viață, corespunzătoare pentru persoanele cu cerințe speciale, acceptarea acestora în cadrul societății sau comunității din care fac parte, fiindu-le asigurate aceleași drepturi, responsabilități și posibilități de acces la serviciile comunitare ca și celorlalți membri ai societății, în scopul dezvoltării și valorificării optime a potențialului de care aceste persoane dispun. Altfel spus, normalizarea se referă la ajutorul oferit persoanelor cu cerințe speciale de către componentele sistemului social pentru a permite acestora un mod de viață similar sau apropiat cu al celorlalți membri ai societății; consecințele practice ale normalizării sunt programele și acțiunile bazate pe incluziune si integrare.

Transpunerea în practică a normalizării se desfășoară pe patru niveluri functionale:

1. normalizarea fizică

2.normalizarea funcțională

3.normalizarea socială

4. normalizarea societală

– normalizarea fizică – se referă la posibilitatea persoanei cu cerințe speciale de a avea acces la mijloacele fizice necesare satisfacerii nevoilor fundamentale, posibilitatea de a avea o locuință proprie, bunuri personale, de a se asocia cu alte persoane etc.;

– normalizarea funcțională – constă în asigurarea accesului la serviciile publice ale societății: transport în comun, facilități de acces în școli, instituții publice și de cultură, spații comerciale, facilități de petrecere a timpului liber, accesul la informații/ medii de informare în masă etc.;

– normalizarea socială – are în vedere posibilitatea persoanei de a avea contacte sociale spontane sau permanentizate și de a fi percepută ca făcând parte dintr-un context social normal: relațiile cu membrii familiei, vecinii, prietenii, colegii de muncă, oamenii de pe stradă, funcționarii sau prestatorii de servicii publice etc.;

– normalizarea societală – se referă la nivelul participării persoanelor cu cerințe speciale in diferite organizații, sectoare ale vieții publice sau la activități productive, având responsabilități și beneficiind de încrederea celor din jur.

Reabilitarea se referă la un proces destinat să ofere persoanelor cu dizabilități posibilitatea să ajungă la niveluri funcționale fizice, psihice și sociale corespunzătoare, furnizându-le acestora instrumentele cu ajutorul cărora își pot schimba viața în direcția obținerii unui grad mai mare de independență. Există tendința de a utiliza în cuplu noțiunile de abilitare și reabilitare, prima referindu-se la acele funcții care nu mai pot fi recuperate prin intervenție de specialitate; în schimb, prin mecanismele de compensare se pot forma acele abilități sau capacități de bază necesare pentru integrarea socială și profesională.

Reabilitarea bazată pe comunitate se referă la toate categoriile de vârstă și este implementată prin eforturile concertate ale persoanelor cu dizabilități, familiilor acestora și comunităților de care aparțin, precum și ale serviciilor de educație, medicale, sociale si profesionale existente la nivelul comunității.

Obiectivul principal al RBC (reabilitarea bazata pe comunitate) constă în dezvoltarea și valorificarea potențialului persoanelor cu dizabilități prin intermediul serviciilor și oportunităților create la nivelul comunității, în beneficiul tuturor membrilor acesteia.[17, p.20]

Incluziunea socială se referă la schimbarea atitudinilor și practicilor din partea indivizilor, instituțiilor și organizațiilor, astfel încât toate persoanele, inclusiv cele percepute ca fiind “diferite" din cauza unor deficiențe, să poată contribui și participa în mod egal la viața și cultura comunității din care fac parte. Operațional, acest termen poate fi ințeles și astfel: nondiscriminare + acțiune pozitivă = incluziune socială.

Șansele egale pentru persoanele cu deficiențe reprezintă rezultatul acțiunii prin care diferite sisteme ale societății și mediului, precum serviciile, activitățile, informarea și documentarea, sunt puse la dispoziția tuturor, în particular a persoanelor cu dizabilități. Sintagma de egalizare a șanselor este procesul prin care diferitele sisteme sociale și de mediu devin accesibile fiecăruia, și în special persoanelor cu dizabilități.

Serviciile de sprijin se referă la acele servicii care asigură atât independența în viața de zi cu zi a persoanei cu dizabilități, cât și exercitarea drepturilor ei.

Protecția specială cuprinde totalitatea acțiunilor intreprinse de societate în vederea diminuării sau chiar inlăturării consecințelor pe care deficiența cauzatoare de handicap o are asupra nivelului de trai al persoanei cu dizabilități.[17, p.21]

Educația/școala incluzivă implică cu necesitate pregatirea de ansamblu a școlii și societății pentru a primi și satisface participarea persoanelor cu handicap la medii școlare și sociale obișnuite, ca elemente componente naturale ale diversității umane, cu diferențele ei specifice.

Educația/școala incluzivă implică cu certitudine ideea de schimbare, care să răspundă nevoilor și aspirațiilor tuturor copiilor.

4.3. METODE ȘI MIJLOACE DE INVESTIGAȚIE PSIHOPEDAGOGICĂ A PERSOANELOR CU CERINȚE SPECIALE

Cunoașterea particularităților psihopedagogice ale fiecărui copil cu cerințe educative speciale, indiferent de tipul deficienței, precum și stabilirea unui diagnostic diferențial au la bază și o serie de metode științifice grupate în două mari categorii:

metode și mijloace accesibile tuturor categoriilor de specialiști

metode și mijloace de uz intern folosite de persoane care au o pregătire specială în acest scop

În prima categorie pot fi incluse următoarele metode și mijloace de cunoaștere a persoanelor cu cerințe speciale:

Observația – reprezintă urmărirea conștientă și sistematică a reacțiilor, atitudinilor și comportamentelor unei persoane, în totalitatea lor, în cele mai variate situații, pe baza evidențierii trăsăturilor caracteristice fiecărui individ în parte. După M. Zlate, calitatea observației depinde de o serie de factori cum ar fi:

particularitățile psihoindividuale ale observatorului (concentrarea atenției, capacitatea de sesizare a esențialului, intuiția, etc);

ecuația personală a observatorului: tip evaluativ, tip descriptiv, tip imaginative, tip erudit;

caracteristici ale percepției: selectivitatea percepției, factori sociali care pot modela sau deforma percepția,etc.

De asemenea, se știe că procesele, stările, însușirile psihice nu pot fi studiate, cunoscute în mod direct, ci indirect, prin modalitățile lor de manifestare în conduită. Astfel, în momentul observației, accentul trebuie pus pe o serie de manifestări cu o relevanță crescută din punctul de vedere al încărcăturii psihice:

manifestări de conduită, inclusiv cele implicate în diferite activități de joc, învățare sau muncă;

manifestări implicate în comunicare( conduitele verbale, orale, și scrise, mimica, gestica, etc.)

manifestările neurovegetative sau rezonanțele vegetative ale activității psihice: modificarea bătăilor inimii, a respirației, înroșirea feței, paloarea, tremurul vocii, etc. [17, p.100]

Această metodă are marele avantaj că este la îndemâna oricărui specialist și oferă posibilitatea de a surprinde fenomene psihopedagogice, fie în modul lor natural de manifestare, fie în situații de reproducere a cunoștințelor anterior asimilate.

2. Convorbirea- reprezintă o conversație/discuție între cel puțin două persoane, prin intermediul căreia se pot obține informații despre motivele, aspirațiile, interesele, trăirile afective ale interlocutorului. Marele avantaj al convorbirii constă în faptul că permite, într-un timp relativ scurt, furnizarea unor informații numeroase, utile în înțelegerea motivelor interne ale conduitei și opiniilor subiecților intervievați, precum și în identificarea strategiilor cognitive ale atitudinii lor față de cei jur(colegi, profesori, familie, anturaj etc.). Convorbirea, ca metodă de cunoaștere a persoanelor cu cerințe speciale, poate fi liberă sau structurată, spontană sau dirijată pe o tematică anterior fixată. Ea presupune cu necesitate respectarea personalității subiectului, competențe psihosociale din partea intervievatorului( empatie, sociabilitate, răbdare, intuiție) și rigoare în consemnarea răspunsurilor. În practică, de cele mai multe ori, metoda convorbirii este asociată cu observația, completând astfel suma de informații cu privire la subiectul cercetat.[17, p.101].

3. Metoda biografică urmărește culegerea de informații cu privire la:

Mediul social de origine și condițiile materiale:

structura familiei;

condițiile materiale de locuit;

părinții-profesie, nivel cultural;

relațiile dintre părinți, precum și dintre părinți și copii;

climatul afectiv din familie;

pregătirea generală: ruta școlară, discipline preferate, rezultate obținute, metode de pregătire preferate, comportamentul în relațiile cu colegii, ocupații de vacanță și de timp liber;

c.) atitudini și conduite:

atitudini și conduite specifice din viața cotidiană( familie, școală, timp liber, etc);

atitudini și conduite față de muncă, față de valorile sociale;

atitudini față de propriile calități și defecte;

proiecte/planuri/aspirații de viitor: domenii de interes, moduri de realizare.[17, p.101]

4. Studiul de caz- reprezintă o investigație în legătură cu un subiect/grup de subiecți sau cu o situație instituțională specifică. El poate fi focalizat pe un moment problematic din viața școlară, profesională sau de zi cu zi a subiectului sau pe un subiect/grup de subiecți într-o situație deosebită, cu implicații puternice în evoluția lor ulterioară. Informațiile sunt culese prin diferite metode de către una sau mai multe persoane, în legătură directă cu cazul respectiv, apoi are loc schimbul de idei care ușurează explicațiile cele mai pertinente cu privire la situația reală și găsirea măsurilor și procedeelor de rezolvare eficientă a situației.[17, p. 102].

5. Metoda experimentală- este metoda care necesită o anumită exactitate, intâlnită mai ales în cazurile în care se dorește verificarea ipotezelor unei cercetări sau când se dorește obținerea unor date precise și obiective cu privire la un fenomen sau o situație –tip. Aplicarea acestei metode presupune o mare documentare din partea cercetătorului, folosirea unor instrumente și condiții de lucru atent elaborate și verificate și folosirea unui aparat statistic adecvat. Marele avantaj al acestei metode este relevanța crescută a datelor obținute, fapt ce permite efectuarea unor generalizări și predicții cu privire la fenomenul sau situația școlară studiată.

În contextul activităților școlare, întâlnim câteva metode specifice care pot fi utilizate și în analiza/studiul elevilor cu cerințe speciale:

– Analiza produselor activității oferă date cu privire la interesele, aptitudinile și capacitățile elevului, materializate în ceea ce face în timpul activităților școlare, extrașcolare, informații despre intimitatea vieții psihice, despre imaginația și creativitatea acestuia. Folosită mai ales în studiul aptitudinilor, metoda de analiză a produselor activității permite găsirea elevilor cu înclinații spre un anumit domeniu sau cu un potențial creativ remarcabil, fapt cu implicații majore în orientarea școlară și profesională și în tratarea diferențiată a strategiilor educaționale pentru diferite categorii de elevi. În funcție de vârsta copilului și de experiența sa în direcția valorificării potențialului aptitudinal pot fi considerate produse ale activității: creațiile literare, desene, modelaje, compozițiile sau obiectele realizate la orele de activități practice/atelier, etc. În analiza acestora se urmăresc în special spiritul de independență, bogăția vocabularului, capacitatea de reprezentare și de punere în practică a cunoștințelor teoretice, stilul realizării, originalitatea, concentrarea atenției, precizia și rigoarea, inițiativa, complexitatea și utilitatea produselor realizate;

– Analiza documentelor școlare oferă informații despre ruta școlară, randamentul și nivelul învățării, atitudinea și interesul față de actul învățării și față de muncă. Documentele școlare care fac obiectul analizei sunt: cataloage, foi matricole, lucrări de control, lucrări/ proiecte efectuate în scopul evaluării orelor de practică de specialitate sau de absolvire a unui ciclu/nivel de învățământ.

-Metodele sociometrice sunt reprezentate în general de:

a) Chestionarul sociometric – poate conține una sau mai multe întrebări care vizează nominalizarea unor alegeri;

b) Testul sociometric – conține mai mulți itemi selectați pe anumite criterii, prin care elevii clasei sunt rugați să-și exprime preferințele, respingerile sau indiferența față de colegii de clasă. [17, p.102]

Aceste metode oferă o serie de date cu privire la coeziunea grupului de elevi dintr-o clasă și permite evidențierea unor interese comune care pot constitui un pretext pentru introducerea învățării pe grupe în cadrul activităților didactice sau pentru evaluarea calității relațiilor în clasele unde sunt integrați și elevi cu cerințe educative speciale sau cu diferite tipuri de dizabilități. Marele dezavantaj al acestor metode constă în lipsa de obiectivitate sau de sinceritate din partea elevilor.

-Metoda aprecierii obiective a elevilor, aparent asemănătoare cu metodele sociometrice, oferă profesorului informații provenite din aprecierea elevilor de către elevi cu privire la o însușire anume; astfel pe lângă o mai bună cunoaștere a elevilor clasei, este exersată capacitatea elevilor de a emite aprecieri obiective referitoare la o situație școlară în care sunt implicați colegii de clasă. [17, p.103]

Alături de metodele prezentate, orice cadru didactic sau specialist mai poate folosi și chestionare, scale și teste care nu necesită un anume regim de utilizare a acestora și care pot fi ușor transformate în informații utile pentru cunoașterea elevilor unei clase (interese, atitudini, opinii ale elevilor, etc) sau a altor probleme referitoare la problematica persoanelor cu cerințe speciale.Trebuie precizat faptul că rezultatele unor astfel de instrumente au o relevanță relativ scăzută din punctul de vedere al preciziei științifice, ceea ce impune reticență în susținerea unui diagnostic valid sau al unui portret psihologic, însă ele pot fi folosite ca prilej în cunoașterea reală a subiecților supuși evaluării. Pentru a completa informațiile necesare unei cunoașteri amănunțite a persoanelor cu cerințe speciale, este necesară folosirea unor metode elaborate, standardizate și etalonate pe baze științifice, metode recunoscute pentru validitatea și fidelitatea lor. În această categorie sunt incluse chestionarele și testele psihologice, care pot fi de mai multe tipuri, fiecare răspunzând unor sectoare/domenii bine precizate ale vieții psihice umane.

