Factorii Care Influenteaza Activitatea Enzimatica a Laptelui

REZUMAT

În lucrarea de față am realizat un studiu asupra factoriilor care influențează activitatea enzimatica a laptelui și mai precis influența pH-ului și a temperaturii asupra catalazei din patru tipuri diferite de lapte.

Lucrarea este structurată pe 4 capitole, în primul capitol sunt prezentate generalității cu privire la enzime și lapte dar și factorii care influențează activitatea enzimei, printre care: influența concentrației substratului, influența concentrației enzimei și efectul temperaturii și al pH-ului asupra activității enzimatice.

Capitolul doi prezintă date stiintifice ale cercetărilor de specialitate efectuate în diverse universități din lume.

În capitolul trei am realizat un calculul tehnologic al unei instalații pentru pasteurizarea laptelui, având 5 zone și o productivitate de 15 m3 /h. Calculul l-am realizat pe fiecare zonă în parte astfel că la sfârșit s-a obținut un pasteurizator cu 89 de plăci.

În ultimul capitol sunt prezentate rezultatele experimentale obținute în urma analizei celor patru tipuri de lapte. Examenul organoleptic dar și rezultale analizei proprietățiilor fizico-chimice au arătat că probele de lapte analizate sunt conforme cu standardul 611/1995.

Cuprins

Introducere ……………………………………………………………………………………………………………….

Capitolul 1. Enzime …………………………………………………………………………………………………

Enzime. Generalității ………………………………………………………………………

Structura enzimei ………………………………………………………………………………

Clasificarea enzimelor ……………………………………………………………………….

Unității de măsură ale activității enzimelor ………………………………………….

Preparate enzimatice și enzime imobilizate …………………………………………..

Utilizarea enzimelor în industria alimentară …………………………………………

Factorii care influențează activitatea enzimatică ……………………………………

Considerații generale …………………………………………………………………….

Influența concentrației substratului …………………………………………………

Influența concentrației enzimei ………………………………………………………

Efectul temperaturii ………………………………………………………………………

Efectul pH-ului …………………………………………………………………………….

Capitolul 2 Studii recente despre activitatea enzimatică …………………………………………….

Capitolul 3. Calculul tehnologic al pateurizatorului …………………………………………………

3.1. Pasteurizarea ……………………………………………………………………………………….

3.2. Tema de proiectare ……………………………………………………………………………..

Capitolul 4. Parte experimentala …………………………………………………………………………..

4.1. Caracteristicile organoleptice ale laptelui …………………………………………………

4.2. Determinarea densității …………………………………………………

4.3. Determinarea acidității …………………………………………………

4.4. Determinarea vâscozității …………………………………………………

4.5. Determinarea pH-ului …………………………………………………

4.6. Determinarea indicelui de peroxid …………………………………………………

4.7. Determinarea indicelui de iod …………………………………………………

4.8. Determinarea proteinelor …………………………………………………

4.9. Determinarea grăsimii …………………………………………………

4.10. Determinarea substanței uscate …………………………………………………

4.11. Influenta factorilor asupra activității enzimei ………………………………………….

4.11.1. Extracția catalazei …………………………………………………

4.11.2. Influența pH-ului …………………………………………………

4.11.3. Influența temperaturii …………………………………………………

4.11.4. Inflența enzimei asupra conductivității ………………………………………..

4.11.5. Influența enzimei asupra indicelui de refracție ……………………………..

Capitolul 5. Norme de protecție a muncii ……………………………………………………………

Concluzii ……………………………………………………………………………….

Bibliografie………………………………………………………………………………………………………

Anexe ………………………………………………………………………………………………………………….

CAPITOLUL 1

Enzime

1.1. Enzime. Generalități

Ca și sistem deschis, organismul viu se caracterizează printr-un dinamism continuu, condiționat de interacțiunea unui ansamblu de reacții biochimice de degradare și sinteză care determină metabolismul. Caracteristica fundamentală a sistemului viu este capacitatea sa de a asigura desfășurarea coordonată și autoreglată a acestui ansamblu complex de reacții care se petrec cu viteze mari la temperatura mediului ambiant. Biomoleculele care determină și caracterizează transformările de materie și energie din organism și care constituie baza materială a proceselor metabolice sunt reprezentate de un grup de proteine specializate denumite enzime.

Enzimele sunt biocatalizatori, o clasă specială de molecule proteice care posedă activitate catalitică. Sintetizate de către celula vie, enzimele catalizează ansamblul de reacții chimice termodinamic posibile, condiționănd desfăsurarea, coordonarea și autoreglarea acestor reacții specifice materiei vii. Procesele biochimice constituie astfel o necesitate indispensabilă a existenței și funcționării organismului viu, asigurănd menținerea și manifestarea funcțiilor vitale. Considerate ca instrumente primare ale expresiei acțiunii general, enzimele catalizează un număr impresionant de reacții biochimice de sinteză și degradare care se produc concomitent în organism și care reprezintă metabolismul [1].

Enzimele au rolul de a cataliza reacțiile de sinteză și degradare din organismele animale, vegetale și microorganisme. Acestea au numeroase aplicații și utilizări în industria alimentară. Enzimele pot manifesta acțiuni favorabile, dorite, care conduc la îmbunatațirea calitățiilor naturale, constituționale, gustative sau nefavorabile și nedorite, determinănd degradarea și pierderea valorii nutritive, aceastea se datorează faptului că enzimele sunt componente ale materiilor animale și vegetale, a căror activitate nu încetează odată cu recoltarea, depozitarea, conservarea și prelucrarea tehnologică.

Dacă se ține cont de activitatea enzimelor proprii materilor prime vegetale și animale, enzimele prezente sub formă de preparate enzimatice obținute din diferite surse bogate în enzime, pot avea multiple aplicații, fiind folosite înca din timpurile străvechi ca și cheag la prepararea brânzeturilor, la prepararea unor produse tradiționale fermentative. [2]

În ultimile decenii preparatele enzimatice au căpătat o importanța semnificativă în diverse sectoare ale industriei alimentare, această răspăndire se explică prin eficiența și precizia preparatelor enzimatice, dar are și efecte asupra ramurei economice, astfel că cifra de afacere a firmelor producătoare de preparate enzimatice s-a ridicat semnificativ.

În industria alimentară se folosesc foarte mult enzime endrogene, proprii materiilor prime biologice sau microbilogice, acestea se caracterizează prin următoarele proprietății generale:

Sunt cei mai eficienți catalizatori cunoscuți, în concentrații exterm de mici (de exemplu 10-6 M sau chiar 10-9 M) determinănd realizarea reacțiilor cu viteze extrem de mari;

Reacțiile catalizate enzimatic se produc în condiții compatibile cu viața, la temperatura și presiune obisnuită, in mediu slab acid, neutru sau alcalin;

Manifestă specificitate de acțiune (determină producerea unui anumit tip de reacții, deexemplu de oxidoreducere, de hidroliză, de sinteză) și de substrat (rescunoaște nuami un anumit tip de reactant, sau un grup limitat de reactanți);

Asigură coordonarea, reglarea și controlul proceselor biochimice la care participă și care stau la baza metabolismului celular [2];

Nu se consumă și nu se transformă în reacțiile pe care le catalizează

Catalizează reacțiile termodinamicposibile, care corespund unei diminuari a energiei libere [1].

1.2. Structura enzimei

Enzimele fără nici o excepție, sunt proteine, fiind formate fie numai din aminoacizi legați prin legături peptidice (proteine simple), fie din catene polipeptidice și alte componente organice sau anorganice (proteine conjugate). Enzimele au structuri spațiale complicate care includ un centru activ, acestă parte a ei realizează defapt întreaga funcție biologică a proteinei. Studiul structurii enzimelor a fost posibil numai după înregistrarea unui mare progres în chimia proteinelor prin utilizarea unei metodologii de înalta rezoluție, ca determinarea secvenței de aminoacizi.

Proteinele sunt formate din resturi de aminoacizi, legate între ele prin legături de tip covalent, legături peptidice. În urma hidrolizei totale a enzimelor se obține un amestec de apoximativ 20 aminoacizi, acestia prezintă o funcție amino primară și o funcție carboxil. Hidroliza se poate realiza cu acizi puternici, cu baze puternice sau cu enzime proteolitice, spre exemplu în cazul hidrolizei acide proteina este hidrolizată cu HCl 6N la temperatura de 110 ºC timp de 12 – 96 ore în lipsă de oxigen.

Structura organizatorie a enzimelor este formată din 4 părți, și anume:

Structura primară – este reprezentată de secvența aminoacizilor și nu inglobează aranjamente spațiale (cu excepția α-atomului de carbon). Această definiție nu include pozițiile legăturilor disulfurice și deci nu este identică cu structura covalentă.

Structura secundară – reprezintă aranjamentul spațial local al principalilor atomi care constituie scheletul catenei, fără a ține cont de conformația resturilor R și de relațiile cu alte segmente.

Structura terțiară – este reprezentată de aranjamentul tuturor atomilor în spațiu, fără a lua în considerare relatiile cu molecule vecine sau subunități.

Structura cuaternară – este reprezentată de aranjamentul subunitățiilor în spațiu și de ansamblul interacțiilor și contactelor dintre subunități, fără a ține seama de geometria internă a acestora. O macromoleculă proteică care nu poate fi separată în subunități prin procedee blânde nu are structură cuaternară, din această categorie facand parte ribonucleaza și chimotripsina care nu posedă structură cuaternară [3].

Funcția catalitică a enzimelor este detrminată de configuratia lor, respectiv structura și organizarea spațială a moleculei proteice care manifestă activitatea enzimatică.

Din punct de vedere structural enzimele se împart în două categorii:

Enzime de natură exclusiv proteică, constituite în întregime din proteine (pepsina, tripsina, papina)

Enzime de natură heteroproteică formate dintr-o parte proteică (apoenzimă) și una neproteică care se numeste coenzimă sau cofactor enzimatic (derivați ai unor vitamine din complexul B, ai hemului, nucleotide, ioni metalici). Cele două părți separate sunt inactice catalitic, iar împreună formează comlexul molecular apo-enzimă [2].

1.3. Clasificarea enzimelor

Conform IUB (Uniunea Internațională de Biochimie) enzimele sunt clasificate în șase clase principale, care la rândul lor se pot clasifica în subclase, pe baza specificității de substrat a acceptorului utilizat. Cele șase clase principale de enzime sunt următoarele:

Oxidoreductaze – catalizează recțiile de oxidoreducere prin transfer de hidrogen sau electroni, sau prin combinarea unui substrat cu oxigenul molecular;

Transferaze – catalizează transferul diferitelor grupări chimice de la un substrat donator la alt substrat acceptor;

Hidrolaze – catalizează scindarea hidrolitică a diferitelor substraturi, prin adiția apei la nivelul diferitelor grupări chimice;

Liaze – catalizează adiția sau îndepărtarea unor grupări chimice din substraturi, prin mecanisme diferite față de hidroliză;

Izomeraze și racemaze – catalizează reacții de izomerizare și racemizare.

Ligaze sau sintetaze – catalizează sinteza unor noi legături prin unirea a doi compuși într-unul singur, folosind ca sursă energetică nucleozidtrifosfații. [2]

Pentru nomeclatura enzimelor s-au folosit nume uzuale sau tradiționale, care sunt de obicei formate din numele substratului asupra căreia acționează enzima, urmată de terminația „ază” , însoțite de un cod (acesta reprezintă clasa, subclase, sub–subclase și numărul de ordine), precedat de EC (Enzyme Commission). În tabelul următor sunt prezentate câteva enzime importante în industria alimentară [2].

Oxidoreductaze importante în industria alimentară

Oxidoreductazele sunt principalele enzime utilizate în procesele de oxidare biologică, acestea catalizănd reacțiile de oxidoreducere printr-o serie de mecanisme: transfer de hidrogen, transfer de electroni, combinarea directă a unui substrat cu oxigenul molecular, etc. Ele acționănd asupra unei perechi de substraturi, A și B, dintre care cel redus se va oxida, iar cel oxidat se va reduce, după schema generală:

Ared + Boxid ↔ Aoxid + Bred

În funcție de substanțele donatoare de hidrogen asupra cărora acționează, de grupările chimice, sau de substanțele care incorporează oxigenul, se împart în 17 subclase în cadrul cărora se găsesc diferite sub-subclase de oxidoreductaze. Acțiune catalizatoare al acestor enzime se manifestă prin intermediul unor coenzime (nicotin-adenindinucleotidice NAD+, NADP+), aceștia având rolul de acceptori intermediari între substratul donor, inițial, și cel acceptor final.

Un număr foarte mare de oxidoreductaze apar în procesele metabolice, anaerobe dar și în cele aerobe, ca de exemplu, glicoliza și diferitele fermentații, ciclul acizilor tricarboxilici și catena de respirație celulară, acestea desfășurăndu-se în mai multe tipuri de materii prime dar și în unele procese de fermentație de obținere a alimetelor. Există unele oxidoreductaze care se gasesc în compoziția unor materii prime (în special în cele vegetale), utilizate în industria produselor alimentare care sunt impicate în deteriorarea produselor, de exemplu: în îmbrumarea enzimatică (peroxidaze), în procesele de albire au decolorare (lipoxigenaza), în degradarea acidului ascorbic (acid ascorbic oxidaza), deteriorarea oxidativă a unor produse (peroxidaze, catalaze) [2].

Hidrolaze importante în industria alimentara

Hidrolazele sunt enzime care catalizează scindarea hidrolitică a substraturilor, determinând desfacerea legăturilor dintre atomii de carbon și alți atomi prin introducerea elementelor apei. Principalele legaturi scindate de hidrolaze sunt: ester glicozidazică și peptidică. Cele mai importante hidrolaze fiind: lipaza și esteraza, oligozidazele, amilaze, celulaze și hemicelulaze, pectolitice, peptidhidrolaze.

