Operații de separare

in industria alimentara

Tărlungeanu Raluca Georgiana

Grupa 4301

Cuprins

Procese de separare si purificare

-Clasificarea metodelor de separare

-Separarea materialelor solide prin sortare

-Tipuri de utilaje

Pregătirea cerealelor pentru măciniș. Separarea impuritaților și condiționarea cerealelor

Tehnologia zahărului

-Extragerea zahărului

-Purificarea zemii de difuzie

-Concentrarea(vaporizarea)

Introducere

Industria alimentară prezintă o serie de particularităţi faţă de alte ramuri industriale legate atât de natura materiilor prime prelucrate cât şi a produselor finite obţinute.

Prin materii prime se înţeleg acele materiale care, supuse unui proces tehnologic specific, se transformă în produse finite sau semifabricate.

Materiile prime, în majoritate, sunt de natură biologică, perisabile şi degradabile, ceea ce impune o prelucrare sezonieră, într-un anumit ritm al producţiei şi anumite condiţii de lucru. Dacă majoritatea industriilor prelucrează materii prime care în general au caracteristici constante, industria alimentară prelucrează produse cu caracteristici fizice, chimice şi biochimice neomogene, ceea ce impune o continuă modificare a parametrilor de producţie.

În unele subramuri ale industriei alimentare, ca de exemplu morărit, panificaţie, produse zaharoase, se practică de la începutul procesului tehnologic omogenizarea materiei prime, adică alcătuirea din două sau mai multe loturi cu indici calitativi diferiţi a unei singure partide care să asigure o prelucrare uniformă din punct de vedere calitativ.

Comparativ cu alte ramuri, industria alimentară se remarcă prin multitudinea materiilor prime prelucrate şi prin diversitatea produselor finite, ceea ce impune existenţa unor procese tehnologice variate.

Procese şi echipamente de separare şi purificare

Separarea este o operaţie prin care un amestec este divizat în două sau mai multe fracţiuni care au compoziţii diferite. Scopul acestei operaţii este de a concentra un component în raport cu ceilalţi.

Separarea se realizează în principal prin metode fizice, deşi în unele cazuri se întâlnesc şi metode chimice.

Clasificarea metodelor de separare

A. Metode bazate pe echilibrul dintre faze

a. echilibrul gaz-lichid Absorbţia; distilarea; cromatografia gaz-lichid

b. echilibrul gaz – solid: Adsorbţia; sublimarea, Cromatografia gaz-solid

c. separare bazată pe membrane: ultrafilatrarea, dializa, electrodializa, osmoza inversă, electroosmoza, distilarea osmotică

Tot ca metode moderne de separare pot fi considerate: distilarea moleculară, distilarea enzimatică, distilarea destructivă. Ultimele două metode de separare implică şi reacţii chimice.

Separarea materialelor solide prin sortare

Cernerea este operaţia de separare mecanică pe criterii dimensionale a amestecurilor de granule şi pulberi în fracţiuni uniforme. În vederea realizării cernerii se folosesc:

grătare – la care diametrul ochiurilor este mai mare de 1 mm;

site – la care diametrul ochiurilor este mai mic de 1 mm.

Domenii de utilizare

industria morăritului şi panificaţiei;

industria berii şi spirtului;

conservarea cerealelor.

Tipuri de utilaje care realizează separarea materialelor solide prin sortare:

sita plană;

separatorul aspirator (tararul);

triorul cilindric;

separatorul electromagnetic etc.

Condiţionarea materiilor prime oleaginoase

Curăţarea de impurităţi şi seminţe defecte

A.Elemente introductive

Curăţarea loturilor de seminţe oleaginoase pentru uz industrial, reprezintă operaţia de reducere a conţinutului de impurităţi (minerale şi organice) şi seminţe cu defecte în limitele impuse prin standardele de reglementare a calităţii materiilor prime pentru industria uleiului şi grăsimilor comestibile.

Curăţarea loturilor de seminţe oleaginoase de uz industrial este impusă de necesitatea păstrării temporare la nivelul de calitate iniţial. Eliminarea impurităţilor şi seminţelor cu defecte din masa de seminţe oleaginoase apte pentru consum industrial reprezintă eliminarea factorilor de risc ai declanşării proceselor de degradare biologică şi/sau microbiologică, care diminuează nivelul de calitate iniţial al lotului. În plus, impurităţile şi seminţele cu defecte reprezintă un balast indezirabil sub aspect cantitativ şi calitativ, lipsit de interes tehnologic, cu efecte negative asupra derulării procesului industrial şi asupra calităţii produsului finit.

Principalele grupe de impurităţi şi seminţe cu defecte care trebuie eliminate la curăţarea seminţelor oleaginoase sunt:

-impurităţi (corpuri străine) minerale inerte: pământ, nisip, pietriş, bucăţi de metale etc.;

-impurităţi organice neoleaginoase: paie, pleavă, bucăţi de plantă.

-impurităţi organice oleaginoase (seminţe de alte plante de cultură, seminţe de buruieni, seminţe carbonizate sau alterate, coji etc.) şi seminţe cu defecte: mucegăite, strivite, râncede, decojite, spărturi.

Curăţarea masei de seminţe oleaginoase se realizează atât la nivelul bazelor centralizate de recepţie-colectare (eliminarea corpurilor străine care pot reprezenta ~ 50% din nivelul iniţial de impurităţi prezente în masa de seminţe după recoltare) cât şi la nivelul fabricilor de ulei.

Curăţarea loturilor de seminţe oleaginoase la fabricile de ulei se realizează în 2 etape:

-antedepozitare, o etapă de precurăţare realizată înainte de depozitarea seminţelor oleaginoase, etapă în care se elimină ~ 50% din impurităţile şi seminţele cu defecte prezente în lotul recepţionat;

-postdepozitare, o etapă de postcurăţare realizată imediat înainte de introducerea în procesarea propriu-zisă, etapă în care se aduce nivelul conţinutului de impurităţi şi seminţe cu defecte la maximum 0,3-0,4%.

Precurăţarea masei de seminţe oleaginoase este o etapă importantă de condiţionare pentru depozitare. Impurităţile şi seminţele cu defecte crează un mediu favorabil de dezvoltare a microbiotei şi paraziţilor, care determină autoîncălzirea şi alterarea.

Postcurăţarea se realizează pentru eliminarea impurităţilor şi seminţelor cu defecte care afectează calitatea procesării (produc uzura părţilor active ale utilajelor ,defectarea acestora ,micşorează productivitatea utilajelor ,afectează condiţiile de lucru din spaţiile de procesare ), randamentul şi calitatea produselor de fabricaţie (afectează randamentul în ulei brut , calitatea şrotului, puritatea uleiului brut etc.).

Principiile care stau la baza operaţiei de separare a impurităţilor şi seminţelor cu defecte din masa de seminţe oleaginoase sunt:

-separarea pe baza diferenţei dintre caracteristicile granulometrice ;

-separarea pe baza diferenţei de masă volumică ;

-separarea pe baza diferenţeli de masă volumică şi proprietăţi granulometrice;

-separarea impurităţilor feroase pe baza caracteristicilor feromagnetice.

B.Maşini pentru curăţarea seminţelor oleaginoase de impurităţi şi seminţe cu defecte

1 . Vibroaspiratorul SAGENTA

Vibroaspiratorul (fig.1) este un utilaj de precurăţire, care funcţionează pe principiul combinat, al cernerii şi separării pneumatice.