Chestionarele de personalitate sunt metode de examinare psihologică pe bază de întrebări și răspunsuri, în condiții standardizate folosite în psihodiagnostic. Aceste instrumente permit investigarea unui număr mare de subiecți într-un timp relativ scurt și au în vedere trăsăturile, dominantele personalității, mentalitățile, modul de raportare la unele evenimente, situații, comportamente, aspirații, opțiuni profesionale. [17, p.103]

Testele de personalitate se împart în trei mari categorii:

Teste obiective de personalitate- apelează la sarcini concrete, iar ipoteza care stă la baza lor consideră că stilul persoanei(constanta comportamentului) se manifestă cu elemente comune într- o mare varietate de activități; câteva dintre cele mai cunoscute teste obiective de personalitate ar fi:

-teste de asociație verbală;

-teste pe bază de probe perceptive;

-teste de apreciere a umorului;

-teste de perseverare-senzoriale, motrice,etc.

b.) Teste situaționale- urmăresc implicarea subiectului în situații cât mai apropiate de realitate pentru a-i observa reacțiile firești, încercându-se evitarea condițiilor artificiale de laborator.

c.) Teste proiective- accentuează rolul inconștientului ca un sistem de structuri afective, cognitive și motorii, care influențează comportamentul individual; pot fi de mai multe tipuri:

teste proiective constitutive-furnizează subiectului un material nestructurat, neorganizat, solicitând acestuia să-i dea sens;

teste proiective constructive sau texte expresive care apelează la desen ori la organizarea și îmbinarea într-un întreg a unor elemente. Exemple: testul arborelui, testul familiei,testul satului, etc.

teste proiective interpretative – utilizează o serie de materiale în care subiectul descoperă un număr de semnificații afective; cele mai cunoscute sunt: TAT, CAT, Testul Pata neagră.

teste proiective de completare – pot evidenția unele complexe emoționale folosind metoda asociației de cuvinte sau teste de completare a unor fraze sau povestiri.

teste proiective refractive – pun accent pe distorsiunea care are loc în mijloacele de comunicare; cele mai des utilizate sunt testul culorilor a lui Max Lucher și grafologia [17, p.105].

d.) Testele de inteligență și de dezvoltare intelectuală sunt de mai multe tipuri, însă în practică cel mai utilizat criteriu de diferențiere are în vedere conținutul sarcinilor.

În raport cu conținutul sarcinilor putem folosi:

teste nonverbale de inteligență – nu sunt influențate de factorii socioculturali și

multe dintre ele acoperă o tipologie diversă de subiecți; în această categorie de teste pot fi incluse: Matricele progresive Reaven, Testul nonverbal de inteligență, Mozaicuri și asamblări de obiecte,etc.

teste verbale de inteligență-sunt saturate de factori socioculturali, ceea ce, în unele

situații, conduce la mari diferențe ale coeficientului de inteligență între subiecți, din această categorie fac parte: Testele verbale de inteligență, completările și organizările de propoziții, fraze, proverbe, etc.

teste mixte de inteligență – îmbină sarcini verbale și nonverbale, având un grad de

obiectivitate mai ridicat; cea mai reprezentativă din această categorie de teste este Scala de inteligență Wechsler.

e.) Testele de aptitudini – evidențiază o serie de însușiri relativ stabile ale personalității care condiționează realizarea cu succes a diferitelor activități intelectuale, profesionale, artistice, științifice, tehnice, manuale, sportive, etc.

Testele de aptitudini școlare și profesionale utilizate cel mai des în țara noastră sunt:

-Bateria factorială PMA ;

-Bateria FACT pentru clasificarea aptitudinilor;

-Bateria de aptitudini mecanice și relații spațiale;

-Bateria factorială Manzione pentru orientare școlară și profesională;

-Bateria generală de aptitudini BGA;

-Textul de dexteritate;

-Testul de memorie Ray;

-Testul de orientare spațială, etc.

Rezultatele chestionarelor, inventarelor și testelor amintite nu au nici o valoare practică, dacă nu sunt însoțite de un protocol psihologic al specialistului diagnostician care are obligația să „traducă” respectivele rezultate în termeni uzuali accesibili oricărui specialist interesat de cunoașterea psihopedagogică a subiecților evaluați.[17, p.106].

Datele culese cu ajutorul metodelor menționate se vor alătura altor categorii de date cuprinse în fișa de cunoaștere psihopedagogică a fiecărui copil/elev în parte. Această fișă ar trebui să însoțească elevul din prima zi de școală și până la absolvirea școlii. Astfel, s-ar evita o serie de activități repetitive și ar exista o continuitate în demersul de cunoaștere a fiecărui elev în parte.

Dacă se urmărește perfecționarea procesului instructiv-educativ, cunoașterea elevilor cu cerințe speciale are o însemnătate crescută în modalitățile de formulare a obiectivelor didactice, în structurarea, accesibilizarea, operaționalizarea și flexibilizarea conținuturilor lecției, alegerea metodelor și mijloacelor didactice cele mai potrivite pentru nivelul și particularitățile psihopedagogice ale elevilor clasei și, nu în ultimul rând, alegerea modalităților și strategiilor de evaluare care să evidențieze cât mai obiectiv nivelul de pregătire al elevilor prin raportare la potențialul lor intelectual și aptitudinal.

CAP. 5. PRINCIPIILE DIDACTICII, METODELE ȘI MIJLOACELE DE ÎNVĂȚĂMÂNT ÎN EDUCAȚIA SPECIALĂ

5.1. PRINCIPIILE DIDACTICII

Reprezintă un set de norme generale care orientează și imprimă un sens funcțional procesului de învățământ, asigurând acestuia premisele necesare îndeplinirii obiectivelor și sarcinilor pe care le urmărește în desfășurarea sa. În procesul instructiv- educativ și compensator – recuperator al copiilor cu cerințe speciale se aplică în mare parte principiile didacticii generale, care sunt adaptate specificului și particularităților elevilor cu diferite tipuri de deficiențe. În practica educațională a elevilor cu dizabilități, pot fi identificate următoarele principii:

1.)Principiul unității/corelației dintre senzorial și rațional, dintre concret și abstract în predare –învățare (cunoscut și sub denumirea de principiul intuiției)- conform acestui principiu, orice proces de cunoaștere se sprijină pe percepție, iar elevii au nevoie de suport intuitiv în înțelegerea și asimilarea noilor cunoștințe. Astfel, în procesul de învățământ, cunoașterea presupune, în general parcurgerea a trei etape:

cunoașterea senzorial-perceptivă prin contactul direct cu materialul faptic sau cu realitatea înconjurătoare;

trecerea de la concret la abstract prin operații ale gândirii (noțiuni, definiții, reguli, etc)

transpunerea corectă în practică a definițiior, a regulilor, ceea ce presupune o nouă concretizare prin exemplificare.

În conformitate cu acest principiu, educatorul va avea în vedere următoarele aspecte:

selectarea materialului didactic potrivit funcției pe care o are intuiția în învățare;

folosirea rațională și adecvată a materialului didactic;

solicitarea intensă a elevului în efectuarea unor activități variate de manipulare, observare, selectare, analiză, sinteză, comparație, verbalizare, etc;

dozarea atentă a raportului dintre cuvânt și intuiție.[17, p.222].

Acest principiu are o relevanță mai mare în cazul elevilor cu deficiențe mintale și senzoriale datorită particularităților proceselor psihice, iar intuiția are un rol compensator.

2.) Principiul accesibilității și tratării individuale, diferențiate – acest principiu poate fi realizat prin respectarea particularităților psihice determinate de tipul și gradul deficienței. În legătură cu acest principiu acționează o regulă, și anume stabilirea unor legături/corelații logice între cunoscut și necunoscut, între simplu și complex, între particular și general, între concret și abstract.

3.) Principiul respectării particularității de vârstă și individuale – conform acestui principiu, în activitatea educativ-recuperatorie trebuie să ținem seama de relația existentă între învățare și nivelul de dezvoltare a elevului, cu respectarea particularităților individuale, a naturii interioare și a personalității eduacatului și valorificarea optimă a potențialului intelectual și aptitudunal al acestuia.

4.) Principiul sistematizării, structurării și continuității – acest principiu vizează necesitatea de a asigura succesiunea activităților educative după o logică strictă a informației, de a selecta și corela cunoștințele după esențializarea lor, de a le integra și sistematiza în sisteme evolutive corespunzătoare, de a programa procesele și operațiile cognitive în vederea dezvoltării ritmice și intensive a capacităților de cunoaștere din partea elevului cu cerințe speciale. O parte a acestui principiu se realizează prin intermediul documentelor școlare (planuri de învățământ, programe analitice și manuale școlare) și prin activitatea de planificare a lecțiilor de către educator. De asemenea, mai ales în cazul elevilor cu deficiențe mintale, la sistematizarea conținuturilor se va ține seama și de redundanța/reluarea anumitor categorii de informații și cunoștințe (multe reveniri/repetiții pentru asimilarea și consolidarea de noi cunoștințe și deprinderi).

5.) Principiul integrării teoriei cu practica- acest principiu exprimă necesitatea unei legături directe între însușirea cunoștințelor teoretice și aplicarea lor în condiții practice variate. Cerințele acestui principiu prezintă o serie de avantaje în procesul educativ-compensator, mai ales pentru elevii cu deficiențe mintale și senzoriale.

6.) Principiul participării conștiente și active a elevilor la activitățile educativ-compensatorii și recuperatorii – în conformitate cu acest principiu, elevul trebuie antrenat să devină, din obiect al învățării, subiect al propriei formări și al propriului proces de dezvoltare, ca rezultat al activității sale pe plan intelectual și fizic. Procesul de învățare se realizează prin interiorizarea acțiunilor externe, fapt care presupune asimilarea activă a noilor informații. În cazul elevilor cu deficiențe mintale, dat fiind caracterul lor hipoactiv (lent nemotivat, dezinteresat) sau hiperactiv ( necontrolat, precipitat, repezit), activismul lor este neproductiv, iar procesul de interiorizare se desfășoară anevoios din cauza participării sumare, defectuoase a componentei verbale, care nu reușește să asigure nivelul necesar de generalizare. În consecință, efectul acestor tulburări afectează semnificativ procesul de acomodare a elevului la situația de învățare, proces care, de multe ori, nu intervine spontan pentru a modifica/reorganiza vechile informații în raport cu noile cunoștințe învățate.[17, p.223].

7.) Principiul însușirii temeinice a cunoștințelor, priceperilor și deprinderilor – conform acestui principiu, în activitățile instructiv-educative, însușirea cunoștințelor nu are la bază o stocare în lanț a acestora ( fenomen vizibil la elevii cu deficiențe mintale), ci ordonarea și încadrarea lor în sisteme flexibile unde pot fi ușor actualizate și valorificate în rezolvarea sarcinilor școlare. Aplicarea acestui principiu presupune asigurarea aplicabilității cunoștințelor și utilizarea lor în situații obișnuite de viață, stimularea înțelegerii noilor cunoștințe și evitarea memorării mecanice a acestora, fixarea informației în contexte variate de învățare, solicitarea elevilor de a se exprima, pe cât posibil, cu cuvinte proprii, evaluarea cumulativă (sumativă) și evaluarea continuă (formativă).

Alături de principiile enumerate mai sus, și care în mare parte, reprezintă o adaptare a principiilor dadacticii generale, în educația elevilor cu dizabilități mai intervine un principiu fundamental – principiul asigurării unității instrucției, educației, compensării, recuperării și/sau reeducării. Conform acestuia, toate activitățile incluse în procesul de învățământ trebuie să vizeze, pe lângă componenta instructiv-educativă, și o componentă compensatorie și recuperatorie, prin antrenarea acelor structuri sau resurse psihofizice funcționale ale copilului în asimilarea și dezvoltarea abilităților necesare adaptării și integrării socioprofesionale a acestuia.

Noile deschideri și inovații promovate de educația incluzivă au determinat conturarea unor principii care vin să susțină activitatea educativă din școli și alte servicii educaționale și recuperatorii pentru elevii cu cerințe speciale:

principiul drepturilor egale- fiecare ființă umană are dreptul la o dezvoltare personală, socială și intelectuală și trebuie să aibă asigurate ocaziile de a-și desăvârși potențialul propriu de dezvoltare;

principiul unicității și individualizării- fiecare ființă umană este unică prin raportare la trăsături de caracter, interese, abilități, motivații și nevoi de învățare;

principiul diversității- sistemul educațional trebuie astfel proiectat încât să ia în calcul și să-și asume întreaga diversitate a categoriilor de beneficiari cărora li se adresează;

principiul accesului și participării –toți cei care au nevoi/cerințe specialede învățare și/sau dizabilități trebuie să aibă acces la o educație adecvată și de calitate. [17, p.224]

5.2. METODELE DE ÎNVĂȚĂMÂNT

Reprezintă acele căi prin care elevii ajung, în procesul de învățământ, sub coordonarea educatorilor, la dobândirea de cunoștințe, deprinderi, la dezvoltarea capacităților intelectuale și la valorificarea aptitudinilor specifice. Orice metodă de învățământ se transpune în practică printr-o serie de procedee didactice, de altfel o metodă poate fi înțeleasă și ca un ansamblu de procedee. După caz, o metodă poate deveni procedeu-și invers.

Metodele de învățământ sunt alese în raport cu scopul și obiectivele activității didactice, conținutul lecției și particularitățile elevilor (vârsta, nivelul dezvoltării psihice, tipul și gradul deficiențelor/tulburărilor, nivelul și specificitatea mijloacelor de comunicare, tipul de percepție al elevilor) și/sau stilul de lucru/personalitatea educatorului.

Principalele funcții ale metodelor de învățământ sunt:

cognitivă – de dirijare a cunoașterii în scopul însușirii unor cunoștințe;

normativă – aspecte metodologice, respectiv, modul cum să predea profesorul și cum să învețe elevul;

motivațională – de stimulare a interesului cognitiv, de susținere a procesului de învățare;

formativ-educativ-compensatorie – de exersare, antrenare și dezvoltare a proceselor psihice.

