Tehnologia de Fabricare a Ceaiului Oolong

CUPRINS

MEMORIU JUSTIFICATIV

CAPITOLUL I. TEHNOLOGIA DE FABRICARE A CEAIULUI OOLONG

I. 1. CEAIUL OOLONG I. 1. 1. Importanță și domenii de utilizare

I. 1. 2. Caracterizare fizico-chimică și tehnologică

I. 1. 3. Condiții de calitate, depozitare, transport

I. 2. VARIANTE TEHNOLOGICE DE OBȚINERE A PRODUSULUI FINIT

CAPITOLUL II. ELEMENTE DE INGINERIE TEHNOLOGICĂ

II. 1. OBȚINEREA CEAIULUI OOLONG PRIN METODA ORTODOXĂ

II. 2. CAMELLIA SINENSIS – MATERIA PRIMĂ PENTRU OBȚINEREA CEAIULUI OOLONG

II. 3. PROCESE TEHNOLOGICE COMPONENTE

II. 3. 1. Descrierea schemei tehnologice

II. 3. 2. Calculul de bilanț de materiale

II. 3. 3. Calculul de bilanț termic

II. 4. UTILAJELE INSTALAȚIEI PENTRU REALIZAREA TEHNOLOGIEI

II. 4. 1. Descrierea și regimul de funcționare al utilajelor

II. 4. 2. Dimensionarea tehnologică a utilajelor

II. 4. 2. 1. Dimensionarea tehnologică a uscătorului în strat fluidizat

II. 4. 2. 2. Dimensionarea tehnologică a transportorului

II. 5. PROBLEME DE EXPLOATARE A INSTALAȚIEI

II. 5. 1. Utilități

II. 5. 2. Amplasarea și montajul utilajelor. Operarea instalației

II. 5. 3. Norme de securitatea muncii, igienă, prevenirea accidentelor și incendiilor

II. 6. DEȘEURI, SUBPRODUSE, EMISII DE NOXE

CAPITOLUL III. ANALIZA TEHNICO-ECONOMICĂ

III. 1. DETERMINAREA CAPACITĂȚII DE PRODUCȚIE

III. 2. DETERMINAREA VALORII TERENULUI PE CARE SE CONSTRUIEȘTE SECȚIA

III. 3. ESTIMAREA VALORII INVESTIȚIEI INIȚIALE

III. 4. ESTIMAREA COSTULUI NECESARULUI DE MATERII PRIME ȘI MATERIALE

III. 5. ESTIMAREA COSTULUI NECESARULUI DE UTILITĂȚI

III. 6. ESTIMAREA COSTULUI NECESARULUI DE FORȚĂ DE MUNCĂ

III. 7. ESTIMAREA COSTULUI TOTAL DE PRODUCȚIE

III. 8. ESTIMAREA PREȚULUI DE VANZARE ȘI A PROFITULUI NET

ANEXE

REFERINȚE BIBLIOGRAFICE

PIESE DESENATE

1. SCHEMA BLOC A PROCESULUI TEHNOLOGIC

2. SCHEMA DE FLUX TEHNOLOGIC

3. SCHEMA UTILAJULUI PRINCIPAL

MEMORIU JUSTIFICATIV

Lucrarea realizată este structurată în trei părți principale.

Prima parte a licenței prezintă considerațiile teoretice asupra produsului finit, ceaiul Oolong, beneficiile acestuia, precum și caracterizarea fizico-chimică și tehnologică. Pe lângă acestea mai sunt prezentate variantele tehnologice de obținere a ceaiului Oolong. Acest ceai este unul parțial fermentat și se află între cel verde care este nefermentat și cel negru care este complet fermentat.

[NUME_REDACTAT] conține numeroși compuși chimici benefici cum ar fi polifenoli, cafeină, proteine, glucide, ceea ce face ca acesta să aibă numeroase avantaje asupra organismului uman. Câteva din aceste avantaje sunt: stimularea metabolismului, îmbunătățirea stării tenului, scăderea colesterolului, întărirea sistemului imunitar. Acest ceai se obține în urma procesării frunzelor de ceai [NUME_REDACTAT].

Cea de-a doua parte a lucrării cuprinde varianta tehnologică adoptată și descrierea acesteia, precum și a materiei prime, bilanțul de materiale, respectiv cel termic și dimensionarea tehnologică și descrierea modului de funcționare a utilajelor principale. Studiind literatura de specialitate s-a dimensionat uscătorul în strat fluidizat, precum și transportorul cu bandă. Tot în această parte este prezentată și valorificarea subproduselor rămase în urma acestui proces tehnologic. Din aceste subproduse se pot extrage compuși bioactivi, diferite enzime și se poate obține și compostul.

Ultima parte a proiectului cuprinde analiza tehnico-economică a secției de producție a ceaiului Oolong.

CAPITOLUL I.

TEHNOLOGIA DE FABRICARE A CEAIULUI OOLONG

I. 1. CEAIUL OOLONG

[NUME_REDACTAT] este considerat ceaiul cu cel mai complicat proces de obținere, fiind necesare multă îndemânare și experiență, pentru a obține întreaga varietate de arome și culori [1].

Numele de Oolong provine de la chinezescul [NUME_REDACTAT], care înseamnă Dragonul negru. Una dintre poveștile despre acest ceai spune că un om, pe nume [NUME_REDACTAT], a fost distras de către o căprioară după o zi de recoltat ceai verde, și până ce și-a adus aminte de ceai, acesta era deja parțial oxidat, astfel descoperind ceaiul Oolong [1].

Din punct de vedere istoric, ceaiurile au fost larg folosite pentru a preveni obezitatea și îmbunătățirea metabolismului lipidelor. Cu toate acestea, dovada de bază pentru astfel de practici până acum a lipsit. [NUME_REDACTAT], ceaiul verde și ceaiul negru, care sunt ceaiuri parțial, ne- și complet fermentate/oxidate sunt cel mai des consumate, deși sunt și alte sortimente, precum ceaiul alb, care este mai puțin popular [1].

Ca majoritatea ceaiurilor ce provin din planta [NUME_REDACTAT], aroma ceaiului Oolong este influențată foarte mult de procentul de oxidare al frunzelor. Acest procent de oxidare poate fi între 15% și 75%, reprezentând o legătură între ceaiul verde, ce nu este oxidat aproape deloc, și ceaiul negru, care este oxidat aproape în totalitate [1].

[NUME_REDACTAT] este consumat, înseosebi, în Asia. De fapt, ceaiul Oolong are o istorie veche datând de peste 400 de ani, originar din provincia Fujian din China, în timpul dinastiei Ming. Brusc, ceaiul Oolong din Fujian este exportat în întreaga lume. Acesta este fabricat din planta de ceai Camellia sinensis printr-un proces unic care include veștejire sub soarele puternic și de oxidare înainte de încrețire și răsucire [1].

Nu este renumit numai pentru gustul său unic, dar și pentru beneficiile asupra sănătății. Unul dintre acestea este efectul său asupra pierderii în greutate. [NUME_REDACTAT] ceaiul Oolong este, în mod tradițional, considerat a avea efecte anti-obezitate și hipoglicemice. Într-adevăr, date despre efectul anti-obezitate se găsesc în studiile experimentale de la începutul anilor ‘90 care au confirmat că un anumit consum de ceai duce la o scădere în greutate. De atunci, alte studii au raportat că, întradevăr, consumul de ceai împiedică absorbția lipidelor și ajută la oxidarea grăsimilor [1].

India, China, [NUME_REDACTAT], Kenya, Japonia, Vietnam, Bangladesh și Indonezia sunt considerate țările producătoare de ceai de pe hartă. Asia deține 89% din total, urmată de Africa de Sud cu 9% și alții 2% [1].

Cota de piață pe țară arată dominarea continuă a Chinei în lume la producția de ceai la 33,7%, urmată de India (23,8%), Kenya (9,8%) și [NUME_REDACTAT] (8,1%) [1].

I. 1. 1. Importanță și domenii de utilizare

Consumul de ceai Oolong prezintă numeroase avantaje asupra organismului uman care sunt prezentate în cele ce urmează.

[NUME_REDACTAT] stimulează metabolismul

[NUME_REDACTAT] conține o mare varietate de antioxidanți care pot ajuta la reducerea deteriorării celulelor și protejează corpul de cancer și alte boli. Antioxidanții care se găsesc într-o cantitate mai ridicată în ceai sunt: flavonolii, din clasa flavonoidelor și flavanolii, din clasa flavanilor (derivații benzopiranului) [2].

La începutul secolului 21, efectele anti-obezitate ale ceaiului Oolong au atras cercetătorii japonezi și dezvoltatorii ceaiului. O companie japoneză [NUME_REDACTAT] (Osaka, Japonia) faimoasă pentru băuturile sale, a dezvoltat acest ceai ca pe o băutură comercială și a efectuat o serie de studii științifice asupra beneficiilor lui pentru sănătate [3].

Prin intermediul unui studiu epidemiologic efectuat asupra a 1103 adulți taiwanezi s-a constatat că băutorii de ceai Oolong (referindu-se la cei care au consumat ceai cel puțin o dată pe săptămână timp de 6 luni) care au consumat ceai mai mult de 10 ani au avut un procentaj scăzut de grăsime corporală (mai mic cu 19,6% în comparație cu cei care consumă rar acest ceai). Acest studiu sugerează că ceaiul Oolong poate avea beneficii în terapiile anti-obezitate [3].

Alți cercetători au descoperit că un consum de ceai Oolong influențează semnificativ, într-un mod benefic, nivelul adiponectinei plasmatice, dimensiunea particulelor de lipoproteine cu densitate mică (LDL), de colesterol total, de lipoproteine cu densitate mare de colesterol, de lipoproteine cu densitate mică de colesterol și nivelul glucozei plasmatice la pacienții cu boală coronariană. Toate aceste rezultate sugerează că ceaiul Oolong este util în tratarea obezității și hiperlipidemiei [3].

[NUME_REDACTAT] îmbuntătățește starea tenului

Eczemele adesea apar datorită alergiilor sau sensibilității crescute. Acest ceai este capabil de a suprima aceste reacții alergice deoarece combate radicalii liberi.

Expunerea continuă a pielii la radicalii liberi accelerează procesul de maturare și încetinește rata de exfoliere, rezultând apariția prematură a ridurilor și a petelor. Nivelurile ridicate de antioxidanți prezenți în ceai, încetinește oxidarea celulelor ceea ce duce la o piele mult mai sănătoasă [4].

[NUME_REDACTAT] ajută digestia

[NUME_REDACTAT] poate ajuta la digestie pentru cei care nu sunt sensibili la cafeina. Acesta alcalinizează tractul digestiv, reducând inflamarea pentru cei care au reflux gastric și complicații cum ar fi ulcerul [5].

[NUME_REDACTAT] stabilizează continuțul de zahăr din sânge

La persoanele care au diabet zaharat tip 2, nivelul de glucoză din sânge este ridicat. Studiile au arătat că cei care suferă de această boală pot consuma câte o ceașcă de ceai deoarece ajută la scăderea glucozei din sânge până la un nivel normal [5].

Ceaiul inferior Oolong, în mod tradițional, a fost folosit pentru tratamentul celor diabetici în China și Japonia. Multe studii s-au axat pe activitățile hipoglicemice ale polizaharidelor din ceai. În anul 1980, Y.F. Qingshui a descoperit că nivelul zahărului din sânge a fost scăzut timp de 7 ore după injectarea cu polizaharidele din ceai la o doză de 500 mg/kg.

Unele studii au descoperit efecte preventive și curative ale polizaharidelor din ceai pe șoareci diabetici. Testele pentru toleranță la glucoză efectuate pe un șoarece normal hrănit cu polizaharidele din ceai au arătat că acestea sunt eficiente în reducerea nivelului maxim de glucoză după administrarea de glucoză [6]. Activitatea hipoglicemică a polizaharidelor din ceai variază în diferite studii. Metodele de izolare, sursele de ceai și proprietățile fizico-chimice ale polizaharidelor din ceai, toate au un impact asupra activității sale anti-hiperglicemice [5].

[NUME_REDACTAT] scade colesterolul

[NUME_REDACTAT] este cunoscut pentru reducerea nivelului de colesterol și de promovare a sănătății inimii. [NUME_REDACTAT] produce o moleculă de polifenol care are capacitatea de a activa enzima lipază rolul ei fiind acela de a transforma grăsimile [7].