Masa de seminţe cu impurităţi este dozată în buncărul de alimentare al vibroaspiratorului şi este repartizată uniform pe suprafaţa sitelor de separare într-un curent ascendent de aer, care antrenează impurităţile uşoare . Pe primele 2 site se separă, ca refuz, impurităţile mari iar pe a treia sită impurităţile cu dimensiuni mai mici decât seminţele.Purificarea aerului cu impurităţi se realizează în 2 etape: separator uscat (ciclon) , separator umed (hidrociclon). Productivitatea maşinii este de 50 t /h seminţe de floarea- soarelui cu maximum 5% impurităţi, randamentul de separare fiind de 50 %.

2. Structurarea materiilor prime oleaginoase

Decojirea seminţelor oleaginoase

A. Elemente introductive

Decojirea reprezintă operaţia de separare a cojii de miez aplicată seminţelor oleaginoase înainte de măcinare, cu scopul eliminării unei structuri botanice de balast (conţinut minimal de ulei botanic, conţinut ridicat de fibră insolubilă cu proprietăţi absorbante relativ la faza uleioasă), care îngreunează şi reduce randamentul procesului de separare a uleiului brut.

Conducerea operaţiei de decojire este esenţială în cazul seminţelor cu un conţinut mare de ulei, al căror conţinut în ulei botanic este redus (0,5-1,5%) şi lipsit de importanţă tehnologică. Compoziţia chimică a structurii anatomice de coajă este dominată de fibra vegetală (~60% celuloză, 25-29% lignină,25-2,8% pentozani) alături de 3-6% proteină, ulei botanic şi apă (8-10%). Fracţiunea lipidică din coaja seminţelor oleaginoase are un conţinut important de ceruri (15-45%, chiar 60-70% în coaja subţire) şi o aciditate liberă ridicată (18-22%).

Coaja nu prezintă interes, în termeni de randament şi puritate uleiurilor brute. Totuşi, din considerente tehnologice, conducerea operaţiei de decojire nu se realizează până la separarea totală a cojii de miez, păstrându-se un conţinut remanent de coajă în miezul industrial de 6-8,5%, care participă la formarea unei structuri mecanice a măcinăturii favorabilă obţinerii uleiului brut prin presare / extracţie.

B. Metode de decojire

Eliminarea cojii seminţelor oleaginoase presupune parcurgerea a 2 etape:

1. desprinderea cojii de miez, care presupune spargerea şi detaşarea cojii de miez;

2. separarea cojilor din amestecul decojit.

Decojirea propriu-zisă se realizează în următoarele variante tehnologice: lovire, tăiere, frecare, strivire, impact centrifugal, detentă.

• Decojirea prin lovire se bazează pe principiul impactului unic sau repetat cu un organ al utilajului de decojire (palete, perete fix), care determină ruperea legăturilor organice dintre coajă şi miez, deformarea şi fisurarea cojii.

Decojirea prin lovire se practică în trei variante tehnologice:

° lovirea seminţelor aflate în regim static (în repaus) cu paletele utilajului de decojire;

° lovirea seminţelor aflate în mişcare (regim dinamic), prin proiectarea repetată pe un perete (ecran) fix sau lovirea scurtă (practic instantanee), aplicată de rotor pe statorul decorticatoarelor centrifugale;

° procedeul mixt, care combină lovirea statică cu cea dinamică, mărind substanţial eficacitatea operaţiei.

Proiectarea unor corpuri cu elasticitate medie (seminţe oleaginoase) pe suprafeţe fixe sau lovirea acestora cu organe de lucru aflate în mişcare aparţinând utilajelor de decojire provoacă separarea cojii de miez în etape:

- ruperea legăturilor anatomo - structurale din coajă şi miez;

- deformarea cojii;

- formarea de fisuri în structura cojii, fisurarea completă şi separarea imediată de miez sau fisurarea parţială, cu desprinderea întârziată de miez, după impactul propriu-zis, ca urmare a diferenţei de masă specifică.

Decojirea prin lovire se aplică seminţelor de floarea-soarelui, la degerminarea uscată a germenilor de porumb, pentru sâmburii de palmier, decojirea completă a seminţelor de bumbac (separarea resturilor de miez de coaja aderentă, în a II-a etapă de decojire propriu-zisă) şi ,uneori, pentru boabele de soia.

•Decojirea prin tăiere presupune distrugerea integrităţii cojii (spargerea cojii) la trecerea seminţelor prin zona activă creată între doi tăvălugi rifluiţi, aflaţi în mişcare în sens de întâmpinare reciprocă, cu viteze periferice diferite şi la o distanţă interrifluri reglabilă. Tăierea cojii intervine sub acţiunea forţelor de forfecare şi presare/frecare. Metoda este aplicată la spargerea cojii seminţelor de bumbac.

° Decojirea prin frecare presupune separarea cojii de miez prin acţiunea forţelor de frecare create între coaja seminţelor oleaginoase şi suprafaţa rugoasă dintre tăvălugii rifluiţi sau acoperiţi cu pastă abrazivă.

Metoda se aplică la decojirea boabelor de soia şi pentru decorticarea orezului.

° Decojirea prin strivire presupune spargerea şi detaşarea cojii sub acţiunea forţelor de presare şi, secundar, de frecare/forfecare, create între valţuri acoperite cu un strat de cauciuc. Metoda se utilizează la decojirea seminţelor de ricin şi a boabelor de arahide.

° Decojirea centrifugală presupune spargerea şi detaşarea cojii sub acţiunea impactului instantaneu creat sub acţiunea forţei centrifuge.

° Decojirea prin detentă presupune spargerea şi detaşarea integrală sau parţială a cojii sub acţiunea diferenţei de presiune creată prin detentă, care permite distrugerea coeziunii organice dintre coajă şi miez şi fisurarea unică sau multiplă a cojii.

Decojirea propriu-zisă conduce la formarea următoarelor fracţiuni:

- miez şi coajă curate şi întregi;

- fracţiuni de miez cu resturi de coajă şi de coajă cu resturi de miez aderent;

- seminţe întregi, nedecojite.

Din punct de vedere tehnologic, se consideră că la decojire se formează două fracţiuni:

1. miez industrial, format din miez botanic şi 6-8,5% coajă;

2. coajă industrială, formată din coaja botanică şi o cantitate mică de miez antrenat (0,4-1%).

Coaja din miezul industrial este admisă şi recomandată tehnologic din următoarele considerente:

- măreşte randamentul măcinării, prin favorizarea prinderii şi forfecării miezului oleaginos între tăvălugii rifluiţi;

- îmbunătăţeşte calitatea prăjirii, prin evitarea aglomerării particulelor de miez în etapa preliminară de umectare-încălzire;

- participă la formarea structurii mecanice favorabile unui bun randament şi calitate a operaţiei de obţinere a uleiului brut.

Separarea cojii propriu-zise din materialul decojit se practică prin patru metode:

1. separarea prin cernere, pe bază de diferenţă granulometrică (de mărime) dintre fracţiunile materialului decojit;

2. separarea pneumatică, pe bază de diferenţă de masă volumică, prin aspiraţie într-un curent ascendent de aer;

3. separarea prin procedeul mixt, cernere - pneumatic;

4. separarea electrostatică, bazată pe diferenţa de încărcare electrică, creată într-un câmp electric indus între coajă şi miez.

C. Utilaje de decojire

Decojitorul Vulcan-IPIA este constituit din următoarele părţi componente:

-toba de spargere;

- separatorul de coji Vulcan-IPIA.

Descojirea seminţelor de floarea-soarelui. Separarea cojilor de miez

Se realizează prin lovirea sau apăsarea seminţei când coaja se sparge şi se desprinde de miez urmată de o separare a lor. Instalaţiile de descojire şi de sortare sunt montate pe acelaşi cadru de susţinere.