Analizând literatura de specialitate, putem efectua următoarele clasificări ale metodelor de învățământ:

1. din punct de vedere istoric:

a) metode clasice sau tradiționale – expunerea, conversația, exercițiul, demonstrația;

b) metode de dată mai recentă sau moderne – problematizarea, expunerea însoțită de mijloace tehnice, modelarea, algoritmizarea, instruirea programată;

2. în funcție de modalitatea principală de prezentare a cunoștințelor:

a) metode verbale – bazate pe cuvântul scris sau rostit;

b) metode intuitive – bazate pe observarea directa, concret-senzoriala a obiectelor si fenomenelor realitatii sau a substitutelor acestora;

sau:

a) metode de comunicare orală:

– metode expozitive – povestirea, expunerea, prelegerea, explicația, descrierea;

– metode interogative – conversația euristică;

– metode care presupun discuții și dezbateri – problematizarea, brainstorming-ul;

b) metode bazate pe contactul cu realitatea- demonstrația, modelarea, experimentul;

3. dupa gradul de angajare a elevilor la lecție:

a) metode expozitive sau pasive-pun accent pe memoria reproductivă și ascultarea pasivă;

b) metode activ-participative – favorizează activitatea de explorare personală și interacțiunea cu ceilalți colegi;

4. dupa forma de organizare a muncii:

a) metode individuale – adresate fiecarui elev in parte ;

b) metode de predare-învățare in grupuri de elevi (omogene sau eterogene);

c) metode frontale – aplicate în activitățile cu întregul efectiv al clasei;

d) metode combinate – alternări/imbinari între variantele de mai sus ;

5. după funcția didactică principală:

a) metode de predare și comunicare;

b) metode de fixare și consolidare;

c) metode de verificare și apreciere a rezultatelor activității școlare;

6. în funcție de axa învățare prin receptare (învațare mecanică) – învățare prin descoperire (învățare conștientă), C. Moise identifică:

a) metode bazate pe învățarea prin receptare – expunerea, demonstrația cu caracter expozitiv;

b) metode care aparțin preponderent descoperirii dirijate- conversația euristică, observația dirijată, instruirea programată, studiul de caz etc.;

c) metode de descoperire propriu-zisă – observarea independentă, exercițiul euristic rezolvarea de probleme, brainstorming-ul etc. [17, p.226]

Principalele metode de învățământ sunt:

1. Expunerea didactică

2. Conversația didactică

2.1. Conversația euristică

2.2. Conversația examinatoare (catehetică)

2.3. Conversația în actualitate

3. Metoda demonstrației

3.1. Demonstrația cu obiecte

3.2. Demonstrația cu acțiuni

3.3. Demonstrația cu substitute

3.4. Demonstrația combinată

3.5. Demonstrația cu mijloace tehnice

4. Metoda observării

5. Lucrul cu manualul

6. Metoda exercițiului

7. Algoritmizarea

8. Modelarea didactică

9. Problematizarea

10. Instruirea programată

11. Studiul de caz

12. Metodele de simulare

13. Învățarea prin descoperire

Folosirea metodelor expozitive în activitățile didactice adresate elevilor cu cerințe speciale presupune respectarea unor cerințe:

utilizarea unui limbaj adecvat, concordant nivelului comunicării verbale;

prezentarea clară, precisă și concisă;

structurarea ideilor;

folosirea diferitelor procedee și materiale didactice intuitive;

activizarea elevilor prin întrebări de control pentru a testa nivelul înțelegerii conținuturilor de către aceștia și pentru a interveni cu noi explicații, lămuriri atunci când se pretinde acest lucru.

Pentru elevii cu deficiențe mintale sau pentru cei cu vârste mici este indicată folosirea povestirii ca metodă didactică, însoțită de suporturi ilustrativ-sugestive sau imagini filmate; astfel se captează mai ușor atenția și este ușurată angajarea afectiv-motivațională a elevilor în secvențele lecției. Metode ca explicația și descrierea sunt folosite mai rar ca metode de sine stătătoare, ele fiind mai indicate ca procedee în cadrul altor metode, întrucât aceste metode solicită un vocabular destul de dezvoltat le elevi, iar pentru cei cu deficiențe mai accentuate acest lucru este mai greu de atins. [17, p.226].

În explicație profesorul e dator să folosească cuvinte adecvate (riguros din punct de vedere științific, corect gramatical), să realizeze o argumentare logică și să fie preocupat de captarea atenției și interesului elevilor.

Utilizând explicația, se poate interpreta procesul de dizolvare în apă a unor substanțe solide (clasa a-VII –a.) Când amestecăm zahărul –care este o substanță solidă-cu apa obținem un amestec omogen (apă dulce). Zahărul pus în apă se micșorează încet, încet până când nu-l mai vedem cu ochiul liber și ni se pare că zahărul a dispărut. Spunem că zahărul s-a dizolvat în apă. Fenomenul în urma căruia o substanță se amestecă foarte bine cu o altă substanță ( în cazul nostru apa), rezultând un amestec omogen, se numește dizolvare. Amestecul omogen rezultat în urma dizolvării se numește soluție. În cazul nostru, zahărul s-a amestecat foarte bine cu apa, deci s-a dizolvat în apă. Apa dulce pe care am obținut-o în urma dizolvării zahărului în apă se numește soluție de zahăr în apă.

Metodele interogative ( în special cele bazate pe conversație euristică) facilitează descoperirea noului, exercitarea proceselor psihice, clarificarea, sintetizarea, consolidarea și sistematizarea cunoștințelor, verificarea și evaluarea performanțelor. Conversația tradițională (catehetică) de cele mai multe ori este contraindicată în cazul elevilor cu deficiențe, deoarece prin această metodă este favorizată învățarea mecanică. Experiența practică a demonstrat necesitatea combinării metodelor interogative cu celelalte metode

( expozitive, demonstrative, activ-participative); astfel se înlătură monotonia, sunt stimulate gândirea și concentrarea atenției, condiții necesare în obținerea succesului la elevii cu cerințe speciale. [17, p.226].

Conversația tradițională a cunoscut două forme:

conversația catehetică;

conversația euristică

Conversația catehetică reprezintă dialogul bazat pe învățarea mecanică, învățare pe de rost, fără explicații, după formula „magister dixit”.

Conversația euristică susține dialogul bazat pe învățare conștientă, pe raționamente, care să conducă la descoperirea adevărurilor. [25].

Conversația euristică este astfel concepută încât să conducă la„descoperirea” a ceva nou pentru elev ( în limba greacă, evriskein = a găsi, a descoperi ). Un alt nume ce i se dă acestei metode este acela de conversație socratică, grație consacrării ei de către celebrul filosof al Antichității grecești în activitatea de inițiere a discipolilor.

Socrates considera dialogul didactic ca acțiune de creație, de „naștere” a cunoștințelor, solicitând spontaneitatea, curiozitatea. Metoda se prezintă sub forma unor serii legate de întrebări și răspunsuri, la finele cărora să rezulte, ca o concluzie, adevărul sau noutatea pentru elevul antrenat în procesul învățării.

O întrebare este o invitație la acțiune, un instrument de obținere a informațiilor.

Problema trebuie să fie bine formulată, căci o „întrebare bine pusă este pe jumătate rezolvată”.

Intervenția directă a educatorului în dialog mărește pasivitatea și conformismul, în timp ce influența indirectă favorizează inițiativa și spontaneitatea tinerilor și le dezvoltă capacitatea de a coopera în rezolvarea de probleme.

În funcție de circumstanțe, întrebările pot fi:

de tip reproductiv: „ce?”, „unde?”, „când?”

de tip productiv: „de ce?”, „cum?”

ipotetice: „dar dacă?”

de evaluare: „ce este mai bun, drept, bine, frumos?”

divergente ( care orientează gândirea pe traiecte inedite)

convergente ( îmbie la analize, sinteze, comparații )

Conversația euristică este folosită des în lecțiile de chimie, în esență ea constă în aceea că, folosindu-se de o succesiune de întrebări, puse cu măiestrie și în alternanță cu răspunsurile primite de la elevi, profesorul îi îndeamnă pe aceștia să efectueze investigații în sfera informațiilor deja existente, încât să ajungă la descoperirea unor noi adevăruri. Atât profesorul, cât și elevii pot formula întrebări referitoare la tema lecției. Primul spre a vedea cum au fost receptate și înțelese mesajele sale didactice, ceilalți pentru a-și lămuri anumite chestiuni sau pentru a-și completa informațiile de care dispun, în legătură cu subiectul aflat în discuție. Important este ca profesorul să formuleze întrebările clar și precis, fără ambiguități și să-i obișnuiască și pe elevi să procedeze la fel. Întrebările puse de profesor trebuie să incite elevii la dialog și să nu-i inhibe.

De aceea, în literatura pedagogică se recomandă înlocuirea întrebărilor care încep cu „ce”, „cine”, „când” etc., cu unele de forma „explicați de ce…”, „ce s-ar întâmpla dacă…” sau „interpretați…” , „comparați…” etc. Întrebările formulate de profesor vor avea în vedere cunoștințele anterioare și experiențele elevilor.

Metoda conversației a evoluat: de la o metodă în cadrul căreia profesorul punea întrebări iar elevii răspundeau s-a ajuns la situația în care profesorul întreabă și este întrebat, dirijează conversația și stimulează dialogul cu elevii.

Conversația este folosită nu numai pentru descoperirea și acumularea cunoștințelor de către elevi, ci și în alte scopuri:

conversația de comunicare

conversația de consolidare a cunoștințelor, de sistematizare și generalizare

conversația de aplicare a cunoștințelor

conversația de evaluare [25]

De exemplu în lecția „Metale”- clasa a-VIII-a se pot adresa întrebările:

-Din ce cauză vasele de bucătărie ( oale, ibrice, cratițe), se confecționează din metal?

-De ce nu avem voie să introducem în priză sârme, cuie sau alte obiecte din metal?

sau în lecția „Îngrășăminte chimice” clasa a-VIII-a:

-Dacă îngrășămintele chimice sunt toxice pentru oameni, atunci plantele care folosesc aceste îngrășăminte nu devin și ele toxice?

Metodele de simulare bazate pe jocul didactic pot fi aplicate cu succes atât în ceea ce privește conținutul disciplinei , cât și în formarea și dezvoltarea comunicării la elevii cu deficiențe mintale și senzoriale. Implicarea lor cât mai direct în situații și circumstanțe de viață simulate ( activități de tip „jocul de-a…”) trezește motivația și facilitează participarea activă, emoțională a elevilor, constituind și un mijloc de socializare și interrelaționare cu cei din jur. [17, p.227].

Cercetările în domeniu au constatat că prin utilizarea jocurilor se determină un transfer de energie, de motivație funcțională dinspre jocul propriu-zis spre activitatea de învățare; se asociază un interes imediat și puternic, specific jocului, unor obiective sau sarcini de învățare existând posibilitatea ca acțiunea distractivă să se transforme într-un important factor de exersare, fără ca elevul care se joacă să fi avut această intenție. Metoda jocurilor valorifică avantajele dinamicii de grup, interdependențele și spiritul de cooperare, participarea efectivă și totală la joc, angajează atât elevii timizi, cât și pe cei slabi, stimulează curentul de influențe reciproce, ceea ce duce la creșterea gradului de coeziune în colectivul clasei, precum și la întărirea unor calități morale. În sens mai larg, cultivă activismul, spiritul critic, atitudinea de a face față unor situații conflictuale, inițiativa și spiritul de răspundere.

În cadrul orelor de chimie se pot utiliza jocuri cu întrebări( „cine știe câștigă”) jocuri ghicitori, jocuri de cuvinte încrucișate, etc. [ 15, p. 62]

De exemplu , în lecția de recapitulare a transformărilor de stare (clasa a-VII-a), se poate realiza un concurs pe grupe; echipa care dă cele mai multe răspunsuri corecte va câștiga concursul; unele dintre întrebări ar putea fi:

În câte stări de agregare se pot găsi substanțele?

Transformările de stare sunt fenomene fizice?

Ce este fierberea?

La ce temperatură fierbe apa?

Cum se numește trecerea unei substanțe din stare lichidă în stare de vapori?

Definiți condensarea.

Ce este topirea?

Cum se numește temperatura la care o substanță se topește?

Definiți solidificarea.

Dați câteva aplicații ale topirii și solidificării.

Metoda demonstrației ajută elevii să înțeleagă sensul structurii/elementelor de bază ale

unui fenomen sau proces, prin intermediul ei profesorul prezintă elevilor obiectele și fenomenele realității cu scopul de a le asigura o bază perceptivă concret-senzorială. Demonstrația, în formele ei moderne, constituie, mai ales în cazul elevilor cu dizabilități, o practică obișnuită la toate disciplinele de învățământ și la toate activitățile de terapie educațională care se desfășoară sub coordonarea educatorului. Alături de metoda demonstrației, exercițiul constituie o metodă cu largă aplicabilitate în educația specială, mai ales în activitățile de consolidare a cunoștințelor și de antrenare a deprinderilor.[17, p.227]

Ca urmare a varietății deosebite a materialelor demonstrative care pot fi prezentate la clasă în predarea chimiei, metoda demonstrației se folosește în forme diferite, principalele fiind:

demonstrarea cu ajutorul materialului didactic intuitiv;

demonstrarea cu ajutorul experimentelor;

demonstrarea cu ajutorul desenului pe tablă;

Demonstrarea cu ajutorul materialului didactic intuitiv.

În predarea chimiei se pot folosi ca materiale didactice intuitive: eșantioane de substanțe chimice, minerale, materii prime, produse intermediare sau finite, aparate sau instalații de laborator cu care pot fi efectuate diferite experiențe. Profesorul va avea grijă ca substanțele pe care le va folosi ca material intuitiv să fie pure, reprezentative, pentru ca elevii să le poată observa exact caracteristicile, să fie tipice, să fie în cantitate suficientă pentru ca elevii să le poată observa, să poată stabili anumite legături și să ajungă la concluzii corecte cu privire la proprietățile lor fizice ( incolore sau colorate, inodore sau mirositoare, mai grele sau mai ușoare decât apa, decât aerul, etc.) sau cu privire la cele chimice sau mecanice.

Eșantioanele de minerale vor fi puse în fiole sau în cutii mici, transparente, prevăzute cu capace din sticlă sau celofan. Vor fi antrenați elevii în întocmirea colecțiilor( adunarea și aranjarea materialelor) și se va da atenție aspectului exterior al acestora, ceea ce va întări interesul elevilor pentru disiplina studiată și va acționa totodată ca factor educativ. În cazurile în care substanțele folosite ca material intuitiv sunt în cantități mici, pentru ca proprietățile lor să poată fi bine observate de toți elevii, profesorul poate trece cu substanțele, produsele, printre bănci, îndreptând atenția elevilor aupra aspectelor, caracteristicilor , care urmează a fi observate. Acest procedeu se consideră potrivit întrucât nu se pierde mult timp, elevii observă proprietățile cele mai importante, iar lecția poate continua cu siguranța că elevii participă efectiv la desfășurarea ulterioară a acesteia.

Este greșit să se creadă că reușita unei lecții depinde de cantitatea materialului demonstrativ prezentat. Împovărarea lecțiilor cu prea mult material demonstrativ dispersează atenția elevilor, aceștia neputând fixa tot ce le arată profesorul și pierd din vedere unele aspecte esențiale. De aceea, în cadrul unei lecții se va prezenta numai acel material care este absolut necesar și se vor evita demonstrațiile exagerate.[25, p.70].