Deși dieta cu ceai Oolong este cunoscută pentru stimularea sănătății, dovezile științifice despre beneficiile sale asupra sănătății sunt, însă oarecum, variate. Cercetătorii americani au colaborat cu omologii lor chinezi pentru a discuta despre efectele benefice ale dietei cu ceai Oolong asupra nivelului colesterolului. Folosind 240 de bărbați și femei (cu vârsa medie de 55 de ani) care au un nivel de la mediu până la ridicat de colesterol LDL (lipoproteine de joasă densitate), cercetătorii i-au instruit să păstreze regimul lor alimentar obișnuit, activitățile lor zilnice și să consume ceai Oolong. După 12 săptămâni, s-a constatat că cei care au consumat ceai Oolong după mesele lor regulate au pierdut circa 15% din nivelul total de colesterol LDL. Deși cercetătorii niciodată nu au explicat cum dieta cu ceai Oolong poate influența nivelul colesterolului, studii anterioare au arătat că anumiți compuși din ceai joacă un rol important în reducerea cantității de colesterol absorbită de organism, crescând cantitatea de colesterol excretat și astfel menține colesterolul în ficat [8].

Studiile clinice indică faptul că proprietățile antioxidante ale ceaiului pot ajuta la prevenirea aterosclerozei, în special în boala coronariană. Conform cercetătorilor japonezi, acest ceai reduce nivelul colesterolului LDL, reducând, astfel, riscul de boli cardiace coronariene [8].

[NUME_REDACTAT] previne cariile dentare

[NUME_REDACTAT] protejează dinții de acizii produși de unele bacterii. Producția de acid și dezvoltarea bacteriilor sunt inhibate de ceai, ceea ce înseamnă că este eficient în prevenirea cariilor dinților și acumulării plăcii [9].

Patologiile orale cum ar: cariile dentare, bolile parodontale și căderea dinților pot influența foarte mult sănătatea umană. Dintre acestea, cariile dentare apar ca urmare a unor boli infecțioase cauzate de numeroase motive legate de nutriție și infecții bacteriene. Există rapoarte care arată că un consum de ceai poate scădea apariția cariilor dentare la om [9].

În plus, folosirea timp de o săptămână a apei de gură cu ceai Oolong de trei ori pe zi duce la reducerea nivelurilor agenților patogeni cariogenici virulenți Streptococcus mutans și lactobacilli din salivă. Astfel reducerea nivelurilor agenților patogeni cu siguranță va duce și la reducerea sensibilității la cariile dentare [9].

Zhang et al. [9] au arătat că extractul de ceai reduce activitatea α-amilazei în saliva umană. Prin urmare, ceaiul poate fi un agent care diminuează potențialul cariogenic al alimentelor care conțin amidon cum ar fi: biscuiții și prăjiturile. Aceasta ar putea duce la reducerea eliberării maltozei care cauzează epuizarea stratului de minerale din smalțul dinților.

[NUME_REDACTAT] întărește sistemul imunitar

Cunoscut pentru proprietățile sale anti-cancerigene, ceaiul ajută la menținerea unui sistem imunitar sănătos. Flavonoidele găsite în ceai previn deteriorarea celulară. Producția de proteine anti-bacteriane este mult mai mare la cei care beau ceaiul, indicând un puternic răspuns imun în lupta cu infecțiile [5].

I. 1. 2. Caracterizare fizico-chimică și tehnologică

Cercetările moderne asupra ceaiului au atins punctul în care simpla subdiviziune chimică a fost îmbunătățită cu un grad înalt de precizie echitabilă iar determinarea sinergiilor prezente în compoziția chimică a ceaiului au devenit o necesitate [6].

Compoziția chimică a ceaiului [NUME_REDACTAT] a diviza subiectul privitor la chimia ceaiului în structuri bine ordonate, cel mai convenabil lucru este de a o face pe baza compoziției chimice. Adesea, interesul cercetătorilor pe compuși specifici sau o clasă de compuși induce concentrarea atenției pe o mică parte din masa totală de ceai. În plus, există diferențe între compoziția frunzelor de ceai și alte componente fitologice. Prin urmare este dificil de sintetizat o imagine de ansamblu a chimiei ceaiului fără a apela la o subdiviziune a problemei [6].

Polifenolii din ceaiul [NUME_REDACTAT] ceea ce privește consumul uman, ceaiul reprezintă o sursă importantă de polifenoli. Fracțiunea polifenolică a ceaiului reprezintă 30 până la 40% kg/kg de extract solid. Un băutor de ceai în mod tipic consumă 180-240 mg de polifenoli la o ceașcă de ceai [6].

Planta de ceai produce un număr diferit de compuși polifenolici, probabil ca mijloc de apărare chimică împotriva insectelor, păsărilor și animalor, care ar consuma planta pentru a se hrăni [6].

[NUME_REDACTAT] este caracterizat de o fermentație mult mai scurtă sub condiții mai blânde, astfel oxidarea parțială apare mai repede decât oxidarea totală. Oxidarea blândă aparent își creează un set unic de compuși de aromă și compuși polifenolici [6].

Polifenolii cuprind una din cele mai distinctive caracteristici a plantei de ceai și au fost investigați mai bine decât orice altă clasă de compuși din ceai [6].

Polifenolii sunt, în principal, responsabili de culoare și astringență și parțial, responsabili pentru aroma ceaiului [6].

O întrebare privind mecanismul de formare a teaflavinelor este oxidarea catehinelor. Teaflavinele pot fi formate direct de la chinone, cu condiția ca acestea să fie prezente în cantități suficient de mari, însă ar putea fi întreruptă într-un stadiu intermediar.

Oolongteanina (Figura 1) și teasinensis pot fi produse doar de ceaiul Oolong în timpul fermentației [6].

În plus față de oolongteanina, două oolonghomobisflavane și un derivat al vitaminei C din galat epigalocatehina, (8-ascorbil EGCG), au fost, de asemenea, izolate din acest ceai și pot fi considerați polifenolii unici ai ceaiul Oolong [6].

Biosinteza flavanolilor

Alți polifenoli care se găsesc în ceaiul Oolong sunt flavanolii.

Reacțiile chimice care au loc în organism sunt cunoscute ca metabolism. Fotosinteza generează compuși chimici numiți metaboliți primari care sunt sintetizați în interiorul plantei și se găsesc, în mod obșnuit, în toate plantele verzi. Acești metaboliți sunt esențiali pentru asimilare, creștere și dezvoltare și includ glucidele, lipidele, proteinele, aminoacizii, clorofilele și ligninele. Sunt fundamentali pentru procese precum formarea de energie, respirația și transportul fluidelor. În continuare, majoritatea plantelor sintetizează o varietate de molecule organice, care se numesc metaboliți secundari. Aceștia nu sunt esențiali pentru viață întrucât ei nu iau parte la procesele de bază ale celulei. Totuși sunt necesari pentru supraviețuirea plantei. Metaboliții secundari sunt deseori stocați în vacuola celulei. Există trei grupuri principale de metaboliți secundari: terpenele (formate din unități de izopren C5H8), alcaloizii (substanțe care conțin azot) și fenolii (conțin cel puțin o grupare hidroxil legată de o hidrocarbură aromatică) [10].

Flavonoidele reprezintă cea mai răspândită grupă din categoria compușilor fenolici din plante. Toate produsele alimentare provenite din plante conțin flavonoide (peste 4000 au fost identificate și lista este încă în creștere). Acestea sunt pigmenți solubili în apă prezenți în citosol și/sau stocate în vacuola celulei plantei. Calea biosintezei flavonoidelor este, probabil, cea mai examinată și bine cunoscută metaboliților secundari [10].

Principalele clase ale flavonoidelor sunt: calconele, flavanonele, flavonele, flavonolii, izoflavonele, antocianii și flavanolii (Figura 2) [10].

Figura 2. Structurile chimice ale unor compuși din clasa flavonoidelor [10]

1. calconă, 2. flavona, 3. flavanona, 4. izoflavona, 5. antocianidina, 6. flavonol, 7. flavanol

Flavanolii pot fi sintetizați din leucoantocianidine (flavan 3,4–diolii) de către enzima leucoantocianidin-reductaza (LAR) sau din antocianidine de către enzima antocianidin- reductaza (ANR). LAR îndepărtează gruparea 4-hidroxil (4-OH) din molecula de leucoantocianidina formând 2,3-trans-flavan-3-olii și ANR transformă anticianidina în 2,3-cis-flavan-3-oli [10].

Atât acidul galic, cât si flavanolii sunt considerați ca fiind taninuri. Aceștia sunt molecule mai mari formate din flavonoide polimerizate. Cea mai cunoscută proprietate ale taninurilor este reprezentată de capacitatea lor de a precipita proteinele din soluțiile apoase. Sunt cunoscute două categorii de taninuri: taninuri hidrolizate și taninuri condensate [10]. Taninurile condensate mai sunt cunoscute și sub denumirea procianidine. Acestea sunt di-, tri-, oligo- sau polimeri ai catehinelor. Cele mai cunoscute catehine sunt: galocatehina (GC), epicatehina (EC), epigalocatehina (EGC), galat-epicatehina (ECG), galat-epigalocatehina (EGCG). EC, ECG, EGC și EGCG sunt principalii patru flavanali care se găsesc în planta verde de ceai (Figura 3) [10].

În plus, planta de ceai mai conține și acid galic, galocatehina (GC). Conținutul de catechine din ceaiul Oolong este redus cu aproximativ 85 % și transformate în digalat-3-3’ teaflavin și tearubigin [10].

Figura 3. Structurile chimice ale principalilor flavani care se găsesc în planta verde de ceai [10]

1. epicatehina, 2. epigalocatehina, 3. gala-epicatehina, 4. galat-epigalocatehina

Cafeina, metilxantina și compușii înrudiți din ceaiul [NUME_REDACTAT] a fost evaluat pentru conținutul său de cafeină (Figura 4). Aceasta reprezintă un important element constitutiv al ceaiului deoarece redă starea de spirit. O ceașcă de ceai Oolong conține 12-55 mg cafeină [6].

Figura 4. Structurile chimice ale unor compuși bioactivi din ceaiul Oolong [6]

1. cafeina, 2. teobromina

Conținutul de cafeină pentru o ceașcă de ceai variază de la 20 la 70 mg/170 mL infuzie, pregătită cu 2 – 2,5 g de frunze de ceai. Cafeaua preparată conține, de obicei, de la 40 la 155 mg cafeina/170 mL de băutură. Un studiu sugerează că o doză de cafeină din ceai are un efect fiziologic diferit față de o doză de cafeină pură, aceasta datorită aminoacidului teanină, care se găsește doar în ceai. Conținutul efectiv de cafeină depinde de mulți factori, în special de metoda de preparare [6].

Teobromina este prezentă în ceai în cantități mult mai mici decât cafeina. Teobromina s-a format în urma biosintezei cafeinei [6].

ARN-ul și ADN-ul din frunzele de ceai sunt metabolizate în mod natural în timpul veștejirii și fermentării de către nucleozidaze. Aceste reacții catabolice produc purine, care au fost detectate în cantitate foarte mică în ceai [6].

Proteinele și aminoacizii din ceaiul [NUME_REDACTAT] timp ce cafeina este cea mai cunoscută componentă azotoasă a ceaiului, proteinele/ peptidele din ceai și aminoacizii contribuie semnificativ la compoziția atât a frunzelor de ceai, cât și a extractului din ceai. În plus, față de aminoacizii comuni, există un aminoacid unic cunoscut numai pentru prezența sa în ceai. Acest aminoacid, teanina (N-etil-L-glutamina), este considerat a fi aminoacidul care se găsește în cantitatea cea mai ridicată în ceai cu circa 3% kg/kg de extract solid. Ceaiul conține, de asemenea, o cantitate semnificativă de material peptidic (proteine), aproximativ 6% kg/kg de extract solid. Conținutul de aminoacizi liberi din ceai crește în timpul veștejirii frunzelor proaspete de ceai, dar scade pe timpul fermentării ceaiului [6].

Glucidele, pectinele și fibrele din ceaiul Oolong

S-a demonstrat că frunzele de ceai nu conțin urme de zahăr pe lângă substanțele pectice, polizaharide sau fibre. O parte semnificativă a fracțiunii de carbohidrați din extractul de ceai conțin 2-O-(β-L-Arabinopiranozi l)-mio-inozitol [6].

Acizii organici din ceaiul [NUME_REDACTAT] este o sursă de acid oxalic și acid malic, de acid citric, izocitric și succinic. Mai conține, de asemenea, acizii shichimic și chinic, importanți în biosinteza polifenolilor [6].