Enzimele lipolitice (lipaza și esteraza) au o importanță deosebită în metabolismul și degradarea lipidelor. Din punct de vedere fiziologic acestea hidrolizează grăsimile alimentare și duc la obținerea de di- și monoglucide, acizi grași, acestia urmănd apoi a fi transportați, oxidați și sintetizați în gliceride și fosfolipide proprii organismului. Importanța lor tehnologică constă în faptul că acestea hidrolizează controlat lipidele și duc la obținerea de arome în cardul alimentelor (de exemplu ca cazul brânzeturilor) sau în sisteme pregătite special pentru obtinerea aromatizanțiilor.

Diferența dintre lipaze și esteraze se referă la afinitatea mai mare a lipazelor pentru acizii grași cu lanț lung din structura gliceridelor și la diferența structurală dintre acestea, astfel că lipazele prezintă o porțiune hidrofilă și una lipofilă,ceea ce facilitează plasarea lor la interfața ulei/apă. Esterazele hidrolizează esterii acizilor carboxilici solubili în apă deoarece esterazele sunt insolubile în fază apoasă, specificitatea lor fiind mult mai mare pentru acizii grași cu lanț scurt din structura gliceridelor. Sunt insensibile la activatori lipazelor.

Peptidhidrolazele – proteinele și peptidazele – cunoscute și sub denumirea generală de enzime proteolitice, catalizănd scindarea hidrolitică a legăturilor peptidice, din moleculele proteidelor, polipeptidelor și oligopeptidele, conducând la eliberarea de peptide de diferite mase moleculare, sau chiar la aminoacizi. În funcție de originea lor, aceste enzime pot fi grupate în endo- și exo-peptidaze de origine vegelală, animală și microbiană (produse de diferite bacterii, drojdii și fungi), iar în funcție de locul unde îsi desfăsoara acțiunea ele pot fi intracelulare sau exracelulare.

Dintre peptidhidrolazele vegetale cele mai cunoscute sunt: papaina (sub această denumire se întălneste frecvent latexul care se colectează din fructele de Caryca papaia, cu puțin înainte de coacerea acestora), chimopapaina (este obținută sub formă cristalizată din latexul de papaia și are o activitate mai puțin eficace asupra hemoglobinei decât aceasta, dar este mai stabila ca ea), ficina (se obține din latexul fructului de smochine și se cristalizează doar dupa corectarea pH-ului la 5,0 și dupa limpezire), bromelina (este o enzimă cu acțiune energeticămare care se găsește în sucul de ananas), chimozina sau cheagul (este o enzimă cu enzimă coagulată și proteolitică, asemănător pepsinei obținute din stomacul de vițel, miel sau ied, folosite în special la prepararea brânzeturilor), pepsina (este produsă de glandele stomacale ale mamiferelor inclusiv ale omului, aceasta scindează hidrolitic legăturile peptidice din interiorul catenelor polipeptidice ale proteinelor), tripsina și subtilizina.

Izomeraze importante în industria alimentară

Izomerazele sunt enzimele care catalizează rearanjarea intramoleculară a substraturilor asupra cărora se acționează. Din această categorie de enzime fac parte: racemazele, epimazele cis-trans izomerazele, oxidoreductazele intramoleculare, transferazele intramoleculare, liazele intramoleculare, etc, acestea intervenind în diferite procese, cum ar fi, metabolismul glucidelor, lipidelor și proteidelor din organisme vegetale și animale. O parte din aceste enzime apar și în procesele de transformare biochimică care au loc în materiile prime folosite și prelucrate în industria alimentară. Dintre aceste enzime o importanța aparte o are glucozizomeraza, utilizată în special în ultimile decenii ca și enzimă imobilizată, iar în industria amidonului aceasta a fost folosită pentru obținerea diferitelor tipuri de glucoză-fructoză [2].

1.4. Unități de măsură ale activității enzimelor

Determinarea activității enzimelor se realizează prin: măsurarea gradului de transformare a substratului, măsurarea concentrației produsului de reacție sau măsurarea cineticii de reacție, urmărite într-un anumit interval de timp în condiții fizice sau chimice adecvate. Activitatea enzimatică se exprimă cantitativ în unității de măsură propuse de Comisia de Enzime (CE) și anume:

Unitatea de activitate enzimatică (U) reprezintă cantitatea de enzimă care catalizează transformarea a 1µmol substrat/min în condiții standard.

Katalul (Kat) reprezintă cantitatea de enzimă care catalizează transferarea a 1µmol substrat/s în condiții standard. Se folosește și multiplul kilokatal (K Kat) și respectiv submultiplii milikatul (mKat), microkatul (µKat), nanokatul (nKat) și picokatul (pKat).

Activitatea specifică, reprezintă numărul deunității enzimatice/mg proteină (respectiv Kat/kg proteină și µKat/kg proteină)

Activitatea enzimatică molară, reprezintă numărul de molecule de substrat transformate de către o moleculă de enzimă în timp de 1 min sau 1s (Kat/mol enzimă)

În ciuda recomandărilor făcute de Comisia de Enzime există și alte moduri, arbitrare, de exprimare a activității enzimelor, care de obicei sunt definite de cei care le utilizează [2].

1.5 Preparate enzimatice și enzime imobilizate

În procesele tehnologice din industria alimentară, preparatele enzimatice și enzimele imobilizate sunt considerate adjuvanți de transformare. Comitetul mixt FAO/OMS de experți în aditivi alimentari, a stabilit în 1982 o serie de norme generale de preparare a enzimelor utilizate în industria alimentară, conform acestui comitet preparatele enzimatice care țin loc de aditivi alimentari în industria alimentară sunt obținuți din materii prime de origine animală, vegetală sau microbiană, fiind formatedin celule întregi, părți de celule sau chiar extracte complet lipsite de celule. Pot conține una sau mai multe componente enzimatice active, suporturi, solvenți, agenți de conservare, antioxidanți și alte substanțe necesare pentru o bună fabricare. Aceste preparate enzimatice se pot prezenta sub diferite forme, cum ar fi: lichidă, semilichidă, uscată sau imobilizată, având o culoare ce poate varia într-o gamă foarte largă.

Comitetul mix FAO/OMS prezintă o serie de materii prime din care pot fi obținute preparatele enzimatice, aceste pot fi:

Țesuturi de origine animală care să să se încadreze în condițiile medical- veterinare impuse și să fie manipulate în condiții maxime de igienă.

Materialele de origine vegetală trebuie să nu elibereze nici un rezid nociv pentru sănatate, indiferent de modul de utilizare al acestuiea, fie că reprezintă o sursă de enzime, fie că este un preparat utilizat pentru obținerea unui mediu de cultură pentru microirganisme.

Preparatele enzimatice de origine microbiană trebuie manipulate în condiții cât mai sterile astfel în cât să nu se producă o contaminare a acestora cu alte microorganisme sau substanțe toxice sau nedorite.

În ceea ce privește preparatele enzimatice imobilizate, acestea sunt insolubilizate prin procedee fizice sau chimice, iar suportul și agenții de imobilizare utilizați trebuie să fie inerți sau să fie admiși pentru utilizarea lor în industria alimentară, iar în cazul eliberări de enzime de pe suport sau a unor agenți de imobilizare, aceștia nu trebuie să depășească limitele stabilite și menționate la prepararea enzimei imobilizate.

Aditivii (inclusiv adjuvanții de transformare) și ingredientele utilizate la obținerea preparatelor enzimatice trebuie să fie substanțe acceptate pentru utilizarea în industria alimentară, cum ar fi: apă, substanțe ce pot fi îndepărtate odată ce s-a sfârșit procesul de trasformare. În tabelul următor sunt prezentate limitele și metodele de determinare a componentelor contaminante utilizate în obținerea preparatelor enzimateice folosite în industria alimentară.

Preparate enzimatice

Preparatele enzimatice utilizate în industria alimentară trebuie să fie produse în condiții similare unei bune fabricații a produselor alimentare, iar în urma utilizării acestora nu trebuie să crească numărul de total de germeni și conținutul de săruri nu trebuie să depășească limitele admisibile pentru acel produs.

La obținerea preparatelor enzimatice se folosesc surse bogate în enzimele dorite, ieftine, ușor accesibile și care se prelucrează foarte ușor. Aceste surse pot fi de origine animală, vegetală sau microbiană. Materiile prime de origine vegetale reprezintă o sursă bogată de enzime, iar părțile cu un conținut mare în enzime sunt: semințele, rădăcinile, seva, frunzele și în unele cazuri chiar și coaja. În ceea ce priveste sursele de origine animală, conținutul ridicat în proteine se localizează în: ficat, pancreas, mucoasa stomacală sau intestinală, inimă rinichi, creier, etc.

Cea mai bogată sursă de enzime și cea mai des utilizată, mai ales în ultimele 2-3 decenii, pentru obținerea preparatelor enzimate este cea de origine microbiană. Ea este utilizate cel mai frecvent datorită faptului că se poate înmulții foarte usor în instalații speciale sau pe medii de culturi ieftine. În acelaș timp un alt avantaj al preparatelor enzimatice obținute din surse microbiene este timpul de producere a enzimelelor care este mult mai scurt în comparație cu timpul de obținere a enzimelor din surselor de origine animală sau vegetală. Aceasta se datorează vitezei mult mai mare de dezvoltarea a microorganismelor pe medii de cultură speciale și în condiții optime pentru producerea enzimelor.

Indiferent de originea materilor prime utilizate la obținerea preparatelor enzimatice, în linie generală metoda este aceeași. În schema următoare ne este prezentată tehnologia de obținere a preparatelor enzimatice de uz industrial.

Figura 1.1. Schema generală de obținere a preparatelor enzimatice [2]

Preparate enzimatice imobilizate

Principiul de imobilizare al enzimelor constă în legarea sau fixarea enzimelor sau a unui sistem multienzimatic pe un suport insolubil în apă, astfel încăt să își păstreze proprietățiile catalitice, respectiv specificitatea de acțiune și probabilitatea de a acționa la pH și temperatură asemănătoare enzimelor libere (neimobilizate).

Suporturile sau matricele utilizate pentru imobilizarea enzimelor pot fi de natură anorganică (silicea coloidală, caolinita, particule sau perle de sticlă cu grad de porozitate controlată, oxizi metalici), și de natură organică (celuloză și derivații acesteia, agaroză, amidon, dextran, colagen, polimeri obținuți prin polimerizarea unor momoneri de tipul acril-amidă și rășini formaldehidice.

Procedeul sau metoda de imobilizare a enzimelor poate fi fizic sau chimic, în funcție de natura legăturilor care se stabilesc între enzime și suport. Astfel că în cazul procedeelor fizice imobilizarea enzimelor se va face prin legaturi fizice, spre exemplu: interacțiuni electrostatice, formarea de legături ionice sau de legături de hidrogen, interacțiuni proteină-proteină, etc. Diferențiindu-se în acest sens:

Adsorbția pe suporturi insolubile în apă (cărbuni, rășini schimbătoare de ioni, clei, celuloză sau sticlă);

Includerea în structuri macromoleculare (această incluziune se realizează prin polimerizarea unor materiale ca poliacrilamidă în silicagel, amidon în prezența moleculelor de enzimă, astfel încât se formează o matrice de polimer în care sunt incluse moleculele de enzimă și în care atât substratul cât și produsul poate să difuzeze);

Microîncapsularea în membrana semipermeabilă;

Imobilizarea în celule de ultrafiltrare.

Procedeele chimice de imobilizare a enzimelor se referă la formarea legăturilor de natură chimica, cum ar fi, legături covalente sau parțial covalente, între grupările funcționale care nu sunt însă esențiale pentru manifestarea activității catalitice și un suport activ chimic și insolubil în apă. În cadrul acestor procedee se pot evidenția:

Legarea covalentă a enzimelor de suporturi insolubile, care posedă drupări reactive sau care se pot activa prin diferite reacții de activare;

Copolimerizarea enzimelor cu un monomer reactiv și legarea încrucișată sau reticulară intra- și intermoleculară a enzimelor legate de un suport sau un reactiv multifuncțional.

Preparatele enzimatice imobilizate prezintă o serie de avantaje în comparțice cu enzimele libere sau solubile, aceste avantaje sunt:

Refolosirea repetată a enzimei, cu aceași cantitate de enzimă putăndu-se transforma cantități mari de substrat;

Se poate lucra în sistem semicontinuu sau continuu, cu automatizarea procesului,ceea ce asigură un control precis al parametrilor de lucru;

Are loc o creștere a vitezei de lucru, prin control riguros al vitezei fluxului de substrat și al concentrației acesteia;

Se poate stopa reacția enzimatică la momentul dorit și se evită trecerea enzimei în produsul transformat;

Costurile de producție sunt mici în comparație cu procedeele de folosire a enzimelor libere.

Chiar dacă enzimele imobilizate prezintă o serie largă de avantaje, industria alimentară utilizează la nivel industrial numai glucozizomeraza imobilizată pentru izomerizarea glucozei în fructoză și lactaza imobilizată pentru hidroliza lactozei din lapte sau zer.

1.6. Utilizarea enzimelor în industria laptelui

În industria laptelui se utilizează o cantitate mare de enzime pentru producerea de brânzeturi, iar bacteriile lactice sub formă de culturi starter stau la baza obțineri de produse lactice fermentative, inclusiv a brânzeturilor [2].

În prezent se utilizează o serie de culturi starter concentrate de bacterii, drojdii și spori de mucegai, care se comercializează sub formă lichidă, congelate în azot lichid, conservate prin liofilizare.

În ceea ce privește culturile starter de bacterii lactice pentru industria laptelui, acestea se clasifică în:

Culturi starter mezofile, acestea se clasifică la rândul lor în:

Culturi starter singulare (care conțin o singură specie de bacterii lactice);

Culturi starter multiple (care conțin mai multe tulpini selecționate, neînrudite pe plan fagic);

Culturi starter mixte, acestea conțin de regulă dou tipuri de bacterii lactice și anume bacterii lactice acidifiante și bacterii lactice producătoare de arome.