În poziţie centrală este montat axul 3, acţionat de electromotor cu reductor, pe care sunt fixate două discuri metalice 4 cu paletele reglabile 5. La partea superioară, toba este prevăzută cu tremia de alimentare 6 şi dozatorul 7 care repartizează seminţele în mod uniform. Spargerea cojilor se realizează sub acţiunea lovirii seminţelor de către paletele metalice. În timpul lovirii, seminţele sunt proiectate pe sectorul de spargere sub acţiunea forţei centrifuge. Din tobă se evacuează prin racordul 8, un amestec de seminţe întregi, miez,coji şi tocătură.

Componentele sunt montate pe batiul (9). La o funcţionare corectă a tobei se obţin: seminţe întregi max. 5% şi tocătură max. 3%. Instalaţiile de sortare sunt asemănătoare cu tararele cu aspiraţie, existând deosebiri la dimensiunile ochiurilor sitelor (3, 4, 5 mm).

Separatorul de coji tip Vulcan – IPIA

Materialul rezultat de la decojirea propriu-zisă este format din următoarele fracţiuni:

- miez şi coji întregi şi curate;

- fragmente de miez cu coajă şi coajă cu miez;

- praf oleaginos şi tocătură din coajă;

- seminţe nedecojite.

Separatul de coji tipVulcan–IPIA (fig.3.) funcţionează pe principiul combinat, al eliminării cojilor din masa de miez industrial pe baza diferenţei dimensionale (cernere) şi diferenţei de masă specifică (pneumatic).

Separatul de coji este format din:

- primul cadru de site, constituit din trei site cu un diametru al ochiurilor de 6-7, 4-5 respectiv 3-4 mm;

- al doilea cadru de site, format dintr-o sită-retur (cu înclinaţie inversă faţă de sitele din primul cadru) şi cu un diametru al orificiilor pe sită de 6 mm;

- sistemul cu excentric de imprimare a mişcării de dute – vino pentru cadrele cu site;

- sistem de aspiraţie montat la capătul cadrului cu site, format din ventilator, tubulatură şi cameră de aspiraţie; - transportoare pentru fracţiunile separate (elevatoare, transportoare elicoidale).

Etapele de separare prin cernere - aspiraţie sunt următoarele:

- pe prima sită (S1) se separă: C1: cernut: tocătură, fragmente de coajă şi miez, miez şi coji cu dimensiuni mai mici decât ochiurile sitei ; R1: refuz: seminţe, miez şi coji întregi.

Cojile întregi din refuz sunt preluate prin sistemul de aspiraţie aferent primei site iar refuzul 1, liber de coajă, se uneşte cu refuzul sitei a 2-a la capătul ei.

- pe a 2-a sită (S2) se separă din C1 următoarele fracţiuni:

R2: refuz: miez şi coji sparte, miez şi coji întregi mai mici decât în R1;

C2: cernut: tocătură, fragmente de coji şi miez cu dimensiuni mai mici decât ochiurile sitei.

Fragmentele de coajă din refuzul de pe sita 2 sunt preluate într-un curent ascendent de aer, cu un debit mai redus decât cel din primul sistem de aspiraţie.

- pe a 3-a sită refuzul liber de fragmente de coajă al sitei 2 se uneşte cu refuzul sitei 3 la capătul acesteia şi se cerne pe S3 cu fracţiunea C2.

C3 - tocătură, care trece pe sita – oarbă şi ajunge în transportorul de material decojit. R3 – fragmente de miez şi coajă, miez întreg care este curăţat de fragmentele de coajă prin sistemul III de aspiraţie, cu un debit al curentului ascendent de aer mai redus decât cel din sistemul II de aspiraţie.

- R3, liber de fragmente uşoare de coajă, trece pe sita – retur din cadrul II unde se separă ca refuz seminţele întregi (de coji prin sistemul IV de aspiraţie plasat la capătul sitei – retur) şi ca cernut materialul decojit, care cade sub incidenţa sistemului IV de aspiraţie şi separare a fragmentelor de coajă (pe sita -oarbă), după care fracţiunea este dirijată la valţuri. Seminţele întregi constituie returul separatorului, care este preluat de un elevator şi readus la toba de spargere.

Curăţirea şi sortarea seminţelor de floarea-soarelui

Seminţele oleaginoase aduse pentru prelucrare conţin un anumit procent de impurităţi minerale (pietre, pământ, nisip, ş.a.), organice (paie, pleavă, plante, sfori de la saci, seminţe sparte sau alterate, ş.a.) şi metalice care trebuie eliminat prin operaţia de curăţire, înainte de introducerea lor în depozit.

Curăţirea seminţelor şi separarea impurităţilor se pot realiza:

- pe baza diferenţei de mărime dintre impurităţi şi seminţe;

- pe baza diferenţei de masă specifică dintre impurităţi şi seminţe;

- pe baza proprietăţilor magnetice ale impurităţilor.

Separarea după mărime se realizează prin cernere cu ajutorul sitelor duble cu ochiuri de două dimensiuni, una cu ochiuri mai mari (15-20 mm) decât mărimea seminţelor şi una cu ochiuri mai mici (3-4 mm) decât seminţele.

Separarea după diferenţa de masă specifică se realizează cu ajutorul unui curent de aer trimis de un ventilator asupra seminţelor în cădere. În acest mod, se produce devierea mai mare de la direcţia de cădere a seminţelor cu masă specifică mai mică decât unele impurităţi (pietre, pământ, metale), în timp ce impurităţile cu masă specifică mai mică decât a seminţelor (paie, pleavă, coji de seminţe, seminţe seci) sunt luate de curentul de aer.

Cele mai bune rezultate se obţin prin utilizarea separării combinate după mărime şi masă specifică cu ajutorul următoarelor instalaţii: separatorul aspirator (tarar cu aspiraţie) şi vibroaspratorul.

Separatorul aspirator (tararul cu aspiraţie)

Seminţele sunt aduse în camera de alimentare (1), de unde cu un cilindru de alimentare uniformă, sunt trimise pe sita preliminară (2) cu ochiuri mari (15-20 mm) unde se separă impurităţile mari iar cernutul cade pe sita principală (3) cu ochiuri de (10-12 mm). Aici se separă alte impurităţi mari, iar seminţele cu impurităţi de mărime egală şi mai mici, cad pe a doua sită principală (4) cu ochiuri de 3-4 mm care opreşte seminţele şi impurităţile de mărime egală, lăsând să treacă impurităţile mai mici decât seminţele. În acelaşi timp se produce şi o separare a impurităţilor şi a seminţelor mai uşoare, datorită curentului de aer ascendent carecirculă prin canalul (5) aflat între camera de alimentare şi sita (2), şi prin canalul (6) aflat la evacuarea seminţelor de pe sita (4). Aerul împreună cu praful şi impurităţile uşoare trec din aceste canale în camerele (7) unde, prin pierderea de viteză şi datorită şicanelor (8), se depun în camerele de sedimentare, unde prin şuberele (9), sunt evacuate în jgheaburile colectoare (10). Aerul cu o parte din praf iese prin racordul (11) şi este trimis prin instalaţii de desprăfuire, care pot fi cicloane sau filtre cu saci. Părţile componente sunt montate pe batiul (12).

Curăţirea şi selectarea crupelor de cacao

După recepţia cantitativă şi calitativă, crupele de cacao primite în saci sau containere, sunt depozitate pe sorturi, de preferinţă în silozuri celulare din beton prevăzute cu instalaţii de climatizare, dozare, transport şi curăţire.

În aceste silozuri este necesar menţinerea unor condiţii de igienă pentru a preveni apariţia moliei de cacao (Acrocerops cramerella) care se dezvoltă cel mai bine în lunile de vară şi toamnă. În spaţiile calde şi neventilate molia se înmulţeşte şi pe timp de iarnă.

