CONSERVAREA PRIN USCARE

Conservarea prin uscare are la bază principiul biologic al anabiozei (fizioanabiozei) - procedeul de conservare este xeroababioza, respectiv prin eliminarea parţială a apei (deshidratarea) sau aproape totală (uscarea). În acest fel se inhibă dezvoltarea microorganismelor şi stoparea reacţiilor enzimale ale acestora. (aw <0,8). Dacă activitatea apei ajunge la 0,3, produsele alimentare se conservă (la adăpost de aer), chiar şi la temperatura ambiantă.

Procesul de uscare este costisitor, însă se reduce considerabil masa procesului iniţial, deci şi volumul, făcându-se economii însemnate al ambalare, depozitare şi transportul produselor uscate (exp. din 10 t lapte se obţin o tonă de lapte praf).

Consecinţele deshidratării:- modificarea aspectului produsului: volum, formă, starea suprafeţei, culoarea, apariţia de creste;- modificarea proprietăţilor: creşte duritatea, apare crocanţă mai ales la produsele bogate în amidon, are

loc concentrarea celulelor;- modificarea unor caracteristici fizico-chimice: capacitatea de umezire, hidratare, dispersabilitatea,

solubilitatea;- modificarea aromei prin pierderea componentelor de aromă volatile;- modificarea valorii nutritive, pierderea unor vitamine termosensibile, în principal vitamina C.

Principiile fundamentale ale uscării

Deshidratarea/uscarea este o operaţie complexă, care implică transfer de căldură şi de masă.Căldura poate fi furnizată produsului care se deshidratează/usucă prin următoarele modalităţi:1. convecţie – de la agentul de uscare la produs (uscătoare directe);2. conducţie – de la o suprafaţă încălzită la produs (uscătoare cu contact direct – cu valţuri încălzite la

interior sau uscătoare cu contact indirect)3. radiaţie de la o sursă exterioară (în cazul încălzirii cu radiaţii infraroşii);4. în dielectric, care este o încălzire de volum (încălzirea cu microunde sau curenţi de înaltă frecvenţă);Majoritatea uscătoarelor industriale sunt de tip convectiv (85%), iar agentul purtător de căldură este aerul

cald uscat.Căldura se transmite în produs prin conducţie, iar apa din produs trebuie să ajungă la suprafaţa acestuia

pentru a fi antrenată.

Mecanismele de transfer de masă, prin care are loc transportul umidităţii din interiorul unui aliment sunt:o difuzia apei, dacă produsul umed este la o temperatură sub punctul de fierbere al lichidului;o difuzia vaporilor de apă, dacă acestea se vaporizează în interiorul produsului;o diferenţa de presiune hidrostatică (în stare de vapori);o combinaţii ale mecanismelor de mai sus.

Tehnici uzuale de uscareTehnicile de uscare folosite frecvent sunt:

o prin convecţie la presiune atmosferică;o prin conducţie;o sub depresiune.

A. USCAREA PRIN CONVECŢIE LA PRESIUNE ATMOSFERICĂ

Tipuri de uscare prin convectie, la presiune atmosferică:1. uscarea clasică, în camere cu zone, uscătoare cu benzi, uscătoare tunele.

Exemple de produse obţinute astfel: paste, tăiţei, crochete; cereale simple sau lactate; cartofi, mere, prune, ciuperci, ceapă, usturoi; carne şi peşte

2. uscarea în strat vibrator (vibrating bed dryer VBD) care este o variantă a uscării prin fluidizare - se aplică pentru produsele în bucăţi sau în granule, aşezate pe tăvi perforate cu mişcare oscilantă către capătul de descărcare. Materialul este uscat cu aer cald ce se trimite sub tăvi şi pătrunde prin orificiile acestora în masa de material pe care o fluidizează uşor.

1

3. uscarea în strat fluidizat – stratul fluidizat este o stare intermediară între două stări şi anume: starea de strat fix, poros şi statrea stratului de material antrenat de un fluid gazos. Se foloseşte la uscarea mazărei, marcovilor feliaţi, cepei feliate, cartofilor granule, cuburilor de carne, cerelelor, făinii, sării şi zahărului.

4. uscarea în strat de spumă – caz în care materialul lichid este adus în stare de piure prin concentrare prealabilă sub vid, amestecat cu diferite ingrediente şi apoi transformat în spumă prin injectare de gaz inert sub presiune, spuma fiind uscată în continuare cu aer cald pe o bandă.

Spuma uscată – sub formă de folie spongioasă este măcinată pentru a fi transformată în pulbere fină.