Culturi starter termofile, care pot fi:

Acidifiante;

Acidifiante/aromatizante [4].

În industria laptelui, pe lângă enzimele proprii laptelui se mai folosesc și preparate enzimatice care au un rol important în coagularea laptelui. În tabelul 1.1 sunt prezentate preparatele enzimatice folosite la coagularea laptelui.

Tabelul 1.1. Preparate enzimatice folosite la coagularea laptelui [4]

Din categoria enzimelor proprii laptelui fac paste enzimele care își au originea în structurile celulare ale glandelor mamare și cele de origine sanguină. Enzimele care apar prin dezvoltarea microorganismelor în lapte nu sunt considerate enzime propriu-zise ale laptelui, cunoasterea enzimelor propii laptelui este un lucru esențial datorită faptului că acestea sunt importante în stabilitatea și aroma produselor lactate. O parte din enzimele din lapte sunt utilizate pentru diagnosticarea bolilor glandei mamare (catalaza, glucozidazele).

Enzimele laptelui pot fi localizate în fracțiunea solubilă, fracțiunea micelară, membrana celulară și în materialul celular. Localizarea enzimelor în lapte indică originea lor în organismul animal (de exemplu, celulele secretatoare ale glandei mamare, sânge). Din categoria enzimelor proprii laptelui fac paste fosfatazele, endo-, exo- și transpeptidazele, oxidaze și peroxidaze, glucoziltransferazele, glicozidazele și esterazele.

Fosfatazele laptelui reprezintă grupul de enzime responsabile pentru hidrolizarea legăturilor esterice fosfat, ducând la eliberarea fosfatului anorganic din substrat. Principalele fosfataze din lapte sunt: fosfataza acidă, fosfataza alcalină, pirofosfataza anorganică, nucleotidpirofosfataza, fosfodiesteraza, glucozo-6-fosfataza. În lapte s-au pus în evidență o protează alcalină, una acidă, câteva exo-peptidaze, o gama-glutamil transpeptidază [2]. În tabelul 1.2 sunt prezentate principalele tipuri de enzime existente în lapte.

Tabel 1.2. Enzimele din lapte [6]

1.7. Factorii care influențează activitatea enzimatică

1.7.1. Considerații generale

Cinetica chimică studiază legiile după care se petrec în timp reacțiile chimice, sub raportul vitezelor de reacțiie, respectiv al evolutiei în timp a transformarilorcaracteristice unei reacții chimice.

În funcție de sensul lor de evolutie, reacțiile catalizate de enzime pot fi reversibile de tipul E + S ↔ [ES] ↔ E + P, sau ireversibile de tipul E + S ↔ [ES] →E + P. În secvențele de reacții metabolice în care produsul unei reacțiidevine substrat pentru reacția următoare, echilibrul este deplasat în sensul preferențial impus de necesitățiile metabolismului celular.

Studiul cinetic alactivității enzimatice se bazează pe măsurarea cantitativă a vitezei de desfăsurare a reacției catalizate. Viteza de reacție se definește ca fiind cantitatea de substrat (S) care se transformă în unitatea de timp și se exprimă prin relația:

(1.1)

În cazul unei reații enzimatie de tipul: E + S ↔ [ES] + P, în fiecare moment, viteza de reacție esteproportională cu cantitatea de substrat înca netransformat (restantă), adică: v= k(S –x), unde x reprezintă cantitatea de substrat transformată.

Viteza de reacție reprezintă un parametru de exprimare cantitativă a activității enzimatice.

1.7.2. Influrnța concentrației substratului (S)

Acesta este un factor important care determină viteza unei reacții enzimatice. Aspectele cantitative ale dependenței vitezei de reacție de concentrația substratului sunt prezentate deteoria Michaelis – Menten.

Această teorie se bazează pe postulatul, comfirmata mai apoi experimental, că în cazul unei reacții enzimatice, între enzimă și substratul ei se formează complexe active enzimă-substrat, care apoi se scindează, punănd în libertate, produșii de reacție și enzima liber:

E + S ↔ [ES] → E + P (1.2)

Unde,

E – concentrația totală a enzimei;

S – concentrația substratului;

[ES] – concentrația complexului enzimă – substrat;

P – concentrația produsilor finali.

Daca luăm în considerare ecuația:

(1.3)

Reacția fiind reversibilă se poate scrie:

, (1.4)

La echilibru:

(1.5)

Deci:

(1.6)

De unde:

(1.7)

Km – reprezintă constanta lui Michaelis și este de fapt constanta de disociere a complexului enzimă- substrat și o măsură a afinității dintre enzimă și substrat.

Pentru a determina valoarea constantei lui Michaelis se fac o serie de calcule pe baza relațiilor de mai sus de unde într-un final rezultă faptul că aceasta are aceeași valoare numerică cu concentrația substratului, pentru care viteza de reacție este jumătate din viteza maximă.

Dacă se face reprezentarea grafică a vitezei de reacție în funcție de concentrația substratului, va rezulta o curbă hiperbolică de forma celei reprezentate în figura 1.1.

Figura 1.1. Reprezentarea grafică a vitezei de reacție enzimatică

în funcție de concentrația substratului [1]

În condiițile în care concentrația enzimei este menținută constant, iar concentrația substratului crește, viteza de reacție va crește proporțional. Inițial creșterea concentației substratului va duce și la o creștere rapidă a vitezei de reacție; ca mai apoi aceasa să aibe o creștere mai lentă și, în final, la concentrații mari de substrat, viteza de reacție devine maximă, căpătând o valoare constantă.

Constanta lui Michaelis variază pentru mai multe enzime, în limite cuprinse între 10-2 și 10-5 moli/litru [1].

Determinarea constantei cinetice prin reprezentarea grafică a ecuației Michaelis-Menten este anevoioasă atât datorită numărului mare de determinări experimentale care sunt necesare pentru trasarea graficului câtși posibilitățiilor de erori din calcul.

Lineweaver și Burk au prelucrat matematic ecuația lui Michaelis-Menten în felul următor:

(1.8)

Reprezentarea grafică a ecuației Lineweaver – Burk (figura 1.2) duce la obținerea unei drepte acărei pantă este egala cu . Avantajul acestei ecuații constă în faptul că necesită un număr mult mai mic de determinări experimentale și dă și informații despre tipul de inhibiție enzimatică [3].

Figura 1.2. Reprezentarea grafică a ecuațiiei Lineweaver – Burk [3]

Eadie și Hofstee prezintă de asemenea o altă formulă matematică a ecuației Michaelis-Menten:

(1.9)

Aceasta poate fi reprezentată grafic printr-o dreaptă în care variabilele sunt și , iar panta acestei drepte este egală cu , figura 1.3.

Figura 1.3. Reprezentarea grafică a ecuației Eadie – Hofstee [3]

1.7.3. Influența concentrației enzimei

În cursul unei reacții enzimatice, acționează în enzimă aproape independent, transformând moleculele substratului. în condițiile în care concentrația substratului este constantă, viteza de reacție este direct proporțională cu concentrația crescută a enzimei, între anumite limite; la concentrații ridicate de enzimă, viteza de reacție râmane constantă.

(1.10)

Concentrația enzimelor diferă de la un țesut la altul, în funcțiie de rolul pe care îl îndeplinesc în energetica organismului. La concentrații enzimatice mari, efectul enzimatic nu este întodeauna proporțional cu concentrația enzimei.

Conform legii acțiunii maselor, în cazul în care concentrației mari a unui partener de reacție, deplasarea echilibrului are loc în sens invers. În acest caz, principiul viteza de reacție este în funcție de concentrația enzimei este un arc de hiperbolă. Această situație se produce atunci când produșii de reacție râman în interiorul sistemului, iar concentrația lor peste o anumită limită produce o inhibare a vitezei de reacție.

O mare parte din reacțiile catalizate respectă proporționalitatea dintre concentrația catalizatorului și viteza de reacție, dacă, bineînțeles, nu intervin în sistemul de reacție activatori sau inhibitori de altă natură decât partenerii de reacție.

În figura 1.4. sunt prezentate abaterile de la proporționalitate, în primul caz (figura 1.4. a) porțiunea AB a curbei apare datorită faptului că la concentrații mari de enzimă, viteza cu care este consumat substratul nu mai este direct proporțional cu concentrația e, dar această abatere de la proporționalitate apare ca un aferent experimental și nu ca o componentă reală. În cazul în care studiul cinetic nu este realizat pe un parametru enzimatic înalt purificat și preparatul conține un inhibitor, creșterea concentrației enzimei în mediul de reacție va fi însoțită de creșterea concentrației inhibitorului, care inhibă reacția enzimatică. Dacă se măsoară proporționalitatea dintre concentrația enzimei și viteza reacției enzimatice se obțin drepte care intersectează abscisa la o anumită distanță de origine (figura 1.4. b), aceasta se datorează prezenței unei impurității toxice în mediul de reacție.

În figura 1.4.c este prezentată acțiunea enzimelor proteolitice asupra unui substrat natural (proteine), curba viteză/concentrație fiind nelineară.

Figura 1.4. Abateri de la legea proporționalității;

a) artefacte experimentale inhibiție printr-o impuritate; b) prezența unei impurității toxice în mediul de reacție; c) cazul enzimelor proteolitice [3]

1.7.4. Efectul temperaturii

Desfășurarea unei reacții enzimatice în condiții optime depinde foarte mult și de temperatură. Aceasta catalizează viteza de reacție datorită liabilității mari a componentei proteice, care poate fi denaturată odată cu creșterea temperaturii (acțiune ireversibilă) sau chiar se poate gelifica prin coborârea temperaturii (acțiune reversibilă).

La creșterea temperaturii acționează doi factori opuși: creșterea vitezei de reacție și denaturarea termică a enzimei. În general, activitatea maximă a unei enzime este cuprinsă între limitele de temperatură +20 – +40 , temperaturi mai mari de +50ºC pot anula activitatea enzimei deoarece are loc denaturarea enzimei și temperaturile scăzute au un efect de conservare asupra enzimelor, iar la revenirea lor la temperatură optimă duce de cele mai multe ori la recăpătarea activității inițiale a enzimei [1].

Figura 1.5. Efectul temperaturii asupra activității enzimelor [5]

După cum se observă și în figura 1.5 ramura ascendentă A arată că până la valoarea t1 (în general 40) viteza de reacțiie crește regulat cu temperatura, atingănd o valoare maximă t1 care corespunde la temperatura optimă a enzimei. Ramura descendentă B a curbei, indică o diminuare rapidă a vitezei de reacție odată cu creșterea temperaturii, ceea ce duce și la inactivarea prin denaturare termică a enzimei. Valoarea t2 reprezintătemperatura de inactivare a enzimei [1].

1.7.5. Efectul pH-ului

Reacțiile enzimatice depind de concentrația ionilor de hidrogen [H+] din mediul de reacție. Astfel că efectul pH-ului asupra vitezei de reacție poate explica capacitatea de ionizare a grupărilor active din structura enzimei, respectiv a centrului activ din enzimă ca și prin schimbarea capacității de ionizare a substratului asupra caruia acționează modificăndu-i încărcatura electrică într-un sens sau altul [1].

Comportarea enzimelor la diferite valori ale pH-ului se datorează:

Denaturării ireversibile și degradării acestor biocatalizatori la valori extreme de pH când pot avea loc șcindări delegături necovalente și covalente, soldate cu modificarea structurii primare și spațiale;

Modificării stării de ionizație a substratului, atunci când acesta conține grupări polare;

Efectului asupra starii de ionizație a enzimei sau a complexului enzimă-substrat [3].

Posibilitatea modificării pH-ului optim de acțiune în funcție de substrat explică capacitatea pepsinei de a acționa între limite mai largi de pH. Alte enzime enzime formează diverse combinații cu substratul în funcție de pH, și de care se desface ulterior, rezultănd diferiți produși de reacție [1]. În figura 1.6 este prezentată influența pH-ului asupra vitezei de reacție în cazul mai multor tipuri de enzime.

Figura 1.6. Influența pH-ului asupra vitezei de reacție enzimatică

CAPITOLUL 2

STUDII RECENTE DESPRE ACTIVITATEA ENZIMATICA

Mariela A. Bruno, Cristian M. Lazza, Maria E. Errasti, Laura M.I. Lopez, Nestor O. Caffini, Marcelo F. Pardo de la Departamentul de Stiinte Biologice, Facultatea de Științe, Universitatea Națională La Plata, Argentina au studiat obținerea unui preparat enzimatic din fructe necoapte de Bromelia Hieronymi (hieronymain), o plantă nativă din America de Sud, plantă care a fost capabilă de a coagula laptele și de a hidroliza cazeina și zerul din laptele proteic ​​bovin. Fracția k-cazeină, direct implicată în formarea coagulării, a început să se degradeze la 10 minute dupa începerea reacției, în timp ce degradarea celeilalte fracțiuni de cazeină decurge suficient de lent încât să garanteze producerea unui cheag, o condiție necesară pentru producerea brânzei.

Timpul de coagulare a laptelui a crescut liniar cu diluțiile mai mari de enzimă obținută din fructele de Bromelia Hieronymi iar coagularea a fost mai rapida atunci când temperatura a crescut de la 35 ºC la 45 ºC. Cu toate acestea, la temperaturi ridicate, procesul de coagulare încetinește. Activitatea caseinolitică a enzimei obținută din fructele de Bromelia Hieronymi la 30º C și pH 6,5 (condiții de coagulare a laptelui) a fost de 3,3 Ucas/ml, în timp ce activitatea enzimei la 45ºC a fost de 12,8 Ucas/ml (pH = 8,0) și 9,5 Ucas/ml (pH = 6,5).