Înainte de a fi introduse în fabricaţie, boabele de cacao sunt supuse unui proces de curăţire care se realizează prin:

- sortare (cernere); - separarea componentelor uşoare; - separarea impurităţilor metalice; - separarea particulelor grele (piatră, sticlă).

Schemă de curăţire a crupelor (boabelor) de cacao (Bühler). Conform schemei, liniile de transport automate aduc boabele de cacao (A) în tremia de alimentare (1), după care ele sunt dozate cu şnecul (2) şi cu ajutorul elevatorului (3), sunt aduse la instalaţia de sortare (4) prevăzută cu două site vibratoare. Pe sita de sus cu ochiuri de dimensiunile a două boabe se separă ca refuz impurităţile mari (B), iar ca cernut boabele şi impurităţile egale. Cernutul de pe sita de sus se separă ca refuz pe sita de jos cu ochiuri mai mici decât dimensiunea boabelor, iar impurităţile mici se separă ca cernut (C).

Sistemul de site este complet închis într-o carcasă metalică conectată la reţeaua de aspiraţie pentru impurităţile uşoare (D), (praf, material fibros şi insecte).

Refuzul de pe sita de jos este trecut apoi peste un separator magnetic (5) cu ajutorul căruia se separă eventualele impurităţi metalice (E) după care urmează o trecere printr-un separator de pietre (6). Aici are loc separarea impurităţilor de aceeaşi mărime cu boabele de cacao. Instalaţia se compune dintr-o sită înclinată prin care se trimite un curent de aer ascendent, sita fiind în acelaşi timp în mişcare oscilatorie produsă de un mecanism excentric.

Datorită mişcării oscilatorii a sitei şi curentului de aer pietrele (F) se deplasează către partea mai ridicată şi sunt eliminate iar boabele de cacao (G) alunecă spre partea coborâtă a acesteia de unde sunt evacuate.

Particulele uşoare colectate sub formă de praf (H), sunt separate de curentul de aer cu ajutorul filtrului (7) şi a ventilatorului (8).

Pentru asigurarea unui proces de curăţire cât mai eficient şi în condiţii igienice cât mai sigure, sistemul de aspiraţie este conectat la toate utilajele de transport şi curăţire a boabelor de cacao. El se compune din:

- ventilatoare centrifugale cu debit mare şi presiune redusă (8);

- cicloane, filtre, camere de praf (7);

- piese speciale de legătură (valve);

- conducte de circulaţie a aerului şi prafului (9).

Pentru o bună funcţionare, aceste reţele de aspiraţie trebuie să aibă în componenţă conducte verticale sau cu înclinaţie mare faţă de orizontală. Reglarea debitului de aer pe întreaga reţea se realizează cu o valvă centrală instalată la aspiraţia ventilatorului, iar pe fiecare ramură de la valva acesteia.

PREGĂTIREA CEREALELOR PENTRU MĂCINIŞ. SEPARAREA IMPURITĂŢILOR. CONDIŢIONAREA CEREALELOR.

Operaţiile tehnologice de pregătire a grâului pentru măciniş efectuate la recepţie şi depozitare în siloz continuă în curăţătorie cu eliminarea impurităţilor şi condiţionare, după schema din figura 1.

Prin curăţire se înţelege eliminarea impurităţilor din masa de cereale iar prin condiţionare tratarea boabelor cu apă sau cu apă şi căldură.

Principiul eliminării impurităţilor prin diferite operaţii tehnologice se bazează pe diferenţa dintre proprietăţile fizice ale grâului şi impurităţilor.

Condiţionarea modifică parţial coeziunea endospermului şi însuşirile elastice ale

cojii.

Fluxul tehnologic din curăţitorie cuprinde următoarele utilaje:

pentru eliminarea impurităţilor libere din masa de cereale:

separatoare-aspiratoare de moară;

separatoare de pietre;

trioare;

maşini de spălat şi magneţi;

pentru eliminarea impurităţilor existente pe suprafaţa boabelor:

maşini de descojit;

maşini de periat;

maşini de spălat;

pentru condiţionarea cerealelor:

aparate de udat;

coloane de condiţionare;

pentru măsurarea cerealelor în curăţătorie:

cântare automate; aparate de procentaj; pentru transport:

de jos în sus: cu elevatoare sau pneumatic;

pe orizontală: cu şnecuri

pe verticală şi înclinat de sus în jos: prin conducte, cu cădere liberă.

Fig. 1 Schema procesului tehnologic de depozitare şi pregătire a cerealelor pentru măciniş

După cum se poate vedea din schemă, grâul supus procesului de pregătire urmează un traseu aproape fix, fără prea multe posibilităţi de ocolire a unor operaţii tehnologice, şi anume:

Eliminarea corpurilor străine se face cu separatorul aspirator (tararul de moară) care separă corpurile străine cu dimensiuni mai mari, egale sau mai mici decât cele ale cerealei supuse precurăţirii, prin combinarea acţiunii ciururilor şi a curenţilor de aer.

Separatorul-aspirator de moară se deosebeşte de cel folosit în siloz prin: gradul de înclinare a ciururilor cernătoare, mărimea orificiilor, intensitatea de curăţire şi încărcătura specifică/cm2 din lăţimea ciurului.

Eficienţa de curăţire este optimă când eliminarea impurităţilor se face în proporţie de 60-70%.

Înclinarea primului ciur este de 8-10° iar pentru ciurul II şi III 12-15°.

Încărcătura specifică medie/cm2 din lăţimea ciurului este de 50-60kg/h.

Separatorul de pietre (pe cale uscată) este un utilaj introdus recent în fluxul tehnologic de curăţire a grâului, el fiind folosit înainte la fabricile de decorticat orez şi la morile de porumb. Acest utilaj se plasează după tarar, deoarece acesta separă pe lângă pleavă, praf, spice şi o parte din pietrele cu dimensiuni mai mari sau mai mici decât bobul de grâu, separatorul de pietre îndepărtând în acest caz doar pietrele asemănătoare ca dimensiuni bobului de grâu.

Eficienţa îndepărtării pietrelor trebuie să fie de 90-100%, aceasta obţinându-se prin reglarea înclinaţiei optime a cadrului cu sită ce intră în alcătuirea separatorului de pietre.

Triorul cilindric este un utilaj care, în procesul de pregătire a grâului pentru măciniş, separă impurităţile cu formă sferică sau apropiată de aceasta, cum sunt: măzărichea, neghina şi spărturile.

Morile din ţara noastră folosesc curent trioarele cilindrice de mare capacitate (800 kg/m2/h). Efectul de curăţire este optim când se elimină minim 75% din impurităţi.

Separarea impurităţilor metalice. În masa de grâu impurităţile metalice, majoritatea de natură feroasă, ce provin de la maşinile de recoltat, de transportat de la câmp la baze şi silozuri şi de aici la moară şi din alte surse greu de identificat, pot provoca avarierea utilajelor din curăţătorie şi moară, iar prin loviri violente pot da naştere la scântei şi provoca explozii şi incendii.

Impurităţile metalice ajunse la măcinat pot crea probleme mari consumatorilor făinii şi tărâţei deoarece, prin măcinare, se transformă în aşchii sau plăcuţe tăioase cu dimensiuni mici care se amestecă cu făina.

Pentru separarea impurităţilor metalice de natură feroasă existente în grâu se folosesc magneţi permanenţi şi mai rar electromagneţi.