Demonstrarea cu ajutorul experimentelor.

Experimentul este metoda euristică de organizare și realizare a activităților practice pentru deducerea informațiilor teoretice, concretizarea, verificarea, aprofundarea și consolidarea cunoștințelor și deprinderilor psiho-motorii în perspectiva pregătirii elevilor pentru integrarea socio-profesională. Experimentul este o observare provocată. A experimenta înseamnă a-i pune pe elevi în situația de a concepe și a practica ei înșiși un anumit gen de operații, cu scopul de a observa, a dovedi, a verifica, a măsura rezultatele.

Chimia fiind o știință experimentală care își bazează procesul teoretic și își găsește aplicabilitate practică în încercările de laborator, are la bază experimentul atât ca metodă de investigație științifică, cât și ca metodă de învățare.

De exemplu în cadrul unității de învățare „Transformări de stare” – clasa a-VII –a se pot efectua experimente simple pentru a pune în evidență: fierberea, faptul că apa distilată fierbe la 1000C; condensarea, evaporarea. De asemenea în cadrul unității de învățare „Aerul” se pot efectua experimente pentru a pune în evidență compoziția, proprietățile aerului, de exemplu: durata arderii unei lumânări acoperite cu un clopot de sticlă depinde de volumul de aer (oxigen) pe care-l are la dispoziție.

În cadrul lecției „Amestecuri omogene și neomogene” pot fi efectuate experimente simple pentru a pune în evidență:

dizolvarea în apă a unor substanțe solide: zahărul cu apa, sarea cu apa;

dizolvarea în apă a unor substanțe lichide: alcoolul cu apa, apa cu acetona;

pentru amestecuri neomogene se amestecă: apa cu mercur, apa cu ulei, apa cu grăsimi, apa cu benzina.

Demonstrarea cu ajutorul desenului pe tablă.

Desenul profesorului pe tablă reprezintă o altă formă a demonstrației, folosită mai mult pentru a completa alte forme de predare. De obicei, însoțește expunerea orală a cunoștințelor sau a experimentelor, ajutând la o mai deplină înțelegere a celor explicate. Desenul este un bun mijloc pentru dezvoltarea spiritului de observație al elevilor. Părțile componente ale obiectului reprezentat se execută simplificat. [25, p.70]

Exercițiul didactic ( metoda bazată pe acțiunea reală, autentică)

În sens etimologic, „a efectua un exercițiu” înseamnă a executa o acțiune în mod repetat și conștient, a face un lucru de mai multe ori, în vederea dobândirii unei îndemânări, a unei deprinderi.

Metoda exercițiului didactic constituie o modalitate de efectuare a unor operații și acțiuni mintale sau motrice, în chip conștient și repetat, în vederea achiziționării sau consolidării unor cunoștințe și abilități. Are caracter algoritmic, presupune anumite secvențe riguroase, precise, ce se repetă întocmai.

Realizează formarea și consolidarea unor deprinderi; adâncirea înțelegerii noțiunilor, regulilor, principiilor și teoriilor învățate; consolidarea cunoștințelor și deprinderilor însușite; dezvoltarea operațiilor mintale; sporirea capacității operatorii a cunoștințelor, priceperilor, dezvoltarea unor trăsături morale, de voință și caracter.

În contextul activităților specifice educației speciale, mai ales pentru copiii cu deficiențe de intelect, tulburări asociate ( autismul, sindromul Down ) sau pentru cei cu tulburări senzoriale, metoda imitației și procedeul înlănțuirii și modelării ocupă in loc foarte important datorită compatibilității existente între specificul acestora și particularitățile de învățare ale respectivelor categorii de subiecți, pe de o parte, dar și datorită calității acestor metode și procedee, extrem de potrivite și eficiente în situațiile de prezentare, antrenare și consolidare a noilor cunoștințe și deprinderi din diverse discipline pe care elevii trebuie să le însușească, pe de altă parte.[17, p.227]

Modelarea reprezintă metoda care, prin intermediul unor copii materiale, denumite modele, este capabilă să reproducă însușiri fundamentale ale obiectelor, sistemelor obiectuale și fenomenelor originale sau care să ofere informații despre ele.

Modelarea are la bază analogia dintre model și sistemul modelat. Prin însușirile lor, atunci când redau elementele esențiale, modelele sunt capabile să ofere informații importante, să ajute la cunoașterea unor fenomene și la rezolvarea unor probleme teoretice și practice.

Crearea unui model necesită eliminarea unui număr cât mai mare de aspecte neesențiale, necaracteristice ale procesului dat și evidențierea celor esențiale. Situația reală pe care o desemnează este întotdeauna mai complexă, în timp ce modelul este o simplificare, o aproximare a realității, el reproducând numai ceea ce este tipic și nu toate amănuntele care pot masca proprietățile necunoscute.

Modelele provoacă elevul să realizeze o formă de activitate practică, ce se tarnsformă într-o nouă acțiune mintală de emitere a unor noi cunoștințe caracteristice obiectului sau fenomenului studiat. Ceea ce nu este accesibil în formă materială autentică devine accesibil cu ajutorul modelului. Acest procedeu este folosit și pentru cunoașterea acelor obiecte și fenomene pentru care nu dispunem de o bază perceptivă care se află dincolo de limitele cunoașterii senzoriale și care pot fi și ele reprezentate – de exemplu procesul tehnologic de obținere al fontei ( aliaje- clasa a- VIII –a ) [15, p.47]

Instruirea bazată pe calculator

„Este o modalitate de lucru integrată organic în sistemul de predare-învățare obișnuit. Specificul acesteia constă în faptul că oferă inserții de secvențe, lecții, fragmente demonstrative prin calculator, concepute în stiluri de predare variate, de la materiale tip text de lecturat până la materiale de simulare.” [7]

Forme sub care poate fi utilizat calculatorul în activitățile didactice:

Secvențe de pregătire pentru transmiterea informațiilor;

Proiectarea de grafice, de diagrame;

Simularea unor fenomene, a unor experiențe și interpretarea lor;

Aplicații practice;

Rezolvări de exerciții și probleme;

Prezentarea de algoritmi pentru rezolvarea unor probleme tip;

Demonstrarea unor modele;

Simularea unor jocuri didactice;

Simulatoare pentru formarea unor deprinderi;

Evaluarea rezultatelor învățării și autoevaluare;

Organizarea și dirijarea învățării independente pe baza unor programe de învățare.

„Ceea ce este nou în folosirea calculatorului ca mijloc de învățământ, față de celelalte mijloace didactice, este caracterul interactiv al învățării. Oricare ar fi domeniul de utilizare al calculatorului în instruire, acesta nu înlătură celelalte mijloace aflate în recuzita de lucru a cadrului didactic. Calculatorul este un mijloc didactic care se integrează în contextul celorlalte mijloace, amplificându-le valențele instructiv-formative, completându-le atunci când este necesar.

Introducerea calculatorului în procesul didactic și învățarea asistată pe calculator prefigurează doar schimbări calitative în tehnologia didactică, domeniu care asigură scurtarea timpului de evaluare obiectivă a calităților mijloacelor de învățământ și a metodelor.” [Ministerul Educației, Cercetării, Tineretului și Sportului, TIC în educație, București, 2011]

Instruirea asistată de calculator (IAC)

Utilizează hardul ( calculatorul ), ca suport tehnic și softul, ca suport informațional.

„IAC se dovedește a fi o metodologie ideală de prezentare a noilor cunoștințe într-o manieră interactivă, apelând la o interogație inteligentă, care lansează diverse tipuri de întrebări celor care învață. În același timp receptează diverse întrebări și răspunsuri, folosindu-se de avantajele feedback-ului imediat în valorificarea acestora.” [7, p.299]

Instruirea asistată de calculator reușește să întrețină un dialog intens calculator-elev, elev-calculator, astfel încât achiziția unor noțiuni noi să apară ca un produs interactiv bine încheiat.

„IAC încorporează în structura prezentării materiei, o excelentă bază de demonstrații, de exemplificare și concretizare a cunoștințelor fundamentale. De mare efect se dovedește simularea unor procese, fenomene naturale, fizice și sociale cu evoluții complexe.

Profesorul va avea un rol de coordonator canalizând și orientând transmiterea informațiilor pe traseul profesor-elev-calculator. Această modalitate de lucru vine în sprijinul predării, al profesorului, nu în înlocuirea sau diminuarea importanței acestuia.”

5.3. METODE ACTIV-PARTICIPATIVE ÎN ACTIVITATEA EDUCATIVĂ A COPIILOR CU CERINȚE SPECIALE.

ÎNVĂȚAREA PRIN COOPERARE

Metodele activ-participative permit elevilor satisfacerea necesităților educaționale prin efort personal sau în colaborare cu alți colegi. Caracteristic acestor metode este faptul că se impulsionează interesul pentru cunoaștere, se facilitează legătura cu realitatea înconjurătoare, ele fiind subordonate dezvoltării mintale și a nivelului de socializare al elevilor. În cazul educației speciale, aceste metode constituie o resursă importantă în proiectarea activităților educative deoarece încurajează și dezvoltă foarte mult învățarea prin cooperare( lucrul în perechi sau în grupe mici de elevi), ușurând astfel comunicarea, socializarea, relaționarea, colaborarea și sprijinul reciproc pentru rezolvarea unor probleme; se avantajează în acest mod cunoașterea reciprocă dintre elevi, înțelegerea și acceptarea reciprocă, precum și integrarea copiilor cu cerințe speciale în colectivul clasei.

Aceste metode, pe lângă eficiența lor în activitatea didactică, dezvoltă o serie de aptitudini și capacități referitoare la spiritul de toleranță, ascultare activă, luarea deciziei, autonomia personală, responsabilitatea și participarea socială, formarea opiniilor și înțelegerea corectă a realității.

Experiența practică de până acum în aplicarea metodelor de învățare prin cooperare a conturat o serie de rezultate, dintre care cele mai evidente sunt:

creșterea motivației elevilor pentru activitatea de învățare;

încrederea în sine bazată pe acceptarea de sine;

competențe sociale sporite;

atitudine pozitivă față de personalul didactic, disciplinele de studiu și conținutul acestora;

relații mai bune, mai tolerante cu colegii;

capacități sporite de a percepe o situație, un eveniment sau o serie de obiecte și fenomene și din perspectiva celuilalt;

confort psihic sporit, dezvoltarea capacității de adaptare la situații noi, creșterea capacității de efort. [17, p.228]

Lecțiile bazate pe învățarea prin cooperare prezintă câteva caracteristici importante:

răspundere individuală – se evaluează frecvent performanța fiecărui elev care trebuie să ofere un răspuns în nume personal sau în numele grupului, iar rezultatul se comunică atât elevului, cât și grupului din care face parte;

interacțiune directă – elevii se ajută unii pe alții, încurajându-se și împărtășindu-și ideile, explică celorlalți, discută ceea ce știu, cum se învață unii pe alții;

interdependența pozitivă – elevii realizează că au nevoie unii de alții pentru a duce la bun sfârșit sarcina grupului;

deprinderi interpersonale și de grup mic – grupurile nu pot exista și nici nu pot funcționa eficient dacă elevii nu au și nu folosesc anumite deprinderi sociale;

procesarea în grup – elevii au nevoie să vadă cât de bine și-au atins scopurile și cât de eficienți sunt în grup; profesorul monitorizează în permanență activitatea de învățare a grupurilor, le oferă feedback, intervine și corectează eventualele confuzii sau răspunsuri incomplete.

Principalele considerente care justifică eficiența acestor metode activ-participative sunt:

diversitatea – elevii se simt liberi să facă speculații, apare diversitatea de opinii și idei, este încurajată libera exprimare a ideilor;

permisiunea – de cele mai multe ori, elevii așteaptă ca educatorul să le dea „singurul răspuns bun”, ceea ce reduce eficiența și productivitatea învățării; elevii trebuie încurajați să fie spontani, să li se permită exprimarea liberă a ceea ce gândesc despre o anumită temă;

respectul – elevii sunt ajutați să înțeleagă că opiniile lor sunt apreciate și respectate de colegi și fiecare este dator să respecte opinia celuilalt;

valoarea – când elevii își dau seama că opinia lor are valoare, se implică mai activ în activitatea de învățare;

ascultarea activă – elevii se ascultă unii pe alții și renunță la exprimarea unor judecăți pripite sau la impunerea propriului punct de vedere;

încrederea – elevii conștientizează propria lor valoare și devin mai încrezători în propriile forțe. [17, p.229]

Câteva posibile metode și procedee de învățare prin cooperare, care pot fi aplicate cu mare eficiență și în condițiile educației incluzive sau la activitățile educative cu elevii care prezintă cerințe speciale în educație sunt:

Brainstorming-ul și brainstorming-ul în perechi – individual sau în perechi, elevii prezintă sau scriu pe hârtie toate lucrurile pe care le știu despre un anumit subiect.

Brainstorming-ul sau „evaluarea amânată'' ori „furtuna de creiere" este o metodă interactivă de dezvoltare de idei noi ce rezultă din discuțiile purtate între mai mulți participanți, în cadrul căreia fiecare vine cu o mulțime de sugestii. Rezultatul acestor discuții se soldează cu alegerea celei mai bune soluții de rezolvare a situației dezbătute.

Metoda „asaltului de idei" sau „cascada ideilor" are drept scop emiterea unui număr cât mai mare de soluții, de idei, privind modul de rezolvare a unei probleme, în speranța că, prin combinarea lor se va obține soluția optimă. Calea de obținere a acestor idei este aceea a stimulării creativității în cadrul grupului, într-o atmosferă lipsită de critică, neinhibatoare, rezultat al amânării momentului evaluării. Altfel spus, participanții sunt eliberați de orice constrângeri, comunică fără teama că vor spune ceva greșit sau nepotrivit care va fi apreciat ca atare de către ceilalți participanți. Interesul metodei este acela de a da frâu liber imaginației, a ideilor neobișnuite și originale, a părerilor neconvenționale, provocând o reacție în lanț, constructivă, de creare a „ideilor pe idei." În acest sens, o idee sau sugestie, aparent fără legătură cu problema în discuție, poate oferi premise apariției altor idei din partea celorlalți participanți.