Acest nou preparat enzimatic ar fi potrivit pentru fabricarea brânzei, ca o alternativă în plus față de cheagul de vițel, dar cercetari suplimentare asupra producției de brânză și stabilitatea preparatului enzimatic în timpul depozitării trebuie să fie făcute înainte ca produsul să poată fi utilizat comercial. Pe de altă parte, acest nou preparat enzimatic poate fi aplicat pentru prepararea unor produse proteice din lapte, care vor fi utilizate în proiectarea de noi produse dietetice, precum și pentru a obține peptide cu potențial bioactiv [10].

Sune Eriksson și Patrik Karlsson de la Departamentul de Chimie a Mediului, Universitatea din Stockholm, Suedia au studiat tehnicile de extracție a acrilamidei din alimente în funcție de pH și enzimele digestive.

Determinarea acrilamidei din alimente s-a realizat utilizănd: baie de apa fierbinte- Sistem Fibertec E1023, Coloana SPE OASIS HLB 0,2 g, Coloana SPE Isolute® Multimode, filtru cu seringă de 0,2 mm, Sartorius Minisart hidrofil, HPLC-MSMS: Agilent 1100 cu Micromass Quattro Ultima.

Enzimele utilizate aici au arătat prezența acrilamidei ca fiind similară cu producțiile obținute la extracția normală a apei. O cantitate mai mare de acrilamidă în probele de produse alimentare poate fi pusa la dispoziție chimic prin modificarea pH-ului în timpul extracției. Prin schimbarea pH-ului, structura matricei poate fi schimbată și faciliteaza acrilamida liberă pentru a intra în soluții. La pH-uri mai mari de extracție, recuperarea de acrilamidă crește și este de 12 ori mai mare.

Conținutul aparent mai mare de acrilamidă din produsele alimentare, măsurat conform metodei utilizate în mod obișnuit, poate avea un impact estimativ asupra biodisponibilității alimentelor, și în cele din urmă, reprezintă un risc asupra sănătății în ceea ce privește aportul de acrilamida din alimente [11].

Isam A. Mohamed Ahmed, Elfadil E. Babiker și Nobuhiro Mori din Japonia respectiv Sudan, au publicat în LWT – Food Science and Technology un articol în care au prezentat studiul lor cu referire la influența pH-ului și a sărurilor asupra enzimelor de coagulare a laptelui din semințele Solanum dubium și acțiunea sa enzimatică asupra cazeinei de la bovine.

Ionii de calciu și sodiu reprezintă elemente esențiale pentru fabricarea brânzei. A fost evaluat efectul concentrației de NaCI și CaCl2 asupra activității enzimei Solanum dubium. Atât NaCI cât și CaCI2 s-au dovedit a stimula activitatea S. dubiumului. Totuși, NaCI în concentrație ridicată este un stimulator puternic al activității enzimatice în special atunci când s-a folosit o concentratie de 2 mol/l, în timp ce CaCl2 are activitate maximă atunci când se utilizeaza concentretii de 0,2 sau 0,4 mol/l.

Într-un domeniu larg de pH acid, pH-ul optim pentru activitatea maximă de coagulare este 4,0 deși s-a observat că și la pH 7,0 activitatea de coagulare a fost mare în comparație cu cea de mediu alcalin.

Hidroliza cazeinei de la bovine și componentele sale au fost monitorizate prin SDS-PAGE (dodecil sulfat de sodiu – electroforeză pe gel de poliacrilamidă), Solanum dubium hidrolizează enzimele din cazeină. Raportul de activitate proteolitică a enzimei izolate ar putea fi utilizat în industria produselor lactate, atât pentru coagularea laptelui, cât și ca o alternativă pentru cheagul de vițel, și pentru accelerarea maturării brânzei pentru a reduce timpul și costurile de depozitare și maturare [12].

Fatemeh Nejati, Carlo Giuseppe Rizzello, Raffaella Di Cagno, Mahmoud Sheikh-Zeinoddin, Annamaria Diviccaro, Fabio Minervini și Marco Gobbetti de la Departamentul de Biologie, Chimie și Agrosilvicultura Mediului, Universitatea din Bari, Italia au publicat în 2013 un articol în care au arătat activitatea enzimei de conversie angiotensină I (ACE) și γ- amino acid butiric (GABA) în timpul procesului de fermentare a laptelui.

În studiul de față, cele mai comune specii de bacterii lactate ale acidului lactic au fost analizate pentru a determina capacitatea de a genera peptide ACE și sintetiza GABA în timpul fermentării laptelui. Cea mai mare activitate inhibitoare a ACE a fost găsit în laptele fermentat cu Lactococcus lactis (DIBCA2), valoare care este destul de mare comparabil cu cele frecvent întalnite în produsele de lactate similare. Această specie a fost folosită anterior pentru îmbogățirea băuturilor din lapte fermentat cu peptide-ACE inhibitor. În condițiile experimentale ale acestui studiu, de asemenea, Lactobacillus casei (FC113) a afișat o considerabilă activitate inhibitoare a ACE.

Capacitatea de sintetizare a GABA variază între tulpini, și s-a legat de acidifierea laptelui. În general, GABA facilitează supraviețuirea celulei prin menținerea homeostaziei, pH-ului intracelular, prin consumul de ioni și timpul de decarboxilare a acidului glutamic. Lactobacillus plantarum (PU11) a fost cea mai bună tulpină pentru sintetizarea GABA.

Astfel că doza zilnică este circa 125 g de lapte fermentat cu Lactococcus lactis (DIBCA2) și Lactobacillus plantarum (PU11) care ar conține circa 18 mg de GABA. Administrarea zilnică (în total 12 săptămâni) de 100 g de lapte fermentat cu tulpina Lactobacillus sakei și Lactococcus lactis, care a conținut 10- 12 mg GABA, duce la scăderea tensiunii arteriale la persoanele hipertensive [13].

În 2012 în „International Journal of Food Microbiology” Clemencia Chaves-López, Rosanna Tofalo, Annalisa Serio, Antonello Paparella, Giampiero Sacchetti și Giovanna Suzzi de la Departamentul de Food Science, Universitatea din Teramo, Italia, au publicat un articol despre drojdia din laptele columbian Kumi, ca fiind o sursă de peptide cu enzima de conversie angiotensină I (ACE) – inhibitor în activitatea laptelui.

Băuturile naturale din lapte fermentat sunt produse în multe țări ale lumii și drojdiile sunt implicate în procesul de producție al unora dintre ele. În laptele columbian Kumi au fost găsite diferite specii de drojdii, iar cele mai multe dintre acestea au fost raportate frecvent în laptele fermentat din Asia sau Africa, contribuind considerabil la dezvoltarea aromei finale a produsului. Cu toate acestea, conținutul predominant de drojdie depinde de sursa sa de producție, în amestec cu lactoză și non-lactoză fermentată. În laptele fermentat din Asia, specia cea mai răspandită este Kluyveromyces marxianus de multe ori asociată cu Saccharomyces, iar în Africa în laptele fermentat sunt prezente Saccharomyces cerevisiae, Pichia spp. și de asemenea, Debaryomyces hansenii, Torulaspora delbrueckii și Kluyveromyces marxianus.

Rezultatele acestui studiu ne permite să concluzionăm că tulpinile Pichia kudriavzevii (KL84A) și Kluyveromyces marxianus (KL26A) ar putea fi selectate pentru a fi incluse în culturile starter adjuvante ale laptelui kumis, deoarece acestea au o contribuție considerabilă în activitatea laptelui. Fermentate un timp mai îndelungat, acestea nu au dus la obținerea unui produs cu gust amar [14].

K. Raynal-Ljutovac, Y.W. Park, F. Gaucheron și S. Bouhallab de la diferite departamente de știintă din Franța, respectiv USA au publicat în 2007 un articol în care au prezentat studiul lor cu referire la stabilitatea termica și modificăriile enzimatice din laptele de vacă și oaie.

În cadrul acestui studiu ei au analizat factorii care afectează stabilitatea termică, modificările enzimatice, precum și modificările induse de căldură în compoziția laptelui de vacă și oaie (echilibrul mineral, proteine) în timp ce acestea sunt relativ bine cunoscute pentru laptele de vacă.

Rezultatele cu privire la consecințele biochimice aprărute în urma tratamentului termic al laptelui de capră și de oaie sunt mai puțin cunoscute. Datorită compoziției biochimice diferite (mineralizare, hidratare, proteină, etc.), laptele de rumegătoare mici are o stabilitate coloidală mai mica comparativ cu laptele de vacă. Aceasta duce la o scădere a cheagului de coagulare și la o stabilitate redusă în urma tratamentului termic ridicat. Pentru laptele de rumegătoare mici, se pare că interacțiunile dintre activitatea calciului, profilul pH-ului și condiții de β-lactoglobulin / α-cazeină, duc la formarea unui complex de cazeină diferit fata decel obtinut în cazul laptelui de vacă.

Sistemele enzimatice, variabilitatea lor și modificările acestora sub încălzire sunt mult mai puțin cunoscute pentru laptele de oaie și capră decât pentru laptele de vacă. Însă știm că laptele de capră si oaie este, caracterizat printr-o stabilitate coloidală mai mică decât laptele de vacă. Modificarea pH-ului, adăugarea de săruri (fosfat sau citrat), sau utilizarea de tehnologii de membrană poate reduce problema de instabilitate la căldură. În plus pe lângă instabilitatea laptelui în sine din cauza căldurii și enzimele din lapte sunt de asemenea, inactivate prin tratament termic. În cazul inactivarii incompletă a enzimelor, proteoliza și lipoliza pot apărea și afecta calitatea laptelui și a produselor lactate. Astfel sunt necesare studii suplimentare pentru a îmbunătăți calitatea și transformările laptelui de capră și oaie [15].

„Small Ruminant Research” a publicat în 2011 un articol în care sunt prezentate cercetările lui P.Chr.Lorenzen, R.Wernery, B.Johnson, Sh.Jose și U. Wernery despre activitatea enzimelor indigene din laptele de cămilă crud și pasteurizat.

Studiile au arătat că, fosfataza alcalina (ALP), gama-glutamil (GGT), lactoperoxidaza (LPO), lipaza (LIP) și arylamidase leucina (PLA) nu sunt potrivite ca și markeri pentru o pasteurizare eficientă, deoarece activitățile reziduale ale acestor enzime ar putea fi detectate în lapte de cămilă pasteurizat, fabricat la scară de producție. Activitatea PLA în laptele pasteurizat este sub limita de detecție și activitatea enzimei în laptele de cămilă crud este mult prea scăzută pentru ca PLA să fie folosit ca marker, mai ales că variația datelor măsurate sunt prea mari pentru a putea fi utilizate. Valorile LPO sunt promițătoare dacă avem un indicator de tratament termic adecvat.

Activitatea enzimei în laptele de cămilă crud este mai mare în comparație cu cea obținută în cazul laptelui pasteurizat, care este predominant sub limita de detecție. Se propune să se organizeze o serie de analize cu privire la determinarea LPO, de către țările care produc și vând lapte de cămilă pasteurizat [16].

T. Stuhr, K. Aulrich, K. Barth, K. Knappstein și T. Larsen de la diferite instituții de sănătate și control de calitate din Germania și Danemarca au studiat influența infecțiilor patogene din ugerul caprelor asupra activității enzimatice a laptelui.

Lapte de capra părea afectat în mod semnificativ de simptomele unei infecții, alăptarea săptămânală și numărul lactaților, însă acești parametrii nu ar trebui să fie folosiți ca un indicator pentru detectarea infecțiilor intramamare (IMI) în lactație.

Cum activitatea β-glucuronidazei nu a fost influențată de stadiul de lactație, acest parametru ar putea reprezenta un indicator mai bun pentru detectarea IMI în laptele de capre. Jumatățiile neinfectate ale ugerelor au arătat valori semnificativ mai mici în ceea ce priveste activitatea β-glucuronidaza în comparație cu probele bacteriologice de lapte infectate. Un efect clar al stării de infecție este dat de activitatea lactat dehidrogenazei (LDH), aceasta poate fi observată mai ales prin faptul că jumătatea ugerului infectat cu agenți patogeni majori difereră foarte mult de jumătatea opusă a ugerului care este neinfectată. Prin urmare, analiza activității LDH în laptele de la capre care alăptează postpartum pare a fi cea mai utila pentru detectarea IMI.

Se poate concluziona că enzimele din laptele propus, β-Glucuronidaza și LDH, ar putea fi un indiciu pentru procesele inflamatorii, dar influența cea mai mare asupra rezultatelor generale o au paritatea și stadiul de lactație. Astfel că ar trebui să fie luată în considerare evaluarea sănătății ugerului la caprele de lapte înainte de consumarea acestuia. Investigații suplimentare, inclusiv urmărirea activității enzimei din lapte pe parcursul întregii perioade de lactație, vor fi efectuate pentru a afla daca există și alți parametri care pot fi folosiți ca un criteriu de diagnosticare a stării de sănătate a ugerului caprelor de lapte [17].

În 2011 Laura Salvia-Trujillo, Mariana Morales-de la Peña, M. Alejandra Rojas-Graü și Olga Martín-Belloso au publicat un articol în care au prezentat stabilitatea enzimatică și microbiană a sucurilor de fructe și a băuturilor din lapte cu tratamente în câmpuri electrice de mare intensitate sau termice în timpul depozitării frigorifice.

În produsele alimentare complexe, cum ar fi amestecurile de sucuri de fructe cu lapte, un tratament destul de sever HIPEF (câmpurilor electrice de mare intensitate) a fost necesar pentru a atinge 5 reduceri de „L. innocua” (enzimă cultivată în bulion tripton de soia (TSB) cu extract de drojdie 0,6%). Prelucrarea HIPEF la 1800 µs asigură termenul de valabilitate microbiană al sucului de fructe și al băuturilor lactate ca fiind un timp de 56 zile la 4ºC. PH-ul și aciditatea nu s-au modificat semnificativ între băuturile tratate sau netratate. Tratarea prin HIPEF sau prelucrarea termică au arătat o diferență la pectin-metil-esterază (PME) sau poligalacturonaza (PG) cu potențial de inactivare; cu toate acestea, ambele tehnologii au crescut vâscozitatea băuturilor.