Separatorul cu magneţi permanenţi, folosit curent în industria morăritului, este plasat în cel puţin două puncte din fluxul de pregătire al grâului: înainte de a începe curăţirea şi după terminarea acesteia (înainte de a intra grâul la măciniş). Numărul potcoavelor ce alcătuiesc magnetul se stabileşte în funcţie de cantitatea de grâu supusă curăţirii. Se consideră încărcătura specifică maximă de 150Kg grâu pentru potcoava cu lăţimea de 40mm. Funcţionarea nesatisfăcătoare a separatorului cu magneţi permanenţi se poate datora următoarelor cauze:

– distribuirea neuniformă a produselor pe suprafaţa magneţilor;

– o viteză de trecere a cerealelor peste poli prea mare;

– neîndepărtarea la timp a impurităţilor feroase reţinute; – scăderea puterii de atracţie şi reţinere a magnetului.

Descojirea şi perierea grâului. Pe lângă impurităţile metalice, grâul conţine pe suprafaţa boabelor, în şănţuleţ şi bărbiţă, praf şi microorganisme care se îndepărtează în mare parte prin aşa numita descojire şi periere.

Operaţia de descojire şi periere se face de obicei în trei trepte:∗ în prima treaptă rezultă praful de natură minerală numit şi praf negru;∗ în treapta a II-a şi a III-a rezultă praful alb (de natură organică) sau tărâţa de curăţătorie.

Încărcarea specifică a descojitoarelor româneşti este de 1000-1200kg/m2/h în prima şi o doua treaptă de descojire. Ultima treaptă de descojire se face prin periere, aprecierea efectului tehnologic fiind făcut după următoarele criterii:

– proporţia în care se separă praful şi părţile de înveliş; – micşorarea conţinutului de substanţe minerale ale grâului; – luciul căpătat de grâu după periere.

Praful rezultat la periere, prin cantitate şi calitate, constituie un produs furajer foarte valoros.

Spălarea grâului se efectuează pentru îndepărtarea impurităţilor rămase pe suprafaţa boabelor şi eventualelor pietre, bulgări de pământ, pleavă, paie ce ajung până în această fază. Concomitent se realizează şi condiţionarea hidrică a grâului.

Asupra acestei operaţii există opinii contradictorii:∗ unii specialişti consideră spălarea grâului ca o operaţie costisitoare prin consumul ridicat de apă (consum influenţat de gradul de impurificare a masei de grâu şi de conţinutul de umiditate al acestuia);∗ alţii cercetători susţin că prin umiditatea superficială adăugată grâului se creează mediu prielnic de dezvoltare a microorganismelor;∗ morarii cu multă experienţă susţin totuşi că spălarea contribuie la obţinerea unei extracţii mai mari de făină albă cu un conţinut redus de substanţe minerale.

Rolul spălării poate fi preluat de descojirea şi perierea intensă a suprafeţei boabelor, condiţionarea hidrică fiind realizată prin umectare – operaţie tehnologică prezentă în procesul de pregătire a grâului pentru măciniş.

Condiţionarea grâului. Prin condiţionare, în tehnologia morăritului, se înţelege tratarea grâului cu apă sau apă şi căldură; această operaţie, deoarece afectează cel mai mult bobul întreg, influenţează într-o măsură destul de mare procesul tehnologic de măciniş, gradul de extracţie, conţinutul de substanţe minerale al făinii, separarea germenilor şi mai puţin însuşirile de panificaţie ale făinii.

Pentru ca acest proces să conducă la rezultate optime la măciniş, trebuie să se cunoască în special duritatea şi conţinutul de umiditate al grâului.∗ Condiţionarea cu apă constă în adăugarea unei anumite cantităţi de apă unei cantităţi de grâu. Operaţia se realizează în proces continuu prin stropirea grâului cu apă ca atare sau sub formă pulverizată.

Umectarea cerealelor se face în mod obişnuit prin trei procedee:

- în primul procedeu se foloseşte maşina de spălat; o al doilea procedeu foloseşte aparatul de umectat simplu cu cupe; o al treilea procedeu constă în umectarea prin pulverizarea apei, varianta fiind mai puţin utilizată.

Operaţia duce la creşterea umidităţii învelişului, şi, în timp, a bobului întreg, diferenţa de umiditate dintre coajă şi miez reglându-se prin timpul de odihnă. Coaja trebuie să reţină cea mai mare parte din apa adăugată astfel încât să aibă un grad de elasticitate mare ca la măcinare să nu se sfărâme şi să se separeu uşor la cernere.

Condiţionarea cu apă se realizează într-una sau două trepte:

– prin umectare se face după I treaptă de decojire;

– ultima umectare se efectuează înainte de intrarea grâului la măciniş.∗ Condiţionarea hidrotermică (cu apă şi căldură) – practicată pe scară redusă la morile din ţara noastră – se recomandă la unele loturi de grâu pentru îmbunătăţirea însuşirilor tehnologice şi de panificaţie. Căldura are următoarele efecte asupra difuziei apei în bob:

– creşterea temperaturii măreşte gradul de pătrundere a apei în boabe – se scurtează perioada de pătrundere a apei în centrul bobului; – se îmbunătăţesc însuşirile de panificaţie ale făinii.

Temperatura optimă de accelerare a pătrunderii apei în bob este de 30-45°C, peste această temperatură având loc fenomene ce acţionează asupra glutenului.

Condiţionarea hidrotermică, prin unele influenţe de natură mecanică, fizicochimică şi biochimică asupra bobului de grâu, conduce la stimularea activităţii enzimatice a acestuia.

De asemenea, s- a constat că apar şi modificări ale structurii bobului; se măreşte volumul iar la uscare-răcire se produc contracţii ce favorizează slăbirea coeziunii bobului cu consecinţe benefice în operaţiile de măcinare şi cernere.

MĂCINAREA CEREALELOR

Secţia de măciniş sau moara propriu-zisă este locul unde grâul se transformă în făini, germeni, tărâţă şi în procent redus griş comestibil.

În secţia de măciniş au loc două operaţii importante:∗ măcinarea cerealelor realizată cu ajutorul valţurilor şi dislocatoarelor,;∗ cernerea produselor rezultate la măciniş care se realizează prin site plane şi maşini de griş.

Utilajele ajutătoare sunt cele de la transportul pneumatic: ventilatoare de înaltă presiune, cicloane de descărcare, baterii de cicloane pentru filtrare şi filtre cu ciorapi textili.

Transportul mecanic se face cu şnecuri şi elevatoare iar sistemul de ventilaţie este format din ventilatoare de joasă şi medie presiune şi filtre..

TEHNOLOGIA ZAHĂRULUI

Complexitatea operaţiilor fizice, chimice şi fizico-chimice din industria zahărului are drept scop crearea condiţiilor optime pentru extragerea zaharozei din materia primă şi cristalizarea acesteia cu un randament ridicat.

După recepţia sfeclei de zahăr la fabrică, aceasta este supusă în continuare următoarelor faze tehnologice principale:

-Pregătirea sfeclei în vederea extragerii zahărului

-Extragerea zahărului din tăiţeii de sfeclă Purificarea zemii de difuzie

-Concentrarea zemii subţiri

-Fierberea şi cristalizarea zahărului

Aceste faze tehnologice principale, la realizarea cărora mai contribuie o serie de operaţii secundare - obţinerea varului şi a gazului de saturaţie necesare pentru purificarea zemii de difuziune, condiţionarea şi depozitarea zahărului – conduc la obţinerea unui zahăr de calitate superioară caracterizat prin granulaţie, coloraţie, conţinut de zaharoză.

EXTRAGEREA ZAHĂRULUI

Scopul extracţiei este de a obţine cât mai mult zahăr dintr-o sfeclă dată sub formă de soluţie.

Procesul de difuzie a fost introdus în industria zahărului de Robert în anii 1864- 1865.