Lipidele, clorofilele, carotenoidele și compușii înrudiți din ceaiul [NUME_REDACTAT] pigmenți care se găsesc în frunzele proaspete de ceai sunt clorofilele și carotenoidele. Clorofilele sunt oxidate pe parcursul fabricării ceaiului Oolong la feofitină și pheophorbide care redau culoarea frunzei fermentate [6].

O metodă HPLC eficientă a fost dezvoltată pentru analiza acestor pigmenți. Ceaiul cultivat la umbră conține o cantitate mică de catehine (rezultând o băutură mai puțin astringentă) și nivele crescute de carotenoide și clorofile (care pot ajuta la producerea aromei). Carotenoidele joacă un rol semnificativ în formarea de aromei caracteristice ceaiului Oolong [6].

Lipidele, terpenoidele și saponinele constituie o cantitate mare din frunza proaspătă de ceai, însă din cauza solubilității slabe în apă, sunt, în general, considerate a fi o cantitate minoră de apă-extract solid. Cantitatea de lipide este de aproximativ 3-4% kg/kg în frunze [6].

Concentrația carotenoidelor din ceaiul procesat depinde de soi, sezonul de producție și procedura de procesare. Acești factori diferă între diferite tipuri de ceai, ducând la diferențe în cantitățile carotenoidelor din ceaiurile finale. În general, ceaiul Oolong are cel mai înalt nivel de carotenoide (Tabel 1) [11].

Cu toate acestea, Dahogapo, un sortiment de ceai Oolong produs în munții Wiyu în nordul provinciei Fujian din China, are un nivel scăzut de carotenoide. Acest lucru se poate datora procedurii speciale de uscare, în care ceaiul este copt pentru mai multe ore folosind un foc cu cărbune. Acest lucru demonstrează faptul că etapele procesării, în special uscarea, are un impact ridicat asupra nivelului carotenoidelor [11].

Tabel 1. Concentrația carotenoidelor în diferite tipuri de ceai Oolong (± AB, n=3; µg.g-1, DW)[11]

AB- abaterea standard; DW- greutatea în stare uscată

Vitaminele si mineralele din ceaiul Oolong

S-a demonstrat că planta de ceai este bogată în potasiu și conține cantități semnificative de calciu și de magneziu, precum și cantități mici de mangan, fier, fosfor, cupru, nichel, sodiu, bor și molibden. Zincul și sulful sunt esențiale pentru maturarea sănătoasă a plantei de ceai. Planta de ceai este cunoscută pentru acumularea aluminiului care a fost găsit în combinații cu catehinele și fluorurile [6].

Compușii de aromă din ceaiul [NUME_REDACTAT] joacă un rol important în dezvoltarea aromei în cazul ceaiului Oolong. Multe dintre componentele de aromă de ceai pot fi găsite ca derivați ai glicozidelor care sunt eliberați în timpul procesului de fermentare, datorită glicozidazelor. Enzimele din ceaiul proaspăt permit eliberarea de constituenți de aromă suplimentară în frunze și extract, redând aroma proaspătă ceaiului stătut. β-Glucozidaza este enzima responsabilă pentru formarea aromei ceaiului [6].

Figura 5 ilustrează unul dintre constituenții unici de aromă, teaspirona, care se obține prin oxidarea β-carotenului [6].

Figura 5. Compuși de aromă din ceaiul Oolong[6]

1. teaspironă, 2. β-caroten

În prezent, mai mult de 600 de compuși volatili au fost identificați pe parcursul procesului de obținere a ceaiului și aceștia pot fi împărțiți în 11 clase. Aromele sunt generate pe 4 căi: calea carotenoidelor, calea lipidelor și glicozidelor ca precursori și calea reacției Maillard [12].

1. Carotenoidele – precursori de aromă

Includ: β-carotenul, luteina, zeaxantina, neoxantina și alți compuși au fost identificați ca precursori pentru mai multe arome a ceaiului. [NUME_REDACTAT] 6 se găsesc cei mai cunoscuți compuși de aromă derivați din carotenoide: β-ionona (1 – aromă lemnoasă), β-damascenona (2 – aromă florală, de măr copt), precum și derivații oxigenați ai teaspironei (3,4 – aromă fructată) [12].

Figura 6. Carotenoide- compuși de aromă derivați [12]

1. β-ionona, 2. β- damascenona, 3,4. derivați oxigenați ai teaspironei

Se cunosc două mecanisme principale de degradare a carotenoidelor. Unul este degradarea enzimatică oxidativă și celălalt este oxidarea non-enzimatică. Calea enzimatică este catalizată de dioxogenazele pe parcursul fermentației (Figura 7). În primul rând, carotenoidele sunt scindate de către dioxigenaze, formând produși oxigenați primari. Ulterior, transfomarea enzimatică a produșilor oxigenați dă naștere la precursorii de aromă, urmată de hidroliza acidă pentru eliberarea compușilor de aromă volatili. Ordinea oxidării enzimatice a carotenoidelor este β-caroten > zeaxantină > luteină [12].

Figura 7. Degradarea enzimatică a carotenoidelor [12]

Figura 8. Mecanismul de formare a β-damascenonei[12]

1.neoxantina, 2. grasshopper cetona, 3. allenic triol, 4. β-damascenona

β-damascenona și β-ionona sunt 2 compuși de aromă reprezentativi formați în urma degradării carotenoidelor. β-damascenona are o aromă de măr și provine din oxidarea enzimatică a neoxantinei (Figura 8). β-ionona provine din oxidarea primară a β-carotenului (Figura 9) [12].

Figura 9. Oxidarea primară a β- carotenului [12]

1. β-caroten, 2. C14-dialdehida, 3. β-ionona

Degradarea non-enzimatică a carotenoidelor include foto-oxidarea (veștejirea la soare și uscarea la soare), auto-oxidarea și degradarea termică. Ca și exemplu, în urma foto-oxidării β-carotenului sub lumina UV rezultă 5,6-epoxi- β-ionona; 3,3-dimetil-octandiona; 2,6,6-trimetil-2-hidroxiciclohexan și β-ionona [12].

2. Lipidele – precursori de aromă

Acizii grași nesaturați, ca acidul α- linoleic, acidul linoleic, acidul oleic și acidul palmitoleic, sunt precursorii pentru 6-10 compuși de aromă, ca (E)-2-hexanal (aromă de frunze), (E)-2-hexanol și (Z)-3-hexanol, care contribuie la prospețimea și aspectul de verzui al ceaiului infuzat. Formarea acestor compuși volatili din oxidarea lipidelor din ceai este, de obicei, asociată cu 2 căi principale: prima cale este o reacție de oxidare inițiată de radicalii liberi, ca auto-oxidarea, foto-oxidarea și oxidarea termică iar a doua cale este numită oxidarea lipidelor în prezența lipoxigenazei [12].

3. Glicozidele – precursori de aromă

Linalolul, geraniolul, alcoolul benzilic și 2-feniletanolul sunt compușii volatili eliberați din glicozidele corespunzătoare. Geraniolul și linalolul sunt eliberați de geraniol-sintetaza și linalol-sintetaza, respectiv, din precursorul geranil-pirofosfatul (Figura 10) [12].

Figura 10. Formarea geraniolului și a linalolului [12]

1. geraniol, 2. Geranil-PP, 3. Linaloil-PP, 4. linalol

4. Produșii de reacție Maillard – precursori de aromă

Cantități mari de compuși heterociclici cum ar fi: furan, pirol, tiofen și derivații lor au fost generați de către această reacție pe parcursul obținerii ceaiului și o parte din aceștia sunt rezumați în Figura 11.

Figura 11. Compușii heterociclici din infuzia de ceai [12]

1. furan (aromă picantă, de fum, de scorțișoară), 2. pirol (aromă dulce ca eterul, ușor de fum),

3. tiofen (aromă slab sulfuroasă), 4. oxazol (aromă dulce într-o soluție diluată),

5. tiazol (aromă de fum, precum cafeaua), 6. imidazol (fără miros)

Printre cei mai cunoscuți produși ai reacției Maillard se numără produșii de degradare Strecker, compuși sulfurici și derivații pirolici.

Produșii de degradare [NUME_REDACTAT] din frunzele de ceai reacționează cu compușii carbonilici prin degradarea Strecker pe parcursul fermentării formând aldehide de aromă distincte, numite aldehide Strecker. Doar aminoacizii care se găsesc în Tabelul 2 au aldehide Strecker. Furfuralul și alcoolul 5- metilfurfulil (5-HMF) sunt produși de reacția Maillard între hexoză/pentoză și theanină [12].

Tabelul 2. [NUME_REDACTAT] ale aminoacizilor principali [12]

Compușii sulfurici

Metionina joacă un rol important în formarea compușilor care conțin sulf. [NUME_REDACTAT] este metionalul, de obicei, considerat a fi principalul precursor al metantiolului [12].

Derivații pirolici

Aceștia sunt responsabilii primari pentru aromele cu gust de prăjit, cu gust de nucă, cu gust de popcorn în infuzia de ceai. Pirazinele sunt constituienți importanți în ceaiul Oolong. (Figura 12). Factorii care afectează producerea pirazinelor sunt: timpul de depozitare, pH-ul, temperatura și enzimele [12].

2-acetil-2-tiazolina (AT) are o aromă intensă de prăjit. 2-(1-hidroxietil)-4,5-dihidrotiazol (HDT) a fost identificat ca o cheie intermediară în formarea AT, care este reacția dintre cistamina și 2-oxopropanal. Primul pas este formarea aminoacetalului. Izomerizarea aminoacetalului într-un intermediar activând atacul nucleofilic a grupării tiol cu formarea tioacetalului. Eliminarea apei va duce la formarea intermediarului HDT. Formarea sa tautomerică, în continuare, reacționează cu excesul de 2-oxopropanal formând AT [12].

Figura 12. Structurile bazice ale pirazinelor [12]

Biochimia ceaiului

Formarea cafeinei

Cafeina este, cel mai probabil, sintetizată din adenin nucleotide, forma purinică dominantă liberă. Adenozina este un produs major al metabolismului ARN-ului la ceai. Adenozina este transformată în adenină. Figura 13 ilustrează mecanismul de formare a cafeinei în planta de ceai [6].

Figura 13. Biosinteza cafeinei [6]

1. adenozina, 2. adenina, 3. hipoxantina, 4. xantina, 5. xantozina,

6. 7-metilxantozina, 7. 7-metilxantina, 8. teobromina, 9. cafeina

Formarea teaninei

Teanina (n-etil glutamina) se formează de la teanin-sintetază la etilamină, obținută din alanină și acid glutamic. Formarea sa este un proces ușor dependent ce necesită prezența ATP ca și cofactor. Sinteza teaninei și acumularea este inhibată de producția de glutamine [6].

I. 1. 3. Condiții de calitate, depozitare și transport

Condițiile de calitate ale ceaiului [NUME_REDACTAT] Oolong nu trebuie să fie amar. Acesta trebuie să aibă o aromă bogată, chiar și după mai multe infuzii. După infuzie, frunzele trebuie să aibă un aspect robust, să fie întregi, trebuie să fie moi, pliabile și să arate proaspete. Produsele trebuie să fie ambalate astfel încât să permită păstrarea calității la depozitare, transportare și comercializare. În calitate de ambalaj pot fi folosite numai materiale autorizate de organul administrației publice centrale în domeniul ocrotirii sănătății. Ceaiul va fi ambalat în pungi de 50 g.

Depozitarea ceaiului [NUME_REDACTAT] ceaiului se efectuează în încăperi curate, uscate, bine ventilate, fără paraziți și fără mirosuri străine, la o temperatură de circa 18°C și o umiditate relativă a aerului de 75% și bine protejate de precipitațiile atmosferice. Lăzile în care se ambalează produsele trebuie să fie stivuite, avînd spații de trecere de circa 70 cm, în vederea asigurării unei bune ventilații, pe toată durata depozitării. Nu se admite ca produsele să fie depozitate în apropierea produselor care emană mirosuri străine, cum ar fi: pește, săpun, condimente etc.

Transportarea ceaiului [NUME_REDACTAT] se va livra în pachete ambalate în folie specială de 50 g, prezentate estetic și în cutii de carton. Ambalajul trebuie să prevină contaminarea prin evitarea contactului produselor cu praful, coaja înlăturată și/sau ambalajele murdare. Transportarea ceaiului trebuie efectuată numai cu mijloace de transport autorizate sanitar, în conformitate cu regulile de transportare și normele stabilite de organul administrației publice centrale în domeniul ocrotirii sănătății.