În concluzie, se poate spune că HIPEF pare a fi o tehnologie fezabilă pentru a obține sucuri de fructe stabile sau băuturi lactate degresate cu atributele de calitate îmbunătățite și cu perioade de valabilitatea mărite. Cu toate acestea, sunt necesare cercetari suplimentare despre influența și prelucrare HIPEF microbiene sau inactivarea enzimei în produsele alimentare complexe [18].

Joey N. Talbert și Julie M. Goddard de la Departamentul de Food Science, Universitatea din Massachusetts, USA, au studiat influența diametrului nanoparticulelor asupra activității enzimei conjugate.

Deși este recunoscut faptul că, în general, prezintă proprietati unice în manipularea la scara nanometrică, puțin se știe despre modul de reducere a dimensiunii transportatorului la efectele de scară nanometrica pentru lactază.

Scopul acestei lucrări este de a investiga influența dimensiunii particulelor privind păstrarea activității de lactază conjugată covalentă la nanoparticule magnetice de dimensiuni diferite. D- lactază a fost anexată la acid carboxilic nanoparticular magnetic.

Reducerea dimensiunii particulelor de nanoparticule magnetice poate crește retenția și activitatea de lactază conjugată. Acest lucru ofera o mai bună înțelegere a sistemelor enzimă-nanoparticule și permite proiectarea îmbunătățită a materialelor de lactaza conjugată [19].

CAPITOLUL 3

Calculul tehnologic al pasteurizatorului

3.1. Pasteurizarea

Pasteurizarea este o metodă de păstrare a produselor alimentare, în special al celor lichide, metoda constă în încălzirea alimentelor la o temperatură de 60-70 °C, urmată de o răcire bruscă a acestora la 4-6 °C, pentru a distruge flora patogenă a produselor alimentare.

Factori care influențează procesul sunt temperatura și timpul de pasteurizare. Laptele este considerat bun pentru consum doar după distrugerea totală a bacilului tuberculozei, aceasta se poate face în două moduri:

încălzire la temperatura de 62 °C, timp de 6 minute, urmată de o răcire bruscă la 4 °C;

încălzire la temperatura de 72 °C, timp de 8-12 secunde, urmată de asemenea de o răcire bruscă la 4 °C.

Există și o metodă de pasteurizare înaltă (UHT / Ultra High Temperature) aceasta se face la 80-95 °C, pentru laptele de consum. Avantajul aceste metode este că distruge un număr mare de microbi (99,9%), ceea ce face posibilă și păstrarea o perioadă lungă, dar are și dezavantajul că reduce capacitatea de coagulare, reduce conținutul de vitamine, cele mai sensibile fiind vitamina B12, acidul ascorbic.

Pasteurizarea se face în pasteurizatoare cu plăci. Plăcile au un anumit profil și se montează în pachete ce alcătuiesc diferite zone ale operației de pasteurizare. Canalele plăcii (din oțel inox) au adâncimea de 3 – 6 mm și determină grosimea peliculei de lapte.

Fiecare placă are un orificiu de colectoare, în colț. Pe una din fețe se află un canal pentru garnitura de etanșare care închide într-un spațiu delimitat un orificiu „ de sus” , unul „ de jos”, „ în diagonală” și fața activă a plăcii. Suprafața plăcii are șicane pentru a lungi drumul parcurs de lichid. Pe cealaltă parte circulă al al doilea lichid, tot între două plăci.

Pasteurizarea are loc în regim HTST- high temperature – short time – (implică o încălzire rapidă la temperaturi ridicate, menținere o perioadă de timp foarte scurtă și o răcire rapidă de obicei cu recuperarea căldurii) sau pasteurizare „flash”.

Temperatura este de 72˚C timp de 15 secunde sau 75˚C timp de 10 secunde. Prin combinarea temperaturii cu timpul de pasteurizare se poate realiza o gamă mare de regimuri de pasteurizare . După pasteurizare are loc răcirea rapidă a laptelui până la 3-6˚C.

3.2. Tema de proiectare

Să se proiecteze tehnologic o instalație pentru pasteurizare a laptelui având 5 zone și o productivitate de 15 m3 /h. Admitem că viteza w este de 4,8 m/s. Se ia un schimbător de caldră care are lunginea L egală cu 820 mm (0,820 m) și lațimea l egală cu 260 mm (0,260 m). In figura 3.1. este prezentata schema unui pasteurizator cu placi pe 5 zone [7].

Calculul proiectului tehnologic se va face pe fiecare zonă în parte a pasteurizatorului.

Figura 3.1. Schema tehnolgica a pasteurizatorului

Calculul tehnologia al pasteurizatorul începe prin determinarea coeficiențiilor de transfer termic din prima zona a acestuia.

Aflarea coeficient parțial de transfer termic 1 (α1)

Calculul tehnologic începe prin determinarea debitului de volum Qv (m3/s) și a ariei de trasfer S (m2).

(3.1)

Unde:

Qv – debitul de volum [m3/s];

S – aria de transfer[m2].

(3.2)

Unde:

w – viteza [m/s]

Odată ce cunoastem aria de transfer se poate calcula și distanța dintre plăci, s.

(3.3)

(3.4)

Unde:

l- lațimea instalației = 0,260 m

În continuare am calculate criteriul lui Reynolds:

(3.5)

Unde:

Wlapte – viteza laptelui [m/s]

dech – diametrul echivalent [Kg /m3]

ρ – denstatea [Kg/ m3]

ƞ – văscozitatea [Pa·s]

] (3.6)

Pentru aflarea densității și văscozității se va calcula temperatra medie a lapte;

(3.7)

Tmed lapte =

Vom citi din datele din literatură următoarele proprietății termo-fizice, la temperatura de7ºC prezentate și în anexa 1 [7].

ρ – 1032,24 [Kg/ m3];

ƞ – 0,2764·10-2 [Pa·s].

Astfel din formula (3.5) Reynolds este egal cu:

Reynolds este adimensional, iar cu ajutorul criteriului lui Reynolds rezultă ecuația lui Nusselt:

(3.8)

Unde:

Pr = (3.9)

Din literatura de specialitate am luat valorile pentru caldura specifică și conductivitate, acestea fiind prezentate și în anexa 1[7].

Cp – 3861,97 [J / Kg·]

λ – 0,4836 [w/ m·]

Cu ajutorul relației (3.10) se va calcula criteriul Prandtl:

(3.10)

Criteriul Prandtl se va calcula la temperatura medie a peretelui:

În anexa 1 sunt prezentate valorile pentru vâscozitate, căldura specifică și conductivitate, luate din literatura de specialitate la temperatura de 5ºC [7].

ƞ – 0,296 10-2 [Pas]

Cp – 3847,41 [J/kg]

λ – 0,4834 [w/ m].

S-a calculat criteriul Nusselt cu relația (3.8):

Valoarea lui am aflat-o din formula criteriului lui Nusselt :

(3.11)

(3.12)

Aflarea coeficientului parțial de transfer termin 2 (α2)

Conform relatiei (3.7), temperatura medie aritmetică a apei se calculează astfel:

Știind temperatura medie a apei putem determina criteriul lui Reynolds pentru apă:

(3.5)

Valoarile pentru densitate și văscozitate le-am citit din graficele de variație cu temperatura pentru apă și am obținut:

ρ – 999,84 [Kg/ m3] și

ƞ – 1643,4 10-2 [Pas].

Mai departe vom calcula viteza apei, Wapă, cu ajutorul mai multor relații:

(3.13)

(3.14)

Unde:

; – debitele masice ale celor două fluide, lapte respectiv apă [Kg/s]

; – caldura specifică a laptelui și respectiv a apei, [J/Kg]

; – variațiile temperaturilor de intrare și ieșire ale celor două fluide.

=

=

Din graficele de variație a căldurii specifice cu temperatura (anexa 1) am citit următoarele valori:

Cp la 7;

Cp la [J / Kg·].

(3.15)

Se va calcula debitul de apă cu relațai (3.15):

(3.16)

Și conform relației (3.1) se calcula viteza apei:

(3.17)

Deci valoare lui Re va fi:

Din criteriul lui Reynolds rezultă criteriul lui Nusselt, formula (3.8).

Pr conform relației (3.9) este:

Știind că densitatea, vâscozitatea și căldura specifică au aceleași valori folosite și la etapa anterioară aflăm:

Odată cu aflarea criteriului lui Prandtl la perete se poate determina și valoarea corespunzătoare criteriului Nusselt.

Și astfel putem afla și valoare lui

(3.18)

(3.19)

În cotinuare am determinat coeficientul de transfer termic K:

K = (3.20)

Unde:

]

λoțel = coeficientul de conductivitate termica al oțelului = 17,5 [w/ m ]

Deci ,

(3.21)

Unde,

Q – cantitatea de căldură cedată în operația de transfer termic;

A – suprafața de transfer termic.

(3.22)

med = 4

(3.23)

După determinarea valorii corespunzătoare lui Q putem afla și suprafața de transfer A.

(3.24)

(3.25)

(3.26)

După aflarea numărului de plăci corespunzătoare primei zone trecem la zona a doua și începem prin aflarea coeficientului parțial de transfer 1.

Aflarea coeficient parțial de transfer termic 1 (α1)

Pentru aflarea coeficientului de transfer termic se vor folosi relațiile de calcul utilizate și în partea întăi. Din formula (3.7) aflăm temperatura medie a laptelui.

Tmed lapte = = 15

Iar din formula (3.5) alfăm criteriul lui Reynolds, unde valorile pentru densitate și vâscozitate sunt prezentate în graficele de variație, (anexa1):

la 15 este 1030,7 [Kg/ m3];

la 15 este 0,210 10-2 [Pa s] .

= 4,8 m / s

= 0,0065 m

Deci, Re va fi egal cu:

În continuare din formula (3.8) calculăm valoarea criteriului lui Nusselt, rezultat din criteriul lui Reynolds. Știind că :

Cp = 3885,3 [J / Kg],

λ = 0,49315 [J w/ m] (Anexa1).

Criteriul lui Prandtl se va află cu formula (3.9) și astfel obținem:

Pentru determinarea lui Prp, am calculat temperatura medie a peretelui și am extras valorile densității, vascozității și a căldurii specifice din graficele de variație cu temperatura din anexa 1:

Tmed lapte = = 15

T med apă =

Tmed perete = 13,25

Ƞ la 13,25 = 0,2125 10-2 [Pa s];

λ la 13,25 = 0,4901 [w /m ];

Cp la 13,25 = 3885,3 [J /Kg ].

Deci din formula (3.10) am aflat criteriul lui Prandtl la perete:

Deci valoarea criteriului lui Nusselt va fi:

După ce am aflat criteriul lui Nusselt putem afla și cu formula (3.12)

Calculul coeficientului partial de trasfer termic 2,

Din formula (3.7) aflăm temperatura medie, iar din formula (3.5.) aflăm crietriul lui Reynolds știind că valorile pentru densitate și vâscozitate le-am luat din literatura de specialitate [7].

T med apă =

ρ= 999,47 [Kg/m3]

ƞ =1260.710-6 [Pa s]

se va calcul ca și la prima zonă, astfel că în acest caz este egal cu 6,466 m/s , deci Reynolds va fi:

Pentru determinarea criteriului lui Nusselt am folosit formula (3.8) după calcularea lui Prandtl la 11,5 (știind că λ este egal cu 57,7710-2 [w /m ]) care este egal cu 9,14 și Prp este cel de la etapa anterioară 16,84.

Acuma cunoscăndu-se valoarea criteriului Nusselt se poate afla cu formula (3.19):

În cotinuare am determinat coeficientul de transfer termic K cu formula (3.20).

Pentru aflarea suprafeței de transfer A din formula (3.22), am calculat cantitatea de căldură cedată în operația de transfer Q, cu formula (3.23).

Deci,

În continuare din formula (3.26) am aflat numarul de placi pentru zona doi.

După aflarea numărului de plăci corespunzătoare zonei a doua, trecem la următoare zonă pentru aflarea coeficiențiilor parțiali de transfer și a numărului de plăci.

Aflarea coeficient parțial de transfer termic 1 (α1)

Din formula (3.7) aflăm temperatura medie a laptelui în zona a treia.

Tmed lapte = = 15,5

Iar din formula (3.5) aflăm criteriul lui Reynolds, știind din literatura de specialitate[7] că:

la 15 este 1030,5 [Kg/ m3];

la 15 este 0,20710-2 [Pas] (Anexa1)

Deci, criteriul lui Reynolds va fi egal cu:

În continuare din formula (3.8) calculăm valoareacriteriului lui Nusselt, știind că :

Cp = 3889,43 [J / Kg];

λ = 0,4933 [J w/ m ] (Anexa1),

Criteriul lui Prandtl se va află cu formula (3.9) și este egal cu:

Pentru determinarea lui Prp, am calculat temperatura medie a peretelui și am extras valorile densității, vascozității și a căldurii specifice din graficele de variație cu temperatura din anexa 1:

Ƞ la 25,25 = 0,1559 10-2 [Pa s];

λ la 25,25 = 0,4901 [w /m ];

Cp la 25,25 = 3914,7 [J /Kg ].

Deci din formula (3.10) Prandtl la perete, Prp, este:

Și Nu este:

După aflarea crietriului Nusselt putem afla și cu formula (3.12)

Calculul coeficientului partial de trasfer termic 2,

Din formula (3.7) aflăm temperatura medie, iar criteriul lui Reynolds se va afla din formula (3.5), din graficele de variție cu temperatura am extras valorile pentru densitate și vâscozitate.

ρ = 1022,85 [Kg/m3]

ƞ =0,11810-2 [Pa s]

se va calcul ca și la prima zonă, deci în acest caz este egal cu 3,57 m/s și Re va fi:

Pentru calcuarea crietriului lui Nusselt ne vom folosi de formula (3.8), dar petru început vom calcula Prandtl la 35 știind că λ este egal cu 50,5810-2 [w /m· ] și deci Pr este egal cu 9,22 și Prp are aceeași valoare cu Prp de la etapa anterioară 12,22.