Brainstorming-ul se desfășoară în cadrul unei reuniuni formate dintr-un grup nu foarte mare (maxim 30 de persoane), de preferință eterogen din punct de vedere al pregătirii și al ocupațiilor, sub coordonarea unui moderator, care îndeplinește rolul atât de animator cât și de mediator. Durata optimă este de 20-45 de minute. Specific acestei metode este și faptul că ea cuprinde două momente: unul de producere a ideilor și apoi momentul evaluării acestora (faza aprecierilor critice).

Regulile de desfășurare ale brainstorming-ului sunt următoarele [ 26, p. 45-50 ]

Cunoașterea problemei pusă în discuție și a necesității soluționării ei, pe baza expunerii clare și concise din partea moderatorului discuției;

Selecționarea cu atenție a participanților pe baza principiului eterogenității în ceea ce privește vârsta, pregătirea, fără să existe antipatii;

Asigurarea unui loc corespunzător (fără zgomot), spațios, luminos, menit să creeze o atmosferă stimulativă, propice descătușării ideilor;

Admiterea și chiar încurajarea formulării de idei oricât de neobișnuite, îndrăznețe, lăsând frâu liber imaginației participanților, spontaneității și creativității;

În prima fază, accentul este pus pe cantitate, pe formularea de cât mai multe variante de răspuns și cât mai diverse;

Neadmiterea nici unui fel de evaluări, aprecieri, critici, judecăți din partea participanților sau a coordonatorului, asupra ideilor enunțate, oricât de neașteptate ar fi ele, pentru a nu inhiba spontaneitatea și a evita un blocaj intelectual;

Construcția de .idei pe idei", în sensul că, un răspuns poate provoca asociații și combinații pentru emiterea unui nou demers cognitiv-inovativ;

Programarea sesiunii de brainstorming în perioada când participanții sunt odihniți și dispuși să lucreze;

Înregistrarea discretă, exactă și completă a discuțiilor de către o persoană desemnată special să îndeplinească acest rol (sau pe bandă), fără a stânjeni participanții sau derularea discuției;

Evaluarea este suspendată și se va realiza mai târziu de către coordonator, cu sau fără ajutorul participanților;

Valorificarea ideilor ce provin după perioada de „incubație" într-o nouă sesiune, a doua zi participanții putându-se reîntâlni;

Aplicarea acestei metode în procesul didactic presupune, pe de o parte avantaje, constând în activizarea elevilor și cultivarea spiritului lor creativ, dar, pe de alta, un serios efort de adaptare a metodei la posibilitățile elevilor și la circumstanțele specifice învățării școlare.

Posibile teme pentru brainstorming:

– Ce înseamnă dizolvarea?

– Ce este fierberea? Ce este topirea?, etc.

Știu/ Vreau să știu/ am învățat – în activități cu grupuri mici sau cu întreaga clasă.

Se trece în revistă ceea ce elevii știu deja despre o anumită temă și apoi se formulează întrebări la care se așteaptă găsirea răspunsului în timpul lecției, urmând ca la sfârșitul ei să se verifice ceea ce elevii au aflat după parcurgerea conținutului lecției.

Etapele metodei:

Profesorul anunță subiectul lecției și le cere elevilor să facă o listă cu tot ceea ce știu despre subiectul respectiv;

la tablă profesorul va face un tabel cu următoarele coloane:

împreună cu elevii, profesorul va trece în prima coloană din tabel ideile esențiale legate de subiectul lecției;

elevii vor dezvolta fiecare idee din prima coloană, identificând întrebări în legătură cu tema abordată; aceste întrebări vor evidenția nevoile de învățare ale elevilor și se va trece în coloana a doua;

elevii citesc textul propus de profesor ( individual sau în perechi); se pot folosi și alte materiale complementare (planșe didactice, filme didactice);

după lectura textului, se discută despre elementele la care s-au găsit răspunsurile în text și se trec în coloana „Am învățat”;

elevii vor face comparație între ceea ce știau inițial despre tema abordată, întrebările pe care le-au formulat și ceea ce au învățat prin lecturarea textului; dacă mai sunt probleme neclarificate, se discută, se clarifică împreună cu profesorul;

informația din coloana a treia poate fi organizată în diferite categorii.

Exemplu: La clasa a –VIII –a la lecția „Apa în natură” metoda mai sus amintită poate fi aplicată astfel:

3. Gândiți / lucrați în perechi / comunicați – constă în prezentarea unui subiect sau a unei teme de către profesor, după care, timp de câteva minute, fiecare elev se gândește la problema respectivă, apoi își găsește un partener cu care să discute ideile; în final se prezintă ( se comunică) tuturor colegilor concluzia la care a ajuns fiecare pereche.

4. Rezumați / lucrați în perechi / comunicați – este asemănătoare cu metoda anterioară, cu deosebirea că de această dată elevii citesc un text, după care fiecare, individual, rezumă în două fraze textul respectiv, apoi împreună cu un coleg formează o pereche; ei își prezintă unul altuia rezumatele, se evidențiază asemănările și deosebirile și se elaborează în comun un rezumat care va fi prezentat tuturor colegilor din clasă. Metoda poate fi aplicată și după o discuție asupra unui subiect, după o prezentare sau o prelegere a profesorului.

5. Interviul în trei etape ( 2-4 elevi) – profesorul adresează o întrebare sau lansează o problemă elevilor grupați câte trei sau câte patru. Fiecare elev se gândește singur la o soluție, formulând-o chiar și în scris. Apoi, în perechi, elevii se intervievează reciproc în legătură cu răspunsul sau soluția identificată, după care perechile se alătură altor perechi, formând grupuri de câte 4-6 elevi în care fiecare elev prezintă soluția partenerului sau celeilalte perechi.

6.Turul galeriei

Turul galeriei este o metodă de învățare prin cooperare ce îi încurajează pe elevi să-și exprime opiniile proprii. Produsele realizate de copii sunt expuse ca într-o galerie, prezentate și susținute de secretarul grupului, urmând să fie evaluate și discutate de către toți elevii, indiferent de grupul din care fac parte. Turul galeriei presupune evaluarea interactivă și profund formativă a produselor realizate de grupuri de elevi.

Pașii metodei:

Elevii sunt împărțiți pe grupuri de câte 3-4 membri, în funcție de numărul elevilor din clasă;

Cadrul didactic prezintă elevilor tema și sarcina de lucru ;

Fiecare grup va realiza un produs (afiș) pe tema stabilită în prealabil;

Produsele (un desen/o caricatură/o schemă/scurte propoziții) sunt expuse pe pereții clasei;

Reprezentantul grupului prezintă în fața tuturor elevilor produsul realizat;

Lângă fiecare afiș se atașează câte o foaie albă;

Se cere grupurilor sa facă un tur, cu oprire în fața fiecărui afiș și să noteze pe foaia anexată comentariile, sugestiile, întrebările lor;

Se face analiza tuturor lucrărilor;

După turul galeriei, grupurile își reexaminează propriile produse prin comparație cu celelalte .

,,Turul galeriei” urmărește exprimarea unor puncte de vedere personală referitoare la tema pusă în discuție. Elevii trebuie învățați să asculte, să înțeleagă și să accepte sau să respingă ideile celorlalți prin demonstrarea valabilității celor susținute.

Prin utilizarea ei se stimulează creativitatea participanților, gândirea colectivă și individuală; se dezvoltă capacitățile sociale ale participanților, de intercomunicare și toleranță reciprocă, de respect pentru opinia celuilalt.

Metoda prezintă numeroase avantaje, printre care:

atrage și stârnește interesul elevilor, realizându-se interacțiuni între elevi ; promovează interacțiunea dintre mințile participanților, dintre personalitățile lor, ducând la o învățare mai activă și cu rezultate evidente;

stimulează efortul și productivitatea individului și este importantă pentru autodescoperirea propriilor capacități și limite, pentru autoevaluare ;

elevii oferă și primesc feed-back referitor la munca lor;

există o dinamică intergrupală cu influențe favorabile în planul personalității, iar subiecții care lucrează în echipă sunt capabili să aplice și să sintetizeze cunoștințele în moduri variate și complexe ;

dezvoltă și diversifică priceperile, capacitățile și deprinderile sociale ale elevilor;

copiii au șansa de a compara produsul muncii cu al altor echipe si de a lucra in mod organizat si productiv;

se reduce la minim fenomenul blocajului emoțional al creativității.

Aplicații ale metodei: Metale-recapitulare, clasa a-VIII –a.

7. Masa rotundă / Cercul – este o tehnică de învățare prin colaborare care presupune trecerea din mână în mână a unei coli de hârtie și a unui creion în cadrul unui grup mic. De exemplu, un elev notează o idee pe hârtie și o dă vecinului din stânga. Acesta scrie și el o idee și transmite hârtia și creionul următorului. Metoda are și o variantă în care fiecare membru al grupului deține un creion de culoare diferită și se transmite doar coala de hârtie. Această ultimă variantă are avantajul că obligă fiecare elev din grup să contribuie în mod egal la exprimarea ideilor și permite profesorului identificarea mai ușoară a elevilor care alcătuiesc grupul. Cercul este forma orală a mesei rotunde în care fiecare membru al grupului contribuie cu o idee la discuție, în mod sistematic, de la dreapta la stânga. [17, p.231]

8. Metoda „Ciorchinele” – este o strategie flexibilă de predare și evaluare care exersează gândirea liberă a elevilor și încurajează realizarea conexiunilor între idei. Metoda poate fi elaborată în mai multe variante: frontal( la începutul unei activități), pe grupe și individual, putând fi introdusă în diferite etape ale activității.

Atunci când se realizeză individual conținutul de învățat trebuie să fie familiar sau cel puțin ușor accesibil elevilor, dat fiind că în acest caz ei nu mai pot culege informații de la membrii grupului. Indiferent de variantele în care se realizează, trebuie respectate regulile:

elevii trebuie să valorifice la maxim timpul pus la dispoziție și să amâne evaluarea ideilor scrise, în interesul cantității.

Este o modalitate de învățare ce poate servi drept instrument eficient în dezvoltarea unor deprinderi, între care esențială este cea de asociere a informațiilor pe „idei ancoră”. Este, însă, înainte de toate, o strategie de găsire a căii de acces la propriile cunoștințe, opinii sau convingeri legate de o anumită temă. De asemenea, prin modul în care se desfășoară, poate servi la informarea elevilor despre anumite cunoștințe sau conexiuni pe care acesta nu era conștient că le are în minte.

Ciorchinele este o variantă de brainstorming organizată grafic, astfel încât să faciliteze conștientizarea relațiilor dintre elementele învățate. Unul din scopurile ei este de a stimula gândirea înainte de a studia mai temeinic un anumit subiect.

Etape:

se comunică tema de lucru, scriind un cuvânt sau o propoziție la tablă, pe flipchart sau pe o planșă;

se comunică sarcina: „scrieți cuvinte/ sintagme care au legătură cu tema propusă”(elevii trebuie să scrie toate ideile ce le vin în minte, fără a le evalua);

se realizează conexiuni cât mai multe și mai variate între ideile emise, prin trasarea liniilor, rezultând astfel un ciorchine. Activitatea se finalizează când s-au epuizat toate ideile sau când s-a atins limita de timp.

De exemplu în cadrul lecției: „Poluarea apei. Măsuri pentru combaterea poluării apei”- clasa a-VII a se poate face:

9.Metoda cubului

Este o modalitate de predare-învățare ce valorifică resursele elevilor de participare conștientă la descoperirea cunoștințelor și a relațiilor dintre acestea. Metoda este utilizată atunci când dorim să aflăm cât mai multe informații despre un fenomen, o teorie, etc. ,privindu-le pe acestea din diverse puncte de vedere.

Etape:

confecționarea unui cub ( din carton, placaj ) cu fețe colorate diferit; fiecărei fețe îi corespunde un verb: roșu- descrie; albastru- compară; violet –asociază; verde- analizează; maro- aplică; portocaliu- argumentează;

Anunțarea temei, subiectului pus în discuție și a timpului aferent;

Împărțirea clasei în șase grupe, fiecare grupă având un lider care va prezenta rezultatul activității;

Fiecare grupă de elevi va examina tema din perspectiva cerinței de pe una dintre fețele cubului și va prezenta răspunsul prin lider;

Elevii analizează răspunsurile și le pot completa.

Metoda cubului dă rezultate foarte bune în lecțiile de comunicare de noi cunoștințe, în cadrul cărora poate fi utilizată în combinație cu brainstorming-ul și jocul de rol. Dacă profesorul își proiectează lecția pe baza acestei tehnici, are posibilitatea de a o utiliza fie frontal ( prezintă o față a cubului, citește sarcina și dezbate cu întrega clasă), fie individual ( întorcând o față a cubului și propunându-le elevilor sarcina ca o activitate independentă ) sau poate grupa elevii în perechi sau echipe, fiecare primind spre rezolvare una din cele șase sarcini. Din raportarea pe care o face fiecare echipă, se construiește, de fapt, un sens comun al învățării.

Abordarea conținutului de studiat se poate face, pe de o parte, într-o ordine de complexitate a sarcinilor ce reia traseul firesc al producerii cunoașterii științifice, astfel:

Descrie( culorile, formele, mărimile, cum arată?) – ce caracteristici are obiectul de studiat

Compară ( cu cine/ ce seamănă și de cine/ ce diferă?) – elevii sesizează asemănări și deosebiri

Asociază ( la ce te face să te gândești?) – elevii caută analogii, corelații cu alte experiențe sau fenomene

Analizează ( Din ce este făcut? Ce conține? Ce presupune?)

Aplică( Cum poate fi folosit?, Ce putem face cu?, Ce utilizare are?)

Argumentează pro sau contra (Este bun sau rău?, E bine să folosim?, Periculos sau nu? De ce?)

Ordinea de mai sus nu este fixă. Același conținut poate fi abordat și aleatoriu, în ordinea în care fețele cubului apar, după ce acesta a fost rostogolit pe catedră.

De exemplu la clasa a VIII –a la lecția „Cărbunii naturali (de pământ) și artificiali” metoda mai sus amintită poate fi aplicată astfel:

Descrie- cărbunii naturali și artificiali din punct de vedere al aspectului exterior: culoare, rezistența la lovire;

Compară- asemănări și deosebiri între tipurile de cărbuni;

Asociază- proprietățile cărbunelui cu ale altor materii prime studiate;

Analizează- ce tip de cărbune degajă cel mai mult fum prin ardere;

Aplică- cum poate fi folosit cărbunele în alte moduri, exceptând folosirea acestuia drept combustibil;

Argumentează- importanța cărbunelui.