I. 2. VARIANTE TEHNOLOGICE DE OBȚINERE A CEAIULUI OOLONG

Fabricarea ceaiului Oolong este un proces biologic complex, unde calitatea finală depinde de mulți factori, inclusiv de compoziția chimică a frunzei verzi, de măsura în care lăstarii de ceai sunt deshidratați (veștejirea) și defalcați prin mijloace mecanice (CTC zdrobire/rulare), de acțiunea enzimatică (fermentarea) din timpul prelucrării, de uscare și de sortarea. La fabricarea ceaiului Oolong, sunt utilizate tehnici diferite precum „metoda ortodoxă” și metoda CTC. În primul caz, frunzele de ceai ofilite sunt rulate, în timp ce în cazul metodei CTC este adoptată tehnica de strivire, rupere și rulare. În afară de această diferență de bază, veștejirea, fermentarea, uscarea și sortarea sunt comune pentru ambele cazuri. Ambele metode sunt folosite pentru obținerea ceaiului Oolong atât pentru consumul local, cât și pentru export [13].

Metoda ortodoxă folosește doar partea superioară a plantei [NUME_REDACTAT] spre deosebire de metoda CTC care folosește întreaga plantă [14].

În ceea ce privește ofilirea frunzelor de ceai față de metoda ortodoxă (unde ofilirea se realizează pe cale naturală), la metoda CTC ofilirea este atât naturală cât și artificială. În cazul ofilirii naturale, aerul exterior poate fi utilizat, dacă umiditatea și temperatura sunt adecvate. În general, în sudul Indiei, din ianuarie până în aprilie umiditatea aerului scade considerabil această perioadă fiind considerată adecvată pentru veștejirea ceaiului [13].

La ofilirea artificială, aerul cald din camera de încălzire este amestecat cu aer din exterior și utilizat pentru ofilire. Ventilatoarele sunt aranjate în așa fel încât ele pot trage aer cald de la uscător și aer rece din atmosferă. Temperatura aerului nu trebuie să depățească 35°C deoarece temperaturile ridicate reduc activitatea enzimatică în frunze. Gradul de veștejire este raportul dintre cantitatea ceaiului preparat și cantitatea de frunze inițiale și este exprimat în procente [13].

În cadrul fermentării se pot utiliza următoarele utilaje: cărucior tip vagon de fermentare, tambur pentru fermentare și mașină continuă pentru fermentare (CFM). La metoda CTC, în mod normal, nu se folosește nici un utilaj în cadrul acestei operații, fermentarea având loc în încăperi cu o umiditate adecvată acestui proces, pe când la metoda ortodoxă, pentru această etapă se folosește un utilaj.

Avantajul metodei ortodoxe este acela că permite obținerea unui ceai de calitate mai bună, din care se pot prepara multiple infuzii, pe când cel procesat prin metoda CTC este recomandat pentru o singură infuzie. Pe de altă parte, ceaiul obținut prin metoda CTC fierbe mult mai rapid decât ceaiul “ortodox” și are un gust mai puternic însă ceaiul obținut prin metoda ortodoxă are un gust mai delicat [14].

CAPITOLUL II.

ELEMENTE DE INGINERIE TEHNOLOGICĂ

II. 1. OBȚINEREA CEAIULUI OOLONG PRIN METODA ORTODOXĂ

II. 2. CAMELLIA SINENSIS – MATERIA PRIMĂ PENTRU OBȚINEREA CEAIULUI OOLONG

Planta de ceai din care se prelucrează băutura de ceai face parte din genul Camellia.

Figura 14. Planta de ceai [NUME_REDACTAT] Figura 15. Producția de ceai din lume (tone) 2009 [15]

Taxonomia genului Camellia a fost complicată datorită hibridizării libere între specii, care a condus la formarea multor specii hibride [15].

Ceaiul a fost, inițial, clasificat ca Thea sinensis de Linnaeus. După descoperirea importanței economice au fost identificate 2 categorii taxonomice distincte și clasificate de Masters ca Thea sinensis (plante cu frunze mici care se găsesc în China) și Thea assamica (plante cu frunze mari care se găsesc în regiunea Assam) [15].

Trei soiuri de ceai distincte au fost identificate pe baza frunzei de ceai: varietățile chineze Camellia sinensis var. sinensis (L.), variatățile assamice Camellia sinensis var. assamica și forma sudică cunoscută, de asemenea, sub denumirea de specia Cambod, Camellia assamica ssp. Lasiocalyx. Aceste trei soiuri se diferențiază după frunziș, flori și modul de creștere și după afinitățile biochimice [15].

Sortimentul de ceai folosit pentru obținerea ceaiului Oolong este Camellia sinensis var. sinensis. Planta de ceai are frunze groase, de un verde închis la culoare și flori de un alb delicat. Cele mai fine ceaiuri sunt obținute din mugurele și primele două frunze ale vârfului ramurii.

Caracteristici morfologice

Deși planta de ceai poate să crească pentru a deveni un arbust sau chiar un copac, plantele cultivate sunt menținute ca un mic tufiș într-o fază vegetativă continuă de creștere. Din cauza acestei practici, a devenit esențială utilizarea caracteristicilor vegetative pentru a descrie și diferenția categoriile taxonomice ale ceaiului [15].

Institutul internațional de resurse al plantelor modificate genetic ([NUME_REDACTAT] [NUME_REDACTAT] [NUME_REDACTAT] – IPGRI) a publicat o listă descriptivă standardizată a ceaiului. Această listă oferă un format internațional pentru caracterizarea cu un limbaj universal inteligibil despre date legate de sursele genetice ale ceaiului. În mod tradițional, morfologia frunzei și a florii și modul de creștere au fost cele mai importante criterii utilizate pentru atribuirea categoriilor taxonomice în cadrul genului Camellia [15].

Caracteristici chimice și biochimice

S-a demonstrat că planta de ceai conține compuși caracteristici, cum ar fi: cafeină, catechine și teanină. Aceasta conține catehinele: galat epicatechina (ECG) și galat epigalocatechina (EGCG), teanina. Conținutul total de taninuri și cafeina au fost, de asemenea, utilizate pentru a depista ceaiurile clonate [15].

Compușii chimici majoritari prezenți în frunza de ceai sunt: carbohidrații, proteinele, aminoacizii, polifenolii, minerale și fibre, pe lângă întreg complexul de enzime și compușii asociați cu aroma [15].

II. 3. PROCESE TEHNOLOGICE COMPONENTE

II. 3. 1. Descrierea schemei tehnologice

Metoda de obținere a ceaiului Oolong adoptată este metoda ortodoxă deoarece se obține un ceai de o calitate mai bună. Obținerea ceaiului se face și manual și cu ajutorul unor utilaje. În general, există 6 etape în obținerea acestui ceai.

1. Recepția calitativă și cantitativă

Recepția este operația de verificare calitativă și cantitativă a materiei primite, prin care se determină un echilibru între calitatea furnizată și calitatea cerută. În cadrul recepției cantitative are loc cântarirea frunzelor de ceai primite pentru a se vedea dacă s-au respectat cerințele. În cadrul recepției calitative are loc un control general a acestora.

2. Veștejirea frunzelor de ceai

După recepția calitativă și cantitativă, frunzele proaspete de ceai sunt transferate imediat pe recipiente speciale pentru a se veșteji. Cele mai multe sunt ținute atât în interior, cât și în aer liber pentru a echilibra efectele de încălzire și răcire. Nivelul de umiditate determină cât de repede polifenolii din ceai se oxidează. Frunzele pot alterna între interior și exterior însă prea mult soare poate duce la o supraîncălzire. Când umiditatea frunzelor scade, acestea se înmoaie și își pierd elasticitatea naturală și luciul. Inițial frunzele sunt ușor răspândite pe recepiente pentru a împiedica acumularea de prea multă căldură în interiorul funzelor. Apoi frunzele sunt raspândite într-un strat mai gros. Prin agitare, frunzele se distribuie uniform și se accelerează oxidarea [13].

Procesul de veștejire se împarte în veștejire fizică și veștejire chimică.

Veștejirea fizică reduce parțial conținutul de umiditate. În timpul acestei etape, seva din plantă devine mai concentrată și permeabilitatea membranei celulare crește. Frunzele turgescente devin moi, ceea ce facilitează rularea [13].

Veștejirea chimică mărește numărul aminoacizilor pentru formarea aromei, a acizilor organici pentru savoare. Aceasta este necesară pentru a activa enzima polifenol-oxidaza, care joacă un rol important în dezvoltarea calității constituenților din ceai [13].

Modificările biochimice care apar pe parcursul veștejirii

În timpul veștejirii, aproximativ 15% din clorofile sunt degradate (reduse) până la clorofiline. Nivelul de catehine descrește odată cu creșterea timpului acesteia prin activitatea îmbunătățită a enzimei polifenol-oxidaza. Influența veștejirii asupra nivelului aminoacizilor variază în funcție de durata, umiditatea și temperatura mediului ambiant. Creșterea conținutului de aminoacizi în timpul ofilirii se poate datora degradării proteinelor de enzima peptidază. Metabolismul lipidelor este important pentru formarea compușilor de aromă. În timpul veștejirii, degradarea lipidelor apare și la nivelul acizilor grași nesaturați. Calitatea optimă a ceaiului se obține după o veștejire de 16 de ore [13].

Factorii care influențează veștejirea

În general, pentru fabricarea ceaiului prin metoda ortodoxă, veștejirea este esențială pentru îndepărtarea a 15% din umiditate, aceasta fiind la început în procent de 70%. Rata de eliminare a umidității și durata de vestejire depind de tipul de frunze, capacitatea de uscare a aerului (umiditatea relativă) și umiditatea inițială a frunzelor [13].

3. [NUME_REDACTAT] frunzele au fost corect ofilite devin moi, fără consistență, fiind adecvate pentru rulare. Aceasta se face pentru zdrobirea frunzelor în bucăți mici și pentru a se amesteca polifenolul cu polifenol-oxidaza cu scopul de a activa reacțiile biochimice ce au loc în prezența oxigenului. Înaintea rulării polifenol oxidaza este situată în citoplasmă și polifenolii sunt prezenți în vacuole, astfel ei sunt separați. Rularea are ca obiectiv asigurarea unei bune omogenizări a constituenților din celule. Ea trebuie să conducă la obținerea unor frunze cu aspect plăcut și cu o dimensiune convenabilă. Cu ajutorul sistemului de role tradiționale se rolează aproximativ 1400 kg. O rulare completă durează 50 minute [16].

4. Fermentarea (oxidarea)

Perioada fermentației este, în general, scurtă, fiind de o oră [17].

În timpul fermentării cele 6 catehine care se găsesc în frunzele de ceai: catehina (C), epicatehina (EC), galat epicatehina (ECG), galocatehina (GC), epigalocatehina (EGC) și galat epigalocatehina (EGCG) sunt oxidate de către polifenol-oxidaza, pentru început formând compuși intermediari numiți ortochinone, care sunt foarte active, și apoi se combină în perechi formând teaflavinele (TF). Catehinele reacționează în perechi formând 6 teaflavine: EGC + EC – Teaflavina; EGCG + EC –Monogalat 3- teaflavina; EGCG + ECG – Digalat 3’3’- teaflavina; EGC + ECG – Monogalat 3’- teaflavina; GC + EC – Izoteaflavina; GC + C – Neoteaflavina.

Deoarece procesul de oxidare începe de îndată ce catehinele și enzimele vin în contact cu celulele macerate, este esențial ca vibrațiile primite de frunzele laminate pe parcursul rulării ortodoxe să fie adecvate pentru a pemite aerului să se amestece cu frunzele laminate. În continuare, diferitele calități ale ceaiului sunt formate în funcție de cât au fost oxidate catehinele în teaflavine individuale. Aroma se dezvoltă mult mai repede decât alte calități a ceaiului și dispare mai încet dacă oxidarea este prelungită nejustificat [18].

Reacțiile biochimice din timpul fermentării

Teaflavinele sunt substanțe portocalii/roșii care contribuie în mod semnificativ la astringența și luminozitatea băuturii de ceai. Tearubiginele sunt de culoare roșu-brun și contribuie la culoare, tărie și la aroma băuturii de ceai. În timp ce conținutul de teaflavine din ceai crește în timpul fermentării și începe să scadă după atingerea unui vârf, conținutul de tearubigine crește continuu în întreaga fermentare. Oprirea fermentării este dictată de schimbarea de culoare și aroma placută care se dezvoltă. Un echilibru corespunzător între tearubigine și teaflavine este esențial pentru a satisface criteriile consumatorului privind calitatea ceaiului. Oprirea fermentației are loc atunci când marginile frunzelor încep să se înroșească [13].