Acuma cunoscăndu-se valoarea lui Nu se poate afla cu formula (3.19),

În cotinuare am determinat coeficientul de transfer termic K cu formula (3.20),

Pentru aflarea suprafeței de transfer A din formula (3.22), am calculat cantitatea de căldură cedată în operația de transfer Q, cu formula (3.23).

Deci suprafața de transfer va fi egală cu:

În continuare din formula (3.26) am aflat numarul de placi pentru zona trei.

La zona a patra am facut aceleași calcule ca și la zona anterioară ținăndu-se cont de temperaturile de intrare și ieșire ale apei și respectiv ale laptelui.

Aflarea coeficient parțial de transfer termic 1 (α1)

Din formula (3.7) aflăm temperatura medie a laptelui.

Tmed lapte = = 38,5

Iar din formula (3.5) a lui Reynols alfăm Re ținăndu-se cont de valorile densității și vâscozității laptelui la această temperatură [7].

la 38,5 este 1021,48 [Kg/ m3];

la 38,5 este 0,108 10-2 [Pa* s].

În continuare din formula (3.8) calculăm valoarea criteriului lui Nusselt, când:

Cp = 3955,07 [J / Kg·]

λ = 0,5117 [J w/ m ]

Prandtl se va află cu formula (3.9) și este egal cu:

Pentru determinarea lui Prp, am calculat temperatura medie a peretelui și am extras valorile densității, vascozității și a căldurii specifice din graficele de variație cu temperatura din anexa 1[7]:

Ƞ la 50 = 0,085 10-2 [Pas];

λ la 50 = 0,5175 [w /m ];

Cp la 50 = 3969,17 [J /Kg ]

Deci din formula (3.8) aflăm valoarea lui Nusselt care este egală cu:

După ce am aflat valoarea corespunzătoare criteriului lui Nusselt putem afla și cu formula (3.12)

Calculul coeficientului partial de trasfer termic 2,

Din formula (3.7) aflăm temperatura medie și din formula (3.5) criteriul Reynolds, ținănd cont de valorile densității și vâscozității luate din literatura de specialitate și prezentate în anexa 1.

T med apă =

ρ= 1010,21 [Kg/m3]

ƞ =0,069710-2 [Pa s]

se va calcul ca și la prima zonă șieste egală cu 4,5 m/s , deci Re va fi:

Pentru calcularea lui Nusselt folosim formula (3.8) după aflarea lui Prandtl la 61,5 (știind că λ este egal cu 52,3110-2 [w /m· ]), care este egal cu 5,3 și Prp este cel de la etapa anterioară 6,51.

Acuma cunoscăndu-se valoarea crietriului lui Nusselt se poate afla cu formula (3.19),

În cotinuare am determinat coeficientul de transfer termic K:

Pentru aflarea suprafeței de transfer A din formula (3.22), am calculat cantitatea de căldură cedată în operația de transfer Q, cu formula (3.23).

Deci aria de transfer va fi egală cu:

Din formula (3.26) aflăm numărul de plăci coresunzătoare aceste zone:

La ultima zonă ca și la cele anterioare aplicăm aceleași formule de calcul pentru finalizarea calcului tehnologic, începem prin determinarea coeficiențiilor parțiali.

Aflarea coeficient parțial de transfer termic 1 (α1)

Din formula (3.7) aflăm temperatura medie a laptelui.

Tmed lapte = = 61,5

Iar din formula (3.5) alfăm criteriul Reynolds, când densitatea și vâscozitatea indicată de literatura de specialitate este [7]:

la 61,5 este 1010,21 [Kg/ m3];

este 0,0697 10-2 [Pa s].

În continuare din formula (3.8) calculăm valoarea corespunzătoare criteriului lui Nusselt, știind că :

Cp = 3978,46 [J / Kg]

λ = 0,5337 [J w/ m ].

Iar Prandtl se va află cu formula (3.9).

Pentru determinarea lui Prp, am calculat temperatura medie a peretelui și am extras valorile densității, vâscozității și a căldurii specifice din graficele de variație cu temperatura din anexa 1:

Ƞ la 73,25 = 0,060410-2 [Pa s];

λ la 73,25 = 0,533 [w/m ];

Cp la 73,25 = 3994,701 [J /Kg ]

Deci Nusselt din formula (3.8) este egal cu:

După ce am aflat valoarea criteriului lui Nusselt putem afla și cu formula (3.12)

Calculul coeficientului partial de trasfer termic 2,

Din formula (3.7) aflăm temperatura medie și din formula (3.5) criteriul lui Reynolds, ținând cont de valorile indicate de literatura de specialitate pentru densitate și vâscozitate la această temperatura (anexa 1).

T med apă =

ρ = 968,55 [Kg/m3]

ƞ =0,033510-2 [Pa s]

se va calcul ca și la prima zonă șieste egală cu 12,04 m/s , deci Re va fi:

Pentru calcularea criteriului lui Nusselt este nevoie de formula (3.8) știind că Prandlt este egal cu 2,08 și Prp este cel de la etapa anterioară 4,52.

Acuma cunoscându-se valoarea corespunzătoare criteriului lui Nusselt se poate afla cu formula (3.19),

În cotinuare am determinat coeficientul de transfer termic K, cu ajutorul formulei (3.20).

Pentru aflarea suprafeței de transfer A din formula (3.22), am calculat cantitatea de căldură cedată în operația de transfer Q, cu formula (3.23).

Iar suprafața de transfer va fi:

După aflarea ariei se poate determina și numărul de plăci cu ajutorul formulei (3.26):

Calculul tehnologic al pasteurizatorului se încheie prin aflarea numărului total de plăci pe care acesta îl conține:

CAPITOLUL 4

Parte experimentala

În lucrarea de față s-au studiat factorii care influențează activitatea enzimatică a laptelui si s-au determinat caracteristicilor fizico-chimice și organoleptice ale tipurilor de lapte analizate: densitatea, aciditatea, vâscozitatea, pH-ul, indicele de peroxid, de iod, conținutul de proteine și cel de grăsime.

Pentru a studia influența pH-ului și a temperaturii asupra activității enzimei s-a marit cantitatea de enzimă existatentă în lapte,introducând diferite cantității de catalază (0,5 mL, 1 mL și 1,5 mL), pentru a observa modifcările care se produc odată cu creșterea cantității de enzimă.

4.1. Caracteristicile organoleptice ale laptelui

Lucrarea prezintă caracteristicile organoleptice a două tipuri de lapte (vacă și capră), în stare crudă și respectiv tratat termic. În tabelul 4.1. sunt prezentate caracteristicile organoleptice ale probelor de lapte analizate.

Tabelul 4.1. Caracteristicile organoleptice ale laptelui supus analizei

În continuare s-au determinat caracteristicile fizico-chimice ale tipurilor de lapte analizate:

4.2. Determinarea densității

Gerneralității

Densitatea este o proprietate fizică a laptelui și reprezintă masa unității de volum la 20ºC, exprimată în g/cm3.

Densitatea depinde de conținutul de substanță uscată; scade cu cât conținutul de grăsime este mai ridicat și crește prin smântânirea laptelui.

Densintatea laptelui, materie primă se face cu ajutorul picnometrului.

Mod de lucru

Înainte de întrebuințare picnometrul se curăță perfect prin spălare cu amestec sulfocromic, apoi cu apă distilată . Apoi apa se îndepărtează prin spălare cu alcool și eter, după care se usucă în curent de aer sau etuvă.

Operația următoare este determinarea cifrei de apă a picnometrului, care reprezintă masa volumului de apă distilată, la temperatura de 20°C, conținut de picnometru.

Pentru determinarea cifrei de apă se cântărește picnometrul curat și uscat la balanța analitică, cu o precizie de 0,0002 g rezultând m1- masa picnometrului gol, curat și uscat, în grame.

Apoi se umple picnometrul cu apă distilată proaspăt fiartă și răcită la 20°C. Se ține în termostat la 20°C timp de 30 minute. Se scoate picnometrul din termostat , se îndepărtează excesul de apă ieșit prin dop , cu ajutorul unei fâșii de hârtie de filtru, se șterge din nou și se cântărește la balanța analitică. Astfel se obține m2 – masa picnometrului cu apă distilată , la 20°C în grame.

Cifra de apă ( m ) se obține scăzând masa picnometrului gol din masa picnometrului cu apă distilată.

(4.1)

Pentru a determina densitatea laptelui, după ce picnometrul se spală și se usucă, se umple cu lichidul de cercetat, se pune cu grijă dopul apoi se termostatează la 20°C timp de 30 de minute . După termostatare se scoate picnometrul și respectând regulile prezentate mai sus se șterge și se cântărește la balanța analitică. Astfel se va obține m3 – masa picnometrului cu produs la 20°C în grame.

În continuare am calculat densitatea pentru fiecare tip de lapate.

m1 = 24,8121

m2 = 76,2238

m3 = 77,7380 (lapte de vacă crud)

m3 = 77,5334 (lapte de vacă pasteurizat)

m3 = 77,0255 (lapte de capră crud)

m3 = 76,8956 (lapte capră pasteurizat)

Tabel 4.2. Densitatea laptelui studiat

În urma măsurării densității se observă că laptele crud are o densitatea mai mare în comparație cu cel pasteurizat, în special laptele de vacă crud. Literatura de specialitatea prezintă o densitatea de 1,027 atât pentru laptele de vacă cât și pentru cel de capră, valorile obtinute fiind apropiate doar in cazul laptelui de vaca [2].

4.3. Determinarea acidității

Aciditatea laptelui este dată de amestecul de acizi liberi și de săruri cu reacție acidă și constituie un indicator al prospețimii laptelui. Laptele proaspăt muls are o reacție ușor acidă, dar aciditatea acestuia crește în timp ca urmare a fermentației microbiene a lactozei și transformării ei în acid lactic.

Aciditatea laptelui poate fi apreciată rapid prin anumite reacții calitative (proba fierberii, proba cu alcool), iar cantitativ prin metoda titrării (metodă standardizată).

Aciditatea laptelui se exprimă în grade Thörner (ºT) care reprezintă numărul de mililitri de soluție hidroxid de sodiu 0,1N necesar pentru neutralizarea a 100 ml de lapte în prezența fenolftaleinei ca indicator.

Determinarea acidității prin titrare

Aciditatea se determină prin titrare cu soluție alcalină de NaOH până la neutralizarea probei de lapte în prezența fenolftaleinei ca indicator.

Modul de lucru

Într-un pahar Erlenmeyer se introduc 10 ml de lapte, se adaugă 20 ml de apă distilată cu aceeași pipetă cu care s-a măsurat laptele și 3-4 picături de fenolftaleină. Amestecul se titrează cu soluție de hidroxid de sodiu 0,1N, agitând mereu până la apariția unei colorații roz deschise care nu dispare timp de 1 minut.

(4.2)

Unde, V este volumul de NaOH 0,1 N folosit al titrare.

V = 1.8 (lapte vacă crud)

V= 2 (lapte vaca pasteurizat)

V = 1,9 (lapte de capră crud)

V = 1,9 (lapte de capră pasteurizat)

Tabel 4.3. Aciditatea laptelui studiat

Ca urmare a măsurării acidității laptelui s-a observat că lapte de vacă crud are aciditatea cea mai scăzut în timp ce laptele de vacă pasteurizat prezintă aciditatea cea mai ridicată 20ºT. În comparație cu literatura de specialitate care prezintă o aciditate de 15-19 ºT la laptele de vacă și maxim 19ºT la cel de capră se observă că toate tipurile de lapte se încadrează între limite mai puțin laptele de vacă pasteurizat care are o aciditate mai mare [2], dar comform standardului 611/1995 care atestă că laptele are o aciditate între 14 și 20ºT toate cele patru tipuri de lapte se încadrează în standard [8].

4.4. Determinarea vâscozității

Toate lichidele reale au proprietăți particulare, reflectate inclusiv în faptul că au coeficienți de vâscozitate diferiți.

În lucrarea de față se va determina vâscozitatea laptelui cu ajutorul vâscozimetrului Hoppler.

Modul de lucru

Se introduce lichidul de masurare, în cazul nostru laptele, în tubul vîscozimetrului, se intruduce bila și se răstoarnă tubul aparatului, cronometrând timpul de cădere al sferei între reperele A și C. Cronometrul se declanșează în momentul când privind reperul A dintr-o poziție în care inelul de pe cilindru se vede ca o singură linie, partea inferioară a sferei atinge reperul A și se oprește atunci când partea inferioară a sferei atinge reperul C.

Vâscozitatea lichidelor se va determina cu ajutorul relației:

(4.3)

Unde:

ƞ – vâscozinatea kg/m3

k = constanta bilei, 0,007

ρ1 = densitatea bilei, 2,2.

ρ2= densitatea laptelui

Lapte de vacă crud

t = 6,2 min =372s; ρ= 1,0294

Lapte pasteurizat de vacă

t = 3,49 min =229s; ρ= 1,0254

Lapte de capră crud

t = 5,19 min = 319s; ρ = 1,0155

Lapte de capră pasteurizat

t = 4,54 min = 294s; ρ = 1,0130

Tabelul 4.4. Vâscozitatea laptelui

După măsurarea vâscozității se observă că laptele de vacă crud prezintă valoarea cea mai mare, 3,048 [Pa·s], iar valoarea cea mai mică am obținut-o la cel de vacă pasteurizat, 1,882kg/m3. In literatura de specialitate laptele prezinta valori ale vâscozitatii între 1,74 și 2,4 și după cum se observă în tabelul 4.4 singurul lapte care se încadrează între aceste valori este laptele de vacă pasteurizat, celelalte valori fiind mai mari decat cele prezentate in literatura [6].