10. Diagrama VENN

Este o metodă care se poate folosi la lecțiile de consolidare a cunoștințelor pentru a arăta asemănările și deosebirile între două idei sau concepte. Se poate lucra cu elevii în grup, în perechi sau frontal, folosind tabla, flipchart-ul sau caietele. Diagrama Venn este formată din două cercuri mari care se intersectează. Dacă se completează diagrama individual, la final are loc un schimb de idei, argumente , aprecieri, analize comparative pentru definitivarea sarcinii initiale. Profesorul le va coordona activitatea elevilor prin întrebări și observații, menționând pe posterul final trăsăturile comune de la toți elevii.

De exemplu la clasa a -VIII-a în cadrul unității de învățare „Metale. Proprietăți. Metale mai importante” la o lecție de sistematizare a cunoștințelor având una din cerințe realizarea unei comparații între fier și aluminiu, se poate folosi diagrama Venn:

11. Metoda CVINTETUL

Cvintetul este o tehnică de reflecție ce constă în crearea a cinci versuri respectând cinci reguli în scopul de a sintetiza conținutul unei teme abordate. Este o tehnică prin care se rezumă și sintetizează cunoștințe, informații, sentimente și convingeri. Cvintetul este o poezie cu 5 versuri.

Obiective urmărite:

Să sintetizeze cunoștințele și informațiile despre un subiect.

Să exprime gânduri, idei, sentimente personale asupra subiectului prin intermediul cuvântului.

Structura cvintetului:

în primul vers se va preciza un singur cuvânt cheie (un substantiv ) care devine titlul poeziei;

în al doilea vers se vor preciza două adjective care descriu subiectul poeziei,

în al treilea vers se vor preciza trei verbe la gerunziu care exprimă acțiunile desfășurate;

versul al patrulea va conține patru cuvinte care exprimă sentimentele elevilor față de ideea centrală;

al cincilea vers va conține un singur cuvânt care sintetizează esența subiectului .

Pentru că nu va fi ușor abordat pentru elevi, profesorul poate sugera lucrul în perechi. Este important ca în faza inițială, elevul să conceapă o variantă individuală, apoi o va analiza cu colegul și împreună vor alege varianta finală de cvintet.

De exemplu la lecția „Importanța apei. Poluarea apei. Măsuri pentru combaterea poluării apei” la clasa a- VII –a poate fi realizat cvintetul:

Apele

Uzate, murdare

Curgând, scăldând, traversând

Tristețe, neputință, supărare, mirare

Poluare

12. Unul stă, trei circulă ( 3-5 elevi) -în grup (grupul –„casă”) , elevii lucrează la o problemă sau sarcină care se finalizează cu obținerea unui produs, de preferință realizabil în mai multe feluri. După acest moment elevii numără de la 1 la 3, 4 sau 5. Se numerotează și grupele din clasă. La semnalul profesorului, elevii se rotesc: spre exemplu, elevii cu numărul 1 se deplasează la grupul 1, elevii cu numărul 2 la grupul 2 și așa mai departe. La fiecare grup va rămâne un elev- „gazdă” care va primi colegii celorlalte grupe oferind informații și răspunsuri la întrebările adresate de colegii –„oaspeți”. Elevul –„gazdă” se alege prin tragere la sorți sau se stabilește un număr purtat de unul dintre membrii grupului care va fi „gazda” ( spre exemplu, elevii cu numărul 4 sunt „gazde ”, ceilalți circulă). Elevii care circulă la celelalte grupe adună informații noi pe care le va prezenta colegilor din grupul inițial după ce se întorc în grupurile – „casă”. Elevul care a fost „gazdă” comunică și celorlalți comentariile făcute de vizitatori. În urma acestui schimb de experiență elevii finalizează produsul, valorificând experiența acumulată prin vizitele la celelalte grupe. [17, p. 231]

Metoda „Copacul ideilor”

Tehnica numită ,,copacul ideilor” presupune munca în grup. Este o metodă grafică în care cuvântul cheie este scris într-un dreptunghi la baza paginii, în partea centrală.

De la acest dreptunghi se ramifică asemenea crengilor unui copac toate cunoștințele evocate. Foaia pe care este desenat copacul trece de la un membru la altul al grupului și fiecare elev are posibilitatea să citească ce au scris colegii săi.

Această formă de activitate în grup este avantajoasă deoarece le propune elevilor o nouă formă de organizare și sistematizare a cunoștințelor.

În modelul de mai sus am exemplificat aplicarea acestei metode în cadrul lecției „Aluminiul”, unitatea de învățare „Metale”, clasa a –VIII –a

Metodele moderne au tendința de a se apropia cât mai mult de metodele cercetării științifice, antrenând elevii în activități de investigare și cercetare directă a fenomenelor

Utilizarea metodelor interactive în activitatea didactică are ca rezultat creșterea motivației pentru învățare și a încrederii în sine, contribuie la formarea atitudinii pozitive față de obiectele de studiu în școală și asigură condițiile formării capacității copiilor de a interacționa și de a comunica, pregătindu-i mai bine pentru activitatea socială.

Prin măiestria și priceperea de care dăm dovadă putem dezvolta creativitatea la elevi, dar și putem ajunge la o autostimulare a creativității.

5.4. MIJLOACELE DE ÎNVĂȚĂMÂNT ȘI MATERIALELE DIDACTICE

Reprezintă ansamblul de obiecte, instrumente, produse (naturale sau de substituție), aparate, echipamente și sisteme tehnice care susțin și facilitează transmiterea unor cunoștințe, formarea unor deprinderi, evaluarea unor achiziții și realizarea unor aplicații în cadrul procesului instructiv-educativ. În cazul educației speciale, materialele și mijloacele de învățământ au un rol fundamental în valorificarea principiului intuiției și accesibilizarea conținuturilor învățării, mai ales în cazul elevilor cu deficiențe mintale și al celor cu deficiențe senzoriale. Mijloacele și materialele didactice ușurează percepția directă a realității, solicită și sprijină operațiile gândirii, stimulează căutarea și descoperirea de soluții, imaginația și creativitatea elevilor, iar integrarea și armonizarea lor organică în cadrul lecțiilor determină creșterea gradului de optimizare și eficiența învățării.

Mijloacele de învățământ pot fi grupate în două mari categorii :

Mijloace de învățământ care cuprind mesajul didactic:

obiecte naturale, originale – animale vii sau conservate, ierbare, insectare, diorame, acvarii, materiale și obiecte din mediul înconjurător etc. ;

obiecte substitutive, funcționale și acționale – machete, mulaje, modele etc, ;

suporturi figurative și grafice – hărți, planșe, albume panouri etc. ;

mijloace simbolic – raționale – tabele cu formule sau simboluri, planșe cu litere, cuvinte, scheme structurale sau funcționale etc. ;

mijloace tehnice audiovizuale – diapozitive, filme, suporturi audio și/ sau video etc.;

mijloace de învățământ care facilitează transmiterea mesajelor didactice:

instrumente, aparate și instalații de laborator;

echipamente tehnice pentru ateliere;

instrumente tehnice pentru ateliere;

instrumente muzicale și aparate sportive;

mașini de instruit, calculatoare și echipamente computerizate;

jocuri didactice obiectuale, electrotehnice sau electronice;

simulatoare didactice, echipamente pentru laboratoare fonice etc.

Alegerea, stabilirea și înglobarea mijloacelor de învățământ în cadrul unei lecții se face prin raportarea permanentă a acestora la obiectivele instruirii, la conținuturile concrete ale unităților de învățare/lecțiilor, la metodele și procedeele didactice.

În cazul elevilor cu dizabilități, unele mijloace pot avea și un rol compensator, antrenând dezvoltarea unor funcții/procese psihice sau capacități fizice.

Eficiența mijloacelor de învățământ ține de inspirația și experiența didactică ale profesorului. Excesul utilizării lor poate conduce la receptare pasivă, la unele exagerări și deformări ale fenomenelor expuse, reprezentări anormale și imagini artificiale asupra realității. [17,234]

CAP.6. EVALUAREA ȘCOLARĂ

ETAPELE EVALUĂRII

Evaluarea este o condiție a eficacității procesului instructiv – educativ prin faptul că orientează și corelează predarea și învățarea.

A evalua rezultatele școlare înseamnă a determina măsura în care obiectivele programului de instruire au fost atinse, precum și eficiența metodelor de predare – învățare.

Esența evaluării este cunoașterea efectelor acțiunii desfășurate, pentru ca, pe baza informațiilor obținute, această activitate să poată fi ameliorată și perfectată în timp.[21, p. 261].

Principalele etape ale evaluării sunt: verificarea, măsurarea, aprecierea și decizia.

Măsurarea există în vederea aprecierii, iar aprecierea este indispensabilă luării unei decizii adecvate. Una fără alta, aceste operații nu se justifică.

Verificarea presupune controlul realizării obiectivelor prin raportarea stării inițiale a elevilor și a rezultatelor lor în starea finală, apărută în urma proceselor de predare-învățare.

Măsurarea este operația de înregistrare și cuantificare a rezultatelor prin aplicarea unor instrumente sau probe de evaluare( probe orale, scrise, practice, extemporale, lucrări de sinteză, teste).

Exactitatea măsurării depinde de calitatea instrumentelor și de modul cum au fost acestea utilizate de către evaluator.

Aprecierea constă în emiterea unei judecăți de valoare asupra rezultatului unei măsurători, prin raportarea la criterii date ( bareme de corectare și notare, descriptori de performanță) sau la o scală de valori. Rezultatul aprecierilor poate fi:

Numeric, cantitativ ( nota de la 1-10)

Calificativ ( calificativul va fi foarte bine, bine, suficient, insuficient)

În general, nota indică gradul de apropiere sau de depărtare dintre rezultatele obținute ( obiectivele atinse ) și rezultatele așteptate ( obiectivele prestabilite).

În spatele fiecărei note stau anumite cerințe și exigențe care reprezintă anumite criterii valorice – semnificațiile rezultatelor școlare devin dependente de aceste contexte valorice.

Deși uneori în apreciere intervin și alte criterii ( nivelul clasei de elevi, progresul, regresul fiecărui elev în parte), criteriul cel mai pertinent de apreciere îl reprezintă obiectivele stabilite la începutul programului instructiv – educativ).

Decizia se exprimă prin concluziile desprinse în urma interpretării datelor aferente de verificare, măsurare și apreciere și prin măsurile/soluțiile introduse pentru îmbunătățirea activității în etapa următoare a procesului de învățare.[ 21, p.261].

6.2. FUNCȚIILE EVALUĂRII

Cele 3 funcții de evaluare ( de constatare, diagnosticare și prognosticare) se succed în mod logic și se corelează cu etapele evaluării:

Funcția de constatare apare în urma măsurării

Diagnoza se realizează cu ajutorul aprecierii și interpretării

Prognoza face apel la decizie

E. Joița realizează o sinteză a funcțiilor evaluării prin raportare la anumite criterii:

1. după obiectivele urmărite, evaluarea are următoarele funcții:

a. de control, de constatare

b. de informare asupra nivelului pregătirii

c. de diagnosticare ( apreciere, interpretare )

d. de prognosticare ( predicție, anticipare )

e. de decizie, ameliorare, reglare și optimizare

f. padagogică: pentru elev (stimulare, orientare, autoevaluare ) și pentru profesor ( reglarea activității )

2. după desfășurarea procesului instructiv – educativ

a. de verificare, de identificare a rezultatelor

b. de apreciere

c. de perfecționare [21, p. 265]

6.3. METODE DE EVALUARE

În funcție de axa temporală la care se raportează verificarea, evaluarea poate fi:

evaluarea inițială care se face la începutul unei etape de instruire ( prin teste docimologice și concursuri ).

evaluare continuă ( formativă ) care se face în timpul secvenței de instruire, prin tehnici curente de ascultare.

evaluare finală ( cumulativă, sumativă) – realizată la sfârșitul unei perioade de formare, după unități mari de conținut.

Evaluarea sumativă se realizează prin verificări parțiale, încheiate cu aprecieri de bilanț asupra rezultatelor, pe când evaluarea formativă se face prin verificări sistematice pe parcursul programei, pe secvențe mai mici.

Evaluarea continuă operează prin verificări prin sondaj în rândul elevilor și în materie, pe când evaluarea sumativă are loc prin verificarea tuturor elevilor și a întregii materii, deoarece nu toți elevii învață un conținut la fel de bine.

În evaluarea sumativă se apreciază rezultatele, prin compararea lor cu scopurile generale ale disciplinei, iar în evaluarea continuă se pleacă de la obiectivele operaționale concrete.

Metode de evaluare tradiționale

1. Verificarea orală constă în realizarea unei conversații prin care profesorul urmărește identificarea calității și cantității instrucției. Conversația poate fi individuală, frontală sau combinată. Se utilizează în cadrul examinărilor curente ( inițiale, continue sau finale ) și în cadrul examenelor de absolvire, pretându-se la aproape toate disciplinele de învățare ( cu o frecvență mai mare sau mai redusă ) . Feedback-ul este mult mai rapid.

Avantaje:

îl obișnuiește pe elev cu comunicarea orală ( favorizează dezvoltarea capacității de exprimare a elevilor );

are o funcție de întărire, de fixare a învățării;

permite dirijarea răspunsurilor elevilor prin întrebări;

permite o tratare diferențiată a elevilor;

Dezavantaje:

nu permite compararea rezultatelor;

nu este preferată de către elevii timizi;

consumă mult timp, deoarece elevii sunt evaluați separat;

are o validitate de conținut și o obiectivitate mai scăzută.

Tehnicile de realizare a verificărilor orale sunt: conversația, chestionarea, interviul, utilizarea unui suport vizual ( cu pregătirea răspunsurilor ), scurte expuneri în fața clasei.

Verificarea scrisă

apelează la suporturi scrise: lucrări de control, teze;

constă în constituirea unor întrebări și sarcini care să fie rezolvate în scris de către elevi, într-un timp dat;

se utilizează ca probă scurtă de evaluare ( 10-15 minute sub formă de extemporale) și ca probă de evaluare periodică, probe de bilanț ( 1 oră );

elevii își prezintă achizițiile educative fără intervenția profesorului ( elaborarea răspunsurilor în ritm propriu );

posibilitatea verificării unui număr mare de elevi într-un interval de timp determinat)

Dezavantaje:

feedback-ul mai slab, în sensul că unele erori nu pot fi eliminate operativ, prin intervenția profesorului;

întârzierea comunicării rezultatelor evaluării, din necesitatea corectării.