Variantele uscării în strat de spumă:a. uscarea în ,, film subţire de spumă” - spuma aplicată pe bandă are grosimea de 2-10 mm, iar

viteza benzii este de 1 m/s. Produsul de pe bandă trece prin mai multe secţiuni de uscare, apoi printr-o zonă de răcire (banda şi aerul sunt încălzite). Instalaţia este sub formă de tunel (40-60 cm). Răcirea se face prin stropirea cu apă a benzii la partea inferioară. Produsul finit se obţine sub forma unor fulgi mici pufoşi.

b. uscarea în ,, strat străpuns de spumă,, - în acest caz produsul sub formă de spumă deasă, stabilă, se aşează pe o bandă sau în tăvi perforate, fiind insuflat cu amestec de aer-gaz inert (azot). De jos în sus (ca în cazul fluidizării). Sub presiunea gazului, masa de spumă se fluidizează, se măreşte suprafaţa de contact cu agentul de uscare. În acest fel se îmbunătăţesc transferul de căldură şi viteza de evaporare, micşorându-se astfel durata uscării (5-10 minute). Uscarea se face în două zone: prima cu temperatura aerului de 95 oC şi a doua cu temperatura aerului de 55oC

Aplicaţii – sucuri şi piure de fructe şi legume, infuzie de cafea, ceai, etc.

5. Uscarea prin difuziune – se aplică soluţiilor, suspensiilor, emulsiilor, piureurilor, pastelor (nu pentru particulele solide cu dimensiuni mari).

Uscarea se face la to ambiantă într-o incintă de deshidratare cu ajutorul unui curent de gaz uscat (N 2) în circuit închis. Produsul care urmează a fi uscat pe o membrană orizontală cu pori (10 - 100μ) membrană care, la rândul ei este aşezată pe un suport de plasă metalică sau textilă.

Curentul de gaz cald (v = 0,2-3 m/s) traversează membrana de jos în sus, formând bule microscopice care traversează materialul, preluând umiditatea acestuia. Gazul umidificat este trecut apoi printr-o incintă de absorbţie umiditate (gel de siliciu), fiind apoi reintrodus prin uscare. Produsul uscat are o structură poroasă, spongioasă, care poate fi transformată în granule sau în pulbere pentru măcinare.

Această tehnică prezintă avantajul că prezintă în întregime principiile nutritive şi proprietăţile senzoriale ale produsului iniţial.

6. Uscarea prin pulverizare – este tehnica cea mai utilizată pentru uscarea produselor alimentare sub formă lichidă sau semilichidă. Aceste produse sunt pulverizate şi amestecate cu aer cald.

Avantajele uscării produselor prin pulverizare:- se pot aplica tuturor tipurilor de lichide;- se face cu aer, de regulă într-o singură fază de prelucrare;- este economică, dacă se face o prealabilă concentrare la 40 – 50% SU;- temperatura produsului poate fi controlată şi este de regulă scăzută;- pulverizarea realizează o suprafaţă mare de evaporare, care conduce un contact mai intim între agentul

de uscare şi produs, adică uscarea se face într-un timp mai scurt;- produsul realizat este sub formă de pulbere aproape omogenă, nu necesită măcinare şi se poate face şi

instantizarea lui, ceea ce conduce la îmbunătăţirea proprietăţilor de umectare, dispersabilitate, solubilitate;

- instalaţiile pot fi complet automatizate.

Dezavantajele folosirii uscării prin pulverizare, sunt de natură economică:- randamentul termic al uscării este de numai 58%, pierderile reprezentând 42%;- se utilizează o cantitate mare de aer: 28 tone aer cald/tonă de apă evaporată;- consumul de căldură pentru încălzirea aerului necesar uscării este ridicat.

Variantele uscării prin pulverizare sunt:- uscarea prin pulverizare cu spumă (în conducta de alimentare cu lichid se injectează N2

sau CO2);- uscarea la temperatură joasă (procedeul Birs) – cu temperatură de uscare de 35oC şi U.R. de 3 – 5%.Pentru unele produse (mai ales lapte praf) – se practică instantizarea prin aglomerare, care prezintă

următoarele avantaje:

2

- îmbunătăţirea proprietăţii de curgere (particulele aglomerate au o distribuţie mai uniformă a dimensiunilor particulelor)

- se înlătură prăfuirea datorită particulelor fine (care nu mai există în laptele instant);- reconstituirea este mai bună, pentru că particulele aglomerate au îmbunătăţite următoarele proprietăţi:

o absobţia de apă la suprafaţă (capacitatea de umezire)o penetrarea apei prin stratul de suprafaţăo împrăştierea in apă (nu se face cocoloaşe)o dizolvare rapidă (viteză de dizolvare).