4.5. Determinarea pH-ului

Laptele proaspăt muls de la animale sănătoase are pH-ul 6,5 – 6,8, indicând o reacție slab acidă, datorită disocierii parțiale a diferitelor săruri conținute (fosfați, citrați). Scăderea treptată a pH-ului sub această limită indică un proces de acidifiere. Când pH-ul laptelui atinge valoarea de 4,6 – cazeina precipită (punct izoelectric). Determinarea pH-ului se poate faceelectrometric, cu ajutorul pH-metrului, sau colorimetric, cu soluție sau cu hârtie indicatoare.

În industrie se folosesc pH-metre cu electrozi de construcție specială, pentru determinarea pH-ului laptelui direct în bidoane, vane, tancuri, precum și pentru determinarea directă a pH-ului în produse finite (brânzeturi, unt).

Tabelul 4.5. pH-ul laptelui supus analizei

Laptele de vacă crud prezintă pH-ul cel mai acid în timp ce laptele de capră pasteurizat are pH-ul cel mai mare, 6,75. Literatura de specialitate indica faptul ca pH-ul laptelui de vacă este de aproximativ 6,6 iar a celui de capră 6,48 [6].

4.6. Determinarea indicelui de peroxid

Indicele de peroxid reprezintă cantitatea de substanțe din monstra (exprimată în miliechivalenți de oxigen activ la kilogram) care oxidează iodura de potasiu în condițiile de lucru descrise.

Principiu

Mostra sub formă de soluție într-un amestec de acid acetic și cloroform se tratează cu o soluție de iodură de potasiu. Iodul eliberat se titrează cu o soluție de tiosulfat de sodiu.

Mod de lucru

Pentru determinare se cântărește 1g probă (lapte) și se dizolvă într-un amestec de 3,6 cm3 acid acetic și 2,4 cm3 cloroform, într-un vas conic cu dop șlefuit. Se adaugă o soluție proaspăt preparată dintr-un gram de iodură de potasiu și 0,2 cm3 apă și se agită puternic. După un minut, se adaugă 6 cm3 apă și 0,4 cm3 soluție de amidon și se titrează cu o soluție de tiosulfat de sodiu.

În paralel se efectuează o probă de control al reactivilor, trecând prin toate fazele analizelor aceeași reactivi ca la proba de analizat, luați în aceeași cantității.

Calcul: indicele de peroxid se exprimă în miliechivalenți de peroxid pe kg de produs și se calculează cu formula:

(4.4)

Unde:

V2 = volumul soluției 0,01n de tiosulfat de sodiu folosit la titrarea probei de analizat, în cm3;

V1 = volumul soluției 0,01n de tiosulfat folosit la titrarea probei de control al reactivilor, în cm3;

n = normalitatea soluției de tiosulfat de sodiu;

m = masa probei luate pentru determinare, în grame.

Volumul soluției de tiosulfat folosit la titrarea probei de control al reactivilor este:

Tabelul 4.6. Indicele de peroxid al laptelui studiat la diferite intervale de timp

Valorile sunt cu atât mai mari cu cât proporția de acizi grași nesaturați este mai mare, în timp înregistrandu-se un declin datorită scindării peroxizilor în compuși secundari de oxidare.

4.7. Determinarea indicelui de iod

Generalități

Indicele de iod reprezintă gradul de nesaturare al uleiurilor și grăsimilor și se exprimă în grame de iod absorbit de 100 g produs.

Principiul metodei

Proba de analizat se titrează cu soluție de tiosulfat de sodiu 0,1 n până la culoarea galben-pai.

Mod de lucru

Se cântărește 1g probă, se dizolvă în 4 mL cloroform și se adaugă 5 mL soluție alcoolică de iod 0,1N într-un flacon cu dop rodat de 300 mL. Flaconul se închide și se ține la întuneric timp de 30 minute, agitând din când în când. Se adaugă 3 mL KI, 2 mL apă și se titrează cu tiosulfat de sodiu 0,1N până la colorația galben deschis. Se adaugă 0,4 mL amidon și se continuă titrarea, agitănd puternic până la decolorare.

În paralel se efectuează determinarea cu o probă martor.

Indicele de iod se calculează conform relației:

(4.5)

În care:

Ii = indicele de iod

V2 = volumul soluției de tiosulfat de sodiu 0,1N folosit la titrarea probei de analizat, în mL;

V1 = volumul soluției de tiosulfat 0,1N folosit la titrarea probei de control al reactivilor, în mL;

m = masa probei luate în lucru;

0,01269 = numărul de grame de iod corespunzător la 1 mL tiosulfat de sodiu 0,1N.

Rezultate:

V1 = 2,1 mL

Tabelul 4.7. Indicele de iod al laptelui analizat

Valoarea cea mai mare a indicelui de iod am obținut-o pentru laptele de vacă crud, iar cea mai mică pentru laptele de capră pasteurizat.

4.8. Determinarea proteinelor

Primul pas pentru determinarea proteinelor din lapte este acela de a realiza digestia probelor analizate astfel:

Pentru digestie se folosește sistemul Kjeldahl alcǎtuit din:

Un aparat Turbo THERM;

Un Turbosorg;

Vapodest 20 s, aparatele sunt produse de firma Gerhardt .

În primul tub se introduce proba martor alcǎtuitǎ din 20 ml acid sulfuric 98%, catalizatorul (5g K2SO4 +0,5g CuSO4) și 1 pastila antispumare;

În urmatoarele tuburi se introduc 1-1,2 g de proba de analizat (sau 10 ml lapte), 20 ml acid sulfuric 98%, catalizatorul (5g K2SO4 +0,5g CuSO4) și 1 pastila antispumare.

Se pornește aparatul pentru a realiza digestia care dureaza 1 ora. În urma mineralizării substanțelor organice la cald cu acid sulfuric concentrat, azotul grupărilor aminice trece în sulfat de amoniu. Dupǎ rǎcirea probelor se adaugǎ încet 50 ml apǎ distilatǎ peste fiecare probǎ, apoi se ia pe rǎnd fiecare tub de digestie Kjeldatherm și se introduce în conul Viton al aparatului Vapodest. Lângǎ conul din Viton pe suport se așeazǎ un pahar Erlenmayer, în care se gǎsesc 65 ml acid boric 4% si 2-3 picǎturi de indicator mixt. Dupa distilare conținutul paharului Erlenmayer se titreaza cu HCl 0,1 N pana la virajul indicatorului.

Conținutul de azot total din lapte și produse lactate se calculeazǎ cu formula:

(4.6)

Unde:

CHCl – concentratia HCl folosit

V – volumul de HCl folosit la titrarea probei de analizat

Vb – volumul de HCl folosit la titrarea probei blank

m (g) – masa de substanta supusa digestiei

Pe baza relației de obținere a concetrație azotului se poate determina și conținutul de proteine, folosind relatia:

(4.7)

Tabelul 4.8. Conținutul de proteine al laptelui studiat

Ca urmare a măsurării conținutului de proteine se observă că laptele de capră crud are conținutul cel mai mare de proteine, în timp ce laptele de vacă pasteurizat are conținutul cel mai mic. În studiile de specialitate conținutul de proteine din lapte este între 2,50-3,96% pentru laptele de vaca și 3,7-5,0% pentru laptele de capră și după cum se observă continutul de proteine obtinut pentru tipurile de lapte studiate este in concordanta cu aceste valori [6].

4.9. Determinarea grăsimii

Principiul metodei

Proba se încălzește cu acid clorhidric sau sulfuric pentru separarea fazelor, iar substanțele grase se extrag cu parafină și se dozează gravimetric.

Mod de lucru

Se cântărește circa 5g probă și se introduce într-un vas conic de circa 200 ml, se adaugă 20mL acid clorhidric și două-trei picaturi de soluție de metiloraje pe baie de apă la fierbere până la separarea netă a fazelor.

Conținutul paharului se trece cantitativ într-o pălnie de separare, spălând paharul cu 50 mL eter de petrol care se adaugă tot în pălnia de separare. Se adaugă 50 mL apă, se agită pentru extracția glicerinei în apă și se lasă să se separe straturile.

Soluția apoasă se trece cantitativ într-o pălnie de separare, iar soluția eterică se supune la extracții repetate cu apă, până la reacția neutră. Soluțiile apoase unite în aceeași pălnie de separare se spală cu 50 mL eter de petrol, iar după separarea straturilor se unesc soluțiile eterice din cele două pălnii.

Soluțiile astfel obținute se filtrează printr-o hârtie de filtru cu porozitate medie, tratată, trecând întăi soluția eterică și spălând hârtia de filtru cu eter de petrol, apoi soluția apoasă care s-a prins separat.

Soluția eterică se filtrează apoi peste sulfatul de sodiu anhidru prin hârtie de filtru cu porozitate mare, într-un pahar uscat. Filtrul se spală cu tere de petrol, care s-a prins în același balon. Eterul de petrol seevaporă încălzind balonul pe baie de nisip, iar rezidul se usucă în etuvă la 150ºC timp de 30min, apoi se cântărește.

Conținutul de substanțe grase totale se exprimă în procente și se calculează cu formula:

În care:

m1 = masa rezidului după uscare, în g;

m = masa probei luate pentru determinare, în g.

Tabelul 4.9. Conținutul de grăsime al laptelui studiat

În urma analizei se observă că laptele crud de vacă are conținutul cel mai mare de grăsime, în timp ce laptele de capră pasteurizat care conținutul cel mai mic în grăsime. Conform literaturii de specialitate conținutul de grăsime din lapte variază între 3,02 și 5,44, iar rezultatele experimentale obținute sunt în concordanță cu cele din literatură [6].

4.10. Determinarea substanței uscate

Toate substanțele alimentare conțin apă și substanță uscată în diferite cantității în funcție de produs. Apa prin prezența ei influențează calitatea produsului, detreminarea conținutului de apă și de substanță uscată se face cel mai adesea prin uscarea la etuvă.

Metoda constă în măsurănd capsula care conține proba (cu o precizie de 0,0002) înainte ca aceasta să fie introdusă la etuvă timp de 30 de minte la o temperatura de 103±2ºC și după, iar conținutul de substanță uscata se va determina cu următoarea formulă:

(4.8)

Unde:

m1 = masa capsulei cu capac și probă înainte de uscare;

m2 = masa capsulei cu capac și proba uscată;

m = masa capsulei goale cu capac.

Tabelul 4.10. Substantele uscate din laptele analizat

În literatura de specialitate conținutul de substanță uscată este între 10,5 și 13,5%, după cum se observă laptele studiat se încadrează între aceste limite, mai puțin laptele de vacă pasteuriat care are conținutul cel mai mic în substanță uscată [6].

4.11. Influenta factorilor asupra activității enzimei

Pentru a studia factorii care influențează activitatea enzimatică a laptelui, am mărit doza de enzimă existentă în acesta și am efectuat studii asupra influentei temperaturii și a pH-ului. Enzima utilizată este catalaza extrasă din drojdie.

4.11.1. Extracția catalazei

Catalaza este o enzimă din clasa oxido-reductazelor, răspăndintă în majoritatea microorganismelor aerobe, în ceulele animalelor și ale plantelor superioare.

Mod de lucru

Se iau 10g de produs ce conține catalază (drojdie), bine marunțit sau mojarat, se trece intr-un cilindru gradat de100mL cu apă distilată, se adaugă câteva picături de toluen și se aduce la semn; se omogenizează bine și se lasă la temperatura camerei timp de 30 minute și se agită de câteva ori.

După expirarea timpului, se filtrează prin filtru cutat într-un vas de sticlă curat și uscat, după care din extract se iau probe pentru efectuarea determinărilor.

4.11.2. Influența pH-ului

Metoda are la bază determinarea produsilor de hidroliză rezultați în urma acțiunii preparatului enzimatic asupra unui substrat (cazeină, hemoglobină sau altă proteină).

Mod de lucru

Se iau într-un balon Erlenmeyer 10 mL lapte, 10 mL apă distilată și 5 mL extract enzimatic. După omogenizare se prelevează imediat 10 mL din amestecul de reactiv (proba martor) se adaugă 5mL formol neutralizat, 3picături de fenoftaleină și se titrează cu hidroxid de sodiu 0,01N până la colorația roz pal.

Amestecul râmas se termostatează la temperatura de 37-40ºC timp de o oră. După care se iau 10mL din amestecul termostatat, se adaugă 5mL formol neutralizat, 3picături de fenoftaleină și se titrează cu hidroxid de sodiu 0,01N până la colorația roz pal.

Făcând diferența dintre volumul de hidroxid de sodiufolosit la titrarea probei termostatate (Ve) și volumul de hidroxid de sodiu folosit la titrarea probei netermostatate (Vm) aflăm volumul de hidroxid de sodiu corespunzător aminoacizilor eliberați de enzimă.

Activitatea enzimei proteolitice se exprimă convențional prin cantitatea de glicocol eliberată de enzimă timp de o oră din 100g cazeină, de cître un ml extract enzimatic în conditiile de lucru date.

(4.9)

Unde:

t – titrul solutiei de hidroxid de sodiu în raport cu glicocolul, gl, 0,01.

d – diluția efectuată, 0.25 mL;

C – cantitatea de preparat enzimatic luat în analiză, în ml sau g;

În urma calculării activității am obținut următoarele rezultate:

Tabelul 4.11. Activitatea catalazei la diferite valori ale pH-ului

Din rezultatele obținute în urma determinării activității catalazei am observat că la pH 6,71 catalaza are activitatea cea mai mare, iar valoarea cea mai mică o are la pH 6,47.

4.11.3 Influența temperaturii

Pentru a determina influența temperaturii asupra activității enzimatice am mărit temperatura laptelui și am calculat activitatea catalitică după relația numărul 4.9.

Tabelul 4.12. Influența temperaturii asupra activității catalazei

Rezultatele din tabelul 4.12. arată că activitatea catalazei, în toate cele patru cazuri, este maximă la temperatura de 20ºC. La temperaturi scăzute activitatea catalazei este minimă, aceasta crescănd odată cu creșterea temperaturii, până la o temperatură medie de aproximativ 20ºC, dar la temperaturi ridicate de peste 50ºC enzima se denaturează.