5. [NUME_REDACTAT] se face cu ajutorul unui uscător cu fluidizare cu cameră orizontală. Agentul de uscare este încălzit și, uneori, uscat înainte de a fi introdus în camera de lucru a uscătorului, unde se află materialul, și este vehiculat prin uscător cu ajutorul ventilatorului.

Mecanismul de uscare

Orice particulă solidă conține două tipuri de umiditate, umiditate superficială și umiditate absolută. Umiditatea superficială se evaporă ușor, dar umiditate absolută are nevoie de mai mult timp pentru a se evapora. Când o particulă este foarte umedă, rata de evaporare este rapidă, dar după un timp aceasta încetinește. Rata de evaporare nu este aceeași pe toată perioada de uscare. Evaporarea apei din frunzele de ceai are loc în două etape: la viteză constantă și la viteză descrescătoare. Durata uscării este de 2 ore [13].

Transformările biochimice din timpul uscării

Temperaturile înalte din timpul uscării cauzează pierderea de compuși volatili, continuarea câtorva reacții de la stadiul de fermentare și formarea de compuși (β-ionone și teaspirone) care joacă un rol important în formarea de compușilor de aroma [13].

Factorii care influențează uscarea

Cei mai importanți factori care influențează procesul de uscare sunt: temperatura maximă admisă în timpul uscării, durata uscării, modul de operare: continuu sau discontinuu și evacuarea aerului rezidual (după uscare) [13].

6. Sortarea și ambalarea

Frunzele care ies din uscător sunt transportate pană la mașina de sortare cu ajutorul unui transportor cu bandă. Frunzele de ceai sunt sortate pentru a elimina frunzele alterate sau mucegăite și altele care nu se încadrează în criteriile standard și apoi trimise pentru ambalare [20]. Ceaiurile sunt ambalate în pungi de 50 grame cu ajutorul mașinii de dozat în pungi.

II. 3. 1. Calculul de bilanț de materiale

În cadrul secției de fabricare a ceaiului Oolong se prelucrează 5000 kg/șarjă frunze de ceai Camellia sinensis.

Pentru realizarea bilanțului de materiale s-au utilizat notațiile prezentate mai jos:

Ccat inf ceai categoria inferioară, kg/șarjă;

CCI ceai categoria I, kg/șarjă;

CCIA ceai ambalat categoria I, kg/șarjă;

CCII ceai categoria a II-a, kg/șarjă;

CCIIA ceai ambalat categoria a II-a, kg/șarjă;

CCIII ceai categoria a III-a, kg/șarjă;

CCIIIA ceai ambalat categoria a III-a, kg/șarjă;

CCIV ceai categoria a IV-a, kg/șarjă;

CCIVA ceai ambalat categoria a IV-a, kg/șarjă;

CSFC consum specific frunze de ceai, kg/kg;

CSL consum specific aer cald, kg/kg;

FC frunze de ceai, kg/șarjă;

FF frunze fermentate, kg/șarjă;

FR frunze recepționate, kg/șarjă;

FRu frunze rulate, kg/șarjă;

FU frunze uscate, kg/șarjă;

FV frunze vestejite, kg/șarjă;

GM debit masic, kg/șarjă;

L necesarul de aer, kg/șarjă;

LU aerul uzat, kg/șarjă;

P1 pierderi, kg/șarjă;

W1 umiditate 1, kg/șarjă;

W2 umiditate 2, kg/șarjă;

η randament, %.

Recepția calitativă și cantitativă a frunzelor de ceai

Ecuația de bilanț de materiale: (1)

Tabelul 3. Recepția calitativă și cantitativă a frunzelor de ceai

1 Procesul de recepție calitativă și cantitativă se realizează la începutul primăverii, verii și toamnei, durează aproximativ 60 de minute și prezintă pierderi neglijabile.

Veștejirea frunzelor de ceai

Ecuația de bilanț de materiale: (2)

Tabelul 4. Veștejirea frunzelor de ceai

1 Procesul de veștejire durează 16 ore. În cadrul acestuia conținutul de umiditate din frunzele de ceai se reduce cu 15%. Se consideră că umiditatea inițială a frunzelor este de 70%.

2 Veștejirea se realizează fără pierderi considerabile.

Rularea frunzelor de ceai

Ecuația de bilanț de materiale: (3)

Tabelul 5. Rularea frunzelor de ceai

1 O rulare completă durează 35 minute, iar capacitatea utilajului este de 1400 kg de frunze.

2 Pierderile sunt reprezentate de frunzele care rămân în utilaj.

Fermentarea frunzelor de ceai

Ecuația de bilanț de materiale: (4)

Tabelul 6. Fermentarea frunzelor de ceai

1 Procesul de fermentare durează 56 de minute, iar mașina de fermentare are o capacitate de 1400 kg. Acest proces prezintă pierderi neglijabile.

Uscarea frunzelor de ceai

Ecuația de bilanț de materiale: (5)

Tabelul 7. Uscarea frunzelor de ceai

1 Procesul de uscare are loc într-un uscător în strat fluidizat. Capacitatea acestuia este de 3500 kg. Durata acestui proces este de 2 ore.

2 În timpul uscării, se reduce conținutul de umiditate din frunzele de ceai de la 55% la 10%.

Sortarea ceaiului

Ecuația de bilanț: (6)

Tabelul 8. Sortarea ceaiului

6 Procesul de sortare se face pe 5 clase. Ceaiul de categoria I reprezintă 10%, categoria a II-a 10%, categoria a III-a 20%, categoria a IV-a 40%, iar categoria inferioară reprezintă 20%.

Ambalarea ceaiului

Ecuația de bilanț de materiale: (7)

Tabelul 9. Ambalarea ceaiului

1 Ambalarea se face în pungi de hârtie. O pungă de hârtie conține 100 grame de produs. Mașina de dozat în pungi ambalazează 60 pungi/minut. Ambalarea se va face tot pe categorii.

Bilanțul global de materiale

Tabelul 10. Bilanțul global de materiale

[NUME_REDACTAT] specific de frunze de ceai

Consum specific de aer cald

II. 3. 3. Calculul de bilanț termic

În cadrul secției de fabricare a ceaiului Oolong se prelucrează o cantitate de 5000 kg din care se obțin 1313,3330 kg ceai.

În procesul de uscare ceaiul intră având temperatura camerei. Nivelul de umiditate din ceai scade de la 55% până la 15%.

Pentru întocmirea bilanțului termic s-au utilizat notațiile prezentate mai jos:

cp1 capacitatea termică masică a ceaiului la intrarea în uscător, J/(kg.K) [19]

cp2 capacitatea termică masică a apei, J/(kg.K)

cp3 capacitatea termică masică a ceaiului la ieșirea din uscător, J/(kg.K)

i0 entalpia inițială a aerului, J/kg

i2 entalpia finală a aerului, J/kg

L necesarul de aer pentru uscare, kg/șarjă

m W2 umiditatea îndepărtată din frunzele de ceai prin uscare, kg/șarjă

mFu cantitatea de frunze uscate, kg/șarjă

Q1 cantitatea de căldură intrată în uscător cu materialul umed, J

Q2 cantitatea de căldură intrată în uscător cu aerul uscat, J

Q3 cantitatea de căldură ieșită din uscător cu materialul uscat, J

Q4 cantitatea de căldură ieștiă din uscător cu aerul umed, J

Qnec cantitatea de căldură necesară uscării, J

Tf temperatura finală a ceaiului, K

Ti temperatura inițială a ceaiului, K

Bilanț termic pentru uscarea ceaiului

Pentru determinarea debitului de aer uscat necesar se utilizează relația de mai jos:

(8)

Tabelul 11. Uscarea frunzelor de ceai

1Capacitățile termice masice ale ceaiului și a aerului la intrare și ieșire din procesul de uscare au fost determinate prin calcule preliminare de interpolare și extrapolare.

II. 4. UTILAJELE INSTALAȚIEI PENTRU REALIZAREA TEHNOLOGIEI

II. 4. 1. Alegerea, descrierea și regimul de funcționare a utilajelor

Utilaj pentru uscare

Pentru uscarea frunzelor de ceai se utilizează uscătorul prin fluidizare cu cameră orizontală.

Figura 17. Uscător prin fluidizare cu cameră orizontală

1.calorifer, 2. ventilator, 3. cameră de uscare, 4. grătar, 5. fund dublu,

6. bare directoare, 7. prag, 8. ax, 9. excentric, 10. bielă, 11. arcuri amortizoare, 12.

Uscătorul prin fluidizare folosit la uscarea frunzelor de ceai este un utilaj orizontal, prevăzut cu un grătar 4, limitat de un prag 7 peste care va traversa materialul uscat prin fluidizare. Sub acest grătar se află un fund dublu 5, care este legat de conducta de aer necesar procesului de fluidizare. Toată această cameră este instalată pe un sistem de bielă cu excentric și arcuri, asigurându-i-se în acest mod o mișcare oscilatorie. [20]

Materialul supus acestui proces este transportat în camera de fluidizare printr-un segment al utilajului numit pâlnie de alimentare, al cărei scop principal este reglarea debitului procesat de grătar pentru a evita supraaglomerarea. Oscilațiile imprimă materialului procesat o mișcare rectilinie pe suprafața grătarului. Fluidizarea stratului este asigurată de viteza propice a curentului de aer cald al cărui sursă este caloriferul. De asemenea, transferul de căldură și substanță grăbește uscarea materialului și crește viteza procesului de evaporare a umidității produsului. La finalul acestui proces, produsul rezultat va fi colectat în pâlnia de evacuare. În timpul procesului, din cauza celor două tipuri de mișcări, grație celor două tipuri de mișcări, ajunge la pragul 7 și-l depășește, căzând în pâlnia de evacuare.[20]

Evacuarea aerului din uscător se face printr-o conductă conectată la partea superioară a uscătorului.[20]

Alimentarea într-un mediu cu temperatură scăzută a aerului, eliminând astfel posibilitatea de formare a crustelor pe dipozitivul de alimentare reprezintă un avantaj.[20]

Utilaj pentru transportarea frunzelor de ceai de la uscător spre utilajul pentru sortare

Transportor cu bandă

Transportoarele cu bandă sunt folosite la transportul pe orizontală sau pe direcție înclinată față de orizontală cu un unghi de 5-25° a materialului rezultat în urma procesului de uscare [21].

În funcție de rezistența benzilor, dimensiunea maximă a transportoarelor cu bandă s-a modificat la 250-300 m. Unghiul de înclinare al benzii se calculează în funcție de dimensiunile materialului procesat, de unghiul de frecare cu banda al acestuia, de mărimea unghiului de taluz natural, de viteza de transport și de modul de alimentare al transportului [21].

Pentru a evita alunecarea materialului, provocată de șocuri în timpul transportului, unghiul de înclinare al benzii va fi cu 10-15° mai mic față de unghiul de frecare al materialului cu banda [21].

[NUME_REDACTAT] 18 este prezentată schema de principiu a unui transportor staționar cu bandă. Acesta este alcătuit din banda 3 ce se înfășoară peste toba de acționare 2 și toba de întindere 7. Banda este susținută de rolele superioare 4 și inferioare 14, montate în suporți pe construcția metalică 5 și 16. Alimentarea benzii se realizează prin pâlnia 6, în dreptul tobei de întindere. Colectarea produsului final de pe bandă se realizează în dreptul tobei de acționare, acesta ajungând în buncărul 1. Ea se mai poate realiza în orice punct pe lungimea transportorului cu ajutorul unui dispozitiv de descărcare mobil [21].

Aderența necesară între bandă și tobă, precum și funcționarea constantă a transportorului se asigură utilizând dispozitivul de întindere al benzii cu greutate. Toba 7 este montată pe căruciorul 8 deplasabil de-a lungul șinei 12. Căruciorul 8 are fixat cablul 9, care este trecut peste un grup de role 10. La capătul cablului este montată greutatea 11, sub acțiunea căreia se realizează întinderea benzii. Componentele de mai sus sunt montate pe un suport metalic de susținere, fixat de bacul de lucru prin șuruburi de ancorare [21].

Antrenarea tobei de acționare se realizează cu ajutorul unui bloc motor 15, cuplaj 17, reductor 18. Transmiterea constantă a mișcării de la tobă la bandă este rezultatul frecării dintre bandă și tobă [21].

În funcție de lățimea sa, banda se poate sprijini în partea încărcată, pe un singur rând de role, banda având forma plată. Unghiul de înclinare al axelor rolelor γ1=15°-30° [21].

Pe partea inferioară, neîncărcată, banda se sprijină pe un singur rând de role. Capacitatea de procesare a benzii transportoare depinde de unghiul de înfășurare al acesteia pe toba de acționare, acesta variind între 180-480°, numărul tobelor de acționare sau a rolelor de abatere fiind un factor esențial [21].

Figura 18. Transportor cu bandă [21]

1. carcasă de evacuare, 2. tobă de acționare, 3. Bandă, 4. role superioare, 5. suport role,

6. pâlnie alimentare, 7. tobă întindere, 8. cărucior, 9. cablu întindere, 10. rolă de ghidare,

11. contragreutate; 12. cadru sistem întindere; 13. suport cap întindere; 14. role inferioare;

15. motor electric, 16. construcția metalică; 17. cuplaj, 18. redactor, 19. material transportat

II. 4. 2. Dimensionarea tehnologică a utilajelor

II. 4. 2. 1. Dimensionarea tehnologică a uscătorului în strat fluidizat

Calcul al unui uscător în strat fluidizat:

Pentru calculul de dimensionare a uscătorului se cunosc următoarele date de calcul:

Productivitatea ceaiului (material uscat), kg/șarjă

Umiditatea ceaiului

Inițială – 55%

Finală – 10%

Diametrul mediu al particulelor de ceai

d = 0,0075 m

Temperatura ceaiului care intră la uscare

t

Căldura specifică a ceaiului

c

Densitatea ceaiului

Factorii care influențează alegerea construcției materialului

Raportul dintre dimensiunea maximă și minimă a particulelor:

Sita se alege cu diametrul ;

Înălțimea stratului fluidizat în aparat se consideră de 4 ori mai mare decât (înățimea zonei de acțiune a curentului).

Temperatura aerului intrat sub site

Temperatura aerului evacuat

Temperatura ceaiului descărcat

Calcul de dimensionare

Debitul de material umed

(9)

Debitul de umiditate evaporat

(10)

Consumul de căldură

(11)

Consumul specific de căldură

(12)

Consumul de aer pentru uscare

(13)

Consumul specific de aer

(14)

Viteza aerului

O relație valabilă atât în regim laminar, cât și turbulent care definește Recr, din care se poate calcula wcr este relația lui Todes:

, (15)

în care:

(16)

(17)

unde:

g- accelerația gravitațională, g= 9,81

d- diametrul particulei, d= 0,0075

vg- vâscozitatea cinematică a aerului, m2/s, vg= 21,6. 106

ρg- densitatea gazului, kg/m3, ρg= 0,9865 kg/m3

ρp- densitatea particulei, în kg/m3, ρp= 320 kg/m3

ɛcr- porozitatea la începutul fluidizării, pentru stratul fix,

ηg- vâscozitatea dinamică a aerului, Pa.s, ηg= 21,285 Pa.s

aceste valori au fost aflate din Anexa- Caracteristici ale aerului uscat

Principala caracteristică gazodinamică a masei de particule aflate într-un curent de gaz este viteza de plutire, wpl. Viteza de plutire se obține din relația:

(18)

(19)

Spațiu de separare (22)

Raportul între viteza critică și viteza de antrenare este:

(20)

Înălțimea totală a aparatului (deasupra sitei) va fi

(21)

Se verifică dacă din aparat vor fi antrenate particululele de sare cele mai mici (cu diametrul ~ 5 mm).

(23)

II. 4. 2. 2. Dimensionarea tehnologică a transportorului

Dimensionarea benzii

Pentru determinarea lățimii benzii se utilizează relația productivității pentru banda plată:

Πm – productivitatea transportorului, 1641,665 kg/șarjă

B – lățimea benzii;

v – viteza de transport; 2 m/s

ρ – densitatea materialului; 320 kg/m3

Ψ – coeficient de umplere; 0,305

(24)

Dimensiunea rezultată din calcule se standardizează conform datelor din Tabelul 12.

Tabel 12. Dimensiunile benzilor

De aici rezultă că

Se calculează grosimea benzii în funcție de numărul straturilor de țesătură Figura 19.

unde:

a – grosimea stratului de țesătură de bumbac inclusiv a cauciucului care servește la lipirea straturilor, mm

a = 1,25- 2,3 mm se adoptă a = 2 mm;

i – numărul de straturi de țesătură din bumbac;

i = 3 – 4 se adoptă i = 4;

δ1 – grosimea stratului de cauciuc de pe suprafața de lucru a benzii, mm

δ1= 2-6 mm se adoptă δ1= 4 mm;

δ2 – grosimea stratului de cauciuc de pe suprafața nelucrată a benzii, mm

δ2= 1-2 mm se adoptă δ2= 2 mm.

(25)

Dimensionarea tobelor

Pentru antrenarea benzilor cauciucate, cât și a celor din oțel se utilizează tobe de acționare ale căror forme și dimensiuni sunt standardizate în STAS 7541-86 și tobe de deviere ale căror forme și dimensiuni sunt standardizate în STAS 7540-86.

Tobele de acționare au rolul de a pune banda în mișcare ca urmare a frecării cu banda, iar cele de deviere au rolul de a mări unghiul de înfășurare al benzii pe tobă.

Tobele pentru antrenarea benzilor se execută fie din fontă mărcile Fc250; Fc150, turnate dintr-o singură bucată (Figura 20). Pereții tobei din fontă se execută cu grosimea de 10 mm pentru diametre mai mici de 750 mm; grosime de 12 mm pentru diametre cuprinse între 750 și 900 mm; grosimea de 15 mm pentru diametre peste 900 mm.

Diametrul tobelor pentru benzi cauciucate se stabilește pe baza relațiilor:

Pentru tobele de acționare:

mm

Pentru tobele de deviere:

mm

unde:

i – numărul de straturi al benzii

Se recomandă folosirea tobelor de diametre mari, pentru micșorarea uzurii benzii cauciucate.

Lățimea tobelor se stabilește în funcție de lățimea benzii și anume:

Dimensionarea rolelor

În scopul micșorării săgeții benzii, între toba de acționare și cea de întindere, banda se sprijină pe role. Mișcarea de rotație a rolelor în jurul axului lor se realizează datorită frecării lor cu banda.

Rolele se execută turnate, montându-se de obicei libere pe ax, prin intermediul rulmenților, mai rar pe lagăre de alunecare.

[NUME_REDACTAT] 22 se prezintă montajul unei role pentru susținerea benzii cauciucate.

Rolele de susținere se montează la o distanță de circa 1,5 m pe lungimea benzilor cu lățimi cuprinse între 300 și 800 mm.

[NUME_REDACTAT] 13 sunt prezentate dimensiunile rolelor în funcție de lățimea benzii.

Tabelul 13. Dimensiunile rolelor de susținere a benzii

II. 5. PROBLEME DE EXPLOATARE A INSTALAȚIEI

II. 5. 1. [NUME_REDACTAT] potabilă

Apa este utilizată pentru procesul de spălare și dezinfecție a utilajelor, pentru nevoile proprii ale personalului, pentru întreținerea căilor de acces, a zonelor verzi și apă de rezervă necesară combaterii incendiilor. Alimentarea cu apă se efectuează prin racordarea la rețeaua centrală de alimentare cu apă a localității.

Apa folosită trebuie să îndeplinească anumite condiții de calitate și să nu afecteze starea de sănatate a consumatorilor.

Aerul uscat

În compoziția chimică a aerului, se remarcă două categorii de elemente: unele care se află în mod constant și altele care se găsesc numai în mod accidental. Elementele constante ale aerului, oxigenul care este în proporție de 20,95%, dioxid de carbon 0,03% și azot 78,09%, se găsesc în proporții aproape fixe, pe când ozonul (1-2 mg la 100 m3), vaporii de apă, gazele rare (heliu, argon, neon, xenon etc.), amoniacul, monoxidul de carbon (1-15 mg la m3) se găsesc în proporții variabile.

La acestea se adaugă fumul și particulele fine de praf, care pot avea efecte iritative, traumatice ale mucoasei tractului respirator, putând oficia în același timp rolul de vehiculant al diverșilor germeni patogeni. Omul poate supraviețui în jur de câteva săptămâni fără hrană, câteva zile fără apă, însă numai câteva minute fără aer. Aerul poate fi esențial pentru viață. Cinci minute fără aer poate provoca leziuni ireversibile la nivelul celulelor nervoase, având consecințe grave asupra sănătații, care amenință viața. De ce aerul poate fi atât de important? Pentru că el conține oxigen. Când inspirăm aerul în plămâni, oxigenul este transferat în globulele roșii ale sângelui, care îl va trimite mai departe la toate celelalte celule ale organismului. La nivelul acestora, au loc reacții chimice vitale.

La obținerea ceaiului aerul are un rol important la fermentare, la veștejire și la uscare.

Energia electrică

Mai mult de 85% din energia electrică utilizată în industrie este folosită pentru alimentarea motoarelor electrice. Acestea transformă energia electrică în energie mecanică, acționând pompe, ventilatoare, transportoare, compresoare, etc. Motoarele sunt operate adesea multe ore pe zi, iar durata de viață a acestora este de câțiva ani. Astfel utilizarea unor motoare cu eficiență cât mai ridicată și asigurarea faptului că acestea sunt operate și întreținute corespunzător, sunt foarte importante în minimizarea consumului de energie electrică.

Iluminatul este un alt consumator semnificativ de energie electrică în industrie. Aici se pot face ușor schimbări pentru a reduce consumul: prin utilizarea nivelurilor corespunzătoare de iluminare pentru efectuarea activităților și prin instalarea unor sisteme de iluminare ce pot livra mai multă lumină utilă pe unitatea de energie consumată. Circuitele de refrigerare folosesc un lichid care este răcit prin îndepărtarea căldurii latente necesare pentru a se evapora. Apoi, de regulă, se trece la mărirea presiunii fluidului și la condensarea acestuia pentru a putea fi reutilizat.

Mărirea presiunii este în mod normal realizată cu ajutorul unui motor electric consumator de energie electrică. Ventilatoarele și suflantele furnizează aerul necesar pentru ventilație și pentru procesele industriale. Acestea extrag aerul din clădiri și introduc aer proaspăt de afară. Aparatele de aer condiționat, care folosesc gaze refrigerante, sunt folosite și pentru a controla temperatura și umiditatea din clădire.

II. 5. 2. Amplasarea și montajul utilajelor. Operarea instalației

„Amplasarea utilajelor reprezintă aranjarea fizică a liniilor de fabricație, utilajelor, mașinilor și posturilor de lucru necesare în procesul productiv de conversiune din fabrici, uzine, instalații industriale. Problema amplasării utilajelor se pune atât pentru fabrici complet noi sau pentru organizații prestatoare de servicii, cât și pentru modernizarea de fabrici existente prin introducere de noi metode și îmbunătățiri ale proceselor de fabricație sau de prestare a serviciului.

Deși amplasarea facilităților pentru servicii poate fi similară cu cea folosită pentru

fabricarea produselor, totuși pentru facilitățile prestatoare de servicii există deosebiri, de exemplu pentru birouri, retaileri și depozite. O amplasare eficientă și optimizată poate reduce manipulările inutile ale materialelor, poate ajuta la păstrarea unor costuri scăzute și la menținerea fluxului produsului prin utilaje. Obiectivul principal al amplasării este de a asigura fluxul regulat al lucrărilor, materialelor și informațiilor prin sistem [22].”

„Unele obiective ale amplasării sunt următoarele:

capacitate de producție suficientă;

reducerea costurilor de manipulare a materialelor;

îmbunătățirea productivității;

utilizarea eficientă a forței de muncă;

utilizarea eficientă a spațiului fizic disponibil;

condiții de muncă sigure, în vederea reducerii accidentelor pentru personal;

să asigure flexibilitatea volumelor de producție și a produselor;

să permită supravegherea și mentenanța ușoară;

să admită o utilizare ridicată a mașinilor [23].”

„Cele mai importante principii care trebuie respectate la amplasări industriale sunt următoarele:

principiul deplasărilor minime ale angajaților și materialelor între operații;

principiul succesiunii: mașinile și operațiile trebuie amplasate în ordinea stabilită de procesul de fabricație;

principiul utilizării: spațiul disponibil să fie utilizat eficient;

principiul compactității amplasării;

principiul siguranței și satisfacției forței de muncă;

principiul flexibilității: amplasarea să permită modificarea cu costuri minime la schimbarea produselor;

principiul investiției minime de capitaluri fixe [23].”