La instantizarea prin aglomerare se formează legături între particule şi lichidul utilizat pt. umezire (apă), legături ce sunt dependente de gradul de umezire şi caracteristicile de absorbţie ale pulberii.

În prima etapă are loc coalescenţa (unirea) particulelor umezite, prin legături interparticule (legături de hidrogen, legături van de Waals (legături între molecule, nepolare, foarte slabe, alcătuită din atomi identici) – se formează aglomerate.

Când aceste aglomerate sunt uscate şi răcite (în vibrofluidizator), apa de umezire se înlătură şi în acesr caz, legăturile dintre particule sunt în cea mai mare parte legături electrostatice, forţe de atracţie caracteistice stării amfore (stare sticloasă) şi în mică măsură legături prin intermediul apei.

Instantizarea poate fi facută prin două procedee:- prin reumezire, caz în care instantizarea se face după ce s-a obţinut laptele praf;- prin recirculare, în care caz instantizarea se realizează în timpul uscării laptelui concentrat;

Produsele care se obţin prin pulverizare, sunt cele pompabile (lichide, emulsii, suspensii) şi anume:- lapte praf degresat şi nominalizat, simplu sau cu adaosuri: zahăr, cereale, cacao, malţ;- zer praf;- înălbitori de cafea;- creme sub formă de praf- semifabricate sub formă de praf pentru îngheţate şi deserturi;- extracte de ceai şi cafea (cafea instant);- bauturi de ciocolată;- pudre de tomate, legume, fructe;- produse pe bază de ouă: melanj pulbere, abluş şi gălbenuş pulbere;- sucuri de legume şi fructe etc.

B. USCAREA PRIN CONDUCŢIE LA PRESIUNE ATMOSFERICĂ

Prin această tehnică se pot usca produsele în stare lichidă concentrată, prin contactul produsului cu o suprafaţă fierbinte, ceea ce produce evaporarea apei. La terminarea uscării produsul este îndepărtat prin radere - procesul se numeşte uscarea pe valţuri.

Se aplică pentru lapte, piure de cartofi – pentru obţinerea fulgilor, drojdie, pulpe de fructe şi legume.

C. USCAREA SUB DEPRESIUNE (SUB VID)

Această uscare are avantajul că se obţin produse finite de calitate senzorială şi nutriţională ridicată, datorită temperaturii mai scăzute de uscare şi a absenţei aerului (oxigenului).

Uscarea sub depresiune poate fi făcută:- în strat de spumă, în care caz produsul lichid concentrat în stare naturală sau amestecat cu gaz inert

(N2) suferă o expansiune sub acţiunea vidului din incintă, obţinându-se o masă spongioasă care, prin măcinare se transformă în pulbere. Vidul realizat este de 2-6 mm Hg, iar temperatura de uscare este de 60-70oC.

Incinta în care se realizează uscarea este prevăzută cu sistem de realizare a depresiunii şi de îndepărtare a vaporilor de apă degajaţi din produs.

- în strat subţire – în care caz produsul lichid (soluţii, emulsii, suspensii) se concentrează în prealabil până la 60-70 % S.U., la temperaturi care să nu depăşească 25-30oC şi apoi se introduce sub formă de peliculă în evaporatoare sub depresiune, unde este uscat până la consistenţă păstoasă.

Prin răcire, pasta devine casantă şi poate fi măcinată.Uscarea se face într-un uscător sub vid multibandă sau încălzire cu microunde.- produsele în bucăţi (fructe, legume, condimente, plante aromatice sau medicinale) – se supun mai întâi

unei preuscări cu aer cald pană la reducerea umdităţii în jur de 20%, după care uscarea finală se realizează într-un uscător sub vid cu încălzire cu microunde.

3

Avantajele uscării continuei sub vid sunt:- uscătoarele funcţionează continuu şi pot fi automatizate ceea ce garantează o calitate constantă a

produselor finite;- se elimină contracţiile mecanice ale produsului, în comparaţie cu uscarea clasică în aer cald;- se poate asigura o igienă perfectă, având în vedere lipsa contactului cu mediul ambiant;- temperatura de uscare nu depăşeşte 40oC.

Aplicaţii ale uscării continue sub vid:- condimente, supe instant, bulioane, proteine vegetale;- băuturi pentru micul dejun, instantizate, nutriţionale;- extracte de cafea, ceai;- sucuri de legume şi fructe concentrate;- produse pe bază de malţ (extracte de malţ)- produse alimentare dietetice etc.