4.11.4 Influența enzimei asupra conductivității

Conductivitatea electrică reprezintă o mărime ce caracterizează capacitatea unui lichid de a transporta sarcini electrice într-un câmp electric.

Cu ajutorul conductometrului am citit conductivitatea laptelui in care s-au introdus diferite cantitați de enzime.

Tabelul 4.13. Conductivitatea laptelui [mS]

În urma măsurării conductivității laptelui cu ajutorul conductometrului s-a observat că odată cu creșterea cantității de enzimă din lapte scade capacitatea de transfer al sarcinilor electrice din lapte. Capacitatea cea mai mare de transfer o are laptele de capră crud, 5,98 ms în timp ce laptele de vacă pasteurizat are valoarea ceamai inferioară 4,20 ms.

4.11.5. Influența enzimei asupra indicelui de refracție

Indicele de refracție este raportul dintre viteza de propagare a radiatiilor luminoase sau a undelor în mediul în care provin și viteza de propagare în mediul în care pătrund. Aflarea indicelui de  refracție se bazează pe proprietățile potice ale lactoserumului, obținut după extragerea grăsimilor și proteinelor.

Tabelul 4.14. Indicele de refrație al laptelui analizat

În urma măsurării indicelui de refracție s-a constatat că laptele de vacă pasteurizat are indicele cel mai mare, în timp ce laptele de capră crud are valoarea ce mai mică.

CAPITOLUL 5

NORME DE PROTECȚIE A MUNCII

Siguranța la locul de muncă în producție se realizează pe următoarele căi:

instruirea cu privire la protecția muncii a tuturor angajaților și a altor persoane indiferent de nivelurile de educație și pregătire profesională;

instructarea se v-a face periodic petru toți angajații;

se va realiza o instruire specială a angajațiilor care lucrează cu mașini sau în apropierea acestora;

verificarea periodică a cunoștințelor personalului tehnic ingineresc a materiei în protecția muncii (nu mai rar decît o dată în trei luni).

În laborator se interzice pǎstrarea substanțelor chimice la întâmplare și administrarea lor de cǎtre personal neinstruit sau folosirea în alte scopuri, utilizarea de butirometre fisurate și umplerea lor cu acid sulfuric fǎrǎ folosirea de automate sau pipete cu bulǎ și amestecarea conținului fǎrǎ dispozitive speciale, utilizarea analizelor de cǎtre personal fǎrǎ echipament de protecție, manevrarea dopurilor de cauciuc la butirometre fǎrǎ folosirea tifonului protector, folosirea de centrifuge fǎrǎ mențiune pe capac și oprirea cu mâna a lor, turnarea apei peste acid sufuric și în spații neamenajate.

Este interzisǎ depozitarea substanțelor chimice împreunǎ cu alimentele, folosirea de aparaturǎ defectǎ sau efectuarea lucrǎrilor cu substanțe ce pot genera efecte nocive fǎrǎ folosirea de nișe și sisteme de ventilație.

Se interzice fumatul și focul deschis, efectuarea lucrǎrilor de sudurǎ și folosirea focului deschis fǎrǎ eliberarea” permisului de lucru cu foc”,orice intervenție de naturǎ tehnica fǎrǎ avizul șefului de fabricǎ.

La operațiunile de depozitare și transport se interzice distanța mai micǎ de 1 m între doua utilaje de transport ce încarcă sau se descarcă produse finite și stivuirea lor fǎrǎ a ține seama de forma geometrica și de rezistența ambalajului, de greutatea produsului, înǎlțimea nedepǎșind de 1,5 ori latura micǎ a bazei. Depozitarea produselor sub tablourile electrice și sub automatele de pornire, în dreptul ușilor de acces și folosirea de recipiente cu substanțe lichide sau gazoase sub presiune fǎrǎ capace de protecție la ventile și depozitarea recipientelor de oxigen în locuri improvizate, împreuna cu uleiuri sau grǎsimi.

Norme de igiena

Igiena încǎperilor social-sanitare se referǎ la vestiare cu spalatoare, cu dusuri, grupuri sanitare. Vestiarele vor fi de tip filtru sanitar, separate pe sexe și dimensionate la numǎrul cel mai mare de muncitori existent în schimbul respectiv. Încǎperile social-sanitare vor fi deservite de personalul special instruit ce nu participǎ la igienizarea secțiilor de producție.

Orice persoana care urmeazǎ a fi angajatǎ în sectorul alimentar trebuie supusǎ în prealabil unui riguros examen medical. Dupǎ angajare, personalul are obligația sǎ respecte unele cerințe cu privire la controlul medical periodic, igiena corporalǎ și a echipamentului de protecție. Respectarea regulilor de igienǎ sunt obligatorii deoarece în lipsa lor se pot produce contaminari ale materiilor prime și ale materiilor și materialelor directe, indirecte și de ambalaj.

Igiena secțiilor de producție, utilajelor, ustensilelor de lucru și a ambalajelor se referǎ la curǎțenia pardoselilor, pereților și tavanelor precum și la curǎțarea, spǎlarea și dezinfecția utilajelor și ustensilelor de lucru. Dezinfecția și deratizarea se executǎ pe cale chimicǎ de personalul calificat în mod special.

Norme de prevenire și stingere a incendiilor

Conducătorul unității are obligațuia să stabilească: măsurile corespunzătoare pentru prevenirea și detectarea incendiilor și autoaprinderilor, măsurile necesare privitoare la alarmarea și evacuarea angajaților, operațiile de salvare și de combatere, să asigure materialele necesare pentru combaterea și autoaprinderea incendiilor.

Pardoseala încăperilor trebuie să se realizeze din ciment mozaicat sau alte materiale rezistente și nealunecoase prevăzute cu pantă lină spre sifoanele de scurgere a apei. Pereții secției trebuie să fie jumătate faianțați, iar partea superioară din tencuială văruită, care să aibăp capacitatea de a absorbi aburul.

Pentru stingerea incendiilor ce au cuprins dispozitivele și aparatele sub tensiune se vor folosi numai substanțe rău conducătoare de electricitate (de exmplu bioxid de carbon), având echipamentul corespunzător (mănuși, cizme de cauciuc). În Încăperile din care se impune evacuarea în cazul unui incendiu trebuie să se asigure iluminatul de siguranță.

Aceste norme prevad în principal urmatoarele:

toate clǎdirile de producție vor fi prevǎzute cu hidranți de incendiu, interiori și exteriori, având în dotare materialele și mijloacele de prevenire a incendiilor;

unitatea va dispune de o instalație de apǎ pentru stingerea incendiilor, separatǎ de cea potabilǎ și industrialǎ și va avea în permanențǎ asiguratǎ o rezervǎ suficientǎ pentru cazurile de întrerupere a alimentarii cu apǎ;

personalul muncitor folosit la prevenirea și stingerea incendiilor trebuie sǎ cunoascǎ și sǎ aplice întocmai normele, sǎ întrețina în stare perfectǎ de funcționare toate mijloacele de stingere, sǎ menținǎ libere, curate și în bunǎ stare cǎile de acces, culoarele, clǎdirile, și sǎ intervinǎ imediat și eficient la stingerea eventualelor incendii [9].

Concluzie

Lucrarea de față prezintă în principal factorii care influențează activitatea catalazei în lapte.

Examenul organoleptic efectuat asupra probelor de lapte studiate arată că acestea sunt conforme custandardul 611/1995. Astfel laptele se prezintă ca un lichid omogen, opalescent, fără corpuri străine, vizibile în suspensie și fără sedimente. Această proprietate este dată, pe de o parte de substantele componente ale laptelui și pe de altă parte,de starea lor de dispersie în masa laptelui. Are o culare albă cu tente ușoare de galben în cazul laptelui crud și o culoare alb intensă în cazul laptelui procesat.

Densitatea laptelui studiat se încadrează între 1,0130 și 1,0294 .

În urma măsurării acidității laptelui s-a observat că lapte de vacă crud are aciditatea cea mai scăzut în timp ce laptele de vacă pasteurizat prezintă aciditatea cea mai ridicată 20ºT.

După măsurarea vâscozității se observă că laptele de vacă crud are valoarea cea mai mare, 3,048 kg/m3, iar valoarea cea mai mică am obținut-o pentru laptele de vacă pasteurizat, 1,882kg/m3.

Măsurătorile efectuate pentru determinarea pH-ului arată că laptele de vacă crud prezintă pH-ul cel mai acid în timp ce laptele de capră pasteurizat are pH-ul cel mai putin acid, 6,75.

Valorile indicelui de peroxid sunt cu atât mai mari cu cât cantitatea de acizi grași nesaturați este mai mare, în timp înregistrandu-se o scădere datorită scindării peroxizilor în compuși secundari de oxidare.

Valoarea cea mai mare a indicelui de iod s-a obținut pentru laptele de vacă crud, iar cea mai mică pentru laptele de capră pasteurizat.

Ca urmare a măsurării conținutului de proteine se observă că laptele de capră crud are conținutul cel mai mare de proteine, în timp ce laptele de vacă pasteurizat are conținutul cel mai mic.

În ceea ce privește conținutul de grăsime, laptele de vacă crud are conținutul cel mai mare de grăsime și cel de capră pasteurizat este cel mai mic.

In urma determinării activității catalazei am observat că la pH 6,71 catalaza are activitatea cea mai mare, iar valoarea cea mai mică o are la pH 6,47.

Activitate maximă a catalazei s-a obtinut la temperatura de 20ºC. La temperaturi scăzute activitatea catalazei este minimă, aceasta crescănd odată cu creșterea temperaturii, până la o temperatură medie de aproximativ 20ºC, dar la temperaturi ridicate de peste 50ºC enzima se denaturează.

În concluzie activitatea enzimatică a laptelui este influentată foarte mult de temperatura și pH-ul laptelui, iar valorile optime pentru o activitate cât mai ridicată sunt temperatura de 20ºC și un pH de 6,7.

Bibliografie

Natalia Roșoiu „ Metode și tehnici de laborator în biochimie” Volumul I, Editura Ex Ponto, 2010.

Constantin Banu „Biotehnologii în industria alimentară” Editura Tehnică București, 1987.

I. F. Dumitru și Dana Iordăchescu „Introducere în enzimologie„ Editura Medicală București, 1981.

Constantin Banu „ Aplicații ale aditivilor și ingredientelor în industria alimentară” Editura Asab București, 2010.

I. F. Dumitru și Dana Iordăchescu „Enzime„ Editura Medicală București, 1974.

Constantin Banu „Manualul inginerului de industrie alimentară” Editura Tehnică, București, 2002.

Nicolae Ioniă și Elisabeta Ivan „Memorator pentru calcule în industria alimentară” Editura Mirton , Timișoara , 2006.

Standardul 611/1995, Norme de igienă privind alimentele și protecția sanitară a acestor.

Teodoru T.V.„Igiena în industria alimentara” Editura Ceres, Bucuresti, 1979

Mariela A. Bruno, Cristian M. Lazza, Maria E. Errasti, Laura M.I. Lopez, Nestor O. Caffini, Marcelo F. Pardo ,, Milk clotting and proteolytic activity of an enzyme preparation from Bromelia hieronymi fruits” LWT – Food Science and Technology 43, 695–701, 2010

Sune Eriksson, Patrik Karlsson „Alternative extraction techniques for analysis of acrylamide in food:Influence of pH and digestive enzymes” LWT 39, 392-398, 2006

Isam A. Mohamed Ahmed, Elfadil E. Babiker și Nobuhiro Mori „pH stability and influence of salts on activity of a milk-clotting enzyme from Solanum dubium seeds and its enzymatic action on bovine caseins” LWT – Food Science and Technology 43, 759–764, 2010

Fatemeh Nejati, Carlo Giuseppe Rizzello, Raffaella Di Cagno, Mahmoud Sheikh-Zeinoddin, Annamaria Diviccaro, Fabio Minervini și Marco Gobbetti „Manufacture of a functional fermented milk enriched of Angiotensin-I Converting Enzyme (ACE)-inhibitory peptides and g-amino butyric acid (GABA)” LWT – Food Science and Technology 51,183-189, 2013,

Clemencia Chaves-López, Rosanna Tofalo, Annalisa Serio, Antonello Paparella, Giampiero Sacchetti și Giovanna Suzzi „Yeasts from Colombian Kumis as source of peptides with Angiotensin I converting enzyme (ACE) inhibitory activity in milk” International Journal of Food Microbiology 159, 39–46, 2012.

K. Raynal-Ljutovac, Y.W. Park, F. Gaucheron și S. Bouhallab „Heat stability and enzymatic modifications of goat and sheep milk” Small Ruminant Research 68, 207–220, 2007

P.Chr.Lorenzen, R.Wernery, B.Johnson, Sh.Jose și U. Wernery „Evaluation of indigenous enzyme activities in raw and pasteurised camel milk” Small Ruminant Research 97, 79–82, 2011

T. Stuhr, K. Aulrich, K. Barth, K. Knappstein și T. Larsen „Influence of udder infection status on milk enzyme activities and somatic cell count throughout early lactation in goats” Small Ruminant Research 111, 139– 146, 2013

Laura Salvia-Trujillo, Mariana Morales-de la Peña, M. Alejandra Rojas-Graü și Olga Martín-Belloso „Microbial and enzymatic stability of fruit juice-milk beverages treated by high intensity pulsed electric fields or heat during refrigerated storage” Food Control 22, 1639-1646, 2011

Joey N. Talbert și Julie M. Goddard „Influence of nanoparticle diameter on conjugated enzymeactivity” Food and bioproducts processing 9 1, 693–699, 2013.

Anexa 1

Variația densității, văscozității, căldurii specifice și a conductivității cu temperatura apei.

Variația densității, văscozității, căldurii specifice și a conductivității cu temperatura pentru lapte.