Zaharoza se găseşte în sfeclă în sucul celular. Sucul, bogat în zaharoză, se găseşte în vacuolele celulelor de ţesut parenchimatos. Aceste vacuole se măresc pe măsură ce sfecla se maturizează, ajungând să ocupe aproape tot interiorul celulei.

Mărindu-se, vacuola împinge protoplasma către periferia celulei, izolânduse astfel sucul de membrana celulară care este permeabilă

Protoplasma sau citoplasmă nu este permeabilă decât pentru apă, zaharoză şi restul substanţelor putând să o traverseze numai după o denaturare termică, numită impropriu plasmoliză. Sub acţiunea căldurii, peste temperatura de 70 °C, are loc coagularea substanţelor proteice ale protoplasmei iar membrana îşi pierde semipermeabilitatea, denaturându-se.

Viteza de denaturare a ţesuturilor rădăcinii de sfeclă depinde de temperatură. Temperaturi mai mari de 80 °C nu sunt recomandate deoarece duc la modificări nedorite în pereţii celulari.

Zahărul dizolvat în sucul celular se poate extrage şi prin deschiderea mecanică a celulelor la maşina de tăiat sfeclă, însă proporţia acestor celule este redusă (~ 10%).

Extragerea zahărului din tăiţeii de sfeclă are loc prin mecanismul complex al difuziei, în două etape :

• migrarea zaharozei din interiorul celulelor în spaţiul intercelular şi de aici către interfaţa solid-lichid, proces ce are loc la t = 75 - 80°C şi care poate fi denumit impropriu plasmoliză;

• trecerea zaharozei de la interfaţa solid-lichid în faza lichidă, aceasta fiind etapa caracterizată de un gradient de concentraţie şi de natura curgerii lichidului de extracţie - faza de difuzie.

Circulaţia lichidului de extracţie raportat la tăiţei este în contracurent, urmărindu-se ca zeama de difuzie cu concentraţie ridicată sa vină în contact cu tăiţeii ce conţin o cantitate mare de zahăr astfel încât, atunci când părăseşte instalaţia de difuzie, zeama să treacă peste tăiţeii proaspăt introduşi.

În acelaşi timp, pe măsură ce concentraţia în zahăr a tăiţeilor scade, ei vin în contact cu zeamă de difuzie de concentraţie din ce în ce mai mică, în momentul părăsirii instalaţiei aceştia venind în contact cu apa proaspătă.

Principalele avantaje ale extracţiei în contracurent sunt:

−folosirea unei cantităţi mici de apă ( ~ egală cu cantitatea de sfeclă supusă extracţiei);

−consum redus de căldură ta obţinerea zahărului în instalaţia de vaporizare, datorită concentraţiei zemii de difuzie.

Prin difuzie se înţelege fenomenul de trecere liberă a moleculelor unor substanţe dizolvate către acea parte a soluţiei unde concentraţia este mai scăzută, până ce în toată cantitatea de soluţie se obţine aceeaşi concentraţie.

Procesul de difuzie, în ansamblul, este influenţat de următorii factori :

• calitatea materiei prime - sfecla trebuie să fie de bună calitate, proaspătă, să nu fi fost îngheţată, să nu aibă o structură lemnoasă, să nu fie atacată de microorganisme şi să fie ajunsă la maturitate tehnologică în momentul recoltării; sfecla vestejită, cu structură lemnoasă la tăiere, dă un procent ridicat de sfărâmături şi tăiţei de formă necorespunzătoare; sfecla recoltată înainte de vreme necesită un timp mai mare de extracţie datorită unui coeficient de difuzie a zaharozei mic; sfecla atacată de microorganisme sau dezinfectată necorespunzător poate provoca apariţia de focare de infecţie în instalaţia de difuzie, aceasta ducând la pierderi importante de zaharoză;

• calitatea tăiţeilor - pentru a asigura o suprafaţă de contact cu zeama de difuziune cât mai mare şi o circulaţie normală a zemii de difuzie, tăiţeii trebuie să fie cât mai lungi, subţiri şi rezistenţi la rupere;

• calitatea apei folosite pentru difuzie - deoarece la difuzie se utilizează apa de la condensator şi condensatul, a căror alcalinitate (datorată amoniacului dizolvat) afectează difuzia prin hidroliza protopectinei din pereţii celulari şi, deci, cu influenţă asupra filtrării nămolului şi a purificării zemii, este necesară ajustarea pH-ului la 5,6 - 6,0 prin adaos de bioxid de sulf, acesta având şi efect sterilizant,

• temperatura - are următoarele efecte asupra procesului de difuzie :

- prin încălzirea iniţială a tăiţeilor se produce plasmoliza celulelor favorizând difuzia zahărului din celule în exterior;

- creşterea temperaturii conduce la scăderea vâscozităţii soluţiei şi la accelerarea vitezei de deplasare a moleculelor în soluţie;

~ sterilizarea zemii (în cazul unor temperaturi ridicate, mai mari de 70°C microorganismele sunt distruse) ;

• durata difuziei - este cuprinsă între 60 - 100 minute, variind în funcţie de tipul de instalaţie; depăşirea timpului normal de lucru conduce la scăderea purităţii zemii de difuzie prin creşterea cantităţii de nezahăr ce trece în zeamă;

• sutirajul - cantitatea de zeamă de difuzie extrasă în raport cu greutatea sfeclei - este cuprins între 105 - 130%. Acesta influenţează pierderile de zahăr în borhot astfel un sutiraj mare = pierderi mici. Dar sutirajul prea mare (depăşirea valorii maxime) conduce la obţinerea unei zemi de difuzie prea diluată ce necesită un consum mai mare de energie la concentrare ;

• încărcarea specifică a aparatelor de difuzie - cantitatea de tăiţei, Kg, corespunzătoare la l hl de volum util al aparatului - depinde de tipul de aparat şi are valori cuprinse între 60 - 70 Kg/hl. Nerespectarea încărcării specifice are ca rezultat creşterea pierderilor de zahăr în borhot şi micşorarea productivităţii instalaţiei;

• activitatea microorganismelor -determină pierderi de zahăr nedeterminate (de 0,1- 0,2% din masa sfeclei prelucrate) în instalaţia de difuzie, prin consumarea zahărului, şi producerea proceselor de fermentaţie.

Microorganismele ajung în instalaţia de difuzie prin una din următoarele căi:

-odată cu sfecla ce vine infectată de la recoltare;

-cu apele de transport, de spălare sau cu apa de difuzie, mai ales

când se foloseşte apa de la presele de borhot,

cu resturile de tăiţei care rămân pe transportoare şi jgheaburile de

alimentare,şi pentru combaterea infecţiei se aplică următoarele măsuri:

-menţinerea unei igiene riguroase în secţie ;

-tratarea apei de transport şi spălare cu clor în cantitatea

suficientă;

-dezinfectarea sfeclei înainte de tăiere ;

-curăţirea maşinilor de tăiat şi aburirea lor cel puţin o dată pe schimb;

-dezinfectarea apei de difuzie ;

-menţinerea temperaturii în difuzoare la min. 60 °C , -dezinfectarea

instalaţiei o dată pe schimb cu soluţie de formol 35%.

PURIFICAREA ZEMII DE DIFUZIE

Zeama de difuzie extrasă din instalaţiile de difuzie nu poate fi prelucrată mai departe în starea în care se află, deoarece :

• conţine particule în suspensie iar la încălzire se mai adaugă albuminele coagulate, acestea trebuind eliminate;

• particulele aflate în suspensie împiedică procesul de filtrare prin înfundarea pânzelor de filtru, lichidul obţinut la filtrare fiind opalescent şi impur;

• are reacţie acidă (~ 0,04% CaO) care, la încălzire duce la scăderea randamentului în zahăr prin invertirea acestuia şi antrenarea zahărului invertit în melasă;

• are o culoare închisă care s-ar transmite cristalelor de zahăr;

• are capacitate mare de spumare datorită conţinutului de saponine, ceea ce creează dificultăţi ia concentrare şi împiedică fierberea şi cristalizarea zahărului;

În general, zeama de difuzie conţine o mare cantitate din nezahărul iniţial al sfeclei care trebuie eliminată din zeamă înainte de concentrare şi fierbere - cristalizare.