Avantaje:

oferă șanse egale pentru toți elevii ( același criteriu de apreciere a rezultatelor ) ;

consumă un timp mai redus, comparativ cu probele orale;

este favorabilă pentru elevii lenți, timizi, diminuarea stărilor tensionale,de stres;

permite tratarea mai cuprinzătoare a subiectelor, uneori verificând chiar competențe curriculare specifice (limbi străine );

permite conservarea răspunsurilor ( se utilizează la examene și concursuri ) oferind mai multă obiectivitate decât probele orale.

Este foarte important ca probele scrise să fie elaborate riguros prin stabilirea obiectivelor evaluării, a conținuturilor, itemilor, grilelor de corectare și punctajelor acordate.

Verificarea practică

se realizează în cazul unor discipline practice aplicative, verificând atât cunoștințe și deprinderi cât și calitatea lucrărilor executate de elevi;

vizează identificarea capacității de aplicare în practică a cunoștințelor dobândite;

este necesar ca, încă de la începutul secvenței de învățare, elevii să cunoască: tematica lucrărilor practice, modul lor de evaluare ( bareme de notare ), condițiile oferite pentru lucrare ( substanțe, aparatură, ustensile de laborator ).

Profesorul trebuie să explice mai întâi sau să demonstreze cunoștințele, trebuie reali-

zate experimente, iar în timpul evaluării să urmărească aceste cerințe. Lucrările practice pot fi realizate individual sau pe grupe – evaluarea cu caracter formativ – educativ pentru elevi.

Probele evaluative practice se pot gândi din perspectivele: efectuare de experimente, executarea unor produse, realizarea unei acțiuni.

Metode de evaluare complementare

1.) Testul docimologic este o alternativă și o cale de eficientizare a examinării tradiționale. Testul este o probă standardizată care asigură o obiectivitate mai mare în procesul de evaluare.

Elementele definitorii ale testului docimologic sunt:

realizează măsurarea în condiții foarte asemănătoare situațiilor experimentale;

înregistrarea comportamentului declanșat la subiect este precisă și obiectivă;

comportamentul înregistrat este evaluat statistic prin raportare la cel al unui grup determinat de indivizi;

scopul final al testului este clasificarea subiectului examinat prin raportarea la grupul de referință.

Testele au avantajul că permit verificarea întregii clase într-un timp foarte scurt, încearcă să cuprindă ceea ce este esențial în întreaga materie de asimilat, determină la elevi formarea unor deprinderi de învățare sistematică. Ca dezavantaj amintim faptul că testele favorizează o învățare care apelează la detalii, la secvențe informaționale izolate și nu stimulează formarea unor capacități de prelucrare a acestora, de sinteză sau de creație.

Elaborarea unui test docimologic constituie o activitate dificilă și presupune parcurgerea mai multor etape:

Precizarea obiectivelor, realizarea unei concordanțe între acestea și conținutul învățământului;

Documentarea științifică, identificarea și folosirea resurselor care conduc la o mai bună cunoaștere a problematicii vizate;

Avansarea unor ipoteze, prin conceperea sau selecționarea problemelor reprezentative pentru întreaga materie asupra căreia se face verificarea.

Profesorii trebuie să cunoască foarte bine conținutul de verificat și posibilitățile elevilor. Selecția operată este dată de specificul fiecărei materii de învățământ. Profesorul va reflecta asupra unei serii de probleme precum:

ce tip de test propunem

-test de învățare sau de discriminare? ( testul de învățare pune accentul pe aflarea performanței elevului, stabilind starea de reușită sau de eșec, iar testul de discriminare are ca funcție clasificarea subiecților, prin raportarea unele la altele a rezultatelor obținute de aceștia);

-test de viteză ( rapiditate ) sau de randament ( număr de răspunsuri corecte ) ?

-test de redare mimetică a informației sau test de prelucrare creatoare?

ce tipuri de itemi se folosesc, răspuns prin alegere multiplă, răspunsuri împerechiate, varianta adevărat – fals etc? Atunci când dorim să realizăm o clasificare riguroasă a elevilor, este de dorit să se folosească un singur tip de item sau cel mult doi, pentru ușurarea interpretării rezultatelor; dacă dorim să facem o evaluare cu caracter puternic formativ, vom apela la o paletă mai extinsă de itemi;

Experimentarea testului, adică aplicarea lui la o populație determinată, cu scopul de a-l perfecționa;

Analiza statistică și ameliorarea testului. Itemii aleși în vederea includerii lor în testare trebuie să acopere o parte considerabilă din materia de examinat și să nu realizeze doar o examinare prin „sondaj”;

Aplicarea efectivă a testului la o populație școlară.

Itemii utilizați pot fi:

cu răspunsuri deschise ( formularea în întregime de elevi ) – sub formă de redactare sau cu răspunsuri scurte;

cu răspunsuri închise ( tip alegere multiplă, A/F, tip pereche, de completare ).

Calitățile unui test docimologic sunt:

validitatea ( măsoară ceea ce se propune );

fidelitatea ( precizia măsurării );

standardizarea ( aceeași situație pentru toți elevii );

eșalonarea ( raportarea la eșantion );

aplicabilitatea;

economicitatea.

Portofoliul reprezintă o alternativă la testele standardizate și oferă profesorului eva-

luator posibilitatea emiterii unei judecăți de valoare bazată pe un ansamblu de rezultate. Portofoliul reprezintă cartea de vizită a elevului, urmărindu-i progresul de la un semestru la altul, de la un an școlar la altul, sau chiar de la un ciclu de învățământ la altul.

În general, portofoliul elevilor va conține:

instrumente „formalizate” de evaluare ( teste, chestionare )

instrumente „neformalizate” de evaluare ( referate, fișe de documentare, eseuri, fișe de activitate, experimente; observații asupra activității elevilor în clasă; rezultate la activitatea independentă, atitudinea elevului (cooperant, ostil), colaborarea cu colegii, capacitatea de lucru în echipă, calitatea notițelor.

Elevii devin parte a sistemului de evaluare și pot să-și urmărească pas cu pas propriul progres.

Prin acest instrument de evaluare se stimulează creativitatea și ingeniozitatea elevilor.

Proiectul

Proiectul ca instrument de evaluare poate lua forma unei activități individuale sau de

grup, activitate care debutează în clasă prin definirea și înțelegerea cerinței, se continuă acasă pe parcursul a câtorva zile sau săptămâni, timp în care elevul poate avea consultări periodice cu profesorul și se finalizează tot în clasă, prin prezentarea de către elev a rezultatelor obținute și/sau a produsului realizat.

Prin realizarea proiectelor se urmăresc obiectivele:

posibilitatea de exprimare scrisă și îmbunătățirea ei;

gradul de originalitate și dezvoltarea gândirii creative;

sesizarea interdependențelor între fenomenele și aplicațiile lor practice;

puterea de sinteză și de exprimare pentru susținerea proiectului

utilizarea corespunzătoare a materialului bibliografic.

Investigația

Investigația este un instrument ce facilitează aplicarea în mod creativ a cunoștințelor și explorarea situațiilor noi sau foarte puțin asemănătoare cu experiența anterioară. Se derulează într-o oră sau o succesiune de ore în care elevii demonstrează o gamă largă de cunoștințe și capacități. Poate fi individuală sau de grup.

Caracteristicile personale ale elevilor care pot fi urmărite:

creativitate și inițiativă;

participarea în cadrul grupului;

cooperare și preluarea inițiativei în cadrul grupului;

persistență,

flexibilitate și deschidere către idei noi.

Evaluarea investigației se face pe baza: strategiei de rezolvare, aplicării cunoștințelor, principiilor, regulilor, clarității argumentării și forma prezentării.

Observarea sistematică a comportamentului elevilor

Poate fi făcută pentru a evalua performanțele elevilor, dar mai ales pentru a evalua comportamentele afectiv- atitudinale;

Se bazează pe următoarele instrumente de evaluare: fișa de evaluare,scara de clasificare, lista de control/verificare.

Fișa de evaluare cuprinde date generale despre elev, aptitudini și interese, trăsături de afectivitate și temperament, atitudini față de sine, de disciplină, colegi, evoluția aptitudinilor; se elaborează în cazul elevilor cu probleme și cuprinde comportamente relevante.

Scara de clasificare indică profesorului frecvența unui comportament care apare la elev ( niciodată, rar, ocazional, frecvent, întotdeauna ) . Exemplu: „în ce măsură elevul participă la discuții? În ce măsură comentariile au fost în legătură cu temele discutate?”

Lista de control – completată cu da sau nu de exemplu, la lucrările practice: „A cooperat cu ceilalți? A încercat activități noi? A dus activitatea până la capăt? A lăsat ordine și disciplină la locul de muncă?

6.) Autoevaluarea – permite elevilor aprecierea propriilor performanțe în raport cu obiectivele operaționale. Grila de autoevaluare conține: capacitatea de observație, sarcini de lucru, valori ale performanței.

Implicarea elevilor în evaluare are rezultate benefice în mai multe planuri:

Profesorul dobândește confirmarea aprecierilor sale prin opinia elevilor;

Elevul exercită rol de subiect al acțiunii pedagogice, de participant la formarea sa;

Ajută elevul să înțeleagă eforturile necesare pentru atingerea obiectivelor;

Cultivă motivația față de învățătură și atitudine responsabilă față de activitatea proprie.

Exemplu de test de evaluare – docimologic:

Clasa: a –VIII – a

Disciplina: Chimie

Conținut: Metale – proprietăți – recapitulare și sistematizare

Obiective:

să recunoască proprietățile generale ale metalelor;

să efectueze experimente simple de punere în evidență a proprietăților generale ale metalelor;

să participe cu interes, plăcere la activitate.

Dați exemple de metale.

Care dintre următoarele obiecte sunt bune conducătoare de căldură: foarfecă, riglă de plastic, creion, creta, fularul.

Din ce cauză vasele de bucătărie ( oale, ibrice, cratițe ) se confecționează din metal?

Enumerați câteva proprietăți ale metalelor.

De ce nu avem voie să introducem în priză sârme, cuie sau alte obiecte din metal?

Completați spațiile libere:

Metalele se găsesc în stare…………… . Ele prezintă……………metalic.

Metalele pot fi trase în fire subțiri, de aceea spunem că sunt………………. . Metalele conduc …………………. și ……………………. .

Singurul metal care, la temperaura obișnuită, se găsește în stare …………………… este mercurul.

Găsiți varianta corectă de răspuns prin încercuire:

Metalele se găsesc la temperatura obișnuită:

în stare solidă;

în stare lichidă;

în stare gazoasă.

Precizați în dreptul fiecărui enunț dacă este adevărat ( A ) sau fals ( F ).

Aurul și argintul sunt metale prețioase.

Exemple de metale: creta, batista, paharul de sticlă.

Metalele se găsesc în stare solidă.

Încercuiți varianta corectă:

Cablurile prin care trece curentul electric sunt făcute din:

metal;

lemn;

plastic.

Fierul sub acțiunea umezelii și a aerului :

coclește;

ruginește;

nu pățește nimic, deoarece este foarte rezistent.

CAP.7. MODELE DE PROIECTE DIDACTICE

PROIECT DIDACTIC

Școala Gimnazială Specială „Sf. Stelian” Rădăuți

Profesor: Honciuc Ionela Sorina

Clasa: a-VIII –a

Aria curriculară: Matematică și științe

Disciplina: Chimie

Unitatea de învățare: Produse chimice importante în diferite domenii de activitate

Tema: Săpunul și detergenții

Tipul lecției: predare-învățare

Scopul lecției: -formarea capacității de observare a unor substanțe din mediul înconjurător și de a determina caracteristicile lor

-dezvoltarea convingerilor ecologiste împotriva efectelor distructive ale omului asupra mediului

Obiective operaționale:

La sfârșitul lecției elevii vor fi capabili:

O1 – să definească noțiunea de săpun;

O2 – să descrie modul de obținere al săpunului;

O3 – să enumere tipuri de detergenți;

O4 – să observe acțiunea detergenților asupra unor materiale;

O5 – să descrie principalele reguli de igienă.

Strategii didactice:

Resurse procedurale: conversația, explicația, brainstorming, observația, exercițiul practic

Resurse materiale: materiale pentru observație( tipuri diferite de săpunuri și detergenți) , fișe de evaluare, manualul, caiete;

Forme de organizare:frontal, individual

Material bibliografic: Sirian V., Petrescu M. , Călin I.- Cunoștințe practice de fizică și chimie, manual pentru clasa a –VIII –a școli ajutătoare

Scenariul activității didactice:

Moment organizatoric: Asigur un climat de ordine și disciplină necesar desfășurării în bune condiții a lecției. Verific existența materialelor necesare desfășurării orei de chimie.

Verificarea cunoștințelor anterioare – se face prin întrebări:

– Despre ce am discutat ora trecută la chimie?

– Ce sunt aliajele?

– Dați exemple de aliaje.

3. Captarea atenției – se provoacă elevii la o discuție prin metoda brainstorming, punându-se întrebările:

– Ce s-ar întâmpla dacă nu ne-am spăla pe mâini, pe corp în general?

– Dar dacă nu ne-am spăla hainele?

4. Anunțarea temei și a obiectivelor – se comunică elevilor tema lecției: „Săpunul și detergenții”. Pe parcursul lecției vom vedea: ce sunt săpunurile, cum se obțin săpunurile, ce sunt detergenții și de câte feluri sunt, acțiunea detergenților asupra unor materiale, reguli de igienă personală.

5. Desfășurarea activității:

– Când ne spălăm corpul ( fața, mâinile, trunchiul, picioarele) sau când spălăm rufele folosim săpun. Săpunul este un amestec de grăsimi și sodă caustică la care se mai adaugă coloranți și esențe de parfum. Săpunul folosit la spălarea corpului, se numește săpun de toaletă, iar cel cu care spălăm rufele se numește săpun de rufe. Săpunul poate fi solid sau lichid. Cel mai folosit este cel solid. Săpunul se dizolvă în apă, formând o soluție care spală, curățind murdăria.

Când spălăm rufele, folosim detergent. Cu detergentul putem spăla și vase dar cu acesta nu spălăm corpul. Detergentul este o substanță chimică; poate fi sub formă de praf sau lichid. El se obține din petrol, în fabrici speciale; se dizolvă ușor în apă; ca și săpunul, formează cu apa o soluție care curăță murdăria. Grăsimile se dizolvă în detergent. De aceea, vasele se spală bine cu detergent. Detergenții spală mai bine decât săpunul, însă unii dintre ei poluează apele. Apele menajere sunt vărsate în apele curgătoare; în apele menajere se găsesc detergenții: aceștia persistă multă vreme în apă, afectând sănătatea viețuitoarelor din apele în care ajung.