Depozitarea produselor deshidratate sau uscate

Durata de păstrare a produselor alimentare deshidratate/uscate este influenţată în primul rând de activitatea apei, care determină şi felul ambalajului ce trebuie folosit.

Dacă produsele nu sunt ambalate corespunzător, ele îşi modifică calitatea datorită:- absorbţiei de umiditate;- captare de oxigen;- contaminare microbiologică;- absorbţie de mirosuri străine;- deteriorare mecanică;- expunere la lumină;Activitatea apei produsului deshidratat influenţează îmbrumarea neenzimatică, oxidarea lipidelor,

degradarea vitaminelor, reacţiile enzimatice, denaturarea proteinelor, dezvoltarea microorganismelor.Valoarea nutriţională a produselor uscate poate fi redusă datorită pierderii unor vitamine hidrosolubile (în

special vitamina C) atât datorită operaţiilor preliminare (spălare, tăiere, blanşare) cât şi datorită uscării, precum şi pierderii de vitamine liposolubile – mai ales la depozitare

Rehidratarea produselor uscate

Este influenţată de:- durata de rehidratare dorită;- temperatura la care se face rehidratarea;- structura fizică a produsului rehidratat;- pH-ul apei de rehidratare;- puterea ionică a produsului şi a apei folosită la rehidratareCu privire la rehidratare, trebuie menţionat:- rehidratarea este rapidă la pulberile instant;- structura poroasă favorizează rehidratarea, o structură poroasă rigidă favorizând atât rehidratarea cât şi

desorbţia gazelor incluse;- denaturarea proteinelor afectează viteza de rehidratare;- pentru produsele vegetale, la rehidratare trebuie menţinută textura (pretatamentul cu CaCl2 al

produselor vegetale înainte de uscare favorizează menţinerea texturii);- puterea ionică a soluţiei de rehidratare are influenţă asupra constituenţilor proteici, de aceea, apa

trebuie să fie liberă de substanţe ionice şi fără miros, pentru. că altfel este afectată calitatea produsului rehidratatat;

- un conţinut ridicat de lipide în produsul uscat afectează negativ rehidratarea, deoarece astupă porii;- în cazul pulberilor, la contactul cu apa de rehidratare, acestea trebuie să se umecteze, apoi trebuie să

intre în lichid, să se disperseze şi să se dizolve.Pulberile fine tind să formeze cocoloaşe la suprafaţa lichidului de rehidratare, care flotează împiedicând

rehidratarea prin formarea unui strat semidizolvat.Se preferă pulberi instantizate, care au particule mari, poroase, cu capacitate mare de umectare, de penetrare

în lichid, de disperdare şi de solubilizare.

4

Condiţii impuse produselor uscate în România

În România, conform legislaţiei în vigoare se impun următoarele caracteristici pentru produsele deshisratate – uscate:

1. laptele praf – trebuie să aibă maximum 5% umiditate si maxim 25oT aciditate la produsul reconstituit. Este interzis pentru consum laptele cu gust sau miros străin cu aglomerări stabile, cu particule străine, neomogen şi cu particule arse;

2. concentratele alimentare din carne uscată, care prezintă miros modificat, de rânced sau mucegai nu se admit pentru consum uman;

3. praful de ouă integral trebuie să aibă culoarea galbenă, omogenă în toată masa şi să nu prezinte aglomerări stabile. Este interzis pentru consum uman praful de ouă cu adaos de conservanţi, coloranţi sau alte substanţe străine;

4. legumele şi fructele deshidratate trebuie să aibă maxim 12% umiditate pentru legume şi 25% pentru fructe. Nu trebuie să prezinte miros sau gust străin, pete negre, semne de mucegai, semne de infestare cu larve şi nici conservanţi peste limitele prevăzute de normele igienico-sanitare.

5. produsele deshidratate cu sau fără carne, supe, ciorbe, sosuri, baze de mâncăruri – trebuie să prezinte proprietăţi senzoriale nemodificate, să nu prezinte semne de infestare şi să aibă umiditatea de 12%. Nu este permisă folosirea conservanţilor de sinteză la obţinerea acestor produse.

6. produsele de genul: ceai, cafea, cacao, alune, smochine, stafide, care sunt uscate sau deshidratate au următoarele cerinţe:

- să prezinte caracteristici senzoriale specifice;- să nu prezinte semne de contact cu rozătoarele, pete de mucegai;- umiditatea maximă admisă - cafea prăjită 4,5%; cafea solubilă 5% şi fără aglomerări; pudră de cacao

<7,5%.

5