În acest scop, se face o purificare a zemii de difuzie obţinându-se o zeamă purificată - zeamă subţire - care se concentrează şi cristalizează uşor, dând cristale pure şi o cantitate de melasă mică.

Cu toate că s-au încercat numeroase metode de purificare în decursul timpului, totuşi metoda clasică de tratare a zemii de difuzie cu CaO şi CO2 este cea mai eficientă.

Procedeele care mai pot fi utilizate la purificarea zemii de difuzie sunt schimbul ionic, electrodializa sau osmoza inversă însă, datorită costurilor ridicate, doar procedeul prin schimb ionic este utilizat ca o purificare suplimentară a zemii de difuzie după procedeul de purificare calco-carbonic.

Purificarea calco-carbonică se poate realiza în mai multe etape, conform schemei :

• Predefecarea urmăreşte precipitarea şi coagularea nezahărului, care poate trece în stare insolubilă în prezenţa varului.

• Defecarea are scopul de a suplimenta varul adăugat, care se va transforma în CaCO3 şi va favoriza filtrarea

• 'Carbonatarea I-a realizează o purificare suplimentară a zemii prin adsorbţia unei părţi din nezahărul dizolvat, mai ales a substanţelor colorante şi a zaharurilor de calciu, la suprafaţa particulelor de carbonat de calciu.

• Carbonatarea a II-a are scopul de a îndepărta cât mai complet posibil varul şi, în general, ionii de calciu, sub formă de CaCO3, care este practic insolubil în condiţiile realizării operaţiei.

• Predefecarea Prin tratarea zemii de difuzie cu 0,15 - 0,35% CaO are loc coagularea rapidă şi masivă a coloizilor. Coagularea este maximă când se atinge pH-ul optim al zemii predefecate (10,8 - 11,2), respectiv atingerea punctului izoelectric al coloizilor (constituiţi din proteine, pectine, saponine, araban, galactan, dextran; levan).

Pentru operaţiile ulterioare purificării este necesar ca toţi coloizii sa treacă prin punctul izoelectric pentru a coagula, deoarece prin rămânerea lor în zeamă ar produce mari dificultăţi la filtrare, decantare, cristalizare etc.

Cantitatea de precipitat coloidal care se formează la predefecare reprezintă 0„5 - l% din cantitatea de zeamă.

Procedeele de realizare a predefecării variază în funcţie de modul de adăugare a varului, temperaturile de lucru, modul şi cantităţile de reluare a precipitatului de CaCO3.

Cele mai uzuale procedee de predefecare sunt:

− predefecarea simplă sau optimă (Spengler, Botger);

− predefecarea prin adaus progresiv de var (Kartaşov, Dedek, Vasatko);

− predefecarea progresivă prin tratarea zemii de difuzie cu zeamă predefecată ( Briegel-Mulier, Naveau ).

Predefecarea simplă sau optimă se bazează pe principiul tratării zemii de difuzie, la temperatura de 30 - 40 °C, dintr-o dată cu toată cantitatea de var necesară atingerii pH-ului optim de 10,8-11,2.

Predefecarea progresivă (Briegel-Mulier) se bazează pe principiul tratării zemii de difuzie în contracurent cu zeama predefecată, realizându-se condiţii optime de coagulare si adsorbţie pentru fiecare categorie de coloizi din zeamă.

Aparatul de predefecare progresivă, cu funcţionare continuă este împărţit în mai multe compartimente, în care zeama (cu pH ~ 6) circulă în sensul creşterii pH-ului, în ultimul adăugându-se cantitatea de lapte de var necesară a se atinge pH-ul optim final. Faptul că pectinele şi proteinele zemii au tendinţa de a adsorbi anioni din soluţie, datorită unei diferenţe de potenţial dintre coloizi şi cristalele de carbonat, a contribuit la diversificarea schemelor de purificare prin: recircularea de zeamă tulbure de la carbonatarea I-a; recircularea zemii de carbonatarea I-a suprasaturată; reluarea nămolului concentrat de la decantare sau chiar a nămolului diluat de la filtre-presă.

Reacţiile importante ce au loc la defecare sunt:

• descompunerea invertului şi saponificarea amidelor : glutamina, asparagina, oxamida, cu formarea sărurilor de calciu şi eliberarea amoniacului;

• formarea acidului oxalic din substanţele oxalogene, cu punere în libertate a bazelor (KOH, NaOH) ce formează alcalinitatea naturală a zemii purificate;

• peptizare parţială a complexului proteine - pectine sub influenţa concentraţiei ridicate a ionilor OH- şi în prezenţa zaharozei şi creştere a gradului de dispersie al particulelor din faza solidă.

Se ştie că substanţele pectice ajung în zeama de difuzie dacă nu se lucrează corect la difuzie şi zeama conţine pulpă fină de sfeclă în suspensie.

La defecare, acidul pectic, rezultat din hidroliza pectinei sub acţiunea varului, dă pectatul de calciu, un compus gelatinos care, împreună cu arabanul - ce nu este descompus de var - provoacă foarte mari greutăţi la filtrare.

La defecare sunt descompuse şi albuminele coagulate la predefecare, ele fiind transformate în albumoze şi peptone.

Factorii ce influenţează operaţia de defecare sunt:

− regimul optim de temperatură - este de 70 - 85 °C, aceste

temperaturi asigurând o desfăşurare relativ rapidă a reacţiilor de descompunere şi o distrugere a zaharozei neînsemnată;

− durata defecării variază în funcţie de temperatură astfel; 15 min/70

- 75 °C;5-10 min./75-85°C;

− alcalinitatea. şi sărurile de calciu de la defecare. Alcalinitatea zemii

filtrate de la defecare se datorează prezenţei în ea a Ca(OH)2 şi NaOH ce apar din reacţiile de precipitare. De asemenea, în soluţie se formează o serie de săruri de calciu solubile şi se află zaharoză liberă sau ca zaharat de calciu, potasiu, sodiu, care, la un loc, participă la alcalinitate.

La conducerea operaţiei de defecare, în practică trebuiesc respectate 3 etape :

• adăugarea varului - care se realizează înainte de încălzirea zemii datorită solubilităţii mai mari a acestuia la temperaturi scăzute;

• încălzirea zemii la temperatura de defecare,

• menţinerea zemii în condiţiile de temperatură şi pH pentru desfăşurarea cât mai completă a reacţiilor.

În practică, pentru a evita pericolul de peptizare a coloizilor se folosesc defecatoare verticale, cu fundul în formă de trunchi de con, prevăzute cu dispozitive de amestecare sau cu instalaţii interioare de circulaţie forţată.

La defecare, ca şi la predefecare, se utilizează oxid de calciu (sub formă de lapte de var. Aceasta prezintă următoarele avantaje :

- laptele de var se obţine uşor, în instalaţii simple;

- concentraţia de Ca(OH)2 constantă;

- se pot separa mai uşor impurităţile (nisip, pietriş) ; - se poate doza mai uşor.

Dozarea se face în mod automat, în funcţie de cantitatea de zeamă predefecată sau de zeamă brută.

• Carbonatarea I-a. Scopul acestei operaţii tehnologice este de a precipita excesul de var adăugat la defecare sau în timpul carbonatării sub forma carbonatului de calciu, ce constituie agent de purificare (prin adsorbţie) şi adjuvant de filtrare.