În continuare se prezintă câteva reguli de igienă personală: spălatul corpului, a mâinilor, a părului, a îmbrăcămintei, etc .

6.Asigurarea feed-back-ului pe tot parcursul lecției elevii care dau răspunsuri bune sunt apreciați verbal. Eventualele greșeli în răspunsuri sunt corectate.

7. Evaluare – la sfârșitul lecției sunt verificate cunoștințele printr-un scurt chestionar

8. Aprecierea activității – se fac aprecieri generale și individual cu privire la participarea la lecție.

PROIECT DIDACTIC

Școala Gimnazială Specială „Sf. Stelian” Rădăuți

Profesor: Honciuc Ionela

Clasa: a- VII –a

Aria curriculară: Matematică și științe

Disciplina: Chimie

Unitatea de învățare: Aerul

Tema: Aerul

Tipul lecției: consolidare-sistematizare

Scopul lecției: – formarea capacităților de experimentare și explorare/investigare a compoziției și proprietăților aerului, folosind instrumente și procedee specifice.

Obiective operaționale:

La sfârșitul orei elevii vor fi capabili:

O1 – să deruleze experimente simple pe baza unui plan de lucru;

O2 – să aplice observația ca demers al cunoașterii de tip științific;

O3 – să comunice în forme diverse observațiile asupra experimentelor realizate;

O4 – să demonstreze prin experimente diferite adevăruri științifice, studiate anterior.

Strategii didactice:

Resurse procedurale: conversația euristică, observația, explicația, descrierea, experimentul, jocul, ciorchinele, descoperirea dirijată;

Resurse materiale: pahare, lumânare, cerneală, plastilină, mingi de ping pong,

Forme de organizare: activitate frontală, individuală, pe grupe;

Material bibliografic: Sirian V., Petrescu M. , Călin I.- Cunoștințe practice de fizică și chimie, manual pentru clasa a –VIII –a școli ajutătoare

Scenariul activității didactice :

Moment organizatoric: Asigur un climat de ordine și disciplină necesar desfășurării în bune condiții a lecției. Verific existența materialelor necesare desfășurării orei de chimie.

Verificarea cunoștințelor acumulate anterior: -se face prin întrebări:

– Ce este aerul?

– Care este compoziția aerului?

– Care sunt proprietățile aerului?

– Care este importanța biologică a oxigenului?

– De ce este important aerul?

3. Captarea atenției se face printr-un exercițiu joc de tipul AȘA DA/AȘA NU.

4. Anunțarea temei și a obiectivelor: Se comunică elevilor tema lecției: Aerul-recapitulare.

La sfârșitul desfășurării activității elevii vor fi capabili să: O1,O2,O3,O4.

5.Desfășurarea activității- Propun elevilor ca prin câteva activități experimentale să verificăm compoziția, proprietățile și importanța aerului ( fișele 1-5 ). Solicit unei grupe de elevi să realizeze afișe cu importanța aerului și cu măsuri de prevenire a poluării acestuia.

6. Evaluarea activității – din experimentele efectuate reiese importanța aerului pentru om și viață.

FIȘA NR.1 – UNDE SE GĂSEȘTE AERUL?

„În apă și nu se udă”

Materiale:

-un borcan de sticlă transparent

-o minge de ping-pong

-o foaie de hârtie de împachetat

-un vas transparent mai înalt decât borcanul

Cum procedezi?

A.

1. Pune hârtia de împachetat pe fundul borcanului în așa fel încât să nu se miște.

2. Pune mingea de ping-pong pe suprafața apei din vasul mare.

3. Acoperă mingea cu borcanul și împinge-l încet până acesta atinge fundul vasului.

Ce se întâmplă? De ce?

FIȘA NR.2 – DIN CE ESTE COMPUS AERUL?

„Consumarea aerului”

Materiale:

-o farfurie adâncă

-o lumânare

-un borcan de sticlă mai înalt decât lumânarea

-apă

-cerneală

-un chibrit

-plastilină

Cum procedezi?

1.Fixează lumânarea în farfurie cu o bucată de plastilină.

2. Pune în farfurie puțină apă în care ai adăugat câteva picături de cerneală pentru a face apa vizibilă.

3. Aprinde lumânarea și acoper-o cu borcanul de sticlă.

Ce se întâmplă? De ce?

FIȘA NR.3- AERUL APASĂ NUMAI DE SUS ÎN JOS?

„Mai puternic decât apa”

Materiale:

-un pahar cu marginea netedă

-o carte poștală

-apă

-o găleată

Cum procedezi?

1.Umple paharul cu apă.

2.Pune cartea poștală cu partea lucioasă pe marginile paharului.

3.Pune mâna pe cartea poștală și întoarce paharul cu gura în jos.

4.Ia mâna de pe cartea poștală.

Ce se întâmplă? De ce?

FIȘA NR.4 – AERUL SE POATE COMPRIMA?

„Comprimarea aerului”

Materiale: -o seringă cu ac

Cum procedezi:

1.Ia o seringă și trage mânerul până ce aceasta se umple cu aer.

2.Astupă deschizătura cu degetul și apasă mânerul cu forța, apoi lasă-l liber.

Ce se întâmplă? De ce?

FIȘA NR. 5 – AERUL ARE GREUTATE

„O balanță pentru aer”

Materiale:

-două baghete din plastic lungi de 10-15 cm

-două balonașe egale

-două cutii de suc egale

-bandă adezivă

-un creion

Cum procedezi:

1.Fă cu creionul un semn la mijlocul baghetei mai lungi.

2.Fixează cele două balonașe la capetele baghetei lungi cu ajutorul bandei adezive.

3.Așează centrul baghetei lungi peste cea scurtă care este suspendată pe cele două cutii de suc

4.Umflă la maxim unul din balonașe și lipește-l cu mare atenție de unde l-ai luat.

Ce se întâmplă? De ce?

PROIECT DIDACTIC

Școala Gimnazială Specială „Sf. Stelian” Rădăuți

Profesor: Honciuc Ionela Sorina

Clasa: a-VII –a

Aria curriculară: Matematică și științe

Disciplina: Chimie

Unitatea de învățare: Soluții apoase

Tema: Dizolvarea. Factori ce influențează dizolvarea.

Tipul lecției: predare-învățare

Scopul lecției: – formarea capacității de observare, diferențiere a substanțelor pure de amestecuri de substanțe;

formarea capacității de a transpune în limbaj specific a informațiilor privind aplicațiile practice ale chimiei;

Obiective operaționale:

La sfârșitul lecției elevii vor fi capabili:

O1 – să definească soluțiile ca amestecuri omogene;

O2 – să identifice componentele unor soluții date;

O3 – să stabilească prin activități experimentale factorii care influențează dizolvarea;

O4 – să aplice cunoștințele referitoare la factorii care influențează dizolvarea substanțelor.

Strategii didactice:

Resurse procedurale: conversația, descoperirea dirijată, demonstrația, explicația, ciorchinele

Resurse materiale: pahare de unică folosință transparente, lingurițe de unică folosință, apă, cană de încălzit apa, zahăr de diferite granulații, fișe de lucru, caiete, tablă, cretă.

Forme de organizare: frontal, individual, în perechi

Material bibliografic: Sirian V., Petrescu M. , Călin I.- Cunoștințe practice de fizică și chimie, manual pentru clasa a –VIII –a școli ajutătoare

Scenariul activității didactice:

Moment organizatoric: Asigur un climat de ordine și disciplină necesar desfășurării în bune condiții a lecției. Verific existența materialelor necesare desfășurării orei de chimie.

Captarea atenției și reactualizarea cunoștințelor:

-Activitate individuală:

Comunicarea sarcinii de lucru: Scrieți cuvântul „Amestec” în mijlocul unei foi goale și încercuiți-l. Scrieți toate cuvintele care vă vin in minte despre , „ Amestec”, încercuiți-le și legați-le prin linii;

-Activitate în perechi:

– Comunicarea sarcinii de lucru: Prezentați colegului de bancă ciorchinele realizat, completați-l cu informațiile primite de la el.

-Activitate frontală:

– Completarea ciorchinelui pe tabla. Fiecare pereche va oferi câte o singură informație, care nu a fost prezentată anterior.

3. Anunțarea temei și a obiectivelor: Se comunică elevilor tema lecției: Dizolvarea. Factorii ce influențează dizolvarea.

La sfârșitul desfășurării activității elevii vor fi capabili să: O1,O2,O3,O4.

Desfășurarea activității:

Profesorul conduce elevii spre descoperirea semnificațiilor noțiunilor de dizolvare, soluție, dizolvant, substanță dizolvată și notează pe tablă aceste noțiuni. Efectuează experimentul frontal de dizolvare a zahărului în apă.

Pentru identificarea factorilor care influențează dizolvarea, profesorul împarte elevii prezenți în 3 grupe de lucru. Fiecărei grupe i se solicită să dizolve în apă aceeași cantitate de sare fină, sare pentru murături și bulgărași de sare, dar în 3 condiții diferite:

– în apă rece și fără agitare;

– în apă rece, dar cu agitare;

– în apă caldă și cu agitare.

Se oferă indicații și puncte de sprijin pentru rezolvarea corectă a sarcinilor propuse.

Profesorul îndrumă elevii astfel încât, în urma interpretării observațiilor experimentale făcute, aceștia să deducă o serie de factori ce influențează dizolvarea substanțelor (gradul de farâmițare, agitarea, temperatura).

5. Asigurarea feed-back-ului-pe tot parcursul lecției elevii care dau răspunsuri bune sunt apreciați verbal. Eventualele greșeli în răspunsuri sunt corectate.

6. Evaluare- la sfârșitul lecției sunt verificate cunoștințele printr-un scurt chestionar

7. Aprecierea activității- se fac aprecieri generale și individual cu privire la participarea la lecție.

Test de evaluare

A. Alege răspunsul corect/corect.

Soluția este :

o substanță cu proprietăți noi;

un amestec de substanțe;

un amestec eterogen.

Prin dizolvarea unei substanțe într-un lichid aceasta își modifică :

proprietățile chimice;

unele proprietăți fizice;

starea de agregare.

B. Completează spațiile libere:

1. Componenții unei soluții sunt :

……………………………………………..

……………………………………………..

……………………………………………..

C. Enumeră condițiile optime de dizolvare a unei substanțe.

BIBLIOGRAFIE

Al Jashi C. G. ( consultant științific ) – Enciclopedia vitaminelor și a substanțelor minerale, Editura Rovimed Publishers, București, 2002.

Banu C. ( coordonator ) – Tratat de industrie alimentară. Tehnologii alimentare, Editura Asab, București, 2009.

Banu C. ( coordonator ) – Tratat de inginerie alimentară, volumul I, Editura Agir, București, 2007.

Banu C. ( coordonator ) – Alimente funcționale, suplimente alimentare și plante medicinale, Editura Asab, București, 2010.

Banu C. ( coordinator ) – Folosirea aditivilor în industria alimentară, Editura Tehnică, București, 1985

Cașcaval D., Oniscu C., Galaction Anca-Irina – Inginerie biochimică și biotehnologie.Procese de separare, Editura Preformantica, Iași, 2004

Cerghit I, – Metode de învățământ, Editura Polirom, Iași, 2006

Cobzaru C. – Extracte naturale – Particularități.Procedee. Utilizări, Editura Pim, Iași, 2014

Cucoș C. ( coordonator ), Balan B., Boncu B., Cosmovici A., și alții – Psihopedagogie pentru examenele de definitivare și grade didactice, Editura Polirom, 2005

Diaconescu Ion, Ardelean D., Diaconescu M. – Merceologie alimentară – Calitate și siguranță, Editura Universitară, București, 2007

Dumbravă D. ș.a., – Obținerea și analiza HPLC a unui extract carotenoidic din fructe de cătină albă cu utilizare dermatologică, Universitatea de Științe Agricole și Medicină Veterinară a Banatului, Facultatea de Tehnologia Produselor Alimentare, 2006.

Dumitru I.F., Mager S., Turcu A. – Biochimie generală cu elemente de biochimie comparată, Editura Didactică și Pedagogică, București, 1973.

Eliu Ceaușescu V., Rădoiaș Gh. – Odorante și aromatizante, Editura Tehnică București, 1988.

Enciclopedia de chimie, vol.6, Editura Științifică și Enciclopedică, București, 1989.

Fătu S. – Didactica chimiei, Editura Corint, București, 2007.

Galaction A. I., Cașcaval D. – Metaboliții secundari cu aplicații farmaceutice, cosmetice și alimentare, Casa de Editură Venus, Iași, 2006.

Gherguț A. – Sinteze de psihopedagogie specială – Ghid pentru concursuri și examene de obținere a gradelor didactice, Editura Polirom, 2005.

Horoba E., Horoba L., – Alcoolul etilic. Obținere. Carburant. Băuturi alcoolice., Editura PIM, Iași, 2010.

Horoba E., Cristian Gh., Horoba L., – Tehnologii de valorificare a produselor naturale, Editura Corson, Iași, 2001.

Hura C., Institutul de sănătate public Iași – Aditivi alimentari, Editura Cermi, Iași, 2004.

Joița E. ( coordonator ), Ilie V., Vlad M., Frăsineanu E. – Pedagogie și elemente de psihologie școlară, Editura Arves, 2003.

Lupu A., Drimuș I., Petrescu C. – Tehnologia chimică organic, Editura Didactică și Pedagogică, București, 1982.

Merică E. – Tehnologia produselor cosmetice, ediția a –II –a, volum I, Substanțe active și aditivi, Editura Kolos, Iași, 2003.

Niac Gh., Alimentație, nutriție și alimente ( Știința alimentației, tehnologii culinare)

Editura Emia, București, 2004.

Onu P., Luca C., – Introducere în didactica specialității – discipline tehnice și tehnologice, Editura Politehnium, Iași, 2004.

Oprea C. – Strategii didactice interactive, Editura Didactică și Pedagogică, București, 2009.

Pop C., Pop I. M. – Merceologia produselor alimentare, Editura Production, 2006.

Samvura J.C., Totte A. – Utilisation du CO2 supercritique dans le domain agro-alimentaire, Pole Technologique Agro-Alimentaire asbl,2007

Segal B., Costin G., Segal R., – Metode moderne privind îmbogățirea valorii nutritive a produselor alimentare, Editura Ceres, București, 1987.

Vlănțoiu Gh., Petrescu C., Marian V. – Controlul Fabricației în industria chimică și în rafinării, Editura Didactică și Pedagogică, București, 1973.

http://en.wikipedia.org/

http://www.didactic.ro/revista electronică