„Amplasările se diferențiază după tipurile de fluxuri ale elementelor de procesat care sunt implicate, iar fluxul elementelor este dictat de natura produselor.

Amplasările de bază sunt:

amplasarea după proces (sau funcțională);

amplasarea în flux, după produs;

amplasarea pentru tehnologii de grup;

amplasarea cu produsul în poziție fixă;

amplasarea hibridă (combinată) [23].”

„La serii mici de producție și o varietate mare a produselor, fiecare produs sau grup de produse relativ apropiate parcurg succesiuni diferite de procesare. Astfel, un produs este realizat prin deplasarea de la un grup de utilaje la altul într-o succesiune specifică acelui produs [22].

La proiectarea amplasării după procese, obiectivul cel mai frecvent urmărit constă în aranjarea secțiilor de prelucrări sau departamentelor astfel încât costurile cu manipularea materialelor (pieselor) să fie minime. Secțiile/departamentele între care există fluxuri mari de piese deplasate trebuie să fie amplasate în apropiere (adiacente) [22].”

II. 5. 3. Norme de securitatea muncii, igienă, prevenirea accidentelor și incendiilor

Protecția muncii este o parte integrantă a procesului de productie și are ca scop asigurarea condițiilor de muncă, luarea tuturor măsurilor pentru evitarea accidentelor și a îmbolnăvirilor profesionale. Scopul măsurilor generale de protecția muncii este de a evita producerea accidentelor de munca în cadrul activității întreprinderii și de a se da angajaților noțiunile de bază necesare unei desfășurări normale și corecte a procesului pe care aceștia îl vor executa [24]

Înainte de începerea lucrărilor este obligatoriu de a se controla starea utilajelor, a instalațiilor și a dispozitivelor care vor fi manevrate [24].

Fiecare angajat este dator să cunoască amplasarea și mânuirea mijloacelor pentru stingerea incendiilor. Utilajele nu vor fi pornite decât numai cu apărătoarele de protecție specifice montate. Aceste apărători nu vor fi îndepărtate de la locul lor în timpul funcționării utilajului [24].

În caz de defecțiune a utilajului, orice intervenție sau reparație se face numai cu avizul și în prezența unui maistru instructor și după oprirea acestuia și asigurarea împotriva unei porniri accidentale, prin scoaterea lui de sub tensiune. Atât la tabloul unde se află siguranțele, cât ți la automatul de pornire, se vor pune tablițe avertizoare [24].

Pornirea și oprirea utilajelor electrice se vor face numai de pe podețe izolate, în scopul evitării electrocutărilor [24].

Nu se admit reparații la aparatele și organele de mașini în timpul funcționării acestora. Orice reparație va fi executată numai după oprirea lor [24].

Este strict interzisă intrarea în interiorul incintei cu diverse recipiente fără a se lua măsurile corespunzătoare de siguranță și supraveghere. Pornirea unui utilaj scos din reparație se va face numai după s-a verificat starea tehnică a utilajului [24].

Nu se lasă utilajele în funcțiune nesupravegheate. Se vor păstra în stare de funcționare perfectă dispozitivele și materialele destinate stingerii incendiilor. Se interzice folosirea lor și în alte scopuri [24].

Fiecare angajat trebuie să aibă echipament de protecție (halat cu mâneci lungi, mănuși, ochelari și eventual mască). Regulile de igienă individuală, impuse lucrătorilor din industria ceaiului, fac referire la întreținerea corpului și a echipamentelor în stare de curățenie. Igiena corporală cuprinde: igiena pielii, igiena părului, igiena mâinilor, igiena urechilor și igiena buco-dentară [24].

II. 6. DEȘEURI, SUBPRODUSE, EMISII DE NOXE

Ceai de calitate inferioară

Subprodusele rezultate în procesului de obținere a ceaiului Oolong sunt reprezentate de ceaiul de categorie inferioară rezultat în urma operației de sortare. Această categorie de ceai este reprezentată de : frunze de ceai alterate, tulpini de ceai.

Pe lângă aceste subproduse, din acest proces de obținere mai rezultă și apă reziduală.

Principalele utilizări ale acestor subproduse

Extracția enzimei tanin-acil-hidrolaza

Tulpinile de ceai au fost testate pentru producția de enzime tanin-acil-hidrolaza, folosind sistemul de fermentație în strat solid (SSF), cu ajutorul microorganismului Aspergillus niger. Randamentul maxim de enzime se obține când SSF-ul are loc la 28°C, pH 6,0, raportul lichid-solid (L/kg) 1.8, volumul inoculului 2 ml (1 ×108 spori/ml), clorura de amoniu 5% ca sursă de azot și lactoza 5% ca sursă suplimentară de carbon [25].

Tanin acil hidrolaza este o importantă enzimă hidrolitică. Aceasta este sintetizată, în principal, de fungi precum Paecilomyces spp, Aspergillus spp. și Penicillium spp. și, de asemenea, de bacterii precum Lactobacillus sp., Streptococcus gallolyticus si a Bacillus licheniformis. Această enzimă este folosită la scară largă pentru clarificarea ceaiului, sucului de fructe și a berii și reducerea efectului antinutrițional a taninurilor din hrana pentru animale; cu toate acestea, principalele aplicații comerciale ale acestei enzime sunt în fabricarea ceaiului instant și producția de acid galic. Metodele utilizate pentru producția de tanin-acil-hidrolaza include fermentația în strat solid (SSF), fermentația imersată și suprafața de lichid fermentare. În comparație cu celelalte două metode, SSF este metoda preferată datorită costului său inferior, operare mai ușoară și randament enzimatic mai mare [25].

SSF în principal utilizează tulpinile de ceai ca substraturi mai puțin costisitor, pentru producția de enzime cu ajutorul microorganismului Aspergillus niger folosind metoda SSF. Aceste tulpini conțin o varietate de taninuri care ajută la producerea de tanin-acil-hidrolaza [25].

Obținerea compostului

Compostul este un amestec de culoare închisă, uscată ce degajă un miros, și care este alcătuit, în principal, din materie organică descompusă. Fabricarea compostului este un proces simplu, natural. Compostul este utilizat pentru fertilizarea și condiționarea solului [26].

Prima condiție pentru a realiza compost este să se dispună de un teren. Pentru realizarea unui compost de înaltă calitate se recomandă combinarea frunzelor de ceai, tulpinilor și mugurilor provenite de la procesul de fabricație cu deșeurile umede organice, provenite din gospodării. Se asigură prezența elementelor nutritive și repartizarea lor echilibrată precum și o aerisire suficientă. Cea mai bună amplasare pentru grămada de compost este un loc umbros sau semi-umbros, la adăpost de vânt. Astfel protejat de razele de soare directe și de vânt, se împiedică uscarea prea rapidă a compostului; compostul trebuie să fie în contact direct cu pământul. Mai ales nu trebuie să se instaleze pe un fond solid precum piatra, betonul sau argila compactată [26].

După ce se alege amplasarea, trebuie să se scoată de acolo vegetația și să se afâneze suprafața pământului. Pe de o parte, contactul grămezii de compost cu pământul înlesnește migrarea viermilor și a celorlalte animale mici care vor descompune deșeurile organice. Pe de altă parte, lichidul care se scurge din grămadă și apa de ploaie se evacuează în sol. Aceasta împiedică stagnarea umidității la baza grămezii de compost. Materialele cu care sunt amestecate aceste subproduse provenite din procesul de obținere a ceaiului Oolong, pentru formarea compostului de înaltă calitate, sunt: pâine, boabe de cafea, coji de ouă, coji de alune (acestea fiind folosite ca sursă de azot) și bălegar, rumeguș, paie, fân, așchii de lemn, ziare, cutii (aceste fiind folosite ca surse de carbon) [26].

Extracția compușilor bioactivi

Frunzele de ceai [NUME_REDACTAT], după cum se știe, reprezintă o sursă bogată în compuși cu proprietăți bioactive, cum ar fi cele antioxidante și antimicrobiene. Principalele clase de compuși bioactivi care se găsesc în frunzele de ceai sunt: flavonoidele, carotenoidele, taninurile, polifenolii.

Polifenolii din ceai au aplicații importante în industria alimentară și în medicină [27].

Extracția compușilor bioactivi din frunzele de ceai a fost analizată în amănunt în ultimele decenii, bazându-se, în special, pe solvenții de extractie convenționali: metanol, etanol, acetatul de etil și acetona. Totuși, apa este cunoscută ca fiind cel mai bun solvent pentru extracția compușilor bioactivi datorită caracterului său amfoter [27].

Principalele metode de extracție a compușilor bioactivi sunt: macerarea, extracția Soxhlet, extracția cu fluide supercritice, extracția asistată de ultrasunete și cea asistată de microunde.

[NUME_REDACTAT] de ceai se mărunțesc și apoi se tratează cu o cantitate de solvent , apoi se lasă 2 zile, timp în care are loc și o agitare intermitentă. După această perioadă se realizează separarea soluției prin filtrare. Substanțele active rămân în solventul folosit. În cazul extracției polifenolilor solventul care se poate folosi este amestecul etanol-apă, la carotenoide se folosesc eterul etilic sau cloroformul, la taninuri se folosește apa, iar la flavonoide se utilizează etanolul [28]

[NUME_REDACTAT]

Această tehnică se bazează pe diferența mare dintre punctele de fierbere ale compușilor extrași și a solventului. Astfel extractul se aduce la temperatura de fierbere a solventului, care va condensa într-un refrigerent și va reveni în cartușul care conține proba de extras. Se vor face mai multe cicluri de extracție pentru ca randamentul să fie maxim [29].

Extracția cu fluide supercritice

Cel mai mare beneficiu al acestor fluide în acest proces este acela că au o putere de reducere a capacității de solubilizare prin parametrii fizici (temperatură și presiune), în așa fel încât un fluid aflat în stare supercritică să poată extrage compuși cu polarități și dimensiuni moleculare [30].

Extracția asistată de ultrasunete

Această metodă necesită aplicarea unor ultrasunete, cu frecvențe variind de la 20 kHz la 2000 kHz. Rolul acestora este de a crește permeabilitatea pereților celulari și de a produce scindarea celulelor făcând mai ușoară extracția acestor compuși.

Extracția aceasta ii dă voie solventului să treacă prin pereții celulari, iar bulele produse de cavitatea acustică ajută la ruperea peretelui, având loc trecerea compușilor bioactivi. Avantajele acestei metode sunt: necesarul de energie mic, folosirea cantităților mici de solvent,durată mică și desfășurarea la temperatura mediului ambiant [31].

Extracția asistată de microunde

Acest proces folosește energia microundelor pentru a încălzi solventul și proba cu scopul de mări rata transferului de masă dintre substanțele dizolvate din probă și solvent, ducând la traversarea mai ușoară a acestora în solvent. Ca și extracția asistată de ultrasunete și această metodă prezintă aceleași avantaje [31].

CAPITOLUL III.

ANALIZA TEHNICO-ECONOMICĂ

Realizarea analizei tehnico-economice are drept scop determinarea prețului unității de produs pentru comercializare și necesită calcularea diferitelor costuri aferente procesului de producție. Aceste costuri sunt prezentate detaliat în cele ce urmează.

III. 1. DETERMINAREA CAPACITĂȚII DE PRODUCȚIE

În cadrul secției de fabricare a ceaiului Oolong se prelucrează la început de anotimp (cu excepția iernii) 5000 kg frunze de ceai. Conform bilanțului de materiale, se obțin 1313,333 kg ceai Oolong.

III. 2. DETERMINAREA VALORII TERENULUI PE CARE SE CONSTRUIEȘTE SECȚIA

În vederea construirii secției de obținere a ceaiului Oolong prezentate în această lucrare se va utiliza un teren extravilan concesionat de către primărie pe o perioadă de 49 de ani cu posibilitatea de prelungire pentru încă 25 de ani. Redevența pentru acest teren, stabilită prin licitație publică, va fi considerată de 5 lei/m2/an.

III. 3. ESTIMAREA VALORII INVESTIȚIEI INIȚIALE

Stabilirea valorii corpurilor de clădire

Secția de producție va fi construită în regim de înălțime parter și va cuprinde următoarele încăperi:

filtru pentru angajați constituit din:

2 vestiare intrare fabrică,

2 săli de toaletă prevăzute cu duș,

2 vestiare intrare zonă de producție;

sală de mese cu o capacitate de 37 de persoane;

hală de producție organizată sub formă de U constituită din:

zonă de recepție și depozitare (după caz) materii prime dispusă în partea opusă față de depozitul de produs finit,

zonă pentru veștejire,

zonă de rulare,

zonă de fermentare,

zonă de uscare,

zonă de sortare,

zonă de ambalare,

depozit pentru produsul finit,

zonă de expediție prevăzută cu oficiu,

laborator dotat cu aparatura necesară realizării analizelor calitative primare pentru recepția frunzelor de ceai,

atelier mecanic,

birou șef secție;

sediu administrativ constituit din:

birouri pentru personalul de conducere,

sală de protocol,

toalete.

Secția și sediul administrativ sunt construite pe regim de înălțime parter. Pardoseala este placată cu gresie, vestiarele și grupurile sanitare au pereții placați cu faianță cca. 2 m de la nivelul pardoselei, iar pardoseala cu gresie. Clădirile sunt racordate la rețeaua de alimentare cu energie electrică 220 Vși 380 V și au rețele proprii de apă și canalizare și de încălzire.

Determinarea suprafețelor de depozitare a materiilor prime și a produsului finit

Spațiile de depozitare vor fi dimensionate astfel încât să asigure stocarea ceaiului, produsul finit, pentru o perioadă de 5 zile.

Mai sunt achiziționate și depozitate (pentru o perioadă de 15 zile) și materiale și produse pentru curățenie și igienizare.

Suprafețele construite aferente spațiului de producție și sediului administrativ sunt prezentate în Tabelul 14.

Tabelul 14. Suprafețele construite

Dacă se ține cont de faptul că un metru pătrat de suprafață construită pe structură metalică are un cost cuprins de aproximativ 950 lei rezultă că valoarea clădirii va fi de 1638750 lei.

Se ia în considerare un termen de amortizare a cheltuielilor implicate de construirea clădirii de 20 ani. Cota de amortizare anuală va fi de 81937,5 lei, iar cea lunară de 6828,125 lei. La acest cost se adaugă redevența anuală de 8625 lei (719 lei lunar) pentru terenul concesionat.

Stabilirea valorii utilajelor

Pentru buna desfășurare a activității de producție este necesară achiziționarea utilajelor aferente procesului de obținere a ceaiului Oolong.

Acestea se împart în două categorii: utilaje care au nevoie de montaj specializat și utilaje care nu necesită montaj. Prețurile lor sunt prezentate în Tabelul 15 și Tabelul 16.

Tabelul 15. Determinarea valorii utilajelor care necesită montaj (VUM)

Tabelul 16. Determinarea valorii utilajelor care nu necesită montaj (VU)

În urma calculelor estimative realizate se obține o valoare totală a utilajelor achiziționate (VUM + VU) de 1131641,8 lei.

Se consideră că aceste costuri vor fi amortizate pe parcursul a 15 ani. Prin urmare cota de amortizare anuală va fi de 75442,78 lei iar cea lunară de 6286,89 lei.

Stabilirea valorii dotărilor de laborator

Tabelul 17. Determinarea valorii dotărilor de laborator (VL)

Se consideră că valoarea dotărilor de laborator se amortizează în primul an de producție. Cota de amortizare lunară va fi în acest caz de 10085,41 lei.

Stabilirea valorii mobilierului

Tabelul 18. Valoarea mobilierului (VM)

Se consideră că valoarea mobilierului se amortizează în primul an de producție. Cota de amortizare lunară va fi în acest caz de 6081,29 lei.

Calculele realizate permit determinarea fondului inițial de investiții. Acesta este prezentat în Tabelul 19.

Tabelul 19. Fond de investiții

Reținând că nu toate costurile trebuie suportate imediat, valorile aferente corpurilor de clădire și utilajelor putând fi amortizate în termen de 20 respectiv 15 ani, rezultă un fond de investiții pentru primul an de funcționare de 360005,79 lei.

Dacă se consideră că cheltuielile realizate pentru dotarea laboratorului și pentru achiziționarea pieselor de mobilier sunt suportate doar în primul de an funcționare, se ajunge astfel la concluzia că fondul de investiții scade în anul următor cu 194000,5 lei ajungând la 166005,29 lei / an (13833,77 lei / lună).

III. 4. ESTIMAREA COSTULUI NECESARULUI DE MATERII PRIME ȘI MATERIALE

Tabelul 20. Materii și materiale pentru fabricarea unei șarje de ceai Oolong (VMPAM)

Conform procesului tehnologic se obține în fiecare anotimp câte 26266 de pungi de ceai Oolong de 50 g (dintre care 3283 sunt pungi cu ceai Oolong categoria I, 3283 sunt pungi cu ceai Oolong categoria a II-a, 6567 sunt pungi cu ceai Oolong categoria a III-a, 6567 sunt pungi cu ceai Oolong categoria a IV-a) costurile materiei prime și al materialelor fiind estimate la 17046,35. Într-un an producția totală va fi de 79798 de pungi costurile materiilor prime și a materialelor ajungând la 51139,05 lei.

III. 5. ESTIMAREA COSTULUI NECESARULUI DE UTILITĂȚI

Tabelul 21. Utilități necesare pentru fabricarea unei șarje de ceai Oolong

1Consumul specfic de energie electrică include consumurile specifice pentru funcționarea utilajelor și a instalațiilor de climatizare din sălile de depozitare și pentru iluminarea interioară și exterioară.

2 Consumul specfic de apă rece include atât consumurile specifice pentru funcționarea și igienizarea utilajelor cât și pe cele pentru igienizarea spațiilor de producție și pentru consum uman.

3 Consumul specfic de gaz metan este dat de necesitatea încălzirii spațiilor de producție (acolo unde acest lucru este posibil), birourilor, sălii de mese, vestiarelor etc.

III. 6. ESTIMAREA COSTULUI NECESARULUI DE FORȚĂ DE MUNCĂ

Tabelul 22. Costul necesarului de personal (FZ)

III. 7. ESTIMAREA COSTULUI TOTAL DE PRODUCȚIE

Tabelul 232. Calculul costului produsului finit (CTP)

III. 8. ESTIMAREA PREȚULUI DE VANZARE ȘI A PROFITULUI NET

Ținând cont de costurile determinate (110588,417 lei / lună; 1162027,294 lei / an) și de cantitatea de produs finit obținută (26266 pungi de 50 g / anotimp; 78798 pungi de 50 g / an) se ajunge la concluzia că pentru fabricarea unei pungi de 50 g de ceai Oolong este necesară suma de 14,75 lei.

Dacă se percepe un adaos comercial de 15% și se adaugă TVA (24%) rezultă un preț de vânzare a ceaiului de 21 lei / 50 g.

În cazul în care doar 85% din cantitatea totală de ceai se vinde se poate determina profitul brut cu ajutorul relației:

unde: (2)

PB – profit brut, lei

85% – procentul vândut din cantitatea din ceaiul Oolong produs în cursul primului an

NP – numărul de pungi de ceai obținute anual

NP = 78798

PV – prețul unei pungi de ceai, lei

PV = 21 lei

CTP – cost total producție, lei

CTP = 1162027,294 lei

Acesta se impozitează cu 16% conducând la un profit net de 205394,285 lei.

ANEXE

REFERINȚE BIBLIOGRAFICE

Chen ,Y.C., Lee, R.J., Lee, S.Y.V., Dou, J., Preedy, R.V., Tzen, T.C.J., Lee, M.R.: Gallic acid in [NUME_REDACTAT] Tea în Tea in health and disease prevention (ed. Preedz, V.R.), [NUME_REDACTAT], SUA, 2013.

http://www.livestrong.com/article/322104-the-advantages-of-oolong-tea consultat la data de 17.03.2015.

He, R.R., Kurihara, H., Preedy, R.V.: Oolong tea and weight loss în Tea in health and disease prevention (ed. Preedz, V.R.), [NUME_REDACTAT], SUA, 2013.

http://www.stylecraze.com/articles/best-benefits-of-oolong-tea-for-skin-hair-and-health/ consultat la data de 18.03.2015

http://www.lifehack.org/articles/lifestyle/10-amazing-benefits-oolong-tea-you-didnt-know.html consultat la data de 18.03.2015

Harbowy, M.E., Balentine, D.A.: Tea chemistry. [NUME_REDACTAT] in [NUME_REDACTAT], 1997, 16(5), 415-480.

http://www.northernohiorailfan.com/Green_Tea_Diet_Review.html. Accessed 10 Nov 2007 consultat la data de 18.03.2015.

Sinija, V.R., Mishra, H.N., Green tea: health benefits. Jurnal of Nutritional & [NUME_REDACTAT], Decembrie 2008, 17(4), 232-242.

Narotzki, B., Reznick A.Z., Aizenbud, D., Levy, Y.: Green tea: A promising natural product in oral health. Archives of [NUME_REDACTAT] 57 (2012), 429-435.

Persson, A.L.I.: Tea flavanol: An overview în Tea in health and disease prevention (ed. Preedz, V.R.), [NUME_REDACTAT], SUA, 2013.

Li, N.N., Lu, L.J., Liang, R.Y.: Tea processing and carotenoids în Tea in health and disease prevention (ed. Preedz, V.R.), [NUME_REDACTAT], SUA, 2013.

Ho, T.C., Zheng, X., Li, S.: Tea aroma formation. [NUME_REDACTAT] and [NUME_REDACTAT] 4 (2015) 9-27.

Kumar, S.S.R., Murugesan, S., Kottur, G., Gyamfl, D.: Black tea: The plant, processing/manufacturing and production în Tea in health and disease prevention (ed. Preedz, V.R.), [NUME_REDACTAT], SUA, 2013.

http://t-buds.com/orthodox-vs-ctc-teas-body-vs-flavor/ consultat la data de 25.03.2015.

Wachira, F.N., Kamunya, S., Karori, S., Chalo, R., Maritim, T.: The tea plants: Botanical aspects în Tea in health and disease prevention (ed. Preedz, V.R.), [NUME_REDACTAT], SUA, 2013.

Hazarika, M., Mahanta, P.K.: Compositional changes in chlorophylls and carotenoids during the four flushes of tea in north-east India. [NUME_REDACTAT] [NUME_REDACTAT] 35 (1984), 298-303.

http://www.esgreen.com/info/oolong-tea-processing/ consultat la data de 20.04.2015.

http://www.wilstea.com/acatalog/tea-manufacture.pdf consultat la data de 27.04.2015.

Botheju, W.S., Amarathunge, K.S.P., Abeysinghe, I.S.B.: Simulation of trough withering of tea using one dimensional heat and mass transfer finite difference model. [NUME_REDACTAT] [NUME_REDACTAT]. 22 (3) 2011, 282-295.

Cartea 64, operații și utilaje, volumul II

http://www.om.ugal.ro/om/ro/personal/hm/desc/proiect/ert/transportor.pdf consultat la data de 14.05.2015.

Encyclopedia of Business, (2011), 2nd ed.;

Jaba, O.: Managementul producției și operațiunilor, Ed. [NUME_REDACTAT], Iași; (2007).

http://www.scrigroup.com/legislatie/MASURI-DE-PROTECTIA-MUNCII-SI-15614.php consultat la data de 22.05.2015.

Wang, F., Ni, H., Cai, N.H., Xiao, A.F.: Tea stalks – a novel agro-residue for the production of tannase under solid state fermentation by Aspergillus niger. [NUME_REDACTAT] 2013, 63:897-904.

Dearborn, Y.: [NUME_REDACTAT] – Literature review on production, application and plant disease management Prepared for [NUME_REDACTAT] Department of Environment. [NUME_REDACTAT] Program: IPM [NUME_REDACTAT] # 3‐18.

Tram, N.N., Hien, P.P., Oanh, H.N.: Optimizing the extraction conditions of phenolic compounds from fresh tea shoot. Journal of Food and [NUME_REDACTAT] 2015, 3 (1-2), 106-110.

http://www.rottanatura.com/articole/tipuri-de-preparate-naturiste consultat la data de 24.05.2015.

http://cachescan.bcub.ro/2008_05_28/cap_5_pagini_82_89.pdf consultat la data de 26.05.2015.

http://cachescan.bcub.ro/2008_05_28/cap_7_pagini_116_122.pdf consultat la data de 26.05.2015.

http://medplanet.dbioro.eu/doc/Curs%20procesare%20avansata%20RO.pdf consultat la data de 26.05.2015.

PIESE DESENATE