Pentru a îmbina cele două roluri ale CaCO3 (ele fiind diametral opuse) este necesar ca la carbonatare să se menţină un pH scăzut (reduce gradul de ionizare al CO2), aceasta realizându-se prin recirculare de zeamă saturată sau prin defeco-carbonatare simultană.

Menţinerea unui pH optim (care este egal cu cel de la predefecare) este necesară, deoarece coagulul coloidal obţinut la predefecare trebuie să găsească în zeamă condiţii optime de coagulare pentru a nu peptiza, până când ajunge la separare prin decantare şi filtrare sau filtrare. Zeama defecată este tratată, pentru saturaţie, cu gaz provenit de la cuptorul de var, care conţine 26 - 34% CO2, până la alcalinitatea de 0,06 - 0,10% CaO, corespunzătoare pH-ului optim de 10,811,2.

Regimul de lucru la carbonatarea I-a se desfăşoară la următorii parametrii:

• temperatura zemii - 85-95 °C ;

• durata procesului de saturare - ~ 8 minute ;

• concentraţia CO în gazul de saturaţie - 26 - 34% ;

• pH-ul final al zemii saturate este cuprins între 10,8-11,2.

Nerespectarea acestor parametri conduce la modificarea caracteristicilor zemii, respectiv scăderea vitezei de filtrare şi creşterea coloraţiei zemii, precum şi o spumare abundentă şi necesitatea măririi duratei de carbonatare.

Zeama clară obţinută la carbonatarea I-a trebuie să îndeplinească următoarele condiţii:

-varul şi nezahărul să fie precipitat şi coagulat cât mai complet;

-să prezinte o bună viteză de sedimentare;

-să prezinte o viteză de filtrare bună,

-precipitatul să aibă o structură granulară cu densitate mare,

-zeama filtrată să fie limpede, deschisă la culoare.

În practică, parametrii urmăriţi la controlul operaţiei sunt :

-alcalinitatea zemii, care trebuie să se situeze între 0,08-0,1% CaO;

-viteza de sedimentare ;

-capacitatea de filtrare ;

-gradul de limpiditate al zemii concentrate ; puritatea zemii de carbonatarea I-a.

• Carbonatarea a II-a. La carbonatarea a II-a are loc precipitarea

cât mai completă a ionilor de calciu rămaşi în zeama filtrată de la carbonatarea Ia, pentru aceasta reglându-se alcalinitatea zemii la valoarea optimă.

Substanţele nedescompuse în etapele anterioare (substanţele alcalogene, amidele şi zahărul reducător) se descompun la carbonatarea a II-a, iar substanţele colorate, de tip melanoidinic formate în etapele purificării, se adsorb pe carbonatul de calciu.

Regimul de lucru la carbonatarea a II-a este următorul:

* temperatura - 95 - 96 °C :

* durata operaţiei - 5 - 10 min. ;

* pH optim - 9 - 9,5 ;

* alcalinitate - 0,01 - 0,02% CaO.

Datorită calităţii inferioare a sfeclei sau dacă procesul nu este condus corect - temperatură prea ridicată, durată mai mare, apă de difuzie cu pH necorespunzător-, în zeamă trec cantităţi mari de pectines zahăr invertit, compuşi cu azot, care se combină cu calciul, îngreunând astfel eliminarea corespunzătoare a sărurilor de calciu.

Rezultă astfel că, procesul de îndepărtare a calciului cu ajutorul CO2 în timpul carbonatării a II-a este complex, reacţiile ce au loc depinzând de compoziţia zemii şi de prezenţa zahărului.

În timpul procesului de carbonatare a II-a se urmăresc următorii parametrii:

* pH-ul - se verifică permanent pentru menţinerea unei valori optime de pH acesta fiind dependent de calitatea sfeclei;

* conţinutul minim de săruri de calciu din zeama de carbonatarea a II-a – se reglează automat ; * temperatura.

Zeama clară obţinută ia carbonatarea a II-a are o puritate de 86 - 95%, în funcţie de calitatea sfeclei prelucrate, este transparentă şi are o coloraţie galbennai. imprimată de produşii de descompunere ai zaharurilor reducătoare sub acţiunea varului.

CONCENTRAREA (VAPORIZAREA )

Operaţia de concentrare prin vaporizarea apei urmăreşte îndepărtarea, în proporţie cât mai mare, a apei din soluţia purificată astfel încât separarea prin cristalizare a zahărului să fie cât mai accesibilă.

Astfel, soluţia purificată se supune fierberii în staţia de vaporizare, unde ea pierde cam 7 - 8 Kg apă/Kg zahăr, ajungând la un conţinut de substanţă uscată de ~ 65%.

Staţiile de concentrare din industria zahărului sunt formate din mai multe aparate, legate în serie, lucrând ne principiul efectului multiplu, prin aceasta urmărindu-se reducerea consumului de abur primar în raport cu cantitatea totală de apă evaporată şi a necesarului de apă de răcire.

În timpul operaţiei de concentrare prin vaporizare, zeama suportă modificări chimice care sunt cu atât mai mari cu cât timpul de staţionare la temperatură ridicată este mai mare şi cu cât zeama este mai puţin termostatabilă.

Cele mai importante transformări care au loc în cursul concentrării sunt:

• modificarea alcalinităţii;

• formarea precipitatelor în stare de suspensii sau de cruste;

• descompunerea zahărului şi creşterea coloraţiei.

Staţia de concentrare asigură obţinerea unui sirop cu concentraţie constantă şi adecvată conducerii cristalizării prin fierbere şi furnizează abur de încălzire pentru diferitele operaţii tehnologice ale fabricii.

De asemenea, condensatul rezultat poate fi folosit pentru alimentarea cazanelor de abur la încălzire şi în scopuri tehnologice.

Aparatele de concentrare se caracterizează prin :

* transfer intens de căldură ,

* productivitate specifică mare ;

* descompunere minimă a zahărului :

* consum specific de metal minim/m2 de încălzire ;

* simplitatea construcţiei, comoditate în exploatare şi remont;

* posibilitatea reglării regimului, a amplasării unei suprafeţe maxime intr-un aparat la diametrul optim

BIBLIOGRAFIE

1. Banu, C, ş a., 1993 - Progrese tehnice, tehnologice şi ştiinţifice, vol.2,

Ed. Tehnica, Bucureşti

2. Boeru, Gh., Puzdrea, D, 1980 - Tehnologia uleiurilor vegetale, Ed.

Tehnică,Bucureşti

3. Costin, I., 1988 - Cartea morarului, Ed. Tehnică, Bucureşti

4. Culache, D., Platon, V., 1984 - Tehnologia zahărului, Ed. Tehnică,

Bucureşti

5. Iordan, M., 1998 - Tehnologia uleiurilor şi grăsimilor vegetale, note de curs

6. Jantea, C., 1998 - Tehnologia produselor zaharoase, note de curs

7. Moldoveanu, Gh., Niculescu, N.I., Melniciuc, G., 1969 - Panificaţia modernă, Ed Tehnică, Bucureşti

8. Muscă, M., 1980 - Tehnologia produselor alimentare. Universitatea

Galaţi

9. Muscă, M., 1984- Tehnologia generală a industriei alimentare,

Universitatea Galaţi

10. Nicolescu, G., Petrescu, N., 1967 - Fabricarea produselor Zaharoane,

Ed. Tehnică, Bucureşti

11. Stroia, A., Aved, Er., Angelescu, M., 1994 -Biochimia şi calitatea

tehnologică a sfeclei de zahăr, Ed. Tehnică, Bucureşti

12. Vizireanu, C., - Tehnologii generale în industria extractivă