Tehnologia de Obtinere a Gemului de Caise

[NUME_REDACTAT]

În industria alimentară, industria conservării fructelor ocupă un loc deosebit și contribuie prin procesele sale la realizarea mai multor produse, ca: fructe în stare proaspătă, gemuri, dulcețuri, magiunuri, sucuri, nectare și multe altele. Lucrarea descrie tehnologia și utilajele din industria alimentară a produselor conservate cu zahăr utilizate la obținerea gemului de caise, folosind ca materie primă fructul caisă, iar ca materii auxiliare zahăr, apă, pectină și acid citric.

Ponderea principală în industria conservării fructelor cu ajutorul zahărului revine proceselor tehnologice, determinate de activitatea microorganismelor pe lângă celelalte procese fizice, chimice și fizico-chimice.

Gemul de caise, produsul finit, al acestei lucrări, se definește ca un produs gelificat care se obține din fructe proaspete sau semiconservate, fierte cu zahăr, cu sau fără adaos de acid și pectină, până la concentrația stabilită de standard. Procedeul tehnologic adoptat pentru obținerea gemului de caise este procedeul care presupune existența unor operații sau faze tehnologice în urma cărora să se obțină un gel de pectină – zahăr (extract solubil) –acid.

Lucrarea este alcătuită din 3 capitole mari, fiecare având subcapitole specifice.

Prepararea gemului se poate face prin două metode; și anume prin difuzia prealabilă a fructelor cu zahăr urmată de concentare prin fierbere și prin fierberea directă a fructelor cu zahăr sau cu sirop de zahăr urmată de concentrarea produsului.

Tehnologia care va fi adoptată și descrisă în această lucrare este tehnologia de obținere a gemului de caise prin fierberea directă a fructelor cu zahăr.

Cuprins

1. Tehnologia fabricației

1.1. Gemul de caise ca produs finit

1.1.1. Importanța gemului de caise și domeniile de utilizare

1.1.2. Caracterizarea fizico-chimică și tehnologică a gemului de caise

1.1.3. Condiții de calitate, depozitare și transport

1.2. Variante tehnologice de obținere a produsului finit

2. Elemente de inginerie tehnologică

2.1. Tehnologia de obținere a gemului de caise prin fierberea directă a fructelor cu zahăr

2.1.1. Schema bloc a procesului

2.2.2. Schema de flux tehnologic

2.2. Materiile prime și auxiliare utilizate

2.2.1. Caracteristicile fizico- chimice și tehnologice ale materiilor prime și auxiliare

2.2.2. Condițiile de calitate, depozitare și transport

2.3. Procesele tehnologice componente

2.3.1. Descrierea etapelor din fluxul tehnologic

2.3.2. Descrierea procesului de pasteurizare

2.3.3. Elemente de termodinamică și cinetică

2.3.4. Bilanțul de materiale

2.3.5. Bilanțul termic

2.4. Utilajele instalației pentru realizarea gemului de caise

2.4.1. Descrierea și regimul de funcționare al utilajelor alese

2.4.2. Dimensionarea tehnologică a……….

2.4.3. Dimensionarea tehnologică a…………

2.4.4. Probleme de coroziune

2.5. Probleme de exploatare a instalației

2.5.1. Utilități

2.5.2. Operarea instalației

2.5.3. Amplasarea și montajul utilajelor

2.5.4. Întreținere și reparații

2.5.5. Probleme de control, reglare și automatizare

2.5.6. Igiena și securitatea muncii

2.6. Deșeuri, subproduse, coproduse

3. Analiza tehnico-economică

4. Bibliografie

1. Tehnologia fabricației

1.1. Gemul de caise ca produs finit

1.1.1. Importanța gemului de caise și domeniile de utilizare

Pentru conservarea fructelor se utilizează metoda de fierbere, cu adăugarea unei cantități determinate de zahăr, iar pentru unele produse se adaugă pectină și acizi alimentari. Cantitatea de zahăr adăugată contribuie la ridicarea presiunii osmotice a fazei lichide a produsului, care blochează dezvoltarea microflorei de alterare. Pentru distrugerea activității mucegaiurilor și drojdiilor osmofile sunt necesare efectuarea unor tratamente suplimentare asupra produselor conservate cu zahăr, cel mai utilizat tratament fiind pasteurizarea produsului finit.

Conservarea cu ajutorul zahărului se utilizează la multe soiuri de fructe proaspete, sau semifabricate conservate, din țara noastră.

În urma procesului de conservare cu ajutorul zahărului rezultă două grupe de produse, și anume: produse gelificate și produse negelificate.

Din grupa produselor gelificate fac parte: gemurile, marmeladele, jeleurile, fiind produse care au o consistență solid-elastică care se datorează unui gel de pectină – zahăr (extract solubil) -acid.

Din grupa produselor negelificate fac parte: dulcețurile, siropurile, magiunul, pastele de fructe și fructele confiate, fiind produse obținute fără adaos de pectină.

Materia primă utilizată la obținerea gemului de caise sunt fructele caise.( Vezi figura 1)

Figura 1

Caisul (Prunus armeniaca, în latină, sinonim Armeniaca vulgaris Lam.) e o specie de Prunus, clasificat împreună cu prunul în subgenul Prunus. Aria de răspîndire nativă e oarecum nesigură datorită cultivării extensive încă din preistorie, dar cel mai probabil e originar din nordul și vestul Chinei si Asiei centrale, posibil deasemenea Coreea și Japonia. Caisul (Prunus armeniaca), este un pom fructifer, ce aparține de familia Rosaceae, genul Prunus.(www.wikipedia.org)

Fructele acestei specii au o aromă deosebită și un gust plăcut, cu un conținut armonios între acizi și zahăr, bogate în săruri minerale și vitamine, ceea ce le face să fie foarte apreciate pentru consum în stare proaspătă cât și pentru o gamă largă de produse finite.

Gemul este un produs gelificat care se obține din fructe proaspete sau semiconservate, fierte cu zahăr, cu sau fără adaos de acid și pectină, până la concentrația stabilită de standard. Gemul trebuie să prezinte o anumită consistență, care să îi permită să fie întins fără să se fragmenteze. Forma fructelor, fără să își păstreze în totalitate integritatea, trebuie să se identifice în masa produsului.

Fructul caisă este bogat în: vitamina A, vitamina C, betacaroten și licopen. S-a demonstrat științific în urma unor analize că două caise de dimensiune medie acoperă 40% din necesarul zilnic de vitamina A al unui copil. Betacarotenul apără colesterolul LDL de oxidare evitând astfel bolile de inimă. Lipoproteinele LDL, lipoproteine cu densitate joasă, transportă “colesterol rău”, care atunci când se află într-un volum mai mare în sânge determină mărirea incidenței de boli cardiovasculare. Vitamina A evită în 40% din cazuri apariția cataractei. Licopenul este un antioxidant puternic care protejează împotriva bolilor cardiovasculare și a cancerului.
Caisa are și un conținut mare de fibră ajutând astfel la digestie.

Deoarece caisele sunt fructe bogate în betacaroten și licopen, gemul are locul său bine stabilit în alimentația omului, dar mai ales datorită aromei și gustului deosebit.

1.1.2. Caracterizarea fizico-chimică și tehnologică a gemului de caise

Obținerea gemului se realizează pe baza unui principiu biologic de conservare numit saccharoosmoanabioza care se realizează prin adaos de zahar, în cantitate necesara creșterii presiunii osmotice a fazei lichide a produselor alimentare care să împiedice dezvoltarea microorganismelor (peste 60 % zahăr în produsul finit). In cazul fructelor, cu cât presiunea osmotica a soluțiilor de zahăr este mai mare, cu atât difuzia zahărului în interiorul celulelor fructului este mai mare, care înlocuiește apa conținută (- 85 % în greutate), prin fenomenul de osmoză, cu traversarea membranei celulare. Prin creșterea concentrației de zahăr, în produs scade activitatea apei a acestuia sub limita de dezvoltare a microorganismelor, în special a bacteriilor și a drojdii neosmofile (a, c 0,845). Pe de altă parte celulele microorganismelor suferă un fenomen de deshidratare care este cu atât rnai evident, cu cât concentrația soluției de zahăr este mai mare și, deci, cu cât presiunea osmotică a acesteia depășește presiunea osmotică a celulei microbiene (4 – 6 bar in mod normal). Prin această deshidratare celulele microbiene își încetează activitatea metabolică.

Factorii care influenteaza procesul de osmoză în cazul fructelor (concentrarea

zahărului în produs) sunt următorii: gradul de maturitate și structura fructului; compozitia siropului de zahăr (zahărul invertit favorizează difuzia zaharozei în celula vegetala).

Actiunea conservantă a zahărului este la rândul ei influențată de:

conținutul final de apă al produsului și anume cu cât acesta va fi mai mic, cu atât acțiunea conservantă va fi mai mare;

cantitatea procentuală de zaharoză adăugată și gradul de invertire realizat;

cantitatea procentuală de zaharuri din rnateria primă (fructe) care influențează pozitiv acțiunea de conservare prin creșterea substanței uscate și duce la scăderea temperaturii și duratei de fierbere a produsului în decursul procesului tehnologic, fapt care poate influența acțiunea conservantă prin: acțiunea căldurii asupra organismelor;

prezenfa pectinei care mărește vâscozitatea fazei lichide ceea ce îngreunează accesul substanțelor nutritive și al apei la celulele microorganismelor;

valoarea pH-lui care influențează direct conservarea dar și indirect prin formarea gelului pectină-zahăr-acid.

Actiunea de conservare a zahărului este influențată negativ de următorii factori:

scăderea presiunii osmotice și deci, mărirea activității apei din faza lichidă a produsului, care se poate petrece la păstrarea produselor neambalate în contact cu aerul cu umiditate relativă mare;

cristalizarea unuia din zaharurile aflate in exces

fermentarea produselor finite ,,caramelizarea în timpul fabricării, deoarece ,,caramelizarea" este însoțită de o reducere a potențialului de oxido-reducere a produsului. Un potențial de oxido-reducere scăzut favorizează dezvoltarea drojdiilor care pot fermenta gemurile.

De remarcat că drojdiile și mucegaiurile osmofile pot suporta concentrații de zahăr de până la 80 % și deci pot produce degradarea produselor conservate cu zahăr. Este necesar, în acest caz, să se recurgă la urmatoarele mijloace: pasteurizarea produsului finit gemuri cât și aseptizarea suprafeței acestor produse cu substanțe conservante antifungice ca acidul sorbic și sărurile sale.

Având în vedere că atât drojdiile osmofile, cât și mucegaiurile sunt distruse la fierberea produselor și respectiv la pasteurizarea acestora, rezulta că degradarea produselor de către aceste microorganisme este determinata de reinfectarea din mediul exterior, ceea ce poate fi evitat printr-o igienizare perfectă a procesului de fabricației și o ambalare adecvată.

Gemurile în funcție de rețetă și tehnologie de fabricare se pot împărți:

a) în funcție de materia primă utilizată:

dintr-un singur fel de materie primă;

din două sau mai multe feluri din materie primă.

b) în funcție de modul conservării:

sterilizate;

nesterilizate (cu sau fără adaos de conservanți);

c) după conținutul de zahăr:

cu conținut înalt de zahăr;

cu conținut redus de zahăr.

d) după clasa de calitate:

extra;

calitatea întîi.

Principalele caracteristici fizico-chimice ale gemului de caise se regăsesc în STAS 3183-71 și acestea sunt:

substanțe solubile, ref. % minimum 58-61;

aciditate, exprimată în acid malic, % minimum 0,5;

bioxid de sulf total, maximum 0,0025;

cupru, mg/kg, maximum 7;

staniu, mg/kg, maximum 100;

plumb, mg/kg, maximum 1;

arsen, mg/kg, maximum 0,05.

Concentrația în proteine, lipide, glucide și calorii a gemului de caise este prezentată mai jos în tabel 1 comparativ cu conținutul fructului caisă în stare proaspătă.

Tabel 1

Concentrația în vitamine a gemului de caise este prezentată mai jos în tabel 2 comparativ cu conținutul fructului caisă în stare proaspătă.

Tabel 2

Concentrația în vitamine a gemului de caise este prezentată mai jos în tabel 3 comparativ cu conținutul fructului caisă în stare proaspătă.

Tabel 3

Proprietățile organoleptice ale produsului, gem de caise sunt redate în tabel 4

Tabel 4

[NUME_REDACTAT] nr. 523 din 11 august 2003 sunt prezentate următoarele condițiile impuse cu privire la natura, conținutul, fabricarea și etichetarea gemurilor, destinate consumului uman:

denumirea produsului este însoțitã de mențiunea privind fructul sau fructele utilizate, în ordinea descrescãtoare a ponderii materiilor prime utilizate în fabricație.

în cazul produselor fabricate din trei sau mai multe fructe, indicarea fructelor utilizate poate fi înlocuitã prin cuvintele “amestec de fructe”, printr-o mențiune similarã sau prin cea a numãrului de fructe utilizate.

etichetarea cuprinde indicarea conținutului de fructe, incluzând cuvintele “preparat cu… grame de fructe pentru 100 grame” de produs finit. În cazul utilizãrii extractelor apoase, calculul se face dupã scãderea masei apei utilizate la prepararea extractelor.

etichetarea cuprinde indicarea conținutului total de zaharuri, incluzând cuvintele: conținutul total de zaharuri… grame pentru 100 grame”, cifra indicatã reprezentând valoarea determinatã cu ajutorul refractometrului la 20ºC pentru 100 grame produs finit, supus unei toleranțe de ± 3 grade refractometrice.

conținutul de zaharuri nu se indicã în cazul în care zaharurile (glucidele) sunt prezentate prin etichetarea nutriționalã, conform legislatiei în vigoare.

în cazul în care conținutul rezidual de dioxid de sulf este mai mare de 10 mg/kg, se indică prezența acestuia pe etichetã, în lista ingredientelor.

Produsele definite mai sus trebuie sã prezinte un conținut de substanțã uscatã solubilã egal cu 60% sau mai mult, determinatã cu ajutorul refractometrului, cu excepția acelor produse în care zaharurile au fost total sau parțial înlocuite cu îndulcitori.

Caisele și prunele utilizate la fabricarea gemului pot fi tratate prin alte procedee de deshidratare decât cele de liofilizare.

Definiții conform normativ legislativ.

Gemul este un amestec cu consistențã de gel, obținut din zaharuri, pulpă și/sau piureul uneia sau mai multor specii de fructe si apã. Cantitatea de pulpã și/sau de piure utilizatã pentru fabricarea a 1.000 grame de produs finit trebuie sã fie de minimum 350 grame în general.

Gemul extra este un amestec cu consistențã de gel, obținut din zaharuri, pulpa neconcentratã a uneia sau mai multor specii de fructe si apã. Cantitatea de pulpã utilizatã la fabricarea a 1.000 grame de produs finit trebuie sã fie de minimum 450 grame în general.

Fruct: fructul proaspãt, sãnãtos, fãrã deteriorãri, conținând toate elementele constitutive esențiale și suficient de copt pentru a putea fi utilizat dupã aplicarea procedeelor de spãlare, de îndepărtare a petelor, a vârfului si a cozii;

Zaharuri. Se autorizeazã urmãtoarele zaharuri:

zaharurile definite conform actelor normative în vigoare;

sirop de fructozã;

zaharuri extrase din fruct;

zahãr nerafinat.

Ingrediente noi premise la fabricarea gemurilor conform normativului prezentat sunt:

La fabricarea produselor definite în anexa la norme se pot utiliza urmãtoarele ingrediente:

miere, conform definiției din actele normative în vigoare, în toate produsele, ca înlocuitor total sau parțial al zaharurilor;

suc de fructe, numai în gem;

suc de citrice, în produsele obținute din alte specii de fructe, numai în gem, gem extra, jeleu si jeleu extra;

uleiuri si grăsimi comestibile ca agenți antispumare, în toate produsele;

pectină lichidă, în toate produsele;

coajă de citrice, în gem, gem extra, jeleu si jeleu extra;

frunze de Pelargonium odoratissimum, în gem, gem extra, jeleu si jeleu extra, în cazul în care sunt obținute din gutui;

bãuturi spirtoase, vin și vin licoros, nuci, plante aromatice, condimente, vanilie si extracte de vanilie, în toate produsele;

vanilină, în toate produsele.

1.1.3. Condiții de calitate, depozitare și transport

Calitatea unui produs este definită de suma proprietăților sale fizice, chimice și tehnologice care îi determină gradul de utilitate , și anume gradul în care poate satisface cerințele consumului. Pentru ca aceste cerințe să fie îndeplinite se utilizează fructe care la rândul lor trebuie să îndeplinească anumite condiții de calitate. La fructe condițiile de calitate sunt mai complexe pentru că pe lângă caracteristicile lor fizico-chimice cerința de calitate include și rezistența la transport, la păstrare de scurtă durată.

Condițiile de calitate referitor la produsul finit, gem de caise au fost prezentate mai sus.

Condițiile de depozitare sunt diferite în funcție de ambalajul în care se va introduce gemul, ambalajul utilizat pentru produsul descris în această lucrare este ambalajul de sticlă de 290 grame. La ambalajul specific de borcan de sticlă mai adăugăm și cutiile de carton în care vor fi introduse borcanele pentru a evita spargerea acestora.

Depozitarea produsului gem de caise ambalat în recipiente de sticlă de 290 grame se va realiza în depozite cu temperatura controlată, produsul va fi ferit de lumina directă. Gemul se depozitează în magazii răcoroase întunecoase, curate, aerisite și ferite de îngheț, la temperature de maximum 20 °C.

În timpul transportului, gemul trebuie ferit de îngheț, iar manipularea lăzilor se va face cu grijă.

Fiecare transport trebuie să fie însoțit de un certificat de calitate eliberat de organul de control tehnic al calității, din întreprindere.

Gemul ambalat în borcane de sticlă și depozitat în condițiile menționate mai sus trebuie să-și păstreze calitatea timp de minim 15 luni de la data fabricării.

Pentru asigurarea condițiilor de transport, lăzile în care sunt ambalate recipientele trebuie închise cu bandă de hârtie gumată. Recipientele de sticlă se pot ambala în hârtie înainte de a fi introduse în lăzi de carton, sau în cazul în care sunt ambalate în lăzi de lemn pentru a evita loviri ale acestora se poate introduce talaș industrial.

Transportul se poate face cu orice tip de autovehicul, nu necesită condiții speciale de transport, cu specificația că este recomandat a se feri de îngheț.

Transportul intern, pentru a mări rapiditatea de lucru în sezonul de prelucrare a fructelor este recomandat să se efectueze mecanizat referindu-se la: transportoare cu bandă de cauciuc, plasă metalică, mese de umplere cu benzi transportoare, pentru condiționarea materiilor prime și finite; elevatoare pentru ridicarea pe verticală a materiei prime, a materialelor și a ambalajelor; cât și transportoare hidraulice, ocazie care permite asigurarea unei spălări cât mai eficieente a materiei prime și o evacuare rapidă a deșeurilor de fabricație.

Deplasarea sau transportul produselor, încărcarea și descărcarea acestora dintr-un loc în altul în cadrul secției de producție este recomandat a se efectua tot mecanizat cu ajutorul mijloacelor de transport cum ar fi lize, cărucioare și transpaleți.

Lizele se utilizează la transportul sacilor de zahăr sau a butoaielor suportând o greutate de circa 150 kg.

Cărucioarele cu trei, două sau patru roți sau cărucioarele ridicător se utilizează pentru coșuri de autoclav, tăvi, lîzi cu materie primă.

Manipularea recipientelor și depozitarea acestora necesită o manoperă foarte mare, mortiv pentru care se folosește paletizarea. Tipul de paletizare utilizat pentru aceste operațiuni este de 1200×800 mm. Operațiunea de paletizare este mecanizată necesitând doar doi muncitori, se utilizează linii complete de paletizat atât pentru recipientele pline cât și pentru cele goale. Capacitatea unui asemenea utilaj poate fi de 3 rânduri/ minut.

Condițiile de depozitare sunt specifice pentru materia primă cât și pentru materiiile auxiliare.

1.2. Variante tehnologice de obținere a produsului finit

Procedeul de obținere a gemului de caise se poate realiza prin două metode:

prin difuzia prealabilă a fructeor cu zahăr, urmată de concentrare prin fierbere;

fierberea directă a fructelor cu zahăr sau în sirop de zahăr și concentrarea produsului.

2. Elemente de inginerie tehnologică

2.1. Tehnologia de obținere a gemului de caise prin fierberea directă a fructelor cu zahăr cu sirop de zahăr și concentrarea produsului.

2.1.1. Schema bloc a procesului

Schema de bloc a procesului tehnologic de obținere a gemului de caise cuprinde următoarele etape: curățare și sortare; divizare; metoda de preparare a gemului; rețeta de fabricație; pasteurizare.

Schema de bloc a produsului este redată în figura 2

Figura 2

2.2.2. Schema de flux tehnologic

Schema de flux tehnologic a procesului tehnologic de obținerea a gemului de caise este prezentată în figura 3.

Figura 3

2.2. Materiile prime și auxiliare utilizate

2.2.1. Caracteristicile fizico- chimice și tehnologice ale materiilor prime și auxiliare

2.2.2. Condițiile de calitate, depozitare